автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Интенсификация производственных процессов поперечной распиловки лесоматериалов

РГ6 0/1

Санкт-Петербургская лесотехническая академия

На правах рукописи

ТОРОПОВ Лжксандр Степанович

УДК 634.0.323.4

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ПОПЕРЕЧНОЙ РАСПИЛОВКИ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

05.21.01. Технология и машины лесного хозяйства и лесозаготовок

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург - 1993

Работа выполнена на кафедре технологии лесозаготовительных производств Санкт-Петербургской лесотехнической академии

Научный консультант _

Доктор технических наук, профессор I Бойков С.П.1 Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Калитеевский P.E.

Доктор технических наук, профессор Петровский B.C.

Доктор технических наук, профессор Торговников Г.И.

Ведущая организация - Карельский научно-исследовательский институт лесной промышленности (КарНШЛП)

Защита диссертации состоится , 199 Уг. в 11

часов на заседании специализированного совета Д 063.50.01 при Санкт-Пите1>бургской лесотехнической академии (194018, Санкт-Петербург, Институтский пер.,5, главное здание, зал заседаний).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

АкпрвЗмрч г разО'

слан

У'каныя секрсп чрь специализированного совета

Анисимов Г.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность_темыл_ Необходимость ласноЯ экосистемы как упорядоченной во времени последовательности лесоэксплуатации вытекает из анализа как биологических, так и экономических аспектов проблемы. В плана стабилизации экосистемы оказывает существенную роль использование интенсивных факторов, включая экономию ресурсов всех видов.

Интенсификация поперечной распиловки лесоматериалов требует не только повышения производительности оборудования, но и увеличения выхода конечной продукции в стоимостном выражении с учетом состояния сырья и стегони переработки круглых лесоматериалов при выполнении требования экономии древесины и снижения используемых затрат.

Это возможно путем комплексного совершенствования технологии, оборудования и режущего инструмента, применяя эффективные методы регулирования выполняемых операция в технологическом процессе.

Тема диссертации посвящена обоснованию и разработке прогрессивных направления интенсификации таких как: увеличение производительности оборудования путем поштучно-групповоя обработки лесоматериалов без снижения качества выпускаемой продукции, обеспечение беззажимного пиления путем безопорноя раскряжевки лесоматериалов, снижение энергетических и трудовых затрат путем регулирования (саморегулирования) режимов обработки.

С цэлыо повышения качества, уменьшения трудоемкости и сокращения сроков проектирования техники и технологий, в основе которых заложены новые решения по пути интенсификации процессов поперечной распиловки лесоматериалов, необходима система автоматизированного проектирования (САПР). Для реализации САПР необходимо разработать основные компоненты подсистем математического (основы обобшэнноя теории с учетом новых направления интенсификации, математические модели, методики расчетов) и программного (пакеты прикладных программ) обеспечения.

Таким образом, работа способствует реализации задач, стоящих перед лвсноя, целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленностью. Решаемая проблема рассматривается на базе системного подхода, учитывающего множество аспектов, в том числе требования рационального использования материальных и трудовых ресурсов. В такоя постановке эта проблема является весьма актуальной, масштабной и имеет важное народно-хозяйственное

- л. -

значение. Ее решение стало возможным благодаря систематизации исследований проведанных ранее, исследованиям процессов интенсификации, а также созданием нового оборудования.

Цмь^абота_и_задачи_иссждованм^ Цэль работы: разработка научных основ обоснования конструктивно-технологических решений поперечной распиловки лесоматериалов, обеспечивающих интенсификацию производственных процессов.

В соответствии с этим установлены следующие основные задачи исследований:

определение основных признаков, значения признаков рассматриваемой функциональной системы и на этой основе разработка методики систематизации, поиска новых и выбора эффективных конструктивно-технологических решений поперечной распиловки лесоматериалов;

- разработка универсальной математической модели предмета труда;

разработка математических моделей

функционирования различного оборудования дая поперечной распиловки лесоматериалов, включая и новые перспективные решения;

- разработка математической модели процесса безопорноа поперечной распиловки лесоматериалов;

обоснование эффективных направлений интенсификации поперечной распиловки лесоматериалов на стадии предпроектного решения проблемы;

- разработка рекомэндация и принципиальных схем технологий и оборудования для погашения эффективности поперечной распиловки лп с оматериалов.

исследования. Объектами явились составляющие ¡•.ункционалыюг системы: предмет труда, средства труда, конечная жсдукция в зависимости от степени переработки на гхьдприягки. Перечисленные объекты исследовались следующим зб^ззом:

- составлялись морфологические таблицы по признакам и их унччениям, используя метод морфологического анализа; с помощью синтеза по морфологическим таблицам определялись новые конструктивно-технологические решения, обобщенные схемы, связи;

производилась оптимизация параметров на стадии предпроектного решения проблемы с цэлыо определения новых направления совершенствования функциональной системы;

- составлялись математические модели, описывающие новые

способы поперечной распиловки лесоматериалов с учетом гипотез, теоретического обоснования (описания), экспериментальных исследования в лаборатории и в производственных условиях;

по результатам ранее проведенных многими авторами исследования систематизировался предает труда, используя закон относительного роста, разрабатывалась обобщенная теория поперечной распиловки лесоматериалов, в основе которой был заложен метод элементного взаимодействия механизмов функционалыюя системы с предметом труда;

используя теоретические положения, разрабатывались математическое и программное обеспечение, основные составляющие САПР поперечной распиловки лесоматериалов.

В процессе обработки и анализа полученных результатов применялись методы математической статистики и стандартные программы ЭВМ.

123®5§_иссда5дванот_и_нау'гаых_1»зул^татдв. Впервые

рассмотрены вопросы, связанные с обоснованием

конструктивно-технологических решений погаречноя распиловки лесоматериалов, обеспечивающих не только рост производительности, пг> и качественный выход, а тага® снижение издержек производства продукции. При этом разработаны:

- методика систематизации и поиска новых технологических и конструктивных решений поперечной распиловки лесоматериалов;

теоретические положения поперечной распиловки ла соматериалов;

- математические модели поштучно-групповой и бозопорноя поперечной распиловки лесоматериалов;

- методика выбора эффективных решений поперечной распиловки ле соматериалов;

новые способы и конструктивные решения поперечной распиловки лесоматериалов;

- математическое и программное обеспечение расчета параметров оборудования для поперечной распиловки лесоматериалов.

М§_3§5^Х_§ыносется_следщЕ^_научные_полдш __

1. Комплексный метод принятия конструктивных решения оборудования для поперечной распиловки, включающий совместное использование морфологического метода и метода оптимума Парето.

2. Универсальная математическая модель предмета труда.

3. Математическая модель функционирования различного оборудования для поперечной распиловки, включая и новые решения.

- е -

4. Методы обоснования технологических и конструктивных параметров, позволяющие (позволившие) наметить пути интенсификации.

5. Методы и результаты оптимизации.

й2стове£ность_вывддов^1_^

Достоверность полученных результатов обеспечена:

применением системного подхода при разработке математических мода-геи;

применением методов математической статистики при обосновании числа экспериментов, обработке и оценке результатов; использованием ЭВМ;

- применение;« для исследований современной проверенной аппаратуры.

