автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Повышение достоверности автоматизированной сортировки конструкционных пиломатериалов по механическим свойствам

Министерство науки, высшей пнолы и технической политики Российской федерации. '

СИБИРСКИЙ ТШШЮШВСКИЙ ИНСТИТУТ

. • " На.правах руксигся

ЗАХАРОВ.МИХАИЛ ИГОРЕВИЧ-.

ПОВЫШЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ АВТ0!ШИЗЖ>0ВАШСЙ' СОРТИРОВКИ" -КОНСТРУКЦШНШХ ПШШАТЕРШОВ ПО МЕХАНИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ

05.21.05' - Технология и; оборудование

. -деревообрабатывавдих производств,- -• • .. древесиноведение ^

А В Т О.Р Е О Е Р А Т _ " .......

диссертации -яа соискание ученей'степена' .V- кандидата технических ваук .

Красноярск -1593

Работа выполнена в Сибирском технологическом институте

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Огурцов В.В.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Петровский B.C., кандидат технических наук, . доцент Корниенко В.А.

Ведущая организация - Сибирский научно-исследовательский

институт лесной промышленности.

Защита диссертации состоится ** ^ " 199? г. в

" Ю " часов на заседании специализированного совета К 063.83.02 в Сибирском технологическом институте.

Ваши отзыва в двух экземплярах с заверенными подписями просил направлять по адресу: 660049, г.Красноярск, пр.Мира,82, СибТИ. Учоноглу секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского технологического института.

Автореферат разослан п r ¡-¿¿uz^Jaj 199 3 р.

Ученый оекретарь специализированного совета, доцент, кандидат технических

наук Пахвутова Л.В.

Актуальность теми. В настоящее время резко возросли требования к экологичвости "среды обитания человека", особенно к эколо-Г2ЧН0С73 его жлнща. В связи с этим во многих странах мира проводятся целенаправленные исследования в области безопасности строительных материалов. Результаты исследований убедительно доказывают, "что самим экологячоски тостам к безопасным материале:; является древесина. Это порождает постоянно увелвчивашкйся епрсс на древесину, как на "идеальный" строительный глатеризл.

Возрастающую потребность в древесине обеспечивать лишь за счет интенсификации лесозаготовок нерентабельно. Во-первых, опасность истощения лесных ресурсов становится весьма реальной. Во-вторых, освоение новых отдаленны:: лесных территорий приводит к удорожанию древесного сырья. Поэтому в настоящее время особую вакность приобретает задача адресного использования древесины, когда природные свойства приводятся в максимальное соответствие с потребительскими требованиями.

Одним пз направлений целевого использования древесины является организация производства и потребления конструкционных пиломатериалов. Применение конструкционных пиломатериалов с гарантированными механическими свойствами в строительстве, автостроении, вагоностроении и других областях позволяет снизить козаяицаенты запаса прочности, применяемые прп проектировании изделий,- что в свою очередь приводит к существенной экономик древесины. Теоретические исследования, проведенные у вас в стране и за рубеже?.:, а таете опыт потребления конструкционных пиломатериалов показывает, что за счет рационального использования механических свойств пиломатериалов удается сэкономить не менее 20 % древесины.

В своем развитии проблема производства и потребления конструкционных пиломатериалов прошла уке несколько стадий - от упрощенного подхода к ее решению до широкомасштабных исследований, проводимых практически во всех странах с достаточно развитым лесопилением. В настоящее время выполнен большой объем экспериментальных в теоретических исследований, разработаны математические модели эффективности и достоверности сортировки пиломатериалов по механическим свойствам, определены оптимальное количество сортов и оптимальные значения сортовых градаций. Разработаны методы определения минимально необходимой в рациональной точности измерения прочности и модуля упругости, методы прогнозирования достоверности сортировка и посортного выхода пиломатериалов, метод выбора рационального способа сортировк*, а такие теории и кь-

тодаха расчета сортировочных допусков. (формулированы оптимальные требования по юности к измерительным преобразователям и основным узлам автоматического управляющего? устройства сортируицей установки.

С получением отмеченных ваша результатов выявилась полная несостоятельность хатематических моделей процесса определения модуля упругости древесины в отдельных сечениях по длине пиломатеряа-ла. Не шэя способов получения качественной первичной информации о механических свойстзах древесины пиломатериалов, общая теория прочностной сортировки конструкционных пиломатериалов оказалась ье эффективной.

Исходя из выыеизложенного, настоящая диссертация посвящена ис-следовамк процесса получения первичной информации о механических" свойствах древесины пиломатериалов с пороками при их сортировка по прочности.

