автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Повышение эффективности пиления древесины на основе диагностики рамных пил акустико-эмиссионным методом

Санкт-Петербургская лесотехническая академия

На правах рукописи

КУЗНЕЦОВ ЛЕОНИД ДО1ТРИШЧ ,

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПИЛЕНИЙ ДРЕВЕСИШ НА ОСНОВЕ ДИАГНОСТИКИ РАВНЫХ ПИЛ АКУСШС-ЭШССИСННШ МЕТОДОМ

05.21.05 - Технология и оборудование деревоо<5рабатиьа,<чци* производств, древесиноведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степек;; кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 1952

Диссертационная работа выполнена з Уральском ордена Трудового Красного Знамени лесотехническом институте

Научный руководитель

Научный консультант

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

- кандидат технических наук доцент Пашков В.К.

- доктор технических наук профессор Крюк В.И.

- доктор технических наук профессор Израелит А.Б.

- кандидат технических наук доцент Соловьев В.В.

- Центральный научно-исследовательский институт механической обработки древесины (ЦИИШОД)

т

1992г. в

//

часов на

сащита состоится заседании специализированного совета Д063.50.01 в Санкт-Петербургской лесотехнической академии (Институтский пер., 5, главное здание, зал заседаний).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургской лесотехнической академии.

Автореферат разослан

1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

9Ц

Анисимов Г.М.

ОЩАЯ ХАРАКТЁРИСТШ РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из задач стоящих перед машиностроительным комплексом на современном этапе является создание деревообрабатывающего оборудования, которое позволит повысить производительность труда в 1,4-1,6 раза. На участках формирования сечений пиломатериалов, где предусматривается в основном использование технологических линий на базе существующих и новых типов лесопильных рам, эффективным мероприятием,'помогающим решить поставленную задачу, является управление и контроль за эксплуатацией пил, снижающих их аварийное разрушение, достигающее по нормативной документации до ЬС% от потребного количества. Предотвратить разрушение рамных пил и тем самым повысить эффективность пиления древесины можно за счет совершенствования методов их контроля, которые позволят обнаруживать и устранять дефекты в полотнах пил. Существующие в настоящее время на деревообрабатывающих предприятиях методы контроля рамных пил не позволяют сделать однозначный вывод о их качестве и вынуждают к поиску новых, более современных, методов, в которых для оценки параметров дефектов структуры материала в качестве диагностических сигналов выбирают-* ся характеристики тех физических процессов, которые сопровождают развитие этих дефектов.

В связи с вышеизложенным, исследования, направленные на изучение возможности применения акустико-эмиссионного метода для диагностики рамных пил, являются актуальными и полностью соответствующими современным напраплениям технического прогресса в деревообрабатывающей промышленности.

Цель работы. Разработка практических рекомендаций по повышению эффективности пиления древесины на основе акустико-эмиссион-ной диагностики рамных пил.

Научная новизна работы. Новым является метод диагностики рамных пил, основанный на изменении эмиссионных- свойств инструментальных сталей в зависимости от условий нагружения; модель деградации механических свойств рамных пил в виде однородной цепи Маркова; методики и средства диагностики рамных пил на основе метода акустической эмиссии; связь пластических и усталостных характеристик инструментальных сталей с параметрами акустической эмиссии; определение,по данным акустико-эмиссионной диагностики, остаточного ресурса работы рамных пил.

Практическая ценность работы. Разработаны и изготовлены аппаратура и экспериментальные установки, позволяющие производить акустика-эмиссионную диагностику инструментальных сталей и рамных пил в лабораторных и производственных условиях; показана возможность использования результатов проведенных исследований для входного контроля инструментальной стали и выходного контроля качества рамных пил и другого дереворежущего инструмента на заводе-изготовителе, а так-же для диагностического контроля пил непосредственно в процессе их эксплуатации на деревообрабатывающих предприятиях.

Реализация результатов работы. Материалы исследований, изложенные в диссертации, и экспериментальный стенд для контроля рамных пил переданы Тавдинскому лесокомбинату для практического использования.

Подтвержденный годовой экономический эффект для потока из двух лесопильных рам составил 10,8 тыс. рублей.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на: ХУ1 всесоюзной научно-технической конференции, проходившей в УкрНШЮДе (Киев, 1986 г.); Всесоюзной конференции "Кинетика и термодинамика пластической деформации" (Барнаул, . 198Ь г.); Всесоюзной научно-технической конференции (Сыктывкар, 1988 г.); Областной научно-технической конференции в УЛХИ (Свер- . дловск, 1989 г.); Всесоюзном научно-техническом семинаре в УЛ'Ш (Свердловск, 1987 г.); Расширенном совещании сотрудников отдела №3 ЦНИИМОДа (Архангельск, 1989 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, перечень которых приведен.

Структура и объем работы.Диссертация состоит из введения, шести разделов, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 176 страницах текста, включая 5В рисунков и 12 таблиц. Список литературы содержит 132 наименования. Общий объем работы 242 страницы.

- 5 -

ОСНОВНОЕ СОДЕГНАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации и ее практическое значение. Сформулированы цель и задачи исследования. * ~

В первом разделе дается аналитический обзор работ отечественных и зарубежных ученыхк. специалистов по теме диссертации. Проведенный анализ позволил определить состояние вопроса, выявить факторы требующие дальнейшего изучения и наметить программу исследований.

При решении теоретических и практически« задач по повышения эффективности пиления древесины рамными пилами главным образом рассматривались вопросы:

- исследование силовых и энергетических показателей рамного пиления (М.А.Дешевой, И.Н.Орлов, А.Л.Вернадский, В.Ф.Фонкин, В.И.Са-нев, Е.М.Бороринов, И.П.Остроумов, А.Э.Грубе);

- изучение напряженного состояния (Дешевой М.А., А.Э.Грубе, А.П.Михайлов, Р.В.Дерягин, Е.А.Богданов, Я.М.Ширяев,В.В.Соловьев);

- изучение вопросов трещинообразования (А.П.Михайлов, Е.А.Богданов, Я.М.Ширяев, В.В.Соловьев, Г.Ф.Прокофьев, И.П.Остроумов);

- исследование механических характеристик инструментальных сталей (В.В.Соловьев, А.Р.Михайлова, Л.П.Семенова, А.П.Моргачев, А. А. Настегаю).

Анализ показал, что на эффективность пиления древесины рамными пилами влияет большое количество факторов, которые можно разделить на три группы: связанные с режимами работы лесопильных рам; связанные с сырьем; связанные с организацией эксплуатации лесопильных рам. Режимы работы лесопильных рам, в свою очередь, зависят от выбора опримальных геометрических параметров пил, от хода пильной рамки, качества подготовки пил и точности их установки, жесткости и устойчивости пил, кинетики и точности работы узлов и механизмов лесопильных рам.

В рассмотренных работах практически отсутствуют исследования, связанные с вопросами диагностики и контроля качества рамных пил. В имеющихся исследованиях внимание главным образом обращено на механические свойства инструментальных сталей и установление связи между напряжениями и деформациями, констатацию возникновения известных дефектов. Исследований, посвященных зарождению и развитию различного рода дефектов под воздействием нагрузки,выполнено

сравнительно мало. Рекомендации носят сугубо частный характер, не' ориентированы на применение в производственных условиях предприятий. _

Снижение отказов пил может быть достигнуто на основе применения методов неразрутающего контроля, одним из которых является метод акустической эмиссии (АЭ) - процесс освобождения энергии в твердых телах, подвергнутых пластической деформации и излому. Часть этой .энергии преобразуется в упругие волны, которые распространяются в материале, и могут быть обнаружены на его поверхности высокочувствительными преобразователями.

Анализ работ Я.Кайзера, Б.Шофилда, Н.Дунегана, А.Гетельмана, П.Хаттона, С.Татро, В.А.Грешникова, Ю.Б.Дробога, В.М.Баранова, А;Н,Лазарева и др. позволил установить основные параметры АЭ, отражающие энергетику и кинетические особенности зарождения и развития дефектов структуры материала, выявить основные источники и механизмы АЭ, наметить возможные пути применения метода для контроля инструментальных сталей и рамных пил. Но, вместе с тем, анализ показал, что исследований, направленных на проведение диагностики режущего инструмента, практически не проводилось.

На основании проведенного анализа состояния "вопроса сформулированы цель и задачи исследований!

■ Во втором разделе представлены результаты теоретических исследований, связанных.с построением модели рациональной эксплуатации рамных пил по диагностическому параметру АЭ.

В процессе эксплуатации рамных пил, под воздействием внешних факторов, таких как нагрузка,, температура, химическое воздействие происходит деградация механических свойств до такой степени, что пилы,уже не могут выполнять свои функции. Процессы деградации, как -правило, не наблюдаемы, но они сопровождаются другими доступными для измерения процессами. В этом случае задачу определения условий рациональной эксплуатация.пил, имея необходимую статисти-ческуя информацию, можно решать основываясь только на этом вспомогательном процессе и не производить измерения истинного состояния пил. Для решения задачи рациональной эксплуатации рамных пил предложено использовать в качестве модели деградации процесс изменения параметра АЭ - числа импульсов, полученного при их периодическом контроле. В силу дискретности способа измерения сигналов АЭ этот процесс предложено описать с помощью однородной цепи Маркова. Типичные реализации процесса изменения параметра Ых в дис-

кретном времени "приведены на рис.1.

Цепь Маркова может быть определена как последовательность случайных величин х0, хр..., х„ со значениями из шожества натуральных чисел, обладающих тем свойством, что условное распределение случайной величины хи при любом п зависит только от значения х„., и не зависит от всех предыдущих значений, т.е.

В практических исследованиях нет необходимости,вычислять

РисЛ. Типичные реализации процесса изменения числа импульсов АЭ в зависимости от числа периодов стойкости рамных пил.

ПЕРИОДЫ СТОЙКОСТИ, (-4) V '

точные значения случайного процесса, а достаточно