Практмеская_цещость_и_2вал1гаа1й!я _работы. Разработан

математический аппарат, позволяющий научно обосновывать прогрессивные направления интенсификации процессов поперечной распиловки лесоматериалов. Создана база для реализации системного подхода к постоянно развивающимся средствам производства круглых лесоматериалов. Полученные в работе результаты могут быть использованы при решении следующих практических вопросов: разработка технико-экономического обоснования пгщЗнения поштучно-групповой, базопорноя, непрерывной пощр&чной распиловки лесоматериалов; использование теоретических положений в САПР пильных и падающих механизмов раскряжевочных установок; расчет режимов обработки при различных вариантах подачи исполнительных механизмов установок для поперечной распиловки лесоматериалов; организация автоматизированного поиска (информации о существующих) технологических и технических решений рассматриваемой функциональной системы и поиска новых патентоспособных решений; компьютеризация в учебном процессе.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при разработке: установки групповой раскряжевки хлыстов (УТР) в Лобвинском ЛПК ПО "Свердаеспром", раскряжевочной установки ДО-56 в Крестецком ЛПХ ПО "Новгородлес", раскряжевочной установки ДО-68 в Чухоломском ЛПХ ПО "Костромалэс". Разработан и внедрен в учебный процесс программный комплекс по расчету и определению оптимальных параметров механизмов поперечной распиловки лесоматериалов, включая и новые решения, защищенные патентами или авторскими свидетельствами.

Атщобация_работы. Основные научные положения и результаты исследований докладывались, обсуждались и были одобрены на

Всесоюзной конференции "Применение математических методов и использование ЭВМ в управлении лесной промышленностью" (1979г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Экономическиэ проблемы комплексного использования древесного сырья" (1982г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Состояние и перспективы разработки и внедрения автоматизированных систем управления в лесной, целлюлозно-бумажной и дерэвообрабатываюшэй промышленности" (1984г.), на Всесоюзном совещании "Совершенствование техники и технологии предприятий лесной промышленности и лесного хозяйства" (1985г.), на Всесоюзном совещании комиссии лесной промышленности лесотехнической секции для рассмотрения хода выполнения научных исследования по координационному плану НИР" (1982г.) на 5 Всесоюзной научно-технической конференции "Механизация и автоматизация поремоститвльных работ на предприятиях лесного комплекса" (1989г.), на Региональной научно-методической конфоронции "Компьютерная технология в учебном процессе высшей шкалы" Чо.ллбинск (1989г.), на Республиканской научно-практической конференции "Научно-технический прогресс в комплексных лесных п^юдпринтинх" КарНЮШТ (1990г.), на Республиканской научно- практической конференции "Проблемы рационального использования птпричных, энергетических и других ресурсов" (Яошкар- Ола, 1ШПг.), на научно-технических конференциях СашпЧТотербургскпя лесотехнической академии (1976...1978, 1989...1992гг.), на (««'годных научно-технических конференциях карийского политохничнекогн института (1979...1988гг.).

Диссертационная работа обсуждена и одобрена на расширенном заседании кафедры технологии лесозаготовительных производств Занкт-Петврбургскоя лесотехнической академии с участием зодущих ученых по специальности П5.21.01.

Щбликащи^ Основное содержание диссертации изложено в 61 гачатной работе. На технологические и технические решения юлучено: 1 патент, 15 авторских свидетельств.

Диссертация состоит из введения, 6 разделов, :писка использованной литературы 156 наименований и 19 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. В виде краткой аннотации изложено то новое, что яееено в решение проблемы интенсификации поперечной распиловки всоматериалов, и сформулированы основные научные положения, шосимые на защиту.

1. Сдстоянш_вопроса_и_зааата_иссл8аованм. В условиях предприятия с расширенной структурой производственной деятельности, с высокой концэнтрацией поставок сырья в вида деревьев, хлыстов, долготья таких, как комплексные лесные предприятия, лесоперевалочные базы, биржи сырья лесопильных заводов, деревообрабатывающих комбинатов, закономерно создаются у нас и за рубежом раскряжевочно-сортировочные цэнтры рациональной раскряжевки хлыстов с последующей сортировкой древесины для лесопильного, фанерного, целлюлозного и прочих производств. Все это вызывает необходимость разработки технологии и оборудования для поперечной распиловки лесоматериалов с высокой пропускной способностью, обеспечивая при этом рациональный раскрой с минимальными затратами материальных и трудовых ресурсов.

В нашей стране и за рубежом накоплен большой опыт поперечной распиловки лесоматериалов В этом направлении проведены исследования профессорами Д.К.Воеводой, Г.К. Вильке,

Б.Г.Залегаллером, О.Е.Захаренковым, Р.Е.Калитеевским,

А.И.Ларионовым, В.С.Петровским, А.К.Редькиным кандидатами технических нэук Г.М.Васильевым, Н.И. Биланиным, Е.А.10циным, Б.И.Кондратьевым, Н.А.Вячеславовым, С.К. Теслюком, Л.И. Михеевым, Л.И. Гулько и другими учеными.

Индивидуальная поперечная распиловка с продольным перемещением хлыстов не обеспечивает требуемой пропускной способности в условиях раскряжевочно-сортировочного центра, а увеличение количества установок для раскряжевки таким способом влечет за собой увеличение затрат на дополнмтельныз гаэремэ ¡гения лесоматериалов, усложняет создание запаса хлыстов, а также сбор и подачу лесоматериалов и отходов в перерабатывающие щ ха предприятия; на установках с поперечным перемещением хлыстов сбаспечивается незначительное повышение производительности, но при зчметном снижении возможностей рационального раскроя.

Большая работа проведана сотрудниками ЦНИИМЭ по созданию установок пачковой раскряжевки хлыстов. Однако пачковая раскряжевка лесоматериалов неприменима в условиях раскряжевочно - сортировочного центра в виду невозможного обеспечения рационального раскроя хлыстов.

Несмотря на большие достижения в области совершенствования поперечной распиловки лесоматериалов, вопросы, связанные с обоснованием технологии и оборудования для условий вышеупомянутых предприятий с интенсивным хозяйствованием не решены. Исследования в основном охватывают узкпнаттравленные аспекты гтроб.леш,

отсутствует комплексный подход при рэшении технологических и конструктивных задач.

На основании проведенного анализа рассматриваемой проблемы установлены основные направления научного поиска, прль и задачи исследования, приведенные в общей характеристике работы.

2. Прдблема_системэтто и конструктивных решения поперечной распиловки лесоматериалов. В соответствии с задачами технического прогресса ускоренными темпами разрабатываются новые технологии, оборудование, интенсивно ведутся исследования новых способов обработки. Представляет определенный интерес обобщение и анализ результатов исследовании, систематизация машин и механизмов для поперечной распиловки лесоматериалов и на этой основе разработка методики поиска новых конструктивно-технологических решений по рассматриваемой проблеме.

Особенно значимо обоснование параметров механизмов на стадии предпроектного решения проблемы. Основоположниками предпроекткого обоснования параметров механизмов являются профессора С.Ф. Орлов, В.Б. Прохоров и В.Г. Кочегаров.

Общие методы оптимизации технологических процессов на лесозаготовках и в лесопильно-дэревообрабэтывающих производствах рассматриваются в работах П.И. Аболя, . В.Я. Андреева, В.П. Андреева, В.А. Александрова, В.И. Алябьева, Г.М. Анисимова, Ю.Г. Артамонова, К.Н. Баринова, И.К. Кевинь, P.E. Калитеевского, В.Н. Меньшикова, В.П. Немцова, A.A. Пижурина, А.К. Редькина, В.Р. Фергана и других учэных. Вопросы оптимизации параметров оборудования и технологических процессов на лесопромышленных складах изложены в работах Б.Г. Ззлегаллера и Ф.Е. Захаренкова.

Установлены основные принципы реализации системного подхода в проблеме поиска эффективных технологических и конструктивных решений поперечной распиловки лесоматериалов и обоснования их основных параметров:

- анализ структуры предмета труда и технической системы:

- определение связей рассматриваемой функциональной системы (ФС) с внешней средой;

- описание составляющих частей (элементов) ФС;

- составление структуры ФС ;

выявление управляемых, неуправляемых и

возмущающих факторов ФС.

Процессы поперечной распиловки лесоматериалов подвержены влиянию различных факторов, характеризующих предмет труда. К ним аледует отнести плотность, влажность, температуру, геометрические,

прочностные параметры и другие. Вышеперечисленные параметры изменяются по закону относительного (аллометрического) роста (изменения).

у = с + а.х (1)

где у.х - величины переменных факторов; а и с - константы начального состояния; в- константа равновесия, передающая темп изменения у относительно х.

Сущность формулы (1) заключается в том, что изменение отдельных параметров предмета труда согласуются меящу собой и проявляется определенная корреляция их значений. Когда сравниваются факторы, характеризующие предает труда, то в большинстве случзев отношение их скоростей изменения постоянно, хотя абсолютные величины скоростей могут различаться.

Согласно закону относительного роста зависимость диаметра лесоматериала (<з) от его длины (1), рис.1 может быть представлена в ввде

<1 = ао+«-1в, (2)

где

- = <1^)в <ч' - V

в= 1п 1са"~а Э/-са'-с1 ссу ,

о о

где .а - соответственно, величина диаметра в начала

координат и в двух местах замера диаметра по длине лесоматериала в рассматриваемой системе, м; у,г - соответственно, абцисса места первого замера и расстояние между замерами диаметров, м.

Согласно уравнениям (2), используемая функция зависит от нескольких случайных аргументов.

Рис.1. Расчетная схема

Известно, что математическое ожидание функции от произвольного числа случайных аргументов У (х ,... ,хп) равно

М СрСх.....рСх.....х Э ТСх.....хЗ 'с!х . . . с)х ,

1 П 1 п 1 П 1 П 1

(3)

где рсх^.....хпз - функция случайных аргументов;

гсх,.....- многомерная плотность распределения величин

X .. . . ,х 1 л

Далее, дисперсия будет равна

СО 2

Б С^х.....х 53 = / СрСх.....х Э-т 1 ГСх.....х 3 ¿х . . .¿х (4)

1 п 1 1 П 1 П Л '

—со

Бесспорно, в общем случае, конечно найти м и ь довольно сложно. Для этого чашэ всего используется метод статистической линеаризации, основанный на разложении функции в ряд Тейлора в точке , т.е. в окрестности математического ожидания х.

При атом, формула для определения математического ожидания имеет вид:

мсх<п>> = Рсх1.....хпЭ —

~<п>

■МСх -т 5+ . . .

или, если х

.х - независимые случайные величины, то

мс*<п>э- .....

1 д х

<п>

(5)

(6)

где Кх<п>5 -дисперсия в точке х=тя

После несложных преобразований дисперсия будет равна

) 'О

со

5

х=т

Следовательно, для получения дисперсии осел необходимо продифференцировать (2) по ¿0,с1 .с) , у.г и далее, подставив их математические ожидания и дисперсии, т.е. т^ д^.т^.т •т, ■ ^ .

О У о

• , ВЫЧИСЛИТЬ IX Ю .

С учетом вышеизложенного разработана унифицированная математическая модель предмета труда в виде совокупности

регрессионных зависимостей параметров, структура которых основана на естественном законе (1), построенная путем обобщения большого объема ранее проведенных. исследований многих авторов.

Описание-. формы 'Образующей хлыста возможно различными способами, табл;1.

" ' Таблица 1

; ■ " Анализ-способов определения параметров хлыста

Способы определения Расстояние от комля до точки замера диаметра - размеров хлыста - .д- ^ § § 7 9 П 13 15 17

I 2~ 3 4 5 6 7 8 9 10 1Г

Замеры фактичес-0.29 0.26 0.24 0.22 0.22 0.20 0.18 0.16 0.13 0.10 кие

По методу проф.

' . , .В.С.Петровского 0.300.27 0.24 0.22 0.21 0.20 0.18 0.16 0.13 0.11

1 _ц_

после -откомлевки - 0.29 0.26 0.23 0.22 0.20 0.19 0.17 0.15 0.12 - _««_ _»«_

.для полухлыста 0.30 0.28 0.25 0.23 0.22 0.20 0.18 0.15 0.12 0.05 По закону алло-матрирического роста по всей длине хлыста

т^ | та | т» |

о

0.1 0.017 0.819 0.27 0.27 0.25 0.23 0.21 0.19 0.17 0.15 0.13 0.10 По закону алло-метрического роста, используя метод статистической линеаризации в .условиях кусочной аллометрш

'"а ' ' 1

о

•).22 0.001 2.20 0.29 0.27 0.24 0.22 0.22

0.1 0.0176 0.836 0.22 0.20 0.18 0.16 0.13 0.10

Как видно из табл.1, попытка описать форму образующей хлыста с помощью полинома 4-го порядка дает большие погрешности и практически, подученная регрессионная зависимость не пригодна после выполнения откомлевки и формирования полухлыста.

Исследования по методу аллометрического роста показали, что можно получить уравнения формы образующей хлыста с достаточной точностью, причем, адекватность математической модели может быть достаточна высокой, используя кусочную аллометрию, т.е. определяя

уравнение (1) на характерных участках лесоматериала, например, 2, 3, 4 (см.ркс.1)

По аналогии с уравнением (2), имеем а =а + »1° ; а + »1°; с! + =1", (8)

со- С* Г О— Г б * С) —

с г бк

где а Л . £ - соответственно, диаметры сучка, гнили в

с г 4 к

лесоматериале и лесоматериала без коры в начале индивидуальной системы координат места замеров параметров; 1СДГ- соответственно, значения длин сучка и распространения гнили.

Так, используя результаты исследований профессора В.С.Петровского 4 3(в

а =0.25-0.26 1 '

Г Г

(9)

О. 73*

а =0.078 1

г г

причем, первое уравнение (9) описывает характер изменения аг , начиная с комля хлыста, а второе уравнение определяет изменение начиная с вершины (при возможной поперечной распиловке с вершины хлыста).

Установлено, что плотность древесины р значительно изменяется по радиусу лесоматериала.

тпъ

тр = , (10)

где йа- плотность древесины в центре пропила лесоматериала,кг/м3;

лт- относительная протяженность по радиусу от серцэвины к коре (в долевом выражении).

Используя метод статистической линеаризации и результаты исследования профессора О.И.Полубояринова получены регрессионные зависимости вида (10) для наиболее распространенных пород, константы которых сведены в таблицу 2.

Таблица 2

Изменчивость плотности древесины в разных частях хлыста Порода Константы уравнения вида (10) для разных частей хлыста

серединная вершинная

mp m& шв mp ma шв шр ша шя

а а о

Сосна 409 93.905 0.653 377 46.004 1.008 368 25.928 0.593

Ель 330 94.764 1.132 335 118.459 0.946 394 10.183 1.690

Береза 455 127.896 0.627 452 87.699 0.732 457 60.770 0.225

Осина 375 41.346 1.073 384 82.816 0.588 465 -24.793 1.138

Известно также, что плотность древесины изменяется монотоннс и по длина хлыста. Плотность сосны уменьшается в направлении к вершина сначала резко, а в пределах живой кроны более медленно. Методом статистической линеаризации установлено

mp =460-301 ,163 =ЗР, (11)

где d - относительная протяженность по длине хлыста от комля í вершине (в долевом выражении).

Характер колебания плотности древесины али в продольно» направлении хлыста существенна отличзбтся от картины, описанной ш сосне. Плотность древесины ели в комлевой части сначал; уменьшается в наггравлвнии кроны, но примерно с середины хлыст; начинает снова увеличиваться. Изменение плотности в комлевой часл хлыста характеризуется уравнением

mр= 370 - 73. S96 3"2 (12)

а начиная с середины хлыста к вершине

Э. 3*2

mp = 363 + O.870dL (13)

Плотность древесины березы закономерно уменьшается нзгтг,у:иэяии от комля к вершине.

О. StíZ

ш р= S10-173,463dL (14)

Плотность осины в продольном направлении хлыста изменяете подобно тому, как это происходит у ели: вначале происходит падени плотности, которое продолжается примерно до середины хлыста, затем в направлении к Берлине плотность постепенно увеличивается.

Поэтому плотность в комлевой части хлыста может быт определена и£>

юр = 426 - 246. 3S3 d (15)

а начиная с середины хлыста и до вершины

тр = зеа+5,27е с£*г (16)

Таким образом, полученные регрессионные зависимости дают достаточно полную и точную картину о предаете труда поперечной распиловки, как о цэлостной системе, саморегулирующейся по естественному закону аллометрических изменения.

Современный пвриод научно-технического прогресса хараетеризует неуклонным ростом объемов информации во всем мира. Все это приводит к резкому снижению эффективности использования накапливаемых знаний в науке, техника, экономике, так как на поиск нужных сведения приходится тратить очень много времени. В связи с этим представляет определенный интерес обобщение и анализ результатов исследований, систематизация технологий и оборудования для поперечной распиловки лесоматериалов.

Поставленная проблема решена с помощью известного метода морфологических исследования. Используя морфологический метод, разрзботана методика систематизации и поиска новых технологических и конструктивных решений, включающая общие сведения о поперечной распиловке лесоматериалов как о функциональной системе, сбор и анализ информации о технологических решениях, анализ способов и конструкций дая их реализации (разработка морфологической таблицы), синтез технологических и конструктивных решений по морфологической таблице.

По разработанной методике проведены морфологические исследования поперечной распиловки лесоматериалов, результатам которых является ряд новых технологических и конструктивных реп:.-— ний с целью интенсификации рассматриваемой функциональной систем:!.

С помощью морфологической таблицы решены задачи:

- классификации технологических и конструктивных решения по признакам системы и их значениям;

- кодирования технологических и конструктивных решения;

- поиска новых решений.

Следует отметить, что морфологическая таблица постоянно совершенствуется, растет количество признаков системы п. их значений; поэтому дальнейшее повышение эффективности поиска и проектирования новых решения возможно путем автоматизации процесса.

3. Основы^георш^теререзанга Существующие. математические модели расчета параметров поштучно-групповой, безопорной, непрерывной поперечной распиловки лесоматериалов ограничены: почти не учитываются силы трения в

процессе'пиления^ лесоматериалы в поперечном сечении уподоблены кругу," поэтому \нет возможности учесть выпуклые, вогнутые отклонения лесоматериалов в плоскости пропила; условно учитываются плотность, влажность, температура, сучковатость древесины вйедением поправочных коэффициентов; не представляется возможным учесть влияние на процесс пиления участков, пораженных гнилью, трибами и другими пороками.

Реально можно учесть перечисленные факторы предмета пиления, используя разработанный метод элементного взаимодействия, сущность которого заключается в следующем: фиксируется положение траектории резания пильного механизма в системе координат (плоскости пропила); траектория резания разбивается на элементарные участки однородной древесины с постоянной плотностью, влажностью, температурой (конечные элементы фиксированной связи зубьев механизма резания с предметом пиления в конкретный момент взаимодействия).

Высота пропила при поштучно-групповой поперечной распиловке лесоматериалов ^-

Н = £ Е di -sin в.., (17)

где di - длина участка фиксированной связи элемента резания с древесиной, м; в - кинематический угол встречи j-ro элемента резания при распиловке i-го лесоматериала, рад; »t- количество элементов резания, участвующих в процессе пиления i-го лесоматериала в момент подачи, шт.; п- количество одновременно распиливаемых лесоматериалов, шт.

У пильных механизмов, основанных на способе резания со .снятием стружки на каждый элемент резания действуют основные силы:

р =к . 'в'н . и /di

pij ч «i, (18)

р =а р о . о . р ч

где Рр ,ро - соответственно, силы сопротивления резанию,

отжиму (затягиванию) при резании )-м элементов 1-го лесоматериала в момент подачи, Н;к -удельная работа резания )-м элементом 1-го лесоматериала в момент подачи, Дж/ма; В - ширина пропила, м; и -

ч

подача на ¡-а элемент резания в конкретный момент пиления 1-го лесоматериала, м; а - отношение р /р

Кроме сил пилении:

резания необходимо учитывать силы трения при

Е <Е 'Е «V

•Н. 11

1=1 1=1

ч

рс <£ СЕ Са -и*..*Н. ,з>. <19)

Ти Ти. . 11 I 1

1=1 ) = 1 ]=1 ч

П П II п

р =2-а -5 ' , р =2й 'э

ти. Ти, V * XV. IV, V

где .1Р°и - соответственно, силы трения спрессованной стружки во впадине зубьев о стенки пропила в направлениях противоположенных векторам скорости резания и скорости подачи (иэ в момент

спрессованной стружки во впадине ¿-го элемента резания о стенки пропила 1-го лесоматериала в направлениях противоположенных векторам скорости резания и скорости подачи в момент подачи, н/м2;

стенками пропила при распиловке ¿-го лесоматериала в направлениях противоположенных векторам и~в момент подачи, н; -

интенсивности трения полотна пилы о стенки пропила в направлениях противоположенных векторам V и ¿Г при распиловке 1-го лесоматериала в момент подачи, нлл2; б - площадь пропила ¿-го лесоматериала в момент подачи, м2.

Расходуемые мощности на резание м^ и на подачу Ми в определенный момент пиления

п I е

N г <[г ср +р р +р э]+рп >, (20)

V ^ г- Р. . О , ПЦ Т>/ Тл/ Х '

1 = 1 ) = 1 *Ч) Ч I) I

n =и"р ,

и и'

где рпц- коэффициент трения элементов резания о направляющие механизма резания; рц- необходимое усилие подачи режущего инструмента (лесоматериала), н.

Морфологическими исследованиями определены обобщенные схемы основных (пильных и подающих) механизмов для поперечной распиловки лесоматериалов.

Для пильных механизмов характерно:

- одновременное прямолинейное (поступательное) движение

подачи, н; а .«1 - соответственно, интенсивности трения

- is -

элементов резания в направлении векторов v и üij( (МРПП);

одновременное прямолинейное (поступательное) движение элементов резания в направлении вектора v и вращательное движение в направлении вектора ü ,(МРПВ);

одновременное прямолинейное (поступательное) движение элементов резания в направлении вектора й^и вращательное движение в направлении вектора v ,(НРКП);

- одновременное вращательное движение элементов резания в направлении векторов v~k u (MFKB).

В общем виде состояние системы "пильный механизм (МИШ) -предмет труда" определяется дифференциальным уравнением

п +

mx =Р -Q +— sin d'cosu- Рр [a 'sin в - С1 +а м 3 "cos "n |Q I

u g о о пц н н N

(21) т

где О. =Рр [« cose + Cl+а и 5sin eí- — CcosScosy+siniO+CP" +Р° Э-

М ^ О — О п и. g TV Tv

•sine,

где m - масса подвижных частей пильного механизма, кг; & - угол между направлением подачи и горизонталью, рад; коэффициент

трения в направляющих; п - количество, направляющих в пильном механизме, v - угол наклона лесоматериалов.

Состояние системы "пильный механизм (МРПВ) - предмет труда" опре является дифференциальным уравнением

. . m г>

if = м -м - cr ^s-iosinpcosu -г cp" "r ± рп cose э-

u g а о ^ tu, с. tv. с.

1 = 111. i L

Z

Г. V с

г <Г R £Р d sin в + P Cl+d fJ icose. ,±Р, cosS .-

. . i j p . o ir p. о. . пц v j tv vj

j = l ' Ij IJ ' UJ

Pe 3>, (22)

Tu '

1J

где I- момент инерции подвижных частей механизма, м*; мц- крутящий момент подачи пильного механизма,Н'м; м - дамп фирующий момент, Н'м; й - длина пильного механизма, м; к - радиус контакта полотна

пилы с центром пятна трения 1-го лесоматериала в момент подачи,м; ес- угол между векторами й_ и V в цэнтре пятна контакта ¿-го

лесоматериала с полотном пилы,рад.

В общвм виде состояние системы "пильный механизм (МРКП) т

предмет труда" определяется дифференциальным уравнением

пу< =р -о+ — 1лО созу - и п ! О I - Рп -Рп соэв и д н и N1 ти ту

Г [Г Р С а з1пв — созе 3+ Р еозв +Р 3 ,„„.

Г* ~ р. . о. . 1 ; >. ) — ту. . с ти (¿о)

1 = 1 ¿=1 ч ч Ч ' 4

где

П к

О =Г [Г Р са со^в » зШ ) Р г1пе ]+ — Ссоз$ 41 р. о.. ч— ч — ч д

1=1 )=1 ) ч ч

Состояние системы "пильный механизм (МРКВ) - предмет труда" определяется дифференциальным уравнением

1« = М -М + - К з1п*> С0Э1> - Г СР [г + Р сс&в 3 -

ид Яд о " Тис - ТУ е

1=1 к к 1 1.

(24)

Г <Г Й. СР Со з1п0. ,+еозв 3+ Рс созО -Рс ]>.

I 1 Р.. о. . I] 1 } ТУ 1.1 Ти

1 = 1 ) = 1 'ч ' ч ' Ч

Используя численные методы, составлено математическое и программное обеспечение для решения уравнений (21)-(24).

Предложенные математические модели функционирования различного оборудования использованы для исследований новых способов (поштучно-групповой, бэзопорной, непрерывной) поперечной распиловки лесоматериалов.

ЭКСЩШЩШАЛШЕ__ИССЛЕДОВАНИЯ. Проведенные ранее

исследования позволяют определять энерго-силовые параметры процэсса в определенном диапазоне изменения геометрических параметров режущего инструмента, но выяснилось, что они не охватывают все необходимые изменения геометрических параметров зубьев и полотна круглых пил.

Ввиду этого поставлена цель проведения исследований процесса поперечного пиления круглыми пилами с контурным углом резания бь<1.57 рад и толщиной полотна, соответствующей диаметру пилы до 2,5м.

Исследованиями процесса поперечного пиления при условии безопорного состояния отпиливаемого отрезка установлено, что

- го -

высота недопила, при которой возможен скол недопила, в основном определяется изгибающим моментом в зоне пропила. Поэтому поставлена цель проведения исследований процесса безопорного поперечного пиления для глубокого изучения характера скола недопила в зависимости от изгибающего момента в зоне прошла.

Особый интерес представляет изучение совокупности факторов, влияющих на энерго-силовыэ характеристики процесса поперечного пиления, при условии их взаимосвязи и взаимодействия. Поэтому поставлена задача получения регрессионных зависимостей энерго-силовых параметров процесса поперечного пиления от основных (значимых) факторов: подачи на j-Я зуб (uj; ширины пропила (В);

i

высоты пропила (Н), контурного угла резания (бк); угла боковой заточки {(i); времени пиления после заточки (Т).

Производственными исследованиями предусматривалось проверить предложенные математические зависимости, описывающие процесс поштучно-групповой поперечной распиловки экспериментальным путем.

В отличии от опорного поперечного пиления при безопорном пилении возможен скол недопила, что снижает качество выпускаемой продукции.

Поэтому необходимо выделить параметры процесса, которые влияют на величину скола недопила. Предварительными исследованиями установлено, что к таким параметрам относятся: длина отпиливаемого отрезка на вису, io; угол наклона распиливаемого лесоматериала относительно горизонтали v, скорость подачи и И кинематический угол встречи, в. Выходной параметр в данном случае один -величина высоты скалывания, ь . В связи с тем, что параметры v и i в сущности определяют один параметр - изгибающий момент недопила, мц, поэтому в экспериментальных исследованиях можно ограничиться изменением одного из них, в частности io.

В основу эксперимента при исследовании процэсса поперечного (опорного) пиления положен план На-Ко( план Хартли Коно) для шести факторов. 00

Переменные факторы при этом изменялись в следующих диапазонах:

0,0002 ы <- и «о.оооа м; 12 с <= т <= алооо (25) i

0,04 м <= н <= о.12 м; 1.0472 рад <= бк <= 1.37рад

о.оов м <= В <= о.oíos м; 0.63813 рад <= 0 <= 1.3Э63 рад

Проверив гипотезу об адекватности представления результатов эксперимента полиномом второй степени по известной методике,

получены урзвнвния регрессии:

р ,002+141,62*1о*и -61а.9б С1+ггсеи -ю,зн-37,9В-р 2 . к 2 .

' ' (26) -О. 47/» -6377НС1 -1 . 6ГО-вв154. бВС 1 -ЗО. 6В> -0.0015ТС 1^44. 8ГО--617,2^X1-93. 8ВЭ;

Р =337-703.2'103С1+2.5Н-1537и 5и +1250'НС 1+16НЭ-7405В-

О 2.2.

1 1

-328,4б,С1+8.4Н-0,7б Э-244/ЭС1-4,6Н-е3.9К>-0,0гТС1+4Н-б, -0,5^35 . к к к

Учитывая то обстоятельство, что при малых высотах пропила участвует в процессе мзлое количество зубьев пилы (не менее 3-х), находящихся в равных условиях, посла несложных преобразования, получим

Р =138,555+472,067'ЮЭ и -204,Зб, С 1158и -37, 0В-0. 47^+0,3825-

р. г к г

) 1 )

-£8,718-103ВС1-30,еВЭ+в44-10~ЭТ- 203.733[Х 1 -ВЗ.8Е> (27)

Р = 1В1 .333-235, Ое7'10ЭС1 .15-1557и )и -2468,333В-

О. г г.

> 1 1

-109.4876 С1,504-0,7б 5-81,ЗЗЗС 0.724-63,ЭВ5-к к

-0, 006667ТС1 , 24-бк-0.5/» .

Производственными исследованиями поперечной распиловки хлыстов установлено:

- при поперечной распиловке хлыстов наряду с работой, затрачиваемой на собственно резаниэ, необходимо учитывать также работу на трение пильного диска о стенки пропила;

- снижение работы, затрачиваемой на тление при распиловке вершинной части хлыстов возможно путем снижения сосредоточенной силы пилы (р), а полное исключение потерь энергии на трение может быть обеспечено при безопорном пилении.

После обработки экспериментальных данных процесса безопорного пиления получена зависимость

Ь =43,5-10,21 -33,19 +10.61 в (28)

СХ О О '

где кс1[- высота скаливания, мм;

1 - длина отпиливаемого отрезка, м; в - кинематический угол встречи, рад. Зависимость (28) может быть представлена в удобном виде =0,044-0, 073 • 10~эм -0, 0330+0. 11 8 ' 1 6~аМ^в , (29 )

где ми- изгобающий момент недопила в момент скола, Н.м.

Используя справочные данные сопротивления материалов, можно трансформировать равенство (29) на другие породы:

Ь =0,078-0,063'10"9м -0,0576+0,103 ■10"ЭМ в.

для сосны;

h =0,05i-0.068'10~3M -0.041 '0+0.111 '10"3M 9. (30)

С К U U

для осина;

h -о, 14.7-0,OS4• 1 о"3м -o.o7ee+o,osa-io"3M е,

С X и U

для березы

Результаты ироизводстюнных испытаний безопорной поперечно] распиловки вершинной части хлыстов подтверждают возможност; применения данного способа.

5. Методы обоснования__оптимальных технологических___)

тонстр2ктттных_решения^ Эффективность поперечной распиловю лесоматериалов предопределяется теми исходами принципами 1 требованиями, которые закладываются в основу технологической процесса еще на стадии предпроектных разработок.

Определить возможности технологического процесса поперечно! распиловки лесоматериалов на стадии предпроектного решени проблемы можно путем анализа целевых функций

3 =f CN.Y .У inln; Я - Г СМ.У . У max; k =f СЫ.У .У Э.* max, i ня си 2 н в а нв 1

(31)

где 3 - затраты на реализацию технологического процесса, руб.; Пск - сменная производительность основного оборудования, мэ; к - качественный выход продукции в стоимостном выражении; ы - установленная мощность привода, Вт;

ун.ув - соответственно, количество необходимых и возможны) программ раскроя. Затраты

3= at+ а2ы, (32)

где ¡va2- коэффициенты, учитывающие условия использовании установок для поперечной распиловки лесоматериалов; н - обща; установленная мощность двигателей установки, Вт. Сменная производительность

Г1

П =зеоо-т-,> -v £ v /Ч. , (33)

см 1. г*- х пр 1 '

v-i v

где Т - продолжительность смены, ч; коэффициент использования

времени; р2- коэффициент загрузки оборудования; vx - объем i-ro

i

обрабатываемого лесоматериала в группе; п- количество одновременно обрабатываемых лесоматериалов; t - время поперечной распиловки лесоматериалов,с.

Нэобходимое повышение производительности установок без снижения качества раскроя, можно достигнуть,используя новые способы

поперечной рапиловки лесоматериалов, основанные на их продольно-встречном перемеиэнии в процессе обработки. С цзлыо подтверждения данного положения проведены исследования путем имитационного моделирования процессов поперечной распиловки лесоматериалов новыми способами, используя результаты хронометражных наблюдений работы существующих установок.

Результаты исследований сведены в таблицу 3

Таблица 3

Производительность раскряжевочной установки при поперечной распиловке хлыстов разных пород

Порода Корреляционная зависимость Коэффициент

корреляции

линейная нелинейная

1 2 3 4

ель П С М =44.67+444.43У П =2С С м ,34+338. ву-еа.иу2 О. 93

сосна п с и =74.03+456. П =12 см .06+834. lV-3¿в.7V2 0.02

ольха п см =зо,87+зеа.в7У П =13 см .46+334. 1У-209.04У* 0.63

осина п см =213.14+113,5вУ П -81 см .77+433. 054-70.74* 0.83

Качественный выход определяется количеством резлизуемых программ раскроя на соответствующем оборудовании.

Возможное количество реализуемых программ раскроя на рассматриваемом оборудовании ув определяется числом автономных пильных механизмов, возможностью базирования лесоматериалов относительно пил и наоборот.

Очевидно для всех установок с возможностью базирования лесоматериала относительно пильного механизма и наоборот отношение у„ху„=1» где у - количество необходимых программ раскроя реализуемых на рассматриваемой установке.

Для триммерных установок

у>=2 п-1 (34)

где тя- число пил.

Величина у - принимается с учетом производственных условий, например, для рационального раскроя хлыстов необходимо значительное увеличение уя; так на северо-америкзнских лесозаводах преимущественна используются триммерные установки с гп=38 и внедряются с количеством пил до 38 пт.

Задачу поиска оптимального решения можно решать на множестве

Парато П

Ф(Х) ■+ пап . х е П,

П=<х 6 d х°£ D: f ,с:Л<=Г Cxi. (35)

j =1 ,in; fc х'Ъ ;*fcjö>,

где d - область допустимых решения; m - количество критериев, или исходную задачу

V-cf3 min, f tä п , (36)

где nF-FciD - образ множества Парето в пространства локальных критериев.

С помощью метода Парето из морфологического множества решения определены шесть точек Пзрето вида

П=х(хз,х<,х5,ха,хс,х11), (3?)

где X3>X,>X=>XB>XV>>X11_ соответственно доминирующие признаки рассматриваемой функциональной системы ( изменение предмета распиловки, взаимодействие с .предметом распиловки, режим поперечной распиловки, пространственное расположение объектов, установочное движение лесоматериалов, направление двшени; лесоматериалов).

Таким образом, предложен путь решения проблемы, который состоит в выделении множоства Парето и организации на нем поиска оптимального решения. Далее, при необходимости множество Парето делится на подмножества решений с одинаковой структурой, обеспечивая условия применимости метода комплексного критерия.

Определить возможности технологического процесса поперечной распиловки лесоматериалов на стадии предпроектного решения проблемы можно путем анализа целевой функции 0= З^П •* win

с м

К управляемым (внутренним) параметрам установок, выбираемым конструкторами при их проектировании, относится установленная мощность двигателей. Определение оптимальных мощностей является основной задачей оптимизации параметров установок, так как от величины мощности в основном зависят и другие параметры: производительность, энергоемкость, металлоемкость и др.

Оптимальную величину установленной мощности n для различных наиболее характерных внешних факторов находят по следующей методике:

1) устанавливают зависимость Пси=гсю для различных внешних факторов;

2) устанавливают зависимость стоимости оборудования Ц=р(и) для рассматриваемых внешних факторов;

• 3) душ разных внешних факторов устанавливают целевую функцию Ф, которую стремятся минимизировать;

4) составляют уравнение с1ф/сш=0, рвшатт его и получают некоторое значение N•;

5) вычисляют а2ф(м'если полученное значение >0, то

N'

опТ

По вышеизложенной методике определены оптимальные параметры технологических и конструктивных решений, включающих ранее определенные точки Парето из всего морфологического множества рассматриваемой функциональной системы.

вывода И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Проблему интенсификации поперечной распиловки лесоматериалов следует решать при системном подходе к средствам производства круглых лесоматериалов путем комплексного совершенствования процессов пиления и перемещения предмета труда, управления этими процессами с учетом множествз аспектов в том числе требований экономии древесины и используемой энергии, что способствует сбережению сырьевых и энергетических ресурсов.

2. Систематизация, поиск новых и выбор эффективных конструктивно-технологических решений из морфологического множества исследуемой ФС обеспечивается совместным использованием морфологического метода и метода оптимума Парето.

3. Установлено, что структурная связь параметров предмета труда ФС подчиняется естественному закону относительного (алломотрического) роста (изменения). Определение показателей функции от случайных аргументов, выбранной структурной связи, следует осуществлять с помощью метода статистической линеаризации.

4. Увеличение производительности без снижения качества выпускаемой продукции, обеспечение беззажимного пиления, регулирование режимов обработки япляются доминирующими технологическими эффектами при синтезе новых конструктивно-технологических решений интенсификации поперечной распиловки лесоматериалов.

5. Установлено, что эффективность процесса поперечной распиловки лесоматериалов определяют следующие факторы: количество одновременно обрабатываемых лесоматериалов, порояньа состав, геометрические параметры и качественные признаки хлыстов, конструктивные и временные параметры используемых механизмов.

в. Исследованиями поштучно-групповой поперечной распиловки лесоматериалов установлено, что на отечественных установках с

- га -

продольным перемещением предмета труда средние значения долей групп в общей совокупности составляют: по два хлыста - 0,16...О,17 по три хлыста - О,11...D,14, что касается долей групп по четыре хлыста и более, то эта величина незначительна. Возможности поштучно-групповой поперечной распиловки лесоматериалов расширены на установке групповой раскряжевки (УТР) в Лобвинском ЛПК, разработанной СНПЛО с учетом рекомендация автора. Экономический эффект от внедрения в производство УТР составил 30 тыс.рублей на одну раскряжевочную установку (в ценах 1980г.).

7. Установлено, что производительность отечественных установок, используя предложенные способы, основанные на продольно-встречном перемещении предмета труда в процессе обработки может быть увеличена в 1,5...2 раза. Кроме того, рекомендованные автором новые способы и конструкции для их реализации, позволяют исключить снижение выхода качественной продукции на установках с попорочным поремещонием предмета труда в процессе распиловки и при поштучно-групповой обработке лесоматериалов.

8. Исслздовчниями безопорной попорочной распиловки лесоматериалов установлены основные факторы, определяющие процесс: изгибающий момент в зоне пропила (М ), диаметр лесоматериала в месте пропила (а), порода распилииаомпго лосоматориала, угол наклона лесоматериала (и), режимы пилонип (скорость подачи и и скорость резания v), кинемлтичоскиЯ у юл пстрочи (0), сосредоточенная с.илз пилы (Р), крилизнч лосоматориал.ч и другие. Для бвзопорноа раскряжевки лосоматориалои тмпт бить использован круглопильныи стгнск типа АЦ-30 при диамптр) и моото пропила 0,08. ..0,42 м, соответственно, при скорости подачи D.I...?,,О м/с, если длина отпиливаемого отрезка i -4 м. Гоиорпами по предотвращению скола при больших длинах отпиливаемых отрезков могут быть повышение скорости подачи, а такжо увдличение угла наклона лесоматериала.

9. Рекомендован способ раскряжевки хлыстов, разработанный совместно с сотрудниками ЦНЯИМЭ, по которому обеспечивается устойчивая безопорная поперечная распиловка вершинной части хлыстов путем смены направления подачи лесоматериалов в процессе обработки. Данный способ реализован в опытном образце установки ДО-56, постоянно эксплуатируемой в Крестецком ЛПК; использованы рекомендации автора при создании опытного образца раскряжевочной установки ДО-68 (изготовленной на ЭМЗ ВНПОлеспрома) и в 1992 году введенного в эксплуатацию в Чухоломском ЛПК ПО "Костромалеспром".

Годовоя экономический эффект от внедрения установок ДО-56 и ДО-68 составил 452 тыс.рублей (в ценах 1932 г.)

10. Предложена совокупность математических моделей, позволяющая:

определять эффективные конструктивно-технологические решения поперечной распиловки лесоматериалов на стадии продпроектных разработок;

- оптимизировать параметры процесса в условиях рыночных отношений с учетом затрат на маркетинговую деятельность;

- использовать их в САП? установок для поперечной распиловки лесоматериалов.

11. На стадии предпроектных разработок установлено, что: использование круглопильного • станка для непрерывной

поперечной распиловки лесоматериалов позволяет снизить мощность привода установки с продольным перемещением предмета тт..уд-з кз 7... 8;; применение круглопильного станка с. агода* пййнодон 'механизма резания и механизма подачи с возможностью саморегулирования процесса пиления на 8...Ю-;, а при использовании круглопильного станка с единым приводом пильного механизма и подающего механизма на 38. ..40«;

обеспечение поштучно-групповой поперечной распиловки лесоматериалов, благодаря использованию круглопильного станка с единым приводом механизма резания и механизма подачи, реально при У„'У„=1 ('^min'"1'27 РУЙ^М3), МОЩНОСТЬ уСТЭНОВКИ ПрИ этом повышается на 17...20Я;

использование способа, обеспечивающего устойчивую поперечную распиловку тонкошрноа часта лесоматериалов, особенно их вершинной части, способствует снижению 5, руб-м1),

но при увеличении мощности установки на 25...27;.;

применение круглопилькых станков с единым приводом пильного механизма и подающего механизма с возможностью саморегу.гировазия режимов пиления при поперечном перемещении лесоматериалов в процессе обработки (адаптивная система) снижает уощность триммерной установки на 20...23?; при снижении Ф 1пна 28...3G'.;

- эффективность поперечной распиловки лесоматериалов резко повышается при использовании способа, основанного на дополнительном продольно-встречном перемещении лесоматериалов в процессе непрерывного поперечного перемещения, так по сравнению с триммерной установкой (18 пил) мощность установки снижается на 87...90: при снижении 0 на 85...87?;;

г lui п '

- применяя круглопильные станки с единым приводом пильного

- -

механизма и подающих механизмов с возможностью саморегулирования режимов пиления, регулирования продольного и поперечного перемещения лесоматериалов позволит еще снизить мощность на 22...23*, а Фю1п на 10...12«.

12. Дальнейшее повышение эффективности поперечной распиловки лесоматериалов возможно путем совмещения во времени с процессом обработки, например, с такими операциями, как окорка лесоматериалов, доочистка сучьев и т.п., а также совершенствования раскроя с целью повышения выхода конечной продукции в стоимостном выражении.

13. Совместное использование обобщенных схем механизмов и метода элементного взаимодействия режущего инструмента с предметом труда - основа разработанной теории процессов перерезания круглых лесоматериалов. Приложение теории перерезания круглых лесоматериалов к процессу поперечной распиловки различными способами реализовано в виде математических моделей функционирования машин и оборудования с учетом новых

конструктивно-технологических решений поперечной распиловки

#

лесоматериалов.

14. Установлено, что при регулировании процесса поперечной распиловки путем обеспечения постоянства энергетических параметров заметно стабилизируется скорость резания. Рекомендованы конструкции пильных и подающих механизмов, основанных на принципах адаптивной системы, т.е. саморегулирования скорости подачи в зависимости от сопротивления в выполняемом процессе при условии обеспечения постоянной скорости резания.

15. Благодаря комплексному ' подходу к процессу поперечной распиловки хлыстов, пораженных серцевинной гнилью, разработаны новые способы производства и раскроя лесоматериалов, по которым получают комбинированные круглые лесоматериалы из однородной или неоднородной древесины, используемые как в круглом виде, так и возможна переработка их на пилопродукцию. Испытаниями образцов комбинированной древесины установлено, что предел прочности при статическом изгибе увеличивается; при испытании образцов из однородной древесины: ели - на 61~; березы - на 30*; осины - на 35*, при испытании образцов из неоднородной древесины: ели и березы (внутренний заполнитель) - на 106*; ели и осины - на 109*; березы и ели - на 32*; березы и осины - на 33* осины и ели - на 31*; осины и березы - на 43*.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Торопсв A.C. Исследование производительности установок для групповой раскряжевки хлыстов при их продольном перемещении //Лесной журнал,1979.-)14.-с.ПЗ-П6.

2. Торопов A.C. Теоретические исследования формы поперечного сечения приемного устройства при групповом способе раскряжевки // Лесосечные, лесоскладские работы и сухопутный транспорт леса: Межвуз.сб.научн.тр. /ЛТА.-Л.:ЛТА, 1977.-Вып.6. С.88-93.

3. Торопов A.C., Попов В.Г. Исследование процесса формирования групп хлыстов на поштучно-раскряжевочных установках /.-'Лесосечные, лесоскладские работы и сухопутный транспорт леса: Межвуз.сб.научн.тр./ЛТА.-Л.:ЛТА,1977.-Был.B.c.93-97.

4. Залегаллер Б.Г., Торопов A.C. йсседование удельной работы резания при раскряжевке х.яыстов // Лесосечные, лесоскладские работы и сухопутный транспорт леса: Межвуз.сб.научн.тр.'ЛТА.-Л.: ЛТЛ, 1978.-Вып.6 с.92-98.

5. Торопов A.C. Беззажимное поперечное пиление групп хлыстов //Лесосечные лесоскладские работы и сухопутный транспорт леса: Межвуз.сб.научн.тр./ ЛТА.-Л.: ЛТА, 1978 - Вып.6 с.97-102.

6. Торопов A.C..Кузьмин А.И. Производственные исследования процесса групповой раскряжевки хлыстов '/ Лесосечные, лесоскладские работы и сухопугныи транспорт леса: Межвуз.сб.научн.тр. / ЛТА.-Л.: ЛТА, 1979.- Бып.8.0. 79-83.

7. Торопов A.C. Исследование процесса формирования и продольного перемещения групп хлыстов многоцепным транспортером раскряжевочной установки //Лесосечные, лесосклэдские работы и сухопутный транспорт леса: Межвуз.сб.научн.тр. ✓ ЛТА.- Л.: ЛТА, 1979,- Вып.8. с. 83-88.

8. Торопов A.C. Необходимая мощность привода пил большого диаметра при групповой раскряжевке хлыстов /'Лесной журнал.-1980-N5 с.96-100.

9. Торопов A.C. Исследование силовых и энергетических показателей процесса подарочного пиления круглыми пилам/ с контурным углом резания менее 1,57 рад// Вопросы резан/я, надежности и до.яговечности дереворежущих инструментов и машин: Межвуз.сб.научн.тр. ЛТА.-Л.: ЛТА,1978.-Вып.5.-с.8-U.

10. Торопов A.C. Определение оптимальных параметров зубьив пилы, обеспечивающих беззэжимную раскряжевку хлыстов •• '•'>_1»шн и инструменты деревообрабатывающих производств: Межвуз.сб..- ¡учи.тр. / ЛТА,- Л.: ЛТА, 1980.-Был.7.-с.3-7.

11. Торопов A.C. К вопросу совершенствования раскряжевочных установок ✓✓Лесн. пром-ть, -1933. -N7. -с. 17-1В.

12. Торопов A.C. К вопросу выбора пильного механизма для групповой раскряжевки лесоматериалов ✓✓ Механизация лесозаготовок и транспорт леса: Межвуз.сб.научн.тр. лЛТА.-Л.: ЛТА, 1983.-с.117-122.

13. Торопов A.C. Исследование безопорной раскряжевки лесоматериалов ✓✓ Лесной журнал.- 1983.-N6. - с.53-57.

14. Торопов A.C. К определению параметров процесса раскряжевки цепной пилой с вращательным движением подачи ✓✓ Лесной журнал.- 1988.- N4.- с.43-48.

15. Торопов A.C. К определению параметров процесса раскряжевки цепной пилой с прямолинейным движением подачи ✓✓ Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса: Кежвуз.сб.нзучн.тр. ✓ ЛТА-Л.: ЛТА, 1990. с.41-47.

L6. Торопов A.C. К определению параметров процесса раскряжевки круглой пилой с прямолинейным движением подачи ✓✓ Станки и инструменты деревообрабатывающих производств: Межвуз.сб.научн.тр. ✓ЛТА-Л.: ЛТА, 1990. с.65-72.

17. Торопов A.C. К определению параметров процесса раскряжевки при вращательной подаче круглой пилы ✓/Лесной журнал. - 1991. -N2- с.68-73.

18. Торопов A.C. Математическое и программное обеспечение для расчета иэпных пил с прямолинейным движением подачи ✓✓ Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса: Межвуз.сб.научн.тр. ✓ ЛТА-Л.: ЛТА, 1991.-с.47-51.

19. Торопов A.C. Математическое и программное обеспечение для расчета круглых пил с вращательным движением подачи ✓✓ Лесной журнал.-1991 N5.с.62-68.

20. Торопов A.C. Математическое и программное обеспечение для расчета круглых пил с прямолинейным движением подачи ✓✓ Вопросы резания, надежности и долговечности дереворежущих инструментов: Межвуз.сб.научн.тр. ✓ ЛТА-Л.: ЛТА, 1992.

21. Торопов A.C. Программы для расчета параметров механизмов и исследований процесса поперечного резания круглых лесоматериалов ✓ БНШШЭИлеспром. М., 1990-Вып. Э с.16-17.

22. Торопов A.C. Методика прогнозного определения выхода конечной продукции при оптимизации схем раскроя круглых лесоматериалов ✓✓ Технология и оборудование деревообрабатывающих производств: Межвуз.сб.научн.тр. 'ЛТА СПб, 1992 - с.24-27.

23. Торопов A.C. Методика прогнозного определения режимов

поперечного пиления лесоматериалов --v Станки и инструменты деревообрабатывающих производств: Межвуз.сб.научн.тр. /Жк СШ. 1993.- с.18-33.

24. Печенкин В.Е.,Торопов A.C. Устройство для закрепления пильного диска на валу / A.C. 782998 Опубл.в Б.И.- 1980 N44.

25. Мазуркин П.М., Торопов A.C. Круглопильный станок^ A.C. 859150 Опубл. в Б.И. 1981, N32.

26. Торопов A.C. Устройство для непрерывной обработки лесоматериалов A.C. 8656G6 Опубл. в Б.И. 1981, N 35.

27. Торопов A.C., Кроменский Б.М..Мазуркин П.М. Устройство для непрерывной раскряжевки лесоматериалов A.C. 967802 Опубл.в Б.И. 1982, N39.

28. Торопов A.C. Круглопильный станок. A.C. 1074714 Опубл.в Б.Я. 1984 N7.

29. Торопов A.C. Способ раскряжевки и сортировки лесоматериалов. A.C. 1564839 Опубл. Д.С.П.

30. Торопов A.C. Кругопильный станок. A.C. 1713801 Опуб.в Б.И. 1992,N7.

31. Теслюк С.К.,Торопов A.C..Горохов Н.Г.,Плющ В.П. Способ раскряжевки хлыстов. A.C. 1715585 Опубл. в Б.И. 1992 N8.

32. Редькин А.К., Теслюк С.К., Торопов A.C., Суханов А.К. Способ производства круг.лых лесоматериалов ^ A.C. N 1798191. Опубл. в Б.И. 1993, N 8.

33. Торопов A.C., Суханов А.К., Ковалев А.О., Торопов С.А. Способ раскроя круглых лесоматериалов / A.C. н 1818213 Опубл. в Б.И 1993, N 20.

34. Торопов A.C. Способ производства круглых лесоматериалов A.C. N 1794648 Опубл. в Б.И. 1993, N 6.

35. Торопов A.C. Способ обработки лесоматериалов - Патент м 1819210 Опубл. в Б.И. 1993, N 20.

36. Торопов A.C. Круглопильный станок ✓ A.C. и 178933?, Опубл. в Б.И. 1993, N 3.

37. Торопов A.C., Торопов С. А. Станок для распиловки лесоматериалов ' A.C. N 1813627 Опубл. в Б.И. 1993, N 17.

38. Торопов A.C., Резанов В.Р., Торопов O.k., Макаров В.П. Круглопильный станок ✓ A.C. N 1784455 Опубл. Б.И. 1992, м 48.

39. Торопов A.C. Круглопильный станок ✓ A.C. N 1806911 Опубл.

в Б.И. 1993, н 13.

Просим Ваши отзывы по автореферату в двух экземплярах с заверенными подписями направлять по адресу: 194018, г.Санкт-Петербург, Институтский пер.5, Лесотехническая академия, Ученому секретарю.

Подписано в печать с оригинал-макета 23.11.93. Формат 60x90 1/16. Бумага оберточная. Печать офсетная. Изд.№ 1?. Уч.-изд.л. 2,0. Печ.л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ №93. С 17. _ ____ Редакционно-иэдательский_отдел_ЛТА__________

Подразделение оперативной полиграфии ЛТА 194018. Санкт-Петербург, Институтский пер., 3.