Цель -работа. Повышение эффективности производства и потребления конструкционных пиломатериалов на оснохе обеспечения требуемой достоверности их прочностной сортировки..

Кзутиая вовиэна я практическая ценность яиссетугапяя. Бпарвыо . получены математические модели сортирующих установок, связывающих значения модуля упругости ь сечениях по длине пиломатериала с усилием изгиба (прогибов), основанные на признании случайного и весьма значительного варьирования модуля упругости древесины по длине 'пиломатериала. На основе полученных моделей разработаны критерии оценка достоверности сортировки пиломатериалов установками различных конструкций. Разработана методика обработки результатов измерения жесткости пиломатериалов, использующая оптимальную фильтрация в восстановление оглаканного сигнала. На основе классификации помех в их причин разработан метод компенсации погрешностей измерения жесткости пиломатериалов. Представлен" теоретическое обоснование методики выбора рациональной схемы нагружающего узла сортирующей установки. Произведена сравнительная оценка метрологичес -ких свойств оборудования для сортировки конструкционвых пиломатериалов по механическим свойствам.

Разработанные в диссертации метода обработки первичной информации о механических свойствах древесины пиломатериалов позволяет значительно увеличить точность иэмерэния модуля упругости древесины. Это приводит к повышению достоверности прочностной сортировки конструкционных пиломатериалов и, как следствие, к большей эффективности юс производства я потребления. ■, '

Апробация получениях результатов и тактической ценности работа. Основные полевения диссертации довяз^флись на:

- краевых научно-технических конференцинк^|4®яоярск,1534... 1291; :

- республиканской научно-технической зш^еренцшз "Научно-технический прогресс в лзсной и деревообрабеткзапцей промаслен-носте", Квел, 1931;

- всесоюзной научно-практической конферездзи "Использование

2 восстановление, ресурсов Ангаро-Енисе?сксго региона", Красноярск, 1992;

-. -всесоюзной научно-практической'конференции "Проблемы хклгко-лесного комплекса", Красноярск; 1993;

- заседании технического совета объединения Иркутскиебель,.. Иркутск,...1937.; .......• .'.;;•.-:

Структура и объем диссетэтапчи'. Диссертация состоит из введения, 7 разделов, общих выводов, списка литературу и прзлоаений. - ' Диссертация содерзн? 136 с. основного текста, 37 рисунков, II таблиц и 32 с. приложений!' ■

Первый раздел диссертации посвяиэн постановке задачи повы- ' гения достоверности сортировки конструкционных гшогатериалов да установках-изгибгого типа п разработке- ггетодологнй. зо .репбчия.

Проведений анализ литературах источников показал, что. проблема производства и потреблена копструкционячх лилоютерзалоз теот весьма слоянкП ъ вошкекевнй' характер. Для ее 'решеетя- в ' насей' страна и за рубейш. проводятся исследования по различны» . . направлениям, гаянейдагвя которых является сортировка епдомате- -.риалов по механическим свойствам."; :- ■ "•"' V ,'„ ;

- 3 процессе сортировки по.механическим свойствам пиломатериал пропускается через установку, я-которой производится ггщрёние -модуля,упругости древесина по всей его.дотер- Сорт, яиломатераайа -•', назначается по наиболее слабая ото; сечсапо. пиломатериал преднгзнача'зтея для. изготовления .заготовок еж для использстяаяа в ■ клеезнх Бегущих конструкциях, то после измерения модуля упругости, на основания Егевдейся ип^орелациг о распределении сечензй по-.длине пиломатериала производится его раскрой.. т _

Наибольшее распрос-тренепле получили .усгааозкя с лрэдмгныа .. перемещение?.! пиломатериала, изиорявдис.кодуль упрудхгмз? при по-.--перечном пзгпбв пиломатериала, и работэщие по пргвцггу ^счетного прогиба или расчетной нагрузки. Е" первнх-у«ганоггаг недужь упругости определяется по усилит на изгябагцих вальцах, вс-вто-

рых - модуль упругости находится по прогибу пиломатериала под постоянной по величине нагрузкой. Конструкция сортирующих установок, основанных на методе изгиба и существующие способа получения а обработки информации в процессе сортировка по прочности не обеспечивает требуемой достоверности сортировки, что существенно снижает коэффициент полезного использования природных механических свойств древесины пиломатериалов.

¿ля повышения достоверности сортировки пиломатериалов по механическим свойствам следует обеспечить прежде всего, достаточно высокую точность определения модуля упругости древесшш пиломатериалов, поскольку от этого зависит эффективность выявления пороков, сназаодих прочность пиломатериалов. Выработка действенных методов решения этой проблемы возмоги а лишь на основе отказа от оузествущей противоречивой концепции измерения модуля упругссти дрегесяны пиломатериалов, когда выявление слабых сечений осуществляется по математическим выражениям, построенным для однородных материалов, свободных от слабых сечений. Но к/ея надежного катода и аппарата получения исходной информации о механических свойства:', древесины, назозмояно достаточно э-^ектяЕНо использовать накопленный обплриый научаый потенциал, связанный с решением проблемы производства и потребления конструкционных пиломатериалов.

Для решения проблемы погааения достоверности сортировки конструкционных пиломатериалов по механическим свойствам сформулированы следующие задача исследований.

1. Провести математическое моделирование процесса сортировки пиломатериалов с пороками.

2. Разработать методы снижения погрешности усреднения при определении жесткости пиломатериалов с пороками.

3. Осуцествить поиск рациональных конструкций сортирующих установок.

4. Разработать технологические основы построения автоматизированных линий сортировки конструкционных пиломатериалов ео механическим свойствам.

Г'тп^о!* г-а-п^л поезядан математическому моделировании ссрти-рукдпх установок иэгабного типа и анализу точности их /ункцаони-рсвания. 3 рассматриваемых установках,пиломатериал пере.'.жпае.тся в продольном направлении через нагружающий узел. Беллчина прогиба пиломатериалов задается заранее, жесткость пиломатериалов и модуль упругости их древесины определяются по величине усилия на аагругалцем вальце. Статической моделью вагружаязего узла является балка на двух спорах с сосредоточенной нагрузкой аа середине

пролета.

Обычно считают, что тесткосгь пплог-агерпала в се"з:п:и на середине измерительно": база прягло пропорциональна Еел'лч.гле усилия на нагругакцз»:.вальца. Для определения 308$£2цчспга сзяз~ полагают, что лвлскаторЕол на протяженья измерительно;-: базн обладает одинаковой 2ес7Костьа. Тогда гесткость лглоглаторпала метет бнть вычислена с пр?.:оцьа формул

. (!)

Такой подход приведит к оггпбпел, сгязантм о усреднением значений гесткости но длине пиломатериала. Для построения тлоделеп более точке олисывакцзх сортирукщуо установку необходимо учзгазать изменение кеоткостп по длине пиломатериала. Поэтому пиломатериал в статической модели следует считать балкой порексппоЗ костксегл.

Для построения статической модели с поносы: тсорег.и Кастплпа-на определена зависимость глецду асстксстьм пялсматерпела з прадедах измерительной базы и усилием на нагружающем вальце. Затем бала получена динамическая модель, учитывающая перемещение пиломатериала через сортирующую установку Li

^{ш-гттг, ■ «>

где р(г) - усилие ка нагруязпцем вальце;

E>(f-Z1 ~ величина обратная кесткости пиломатериала;

0(2.) ~ ¿¡Упкция Ееса натеглатичоскоН модели;

у - координата по длине пиломатериала;

% - координата по длине измерительной базы.

Функция веса ) , язляюс-аяся ядром интегрального преобразования (2), описывается Екразением:

С помецьп" преобразования Фурье функции веса получена частотная модель нагружзщего узла

с

где к^(^) - нормированный частотный коэффициент передачи;

' - частота гармонических составляющих процесса изменения жесткости по длине пиломатериала.

На основе анализа действия неровностей поверхности пиломатериала на вальцы сортирующей установки была получена математическая модель нагружающего узла по каналу по-мехи. учитывашцая сос-тзвляпдую усилия на нагрукавдем вальце й , вызванную неровностью поверхности пиломатериала

(5)

где £ = ГсР/у. - коэффициент постоянный для заданных прогиба, размеров пиломатериала и породы древесины.

Зятем с помощью преобразования Сурье была получена частотная модель нагрунгщего узла по каналу помехи

КнШ*£(1-со*2Г/Л) . Со)

оценки снижения достоверности сортировки пиломатериалов, вызванного усреднящим действием нагружавшего узла сортирующей установки, бил разработан алгоритм моделирования нагружающего узла и моделкрукцая программа для ЭВМ. В основу алгоритма положено выражение (2'. Проведенные расчеты показали, что несовер-пенство применяемой в настоящее время расчетной (¡ортули для сп-ределения яесткссти пиломатериалов приводит к недопустимым погрешностям. Горела пороков древесины пиломатериалов, определенных на основе ¿ормулы (I), искажается.'Границы пороков растягиваются по длина пиломатериала. Варьирование у.есткостз пиломатериалов, вызнанное пороками,занижается. Так, изменение упругих своЛстя пялсматориала, порожденное пороками с протяженностью 2ГС мм.заиикается з'2 раза.

Ттут:! -ПЗ.ГГ--Т посвядон разработке способов динамической коррекции, позволяющей повысить достоверность сорткрозки пиломатериалов по механическим свойствам. При определении жесткости пиломатериалов в процессе их сортировки решается задача обратная математическому моделггровакик сортирулпей иортиругсеЗ установка. Для этой задача необходимо реиить интегральное уравнение Ор|дгольма. первого рода:

Известно, что его решение относится к классу некорректно поставленных задач. Решение этой задача (восстановление истинных значений жесткости в сечениях по длине пиломатериала) достигается пропусканием сигнала измерителя усилий через инверсный фильтр с частотным коэффициентом передачи

Указанный фильтр имеет неограниченно балыгой коэффициент передачи в области высоких частот. Это вызывает значительное усиление помех, преобладающих в высокочастотной части спектра преобразуемых сигналов и,' в конечном итоге, приводит к неустойчивости решения обратной задачи. Для регуляризации задачи необходимо ослабить высокочастотные составляющие сигнала измерителя усилий ста-билизирущим фильтром низкой ■частоты. Наилучший результат дает применение оптимального фильтра Винера. Но для определения параметров и структуры этого фильтра требуется большой объем априорной информация о спектральных характеристиках процесса сортировки пиломатериалов по прочности.

Более простым решением проблемы регуляризации решения задачи является применение идеального фильтра низкой частоты. Оптимальная граничная частота фильтра определяется из условия минимума дисперсии ошибки. Для рассматриваемой задачи она находится по равенству спектральных мощностей составлящих полезного сигнала и сигнала ошибки.

Проведенный анализ тэказал, что для решения обратной задачи наиболее рациональным является применение алгоритмов преобразования сигналов з частотной области на основе быстрого преобразования Фурье. Для устравевия ошибки, вносимой появлением ложных спектральных составлящих при выполнении дискретного преобразо-г вания Сурье, необходимо ограничение высокочастотных составляют* сигнале измерителя усилий предварительным фильтром. Следовательно, восстанавливающий фильтр, снижающий погрешность усреднения жесткости пиломатериалов нагружающим узлом, должен состоять из трех последовательно включенных фильтров: предварительного, стабилизирующего и инверсного.

На основе разработанного восстанавливающего фильтра и алгоритма дискретного преобразования Фурье построена методика динамической коррекция, возводящая приближенно восстановить значения жесткости в сечениях по длине пиломатериал.". При обработке епгнь -ла измерителя усилий необходимо наполнить следующие операции:

1. Устранить составляющие сигнала* на 20 % и более верхнюю границу частотного диапазона*

2. Преобразовать непрерывный сигнал 33 декретный-.

3.. Определять функции, обратную яодучггКйсй реяетчатой ¿унк-

ЦЕЯ.

4. Выполнять дискретное преобразование

5. Восстановить спектр сигнала с помоцьп чаего-Тйых характеристик нагрукаэщего узла. *

6. Зьзхолнгть обратное преобразование £урье.

7. Определить значение жесткости в сечениях ШйШа^сфй'аХа., обратно пропорциональное полученному результату.

ЕЬ'работки критерия оценки способности сортирующей установки распознавать сортообразуицие пороки был проведен ёйЗЗйфаль-

анал;:з функции, опясивахщой ослабление пиломатериала <Щ/Чшл размере:.: 40 мм. Проведенные исследования показала, что ЗШовйыэ гармонические составляйте этой функции сосредоточены из 'Чйетотах не провысалдих = б к"". Следовательно, для удовлеШор'ЕТельнсй

работы сортирующей установки необходимо, чтобы частотный -йоз'Ии-циект передачи нагрукакцего узла не был существенно ослаблен ка частотах, не превидаэдвх • Максимально допустимый интерсал изморокгя жесткости пиломатериалов при этом но должен б:«ть более С.С83 м.

?, чвтгетугон торге.-" проведен анализ достоверности сортировки пиломатериалов по механическим свойствам.

Погрегчости, искггаюц^е результат определения гесткости пиломатериалов, сгладывается из ошибок, связанных с усредняющим действием кагругагдего угла сортирукцей установки, а таю.?я наличием помех в сигнале измерителя усилии. Основной причиной, тзь:гь'вап;ей появление помех при измерении усилия на нагружающей вальца, являемся дгГютин'с нерспностей поверхности пиломатериала на вальцы при го перемещении через оертпрушо'п; установку. Уменьшения влияния пемех мозно добиться методом компенсации. 7,ля зтого в сорт и— руг^гуг устанозку вводится спзцгальнай измерительной узел, предназначенной для измерения неровностей гсзс-рхности пклемзтор'/гйев. Принплп работы узла основан на преобразования з глсктрпчосКйй сигнал перемещения измерительного ролика относительно базового..

оценки ос'лект;:в!1ост:: метода компенсации помех "бийй :ко-стрсена математическая модель измерительного узла

но* Но,

где ¡-i (3f) - смещение измерительного вальца под действием не-ровпгютнй ;

•3 - расстояние между базовым и измерительным зельцем;

Но ~ постоянная, зз дакская начальное значение функции И { f ).

Частотная модель измерительного узла, бол за удобная для использования с учетом случайного характера неровностей поверхности пиломатериалов имеот вид:

- ао)

Ka основе полученных моделей определен« оптимальные параметры измерительного узла, а тагае показана возможность частичной компенсации помехи в сигнале измерктзля усилий.

Для уменьшения искажений первичной информации, связанных с усрсдняпгда действием нагружшцого узла сортирующей установки, необходимо, чтобы частотный коэффициент передачи матештичесяоЗ модели установки суцостаояяо не умеякалоя л рабочем диапазоне частот. В соответствии с пранпипом неопределенности оператор преобразования такой модели должен '/меть достаточно уз куп функцию веса. Поставленному условий удовлетворяют установки, построенные на основе нагру?.аг,щпх узлов консольной схемы.

Измерительные базы ¿ц и ¿а. установки двойной консольной схемы несколько отличаются друг от друга по сссому размеру. Величина прогпбез одинаков:;. При прохождении пиломатериала последовательно чс-рез два нагругакгщх узла результата измерения усилий на нагружавших вальцах заносятся з память системы обработки измерительной информации, где по спгппатьнсму алгоритму определяется i разность результатов измерения в сечснлях ппломатариала, сдвинутых друг относительно друга на величину разницы изкарптельных баз гагрузакгах узлов. Еесткость пиломатериала определяется по величине этой разности.

В устазовко чопсольксй схемы с двусторонним изгибом паленахэ-рпала результаты пзмерспия усилий на дзух нагружающих вальцах запоминаются в системе обработки ин^рглзции. Сценка жесткости П"ЛО-материала производится по сумме результатов измерения. При суммировании информации сб усилиях аз двух вагрухащих вальцах едзи-гэотся по длине пиломатериала навстречу на величину, несколько чрев1ета?>:цуг> расстояние i .

^ля рассматриваемых установок консольных схем были построена

о)

рис. Нагружающие узды сортирующих установок:

& - консольной схемы; б - двойной консольной схемы; в - консольной с двусторонним изгибом; I - пиломатериал; 2 - базовые вальцы; 3 - прижимные вальцы; 4 - нагружающий валец; 5 - измеритель усилия.

-математические модели по каналу полезного сигнала и по каналу помехи. Для установок консольных схем, а также установки свободно-опертой 'схемы били проведены численные расчета ошибки определения жесткости пиломатериалов при применении метода динамической коррекции. Величина среднего квадратичного отклонения функция помехи И ( <Г ) была принята равной I % от величины прогиба пиломатериала. Полученные значения средней.квадратичной ошибки составили 31.1 %, 5,13 %, 4,19 и 3,91 $ от среднего значения здсткос-тя пиломатериала соответственно для установок свободвоопертой, консольной, двойной консольной и консольной о двусторонним изгибом схем нагружения. Полученные результаты показали существенное превосходство по точности установок с консольными схемами нагру-аения пиломатериалов по-сравнению со свободноопертой схемой нагружения.

Пятый -рэппдл посвящен экспериментальным исследованиям процесса определения жесткости пиломатериалов на изгибных сортирующих установках.

Эксперименты проводились в объединении "Зркутснаебель* на сортирующей установке, разработанной Петрозаводским СКТБ ео техническому задания д.т.з. З.З.Огурцова. В процессе экспэрямзнгз через сортирущуп установку пропускались со скоростью 0,54 и/с сосновые доски с размерами сечений 50x100 мм. 7силие на нагружающем зальце установки измерялось прибором ЯБШ. Результата измерений фиксировались самописцем Н338-Ш.

При обработке экспериментальных данных было проведено яоеле- -дованзе стационарности полученного случайного процесса.Далее был проведон спектральный анализ процесса в соответствии с процедурой Етеалена-Тьюки с учетом его стационарности и эргодичности. В хода анализа сначала была определена автокорреляционная функция процесса, по_которой па основании теоремы Еинера-Хинчина была найдена спектральная плотность мощности случайного процесса. „

Результатами экспериментальных исследований подтвержден эффект усреднения, приводящий к ошибкам измерения модуля упругое- . та, обусловленный конструкцией нагружающего узла сортпрувдей «

установки. Анализ функции спектральной слотности мощности ц-о-цесса показал, что на частотах более 2 м~х в амплитудном спектра сигнала усилия на нагружалном вальце составляющая помехи превышает по уровню составляющую полезного сигнала. Поэтому динамическую коррекция результатов измерений следует производить ь диапазоне частот с верхней границей = 2 а-*. Роксмендуе-

лт ^.-¿стста значительно больше и составляет С следовательно дзз рассматрвБаекий установка с измерительной базой = I к применение метода динамической коррекции ке обеспечивает полное восстановление значений юэсткоств пиломатериалов. Ожидаемое увеличение тонкости равно примерно 5 % от среднего значения кесткос-тк пиломатериала. При этом интервал опроса по длине доски значений усилий на нагрукапщем вальце ке должен превышать 0,25 м.

В тестом -разделе рассмотрены технологические аспекты сорткроэ-Ки пиломатериалов по механическим свойствам. Анализ существующих схем технологических процессов лесопильного производства показал, что при любой структуре производства конструкционных пиломатериалов ;.:ок:ю организовать участок для сортировки по механическим свойствам, на который после рассортировки по сечениям будут поступать пиломатериалы, выделенные для использования в качестве конструкционных. Для этих дэлей шкет применяться как отпад от традиционных способов сортировки, так и специально вырабатываемое пиломатериалы. Сортировка пиломатериалов по механическим свойствам долгиа производиться после сушки.

Исследование схемы автоматизированной линия сортировки пиломатериалов по механическим свойствам позволило выделить основные задачи управления линией, а такзе определить оптимальную структуру автоматизированной системы управления. Для управления сортирующей лилией наиболее приемлема двухуровневая АСУТП иерархической структуры. На верхнем уровне управляющая микроэвм координирует работу всей линии в целом. Ннкний уровень выполняет задачи непосредственного управления установкой для определения модуля упругости древесины пиломатериалов. В качестве УШ нижнего уровня следует использовать микропроцессорный контроллер специализированный или общепромышленный.

В седьмом разделе, посвядснном оценке экойомической эффективности сортировки пиломатериалов по механическим свойствам, разработана методика определения цен на конструкционные пиломатериалы. Полученная методика основана на учете переходов пилопродукции низших сортов в высшие в соответствия с их фактической прочностью и обеспечивает экономический эффект как производителям, так и потребителям конструкционных пиломатериалов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИЙ

I. Используемые в настоящее время расчетные схема и формулы

для определения модуля упругости древесины пиломатериалов при их прочностной сортировке приводят к неразрешимому противореча, когда при определении переменной по длине пиломатериала жесткости ее считают постоянной на достаточно большом (до I метра и более) измерительном пролете. Моделирование нагружающего узла сортирующей установки показало, что применяемые в настоящее время расчетные схемы и Формулы для модуля упругости существенно снижают его варьирование. Так, влиянио одиночного порока, протяженностью 0,2 ¿1 ~ длина пролета) снижается з 2 раза, протяженностью 0,04 С - в 10 раз. Таким образом, погрепшость существующего метода определения модуля упругости древесины пиломатериалов с порсками недопустимо велика.

2. Повшаение точности определения модуля упругости древесина пиломатериалов с порока*.® возжсто на основе применения математических моделей процесса сортировки, учитывающих случайный характер варьирования упругости по ддзно пиломатериала. При определении значений жесткости в сечениях пиломатериала по сглаженным результатам измерений необходимо репать задачу обратную математическому описанию сортирующей установки. Однако такая задача (интегральное уравнение Оредгольмэ первого рода) относится к виду некорректно поставленных задач. Поэтому абсолютно точного определения честности и модуля: упругости пиломатери&тов на установках изгябного типа достичь принципиально невозможно.

3. Прадаожензая в диссертации методика обработки результатов измерения жесткости пиломатериалов, вклвчающая отсечение высокочастотной'части спектра активным 'фильтром низких частот, преобразование оставшейся низкочастотной частя з дискретный сигнал. расчет обратных значений, ггрямаэ преобразование Фурье, зоо-становлепие спектра сигнала, обратное преобразование Зурье з обратно пропорциональное преобразование результата позволяет повысить точность определения варьирования зесткости пиломатериалов до 50...50

4. Для учета влияния пороков древесины на жесткость пиломатериалов (влияние сучка размером 40 мм с точностью не менее

80 %) необходимо знать значение жесткости по длине пиломатериала с затем не презыпапцим 83 км.

Наиболее гире ко испс!льзуе?.ше установки с одноточечны!.' (сво-бодиоопертши) нагругенаем пиломатериала я размером испытательного прелета I м не способны заявить слабые участки с достаточ-

коР. точностьв из-за присущей данной схеме значительной погреснсс-те усредзеьия гесхкосхи. Для таких установок интервал определения жосткостз по ддае пиломатериала целесообразно увелзгчгть до 250 им, поскольку при меньшем шаге помехи становятся согамерилимк с полез-вш сигналом, несущим информации о eectkgctz пиломатериалов.

5. Для повкиения достоверности сортировав пиломатериалов по . кеханическш свойствам необходимо вчбирать такие схема нагрузав-щих узлов.сортирующих установок, которые обеспечивают достаточно узкую функции веса лх математических моделей. Доставленному условию удовлетворяют установки, построенные на основс консольная спем'нагруяения пиломатериала. Дополнительный эффект ио-.ст быть достигнут измерением с.ксшенсгцией помех, сникающих точность определения жесткости пиломатериалов, основным: пз которых являются неровность поверхности пиломатериалов и неравномерность смятая дрэвэсины вальцами сортируицей установки. .

" 6. Теоретическим?. исследованиями метрслогнчесгах характеристик с ортируидос устазовог показано,;что наиболее ..зысокую точность измерения сесткооти пиломатериала (погрешность свигева в 8 раз по-сравнешпо со свободнсопертой ехзмой) обеспечивает.консольная - схема вах^укения пиломатериала с даустсрокмм изгибом. Консольная . схема с едзиы вагруканцим узлом проста по своей конструкции, однако уступает двусторонней по точности на 30 %. Применение. свободно- -опертой схоин лагрухения долено сопровождаться компенсаций помех при определении кесткости пиломатериалов..

7. На основе теоретических п. экспершгентальных исследований ^разработана линия для автоматизированной сортировки палсматериа-т лов по прочности. ¿..: Z: - ■ . ■ ■

" ß. Предложена игетодика установления цен Еа конструкционные пиломатериалы, обеспечивающая экономическую заЕнтересованность как производителей, - так "в. потребителей указанной килопродукпди. г

По^ме дасоертацпи оцуйлакованн еяедущге работы

Г 1*:01Эрцов В.Б./?ах0ровЖ.И., Романова O.A., Шустова И.В., ТитчеякоА.В. Экспериментальные исследования процессов прочностной сортЕровкЕ пиломатериалов// Еаучнкй поиск яолодежи--десной , щвдаздеизостЕ 1фая: Тез. докл. краевой науч. техн. конф.-Крас-' 50ЩХЖ.- ISSSv- 5.145-145. J " ','•"'. , . ..... -

2., Схзрцэв В.В., Захаров М.^., Романова O.A., Шустова И.В., .Титченко A.B. Автожтпзированпкй дтеад дая исследования механи-/

ческах свойств конструкционных пил'оматьрийлоз// Научнчй поиск молодежи- лесной прошшленяостц края: Тез. докл. .краевой науч. техн. конф.- Красноярск.- 1934.- С.229-230.

3. Огурцов Б.В., Захаров U.U., Матвеева U.C.,. Титчинко A.B. Определение модуля упругости пиломатериалов на автоматизированном стенде// Научный поиск колодези- лесной промышленности края: Тез. докл. краевой науч. техн. конф.- Красноярск.- 1985.- С.132-133.

4. Огурцов Б.В., Захаров М.И., Сохарев В.В. Экспериментальная установка для есолэдовения дяна:лического сжатия древесины вальцами// Научней полек мслодези- лесной ароглышленнссти крат? Тез.. докл. краевой научн. техн. кенф,- Красноярск^- 1987.- С.93-94.

5. Огурцоз З.В., Захароз М.И., Карпов A.A. Измерительный комплекс для исследования процессов сортзровка пиломатериалов со прочности// Научный поиск молодеет- лесной.прюмнтленности края:. Тез. докл. краевой научн..техн. конф.- Красноярск.-1907.-С.96.

6. Огурцов В.В., Захаров Li .И., Матвеева Й.С. Автоматизированный стенд .для исследования упругости я прочности пиломатериалов/'/ Лиственница и ее комплексная переработка: Межвуз. сб. научн. тр.-Красноярск: КПИ.- 1388.- С.33-42. -

7. Огурцов В.В., Захароз М.Й., Матвеева U.C. Выбор форыы изгиба и ориентации пиломатериалов при ' юс, сортировке по 'механически,I свойствам// Лиственница и ее комплексная переработка: Мезвд&„ сб. научн. тр.- Красноярск: КПИ.- 1988.- С.42-45.

8. Огурцоз 3.3., ЗахаровК.З., Матвеева И.С. Достоверность сортировки пиломатериалов по прочности, для многослойных балок// Рэ-сурсо и экслогосберегаицие технологии в лесной промыпюеняоетй: Тез. докл. краевой яаучв. техн. конф.-Красноярск,- 1988.- С.94-95. • • / -.:■■-; •

9. Огурцов 3.3., Матвеева И.О., Захаров М.И.. Измерение сила, упругости движущихся пиломатериалов в процессе их сортировки по механическим свойствам//.Изв. вузев. Лесн. жури.- 1990.-й I.— С.125-128. .

10. Огурцов 3.3., Захаров М.И., Стряпков A.n. Анализ процесса измерения жесткости досок при сортировка пиломатериалов по прочности// Молодежь и научно-технический прогресс: Тез. докл. краевой научн. техн. конф,- Красноярск.- I99Q.- С.93. ;

11. Огурцоз В.В., Захаров М.Й., Матвеева И.И. Расчетная, схема установки для-сортирозки пиломатериалов. по прочности// Молодекь и научно-технический прогресс: Тез. докл. краевой научн. техн. конф.-Красноярск,- 1990.-С.38-39'.

12. Огурцов Б.В., Захаров M.И., Матвеева И.О. О достоверности

прочностной сортировки пиломатериалов и их целостности// Молодежь и научно-технический прогресс: Тез. докл. Краевое научн.

техн. конф.- Красноярск.- ÏS90.- С.39-40.

13. Огурцов В.Б., Захаров Ы.И., Матвеева И.О. Определение коэффициента корреляции между характеристиками пиломатериалов// Молодей. и научно-технический прогресс: Tes. докл.краевой научн. техн. конф.- Красноярск.- I9SÛ.-C.40-4I.

14. Огурцов З.Б.,'Захаров Ы.И.. Матвеева И.О. Обоснование напряжений при сортировке заготовок по прочности// Молодежь и пауч-но-твхвический прогресс : Тез. докл. краевой научн. техн. конф.-Красшифск.-IS90.-C.43-44.

15. Огурцов В.В., Захаров М.И., Матвеева К.С. Напрякения и прогибы при сортировке пиломатериалов по механическим свойствам// Научно-технический и социальный прогресс лесопромышленного комплекса Восточно-Сибирского региона: МеЕвуз. сб. научн.тр.- Красноярск,- 1990.- С.134-138.

16. Огурцов В.В., Захаров U.Z., Матвеева И.О. Принципы определения рациональных напряжений и прогибоЕ при сортировке пиломатериалов и ьлготовок по механическим свойствам// Научно-технический и социальный прогресс лесопромышленного комплекса Рюгочно-Свбирского региона:Межвуз. сб. научн. тр.- Краснощек.- 1990. -С- 138-145.

17. Огурцов В.В., Захаров М.И., Матвеева И.С. Чувствительность установок для сортировки пиломатериалов по прочности// Испрльзо-вакие и восстановление ресурсов Авгаро-Енясейского региона: Тез. докл. краевой научн. техн. конф,- Красноярск.- ISSI.- С.141.

16. Огурцов В.В., Захаров М.й., Матвеева U.C. Экспериментальные исследования процесса перемещения пиломатериалов через установку при их прочностной сортировке// Использование и восстановление ресурсов Ангаро-Енисс2ского региона: Тез. докл. краевой научн. техн. конф.- Красноярск.- I9SI-- C.22S-22S.

19. Огурцов З.В., Захаров М.И., Матвеева U.C. Стабильность функционирования установок для сортировки пиломатериалов по прочности// Использование и восстановление ресурсов Ангаро-Енисейского региона: Тез. докл. Краевой нзучв. техн. кон®.- Красноярск.-I99I.-C.I42.

20. Огурцов В.В., Захаров И.И., Матвеева К.С. Оптимизация сортировки пиломатериалов по механическим свойства:.:// Научно-технический прогресс в лесво£ и деревообрабативакцей промыиленкоств: