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

РГб од

~ , Санкт-Петербургская лесотехническая академия

На правах рукописи

ТОРОПОВ Александр 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 соисканиз ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург - 1993

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

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор

Доктор технических наук, профессор

Доктор технических наук, профессор

Ведущая организация - Карельский институт лесной промышленности (КарНИИЛП)

Защита диссертации состоится 29 июня 1993 г. в 11 часов на заседании специализированного соиета Д 063.50.01 при Санкт-Петербургской лесотехнической академик <194018, Санкт-Петербург, Институтский пер.,5, главное здание, вал заседаний).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан 21 мая 1993 г.

Андреев В.Н. Петровский В.С. Торговников Г.И. научно-исследовательский

Ученый секретарь специализированного совета, •профессор, д.т.н.

Анисимов Г.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Аетуа^ность_темы^ Необходимость лесной экосистемы как упорядоченной во времени последовательности лесоэксплуатации зытекает из анализа как биологических, так и экономических аспектов проблемы. В плане стабилизации экосистемы оказывает существенную роль использование интенсивных факторов, включая экономию ресурсов всех видов.

Интенсификация поперечной распиловки лесоматериалов требует ге только повышения производительности оборудования, но и гвеличения выхода конечной продукции в стоимостном выражении с гчетом состояния сырья и степени переработки круглых юсоматериалов при выполнении требовании экономии древесины и :нижения используемых затрат.

Это возможно путем комплексного совершенствования технологии, эборудования и режущего инструмента, применяя эффективные метода вгулирования выполняемых операций в технологическом процессе.

Тема диссертации посвящена обоснованию и разработке регрессивных направления интенсификации таких как: увеличение 1роизводительности оборудования путем поштучно-групповой обработки юсоматериэлов без снижения качества выпускаемой продукции, »беспечение беззажимного пиления путем безопорной раскряжевки гесоматериалов, снижение энергетических и трудовых затрат путем ©гулирования (саморегулирования) режимов обработки.

С целью повышения качества, уменьшения трудоемкости и :шсращения сроков проектирования техники и технологий, в основе .оторых залошны новые решения но пути интенсификации процессов юперечной распиловки лесоматериалов, необходима система втоматизированного проектирования (САПР). Для реализации САПР вобходимо разработать основные компоненты подсистем [атематического (основы обобщенной теории с учетом новых вправлений интенсификации, математические модели, методики асчетов) и программного (пакеты прикладных программ) обеспечения.

Таким образом, работа способствует реализации задач, тоящих перед лесной, целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей ромышленнсстыо. Решаемая проблема рассматривается на базе истомного подхода, учитывающего множество аспектов, в том числе ребования рационального использования материальных и трудовых есурсов. В такой постановке эта проблема является весьма ктуальной, масштабной и имеет важное народно-хозяйственное

значение. Ее решение стало возможным благодаря систематизацш исследований проведенных ранее, исследованиям процвссм ивтенстфпсэции, а также созданием нового оборудования.

Шл_вэбота_и_за£аад_иссждовани|^ Целью работы являете/ повышение эффективности поперечной распиловки лесоматериалов зг счет комплексного использования интенсивных факторов, характеризующих количественную сторону проблемы производительность оборудовния; качественную - увеличение выходе конечной продукции в стоимостном выражении; степень влияния не экосистему - экономия материальных и трудовых ресурсов путей снижения затрат, рационального использования сырья, совершенствования технологии и оборудования.

В соответствии с этим установлены следующие основные задач» исследования:

- определение основных признаков, значении признакоЕ рассматриваемой функциональной системы и на этой основе разработка методики систематизации и поиска новых технологических к конструктивных решений поперечной распиловки лесоматериалов;

- разработка унифицированной математической модели предмета труда;

разработка математической модели процесса поштучно-групповой поперечной распиловки лесоматериалов;

- разработка математической модели процесса безопорной поперечной распиловки лесоматериалов;

- разработка теоретических положений, объективно описывающих процесс поперечной распиловки лесоматериалов механизмами разноге типа при различных режимах обработки;

обоснование эффективных направлений интенсификация поперечной распиловки лесоматериалов на стадии пре.дпровктного решения проблемы;

- разработка рекомендаций и принципиальных схем технологий и оборудований для повышения эффективности поперечной распиловки лесоматериалов.

(^1^!Ш^и_мвтода_исс.ле2ования. Объектами явились составляющие функциональной системы: предмет труда, средства труда, конечная продукция в зависимости от степени переработки на предприятии. Перечисленные объекты исследовались следующим образом:

- составлялись морфологические таблицы по признакам и их значениям, используя метод морфологического анализа; с помощью

!интвза по морфологическим таблицам определялись новью технологические, технические решения, обобщенные схемы, связи;

производилась оптимизация параметров на стадии зредпроекгного решения проблемы с цзлыо определения новых гаправлений совершенствования функциональной системы;

- составлялись математические модели, описывающие новые зпособы поперечной распиловки лесоматериалов с учетом гипотез, [теоретического обоснования (описания), экспериментальных юследований в лаборатории и в производственных условиях;

- по результатам ранее проведенных многими авторами юследований систематизировался предмет труда, используя закон )ТНОсигельного роста, разрабатывалась обобщенная теория поперечной заспиловки лесоматериалов, в основе которой был заложен метод элементного взаимодействия механизмов функциональной системы с 1редметом труда;

используя теоретические положения, разрабатывались «тематическое и программное обеспечение, основные составляющие )АПР поперечной распиловки лесоматериалов.

В процессе обработки и анализа полученных результатов фименялись метода математической статистики и стандартные фограммы ЭВМ.

Новтана_иссж£ованш_и_научнга^з2лтатов. Впервые

рассмотрены вопросы, связанные с технологическими процессами юштучно-грушовов.безопорной поперечной распиловки лесоматериалов : целью не только роста производительности, но и качественного шхода, а также снижения издержек производства продукции. При этом разработаны:

- методика систематизации и поиска новых технологических и инструктивных решений погоречной распияовки лэсоматериалов;

теоретические положения поперечной распиловки иесоматериалов;

- математические модели поштучно-групповой и безопорной югоречной распиловки лэсоматериалов;

- методика выбора эффективных решений поперечной распиловки юсоматериалов;

новые способы и конструктивные решения поперечной распиловки юсоматериалов;

- математическое и программное обеспэчениэ расчета параметров йорудования для поперечной распиловки лэсоматериалов.

1. Комплексный метод принятия конструктивных решенш оборудования для поперечной распиловки, включающий совместно« использование морфологического метода и метода оптимума Парето.

2. Универсальная математическая модель предмета труда.

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

4. Методы обоснования технологических и конструктивные параметров, позволяющие (позволившие) наметить пуп интенсификации.

5. Методы и результаты оптимизации.

Зостовещдсть_вьшд^в_и_рез2Льтэт

Достоверность полученных результатов обеспечена:

применением системного подхода при разработке математических моделей;

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

- применением для исследований современной проверенно! аппаратуры.

Ш§ШШ§2кая_ц§щость_и_реалтаация^аботы. Разработа!

математический аппарат, позволяющий научно обосновывав прогрессивные направления интенсификации процессов поперечно! распиловки лесоматериалов. Создана база для реализации системногс подхода к постоянно развивающимся средствам производства кругльо лесоматериалов. По.лученные в работе результаты могут был использованы при решении следующих практических вопросов: разработка технико-экономического обоснования применение поштучно-групповой, безопорной, непрерывной поперечной распиловга лесоматериалов; использование теоретических положений в САШ пильных и падающих механизмов раскряжевочных установок; расчет режимов обработки при различных вариантах подачи исполнительны! механизмов установок для поперечной распиловки лесоматериалов; организация автоматизированного поиска (информации о существующих; технологических и технических решений рассматриваемо! функциональной системы и поиска новых патентоспособных решений; компьютеризация в учебном процессе.

Результаты теоретических и экспериментальных исследованш использованы при разработке: установки групповой раскряжевки хлыстов (УТР) в Лобвинском ЛПК ПО "Свердлеспром", раскряжевочной ус-

гановки ДО-56 в Крестецком ЛИХ ПО "Новгородлес", раскряжевочной установки ДО- 68 в Чухоломском ЛК ПО "Костромалес".

Алробащ;я_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.), аа Всесоюзной научно-технической конференции "Экономические 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 деревообрабатывающей промышленности" (1934г.), 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 переместительных работ на предприятиях лесного комплекса" (1989г.), на Региональной научно-методической конференции "Компьютерная технология в учебном процессе высшей пколы" Челябинск (1989г.), на Республиканской научно-практической конференции "Научно-технический прогресс в комплексных лесных предприятиях" КарНЖЛП (1990г.), на Республиканской яаучно-практической конференции "Проблемы рационального использования вторичных, энергетических и других ресурсов" (Йошкар-Ола, 1989г.), на научно-технических конференциях Зэнкт-Петербургской лесотехнической академии (1976...1978, 1989...1992гг.), на ежегодных научно-технических конференциях Карийского политехнического института (1979...1988гг.).

Диссертационная работа обсуэдена и одобрена на расширенном заседании кафедры технологии лесозаготовительных производств Занкт-Петербургской лесотехнической академии с участием зедущих ученых по специальности 05.21.01.

Публикации^ Основное содержание диссертации изложено в 61 течатной работе. На технологические и технические решения получено 3 авторских свидетельств и 11 положительных решений.

Обьем_работы. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, :писка использованной литературы 156 наименований и 15 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение, в виде краткой аннотации изложено то новое, что внесено в решение проблемы интенсификации поперечной распиловки лесоматериалов, и сформулированы основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Состошие_вопроса_и_задаад_иссж5оващга. в условиях предприятий с расширенной структурой производственной деятельности, с высокой концентрацией поставок сырья в виде 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 дая лесопильного, фанерного, цэллюлозного 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.

Бесспорно найдет широкое применение и так называемая сортиментная технология, обладающая следующими преимуществами: возможность устранения ошибок направленной валки деревьев, что снижает ущерб оставшемуся древостою;большие возможности для сохранения подроста, сокращаются затраты на транспортные перевозки.

По данной технологии необходимо разрабатывать оборудование для поперечной распиловки лесоматериалов, учитывая возможности используемых многооперационных машин (харвестеров), с достаточной надежностью и качеством выполняемых операций при обеспечении минимальных затрат.

В нашей стране и за рубежом накоплен большой опыт индивидуальной раскряжевки хлыстов. В этом направлении проведены исследования профессорами Д.К.Воеводой," Г.К. Вильке, Б.Г.Залегаллером, Ф.Е.Захаренковым, Р.Е.Калигеевским,

A.И.Ларионовым, В.С.Петровским, А.К.Редькиным кандидатами технических наук Г.М.Васильевым, Н.И. Биланиным, Е.А.Юдиным,

B.И.Кондратьевым, Н.А.Вячеславовьи и другими учеными.

Индивидуальная поперечная распиловка с продольным

перемещением хлыстов не обеспечивает требуемой пропускной способности в условиях раскряжевочно-сортировочного цзнтра, а увеличение количества установок для раскряжевки таким способом

влечет за собой увеличение затрат на дополшпвльные перемещения лесоматериалов, усложняет созданиэ запаса хлыстов, а также сбор и подачу лесоматериалов и отходов в перерабатывающие цзха предприятия; на установках с поперечным перемещением хлыстов обеспечивается незначительное повышение производительности, но при заметном снижении возможностей рационального раскроя.

Большая работа проведена сортудниками ЦНИИМЭ по созданию-установок пачковой раскряжевки хлыстов. В этом направлении полезны исследования кандидатов технических наук С.К.Теслюка, Л.И.Михеева.Л.И.Гулько и других ученых. Однако пачковая раскряжевка лесоматериалов неприменима в условиях раскряжевочно - сортировочного центра в виду невозможного обеспечения рационального раскроя хлыстов.

Несмотря на болыпиэ достижения в области совершенствования погоречной распиловки лесоматериалов, вопросы, связанные с обоснованием технологии и оборудования для условий вышеупомянутых предприятий с интенсивным хозяйствованием не решены. Исследования в основном охватывают узконаправленные аспекты проблемы, отсутствует комплексный подход при решении технологических и конструктивных задач.

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

2. Проблема_систематгоацш_и_пдиска_но и_конструкттшх^ще1Ш_пдпе£»тоой

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 исследований, систематизация машин и механизмов для поперечной распиловки лесоматериалов и на этой основе разработка методики поиска новых технологических и технических решений по рассматриваемой проблеме.

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;

определениэ единой структурной связи параметров, характеризующих предмет труда и на этой основе составления универсальной математической модели;

- выделение из морфологического множества технической системы подмножеств технологических и конструктивных решений с одинаковой структурой;

разработка обобщенных теоретических положений для технологических и конструктивных решений с одинаковой структурой, и на этой основе составление математической модели функционирования;

определение методов обоснования технологических и конструктивных параметров оборудования (с единой структурой) для решения проблемы интенсификации поперечной распиловки лесоматериалов.

Процессы поперечной распиловки лесоматериалов подвержены влиянию различных факторов, характеризующих предмет труда. К ним следует отнести плотность, влажность, температуру, геометрические, прочностные параметры и другие. Вышеперечисленные параметры изменяются по закону относительного (аллометрического) роста (изменения).

У = с н- (1)

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

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

Согласно закону относительного роста зависимость диаметра лесоматериала (с!) от его душны (1), рис.1 может быть представлена в виде

(2)

где

* = (1->)в (а' - с!о),

В= 1 п С (с! с] )/(с! -с) )]/1п [(у о о

где .а _ соответственно, величина диаметра в начале

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

с! = с] ■ 1в

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

Рис.1. Расчетная схема

Известно, что математическое ожидание функции от произвольного числа случайных аргументов Чх,.....хл) равно

со

М 0<х ....,>: )]=/ ри.....х .....х )-с)х ...йх , (3)

1 П 1 П 1 п 1 л

-00

где *>(х1,... ,>о - функция случайных аргументов;

•Их^...,* > - многомерная плотность распределения величин

V" " " '*п Далее, дисперсия будет равна

СО 2

о С*>(х1,...,х )3 = X Ср(х1.....хг,'"ппр:1 1=(Х».....*п' (4)

п -со П

Бесспорно, в общэм случав, конечно найти м и о довольно сложно. Для этого чаща всего используется метод статистической линеаризации, основанный на разложении функции в ряд Тейлора в точке \=|" , т.е. в окрестности математического ожидания х.

При этом, формула для определения математического ожидания имеет вид:

ж*<п>> = .....V ■■■ <5>

1=1 ЧП> I

или, если х ,...,х - независимые случайные величины, то

М(х<п>,= .....хп,+—

1 п "<»<п>:

3 к<п>

•0(и<п>) (6)

где о(х<п%) -дисперсия в точке «=1^

л

После несложных преобразований дисперсия будет равна

»■I

Следовательно, для получения дисперсии оси) необходимо продифференцировать (2) по ао,с! ,й „ и далее, подставив их математические ожидания и дисперсии, т.е. ш<1 .т^.т^.т^.г^^ ,

вычислить о(б).

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 и 1 з 5 7 9 11 13 1537

1 2 3 4 5 6 7 8 § 16 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 0.30 0.27 0.24 0.22 0.21 0.20 0.18 0.16 0.13 0.11

1 2345678 9 10 11

_«_

после опсомлевки - 0.29 0.26 0.23 0.22 0.20 0.19 0.17 0.15 0.12 _M— _'»_

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-штрического роста,используя метод статистической линеаризации по всей длине хлыста

т^ | mai | тв |

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 аллометрии

| ma | та |

0.22 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, полученная ре:грессионная зависимость не пригодна после выполнения откомлэвки 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.рис.1)

По аналогии с уравнением (2), имеем

л =с) + а1" ; а =с) + а1"; а„ =а + »1', (8)

со- с1 го— г* б к о ^ - 9 х '

е г Й*

где а .с1 , а - соответственно, диаметры сучка, гнили в

о о о с г о к

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

Так, используя результаты В.С.Петровского 1 9ор

о =0.25-0.26 1

г г

О. 7Э4

й =0.078 1

г г

причем, шрвое уравнениэ (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.

ттш

тр тр^+та'сЗ , (10)

где ро- плотность древесины в центре прошла .лесоматериала .кг-тт1;

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

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

Таблица 2

Изменчивость плотности древесины в разных частях хлыста

исследований профессора О)

Порода Константы уравнений вида (10) для разных частей хлыста

комлевая

серединная

вершинная

тр

Сосна 409 93.905 0.653 377 46.004 1.008

Ель 330 94.764 1.132 335 118.459 0.946

Береза 455 127.896 0.627 452 87.699 0.732

Осина 375 41.346 1.073 384 82.816 0.588

368 25.928 0.593

394 10.183 1.690

457 60.770 0.225

465 -24.793 1.138

то

Известно также, что плотность древесины изменяется монотонно и по длине хлыста. Плотность сосны уменьшается в направлении к вершине сначала резко, а в пределах хмвой кроны более медленно. Методом статистической линеаризации установлено

тр =430-301,165 , (Ц)

где с!^- относительная протяженность по длине хлыста от комля к вершине (в долевом выражении).

Характер колебания плотности древесины ели в продольном направлении хлыста существенно отличается от картины, описанной по сосне. Плотность древесины ели в комлввоя части сначала уменьшается в направлении кроны, но примерно с середины хлыста начинает снова увеличиваться. Изменение плотности в комлевой части хлыста характеризуется уравнением

тр= 379 - 72.396 с1°-зс>* . (12)

а начиная с середины хлыста к вершине

Э. 342

ш р = 365 + 0.879с1^ (13)

Плотность древесины березы закономерно уменьшается в направлении от комля к вершине.

О. 3<52

тр= 510-173,463с)^ (14)

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

Поэтому плотность в комлввоя части хлыста может быть эпределена о 2г5>

тр = 426 - 246.353 а (15)

з начиная с середины хлыста и до вершины

тр = 392+5,276 с!*''*2 (16)

Таким образом, полученные регрессионные зависимости дают достаточно полную и точную картину о предаете труда поперечной эаспиловки, как о целостной системе, саморегулирующейся по з сте ственному закону аллометрических изменений.

Современный период научно-технического прогресса гарактеризует неуклонным ростом объемов информации во всем мире. Зсе это приводит к резкому снижению эффективности использования скапливаемых знаний в науке, технике, экономике, так как на поиск ¡ужных сведений приходится тратить очень много времени. В связи с зтим представляет определенный интерес обобщение и анализ юзультатов исследования, систематизация технологий и оборудования ум поперечной распиловки лесоматериалов.

Поставленная проблема решена с помощью известного метода морфологических исследований. Используя морфологический метод, разработана методика систематизации и поиска новых технологаческих 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 для их реализации (разработка морфологической таблицы) синтез технологических и конструктивных решений по морфологической таблице.

По разработанной методике проведены морфологические исследования поперечной распиловки лесоматериалов, результатом которых является ряд новых технологических и конструктивных решений с целью интенсификации рассматриваемой функциональной системы.

С помощью морфологической таблицу решены задачи:

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

- кодирования технологических и конструктивных решений;

- поиска новых решений.

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

3. Оснозы^георда^ере^м Сущэствушде 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, темгоратура, сучковатость древесины введением поправочных коэффицюзнтов; не представляется возможным учесть влияние на процесс пиления участков, пораженных гнилью, грибами 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 Е в (17)

где си - длина участка фиксированной связи элемента резания с древесиной, м; е^- кинематический угол встречи ¡-то элемента резания при распиловке 1-го лесоматериала, рад; количество элементов

резания, участвующих в процессе пиления ¡.-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 рч ^ 11 "и (18)

р =а р

о. Р р

ч ч ч

где р ,но - соответственно, силы сопротивления резанию,

рч ч

отжиму (затягиванию) при резании ¿-м элементов ¡--го лесоматериала в момент подачи, Н,к_-удельная работа резания о-м элементом 1-го лесоматериала в момент подачи, Д'к^м3; в - ширила пропила, м; и

и

подача на з-й элемент резания в конкретный момент пиления ¿-го лесоматериала, м; <*о - отношение ро /р

Ч ч

Кроме сил рэзания необходимо учитывать силы трения при пилзнии:

Рт =2- 2 £2 СЕ (а -и -Н. .)]},

IV . . ТУ. . X. . I

1 = 1 j = l

р =2'е <е £е (а ■их..'н. ,1У. (19)

Ти Ти.. I 1 4 '

1=1 3=1 3=1 и

р -2 "а 'б. ти. Ти. и

р =2с1 'э.

ТУ. ТV . V

соответственно, силы трения спрессованной стружки во впадинэ зубьев о стенки пропила в направлениях противоположенных векторам скорости резания (V) и скорости подачи (й> в момент подачи, н; а^, - соответственно, интенсивности трения

ч ч

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; р™ - соответственно, силы трения между полотном пилы и

стенками пропила при распиловке ¿-го лесоматериала в направлениях

и" . чп -

XV. ти.

противоположенных векторам V и и в момент подачи, н; а"

интенсивности трения полотна пилы о стенки пропила в направлениях противоположенных векторам »ий при распиловке ¿-го лесоматериала в момент подачи, н^мг; з. - площадь пропила ¿-го лесоматериала в момент подачи, м*.

Расходуемые мощности на резание N и на подачу ^ в определенный момент пиления

Е (р +Р0 П+Р^ >, (20)

и = 1 ] = £ О I ) I

N =и"Р . и и'

где р - 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 элементов резания в направлении векторов и и", (МЕПП);

- одновременное прямолинейное (поступательное) движениэ элементов резания в направлении воктора V .. и вращательное движение в направлении вектора-^. ,(МРПВ);

- одновременное прямолинейное (поступательное) движениэ элементов резания в направлении вектора ¡1л вращательное движениэ в направлении вектора V ,(МРКП);

- одновременное вращательное движение элементов резания в

направлении векторов v..и u.^ , (MFKB).

В общем виде состояние системы "пильный механизм (МИШ) -предает труда" определяется дифференциальным уравнениэм

m +

mx ~Р —Q +- sin 9'cosi>- Рр la "sin в - (1+а и ) ' со s 0]-и "п |Q I

u g о о*пц п н N

С п + п

± Р° COS0 - Р_ -Р - Р cas в, ,„, .

Tv tu TU TV ' (21)

15

где a =Fp [a cosâ + (1+a fj )sin 0]- — Ico50co5utsinv) + (p" +pc )■ n о — о пц g — tv tv

"sine,

где m - масса подвижных частей пильного механизма, кг; & - угол между направлением подачи и горизонталью, рад; ^ - коэффициент трения в направляющих; пи- количество, направляющих в пильном механизме, v - угол наклона лесоматериалов.

Состояние системы "пильный механизм (МРПВ) - предает труда" определяется дифференциальным уравнением

Ip = M -M — (R /2-r)sinpcosy -Г СРП "R + Рп соев )-u g g о f-» tu. с. — tv о

i = l i. i. i i

z .

П I С

Е ÍE R- tp d„ sin О. .+ P Cl+d fj )CD5Ô +P case -

i = i j = t tJ i- i °ij lJ pij 4- Tvuj 4

Ku <22)

l ¿

где I- момент инерции подвижных частей механизма, м*; м - крутяший момент подачи пильного механизма.Н'м; м - демпофирующия момент, Н'м; и - длина пильного механизма, м; р - радиус контакта полотна

пилы с центром пятна трения 1-го лесоматериала в момент подачи,м;

вс- угол между векторами в центре пятна контакта ¡.-го

к к

лесоматериала с полотном пилы,рад.

В общэм виде состояние системы "пильный механизм (МРКП) предмет труда" определяется дифференциальным уравнением

mx =P -Q+— sin6 ccsu -u n ID I - Pn -Pn cose -u g H и N Tu TV с

' % .

E [¡¡ p (d sine. . - cose. .)+ pc cose +p ]

r=i j = , pij °ij ч ч <= . (23)

ГД9

Q CE p <d„ cose..+ sine..) i p_ sine.— (cose cosi>+

Nr=lj=:lPi¿ °ij 11 4 ^ij 9

+siny + Pn sin0 — tv e

с

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

1ю = М -М + - R sine cost* - Г (Р R + Р COS0 ) -

и g 2я о r ти. е.— TV. с.

4 3 vi I i

(24)

Г ;r R. .[Р (a Sine, ,+cose. .) + Р" соьб. ,-Р~ ]}.

i J р. . о , i j i j TV.. I.J Tu. .

1 = 1 j=l J *ij ij IJ и

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

ЭКСПНШМБШАЛШЫЕ____ИССЛЕдоВАНИЯ. Проведенные ранее

исследования позволяют определять энерго-силовые параметры процесса 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 бк<1,57 рад и толщиной полотна, соответствующей диаметру пилы до 2,5м.

Исследованиями процесса поперечного пиления при условии безопорного состояния отпяливаемого отрезка установлено, что высота недопила, при которой возможен скол недопила, в основном определяется изгиЗающим моментом в зоне пропила. Поэтому поставлена цель проведения исследований процесса безопорного подарочного пиления для глубокого изучения характера скола

m +-/Л1 л

п

недопила в зависимости от изгибающего момента в зоне пропила.

Особый интерес представляет изучениэ совокупности факторов, влияющих на энерго-силовые 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 ¡-ъ зуб (иг); ширины пропила (В);

высоты пропила (Н), контурного угла резания (Ок); угла боковой заточки (Р)\ 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, 10; угол наклона распиливаемого лесоматериала относительно горизонтали 1>, скорость подачи и и кинематический угол встречи, е. Выходной параметр в данном случае один -величина высоты скалывания, и . в связи с тем, что параметры V и 10 в сущности определяют один параметр - изгибающий момент недопила, поэтому в экспериментальных исследованиях можно ограничиться изменением одного из них, в частности 1 .

В основу эксперимента при исследовании процесса поперечного (опорного) пилвния положен план На-ко( план Хартли Коно) для шести факторов. **

Переменные факторы при этом изменялись в следующих диапазонах:

0,0002 м <= и1 «о.оооб М; 12 с <= т <= 14400с (25)

Проверив гипотезу об адекватности представления результатов эксперимента полиномом второй степени по известной методике, получены уравнения регрессии:

0,04 м <= Н <= 0,12 м; 0,006 м <= В <= 0,0105 М;

1,0472 рад <= бк <= 1,57рад 0,69813 рад <= р <= 1,3963 рад

Рр=В64,002+141, 62 "КЛ^ -612,?бк( 1+2258иг -10,ЗН-37,9В~

-0,470)-В377Н(1-1,8Н)-В6154,ЬВ(1-30,бВ)-0,0015Т11-44,ВН)--617,2^(1-93,8В);

Р =337-705,2-10Э(1+2,5Н-1557и )и +1250'Н< 1+16Н)-7405В~

О X. л.

1 У

-320, 4бк (1+В, 4Н-0 , 7бк ) -244/3 (1-4 , 6Н-83,9В >-О, 02Т (1 +4Н-б,.-0 , ) .

Учшывая то обстоятельство, что при малых высотах пропила участвует в процессе малое количество зубьев пилы (не менее 3-х), находящихся в равных условиях, после несложных преобразовании, получим

Р =138,555н472,067'103и -204, Збк (1158^ -37 , 9В-0 ,47/9+0, 382)-—28 , 718 " 103В( 1—30 , бВ) +844 ' 10~ЭТ- 205 ,733/9( 1-93, 8В) ; (27)

Р = 161,333-235,067 'Ю3! 1,15-1557и )и -2463,333В'

0 X. я.

j 1 J

-109,467бк(1,504-0,7бк)-31,333(О,724-83,9В)--0,006667Т(1,24-бк-0,5/9) .

Производственными исследованиями поперечной распиловки хлыстов установлено:

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

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

После обработки экспериментальных данных процесса безопорного пиления получена зависимость

Ь =43.5-10,21 --33,10 +16,61 в (28)

с к "о О

где и - высота скаливания, мм;

1 - длина отпиливаемого отрезка, м;

в - кинематический угол встречи, рад. Зависимость (28) может быть представлена в удобном виде

Ь =0,044-0,073 *10_,М -0,033е+0,118'10"3м в, (29)

с* и и

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

Используя справочные данные сопротивления материалов, можно трансформировать равенство (29) на друггаз порода:

h =0, 078-0,0£>3'10"SM -0. 0579+0, 103' 10_ЭМ в, ct u ' u

для сосны;

h =0, 054-0,063 ■10~ЭМ -О, 041 '6+0,111' 10"3M в, (30)

с к и и

для осины;

h -0,147-0,054,10"ЭМ -О,О790+О,088"10~ЭМ в, с к ' а и

для березы

Результаты производственных испытаний безопорной поперечной распиловки вершинной части хлыстов подтверждают возможность применения данного способа.

5. Методы___обоснования___ощимальных___тетологичесюп___и

консщуктивных_решенийл Эффективность поперечной распиловки лесоматериалов предопределяется теми исходными принципами и требованиями, которые закладываются в основу технологического процесса еще на стадии предпроектных разработок.

Определить возможности технологического процэсса поперечной распиловки лесоматериалов на стадии предпроектного решения проблемы можно путем анализа целевых функций

3 •* min; П ■* max; к ■* max (31)

где 3 - затраты на реализацию технологического процесса, руб.; Пси - сменная производительность основного оборудования, м3; к - качественный выход продукции в стоимостном выражении. Затраты

3= а1+ azN, (32)

гдо at,a2- коэффициенты, учитывающие условия использования установок для поперечной распиловки лесоматериалов; n - общая установленная мощность двигателей установки, Вт. Сменная производительность

п

П =зьоо"т'в >r v /t (33)

см 2.*-1 пр

1=4 I

где Т - продолжительность смены, ч; ч>~ коэффициент использования

времени; р2- коэффициент загрузки оборудования; v^ - объем t-ro

i.

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

Необходимое повышение производительности установок без снижения качества раскроя можно достигнуть,используя новые способы поперечной рапиловки лесоматериалов, основанные на их продольно-встречном перемещении в процессе обработки. С цзлью 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 Пси=44,67+444,43У П' =26, с и , 34+538,9У-66,11У2 0, ,95

сосна П =74,03+456,25У см П =12, СИ ,06+834,IV—346,7V2 0, ,92

ольха П "30,87+39В,97V си П =13, си ,46+534,1У-209,04У2 0 , 85

осина Пси=213, 14+113, 564' П -81, ем ,77+433,05У-70,7V2 0, ,83

Качественный выход определяется количеством реализуемых 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,/ун=1, где ун- количество необходимых программ раскроя реализуемых на рассматриваемой установке.

Для триммерных установок

у„=2Тп-1 (34)

где т - число пил.

Величина уи- принимается с учетом производственных условий, например, для рационального раскроя хлыстов необходимо значительное увеличение уя, так на северо-американских лесозаводах

преимущественно используются триммерные установки с тп=18 и внедряются с количеством пил до 36 шт.

Задачу поиска оптимального решения можно решать на множестве Парето П

Ф(х) -* min , X е П, П={Х s d х°<= о: f ( х°) <=f ( х ) , (35)

j =Т7™; f(x°) *F(«)>, где о - область допустимых решений; п - количество критериев, или исходную задачу

y(f) -» min, F е (36)

где n^Ftm - образ множества Парето в пространстве локальных критериев.

С помощью метода Парето из морфологического множества решений определены шесть точек Парето вида

п=х(хз,х4,х=,хв,х<>,х11), (37)

где хэ,х4,х5,хв,х(>,х11- соответственно доминирующие признаки рассматриваемой функциональной системы ( изменение предмета распиловки, взаимодействие с предметом распиловки, режим поперечной распиловки, пространственное расположение объектов, установочное движение лесоматериалов, направление движвню лесоматериалов).

Таким образом, предложен путь решения проблемы, который состоит в выделении множества 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 Ф= 3/П ■» min

СИ

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 параметре: производительность, энергоемкость, металлоемкость и др.

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

1) устанавливают зависимость Пс и (N) для различных внешних факторов;

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

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

4) составляют уравнение ¿Ф/сш=о, решают его и получают некоторое значение N■;

5) вычисляют с!гф(м' , если полученное значение >0, то

N =Ы

опт

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

ВЫВОДЫ 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 множества аспектов в том числе требований экономии древесины и используемой энергии, что способствует сбережению сырьевых и энергетических ресурсов.

2. Совместным использованием морфологического метода и метода оптимума Парето обеспечивается возможность выделения эффективных технологических и конструктивных решений с одинаковой структурой из морфологического множества исследуемой функциональной системы.

3. Методом статистической линеаризации установлено, что структурная связь параметров предмета труда подчиняется естественному закону относительного (аляометрического) роста (изменения). Полученные регрессионные зависимости с единой структурной связью параметров - основа универсальной математической модели предмета труда поперечной распиловки.

4. Увеличение производительности без снижения качества выпускаемой продукции, обеспечение беззажимного пиления, регулирование режимов обработки являются доминирующими физическими эффектами при синтезе новых технологических и конструктивных решений интенсификации поперечной распиловки лесоматериалов.

5. Установлено, что величину повышения производительности

поперечной распиловки лесоматериалов определяют следующие факторы: количество одновременно обрабатываемых лесоматериалов, породный состав, геометрические параметры и качественные признаки хлыстов, конструктивные и временные параметры механизмов, участвующих в технологическом процессе.

6. Исследованиями поштучно-групповой поперечной распиловки лесоматериалов установлено, что на отечественных установках с продольным перемещением предмета труда средние значения долей групп в общей совокупности составляют: по два хлыста - О,16...О,17 по три хлыста - 0,11...О,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. Путем имитационного моделирования процесса поперечной распиловки лесоматериалов новыми способами, основанными на продольно-встречном перемещении лесоматериалов, определены зависимости возможной производительности от среднего объема хлыстов разных пород. Установлено, что производительность отечественных установок, используя предложенные способы, 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 поперечным перемещением предмета труда в процессе распиловки и при поштучно-групповой обработке лесоматериалов.

8. Исследованиями безопорной поперечной распиловки лесоматериалов установлены основные факторы, определяющие процесс: изгибающий момент в зоне пропила (Мц), диаметр лесоматериала в месте пропила (а), порода распиливаемого лесоматериала, угол наклона лесоматериала (>•>), режимы пиления (скорость подачи и и скорость резания V), кинематический угол встречи (е), сосредоточенная сила пилы (Р), кривизна лесоматериала и другие. Для безопорной раскряжевки лесоматериалов может бьггь использован крутлопильный станок АЦ-ЗС при диаметре в месте пропила 0,08...0,42 м, соответственно, при скорости подачи 0.1...2,0 м/с, если длина отпиливаемого отрезка м- Резервами по предотвращению скола при больших дайнах отпиливаемых отрезков могут быть повышение скорости подачи, а также увеличение угла

наклона лесоматериала.

9. Установлено, что производительность раскряжевочных установок снижается в виду высокой трудоемкости поперечной распиловки тонкомерных и особенно вершинной части лесоматериалов. С целью их устранения рекомендован способ раскряжевки хлыстов, разработанный совместно с сотрудниками ЦНИИМЭ, который 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 "Костромзлеспром". Годовой экономический эффект от внедрения установок ДО-56 и ДО-68 составил 452 тыс.рублей (в ценах 1993 г.)

10. Рекомендован метод комплексного критерия, для определения оптимальных параметров технологических и конструктивных решений эффективных по методу Парето, учитывающий производагельность и издержки производства.

11. Предложенная совокупность математических моделей позволяет:

- определять эффективные решения на стадии предпроектных разработок;

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

' - использовать их в САПР пильных и подающих механизмов.

12. На стадии предпроектных разработок установлено, что:

- использование круглопильного станка для непрерывной поперечной распиловки лесоматериалов позволяет снизить мощность привода установки с продольным перемещением предмета труда на 7...8"/.; применение круглопильного станка с единым приводом механизма резания и механизма подачи с возможностью саморегулирования процесса пиления на 8.. .10"/., а при использовании круглопильного станка с единым приводом пильного механизма и подающзго механизма на 38. ..40"/.;

- обеспечение поштучно-групповой поперечной распиловки лесоматериалов, благодаря использованию круглопильного станка с единым приводом механизма резания и механизма подачи, реально при ув^ун=1 (Фт1П;=4>27 РУб/ма), мощность установки при этом повышается на 17...2СГ/.;

использование способа, обеспечивающего устойчивую поперечную распиловку тонкомерной части лесоматериалов, особенно

их вершинной части, способствует снижению Фт1п'Фт1г1"3,79 руб-"М3), но при увеличении мощности установки на 25.. .277-;

применение круглопильных станков с единым приводом пильного механизма и подающего механизма с возможностью саморегулирования режимов пиления при поперечном перемещении лесоматериалов в процессе обработки (адаптивная система) снижает мощность триммерноя установки на 20...23'/. при снижении Фт1гна 28...30"/.;

- эффективность поперечной распиловки лесоматериалов резко повышается при использовании способа, основанного па дополнительном продольно-встречном перемещении лесоматериалов в процессе непрерывного поперечного перемещения, так по сравнению с триммерноя установкой (18 пил) мощность установки снижается на 87...9СР- при снижении Ф на 85...87'/-;

- 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 ФП11Г, на 10... 12%.

13. 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.

14. Совместное использование обобщенных схем механизмов и метода элементного взаимодействия режущего инструмента с предметом труда - основа разработанной теории процессов перерезания круглых лесоматериалов.

15. Приложение теории перерезания круглых лесоматериалов к пропэссу поперечной распиловки различными способами реализовано в виде математических моделей функционирования машин и оборудования с учетом новых технологических и конструктивных решений поперечной распиловки лесоматериалов.

16. 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 сопротивлений в выполняемом процессе при условии обеспечения постоянной скорости резания.

17. 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 предал прочности при статическом изгибе увеличивается; при испытании образцов из однородной древесины: ели - на 61 х; 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 317.; осины и березы - на 437..

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Торолов A.C. Исследование производительности установок для групповой раскряжевки хлыстов при их продольном перемещении "Лесной журнал,1979. -»4. -с.113-116.

2. Торопов A.C. Теоретические исследования формы поперечного сечения приемного устройства при групповом способе раскряжевки " Лесосечные, лесоскладские работы и сухопутный транспорт леса: Межвуз.cö.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.cö.научн. тр.-ЛТА.-Л.:ЛТА,1977.-Был.6.с.93-97.

4. Залегаллер Б.Г., Торопов A.C. Исседование удельной работы резания при раскряжевке хлыстов " Лесосечные, лесоскладские работы и сухопутный транспорт леса: Межвуз.сб.научн.тр./ЛТА.-Л.: Л1А, 1978.-Вып.6 с.92-96.

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 сухопутный транспорт леса: Межвуз.сб.нзучн.тр. / ЛТА.-Л.: ЛТА, 1979.- Вып.8.С. 79-83.

7. Торопов A.C. Исследование процесса формирования и продольного перемещения групп хлыстов многоцепным транспортером

раскряжевочной установки //Лесосечные,лесоскладские работы и сухопутный транспорт леса:Межвуз.сб.научн.тр/-Л: ЖА.197Э-В.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 поперечного пиления круглыми пилами с контурным углом резания менее 1,57 рад// Вопросы резания, надежности и долговечности дереворежущих инструментов и машин: Межвуз.сб.научн.тр. ЛТА.-Л.: ЛХА,1978.-Вып.5.-с.8-11.

10. Торопов A.C. Определение оптимальных параметров зубьев пилы, обеспечивающих беззажимную раскряжевку хлыстов // Машины и инструменты деревообрабатывающих производств: Межвуз.сб.научн.тр. / ЛТА,- Л.: ЛТА, 1980.-Вып.7.-с.5-7.

11. Торопов A.C. К вопросу совершенствования раскряжевочных установок //Лесн, пром-ть,-1983.-N7.-с.17-18.

12. Торопов A.C.K вопросу выбора пильного механизма для групповой раскряжевки л9соматэриалов//Мвхан:изэция лесозаготовок и транспорт леса:Межвуз.сб.научн.тр.^ЛТА.-Л.:ЛТА, 1983.-с.117-122.

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

14. Торопов A.C. К определению параметров процесса раскряжевки цепной пилой с вращательным движением подачи // Лесной журнал.- 1988.- М4.- с.43-48.

15. Торопов A.C. К определению параметров процесса раскряжевки цэпной пилой с прямолинейным движением подачи // Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса: Межвуз.сб.научн.тр. / ЛТА-Л.: ЛТА, 1990. с.41-47.

16. 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.66-72.

17. Торопов A.C.K определению параметров процесса раскряжевки при вращательной подаче круглой пилы//Лес. журнал. 1991.n2-c.68-73.

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

19. Торопов А.С.Математическое и программное обеспечение для расчета круглых пил с вращательным движением подачи // Лесной

журнал.-1991 N5.с.62-66.

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.нзучн.тр. / ЛТА- Л.: ЛТА, 1992.

21. Торопов A.C. Программы для расчета параметров механизмов и исследований процэсса поперечного резания круглых лесоматериалов / ВНИШЭКлвспром. М., 1990-Вып. 9 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 А.С.Методика прогнозного определения режимов поперечного пиления лесоматериалов -"Станки и инструменты деревообрабатывающих производств: Межвуз.сб.научн.тр.-'ЛТА 1993-с. 18-23.

24. Пэченкин 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. 865666 Опубл. в Б.И. 1981, n 35.

27.Торопов A.C. .Кроменския Б.М. .Мазуркин П.М.Устройство для .для непрерывной раскряжевки лесоматериалов А.С.967802 Б.И.1983,39.

28. Торопов А.С.Круглопильный станок.А.С.1074714 Б.И.1984 N7

29. Торопов A.C. Способ раскряжевки и сортировки лесоматериалов. A.C. 1564889 Опубл. Д.С.П.

30. Торопов А.С.Кругопильный станок.А.С. 1713801 Б.И. 1992,N7.

31. Теслюк С.К. .Торопов A.C.,Горохов К.Г.,Плющ В.П. Способ раскряжевки хлыстов. A.C. 1715585 Опубл. в Б.И. 1992 м8.

Просим Ваши отзывы по автореферату в двух экземплярах с заверенными подписями направлять по адресу: 184018, г.Санкт-Петербург, Институтский пер.5, Лесотехническая академия. Ученому секретарю.

Подписало в печать с ормгмнал-макета 18.05.93. Формат 60x90 1/16. Бумага оберточная. Печать офсетная. Изд.№ 17. Уч.-изд.л. 2,0. Печ.л. 2,0. 'Дфаж 100 экз. Заказ № 37. С 17. _____Реаакщо1шо-изаательский_оздвл_ЛТА__________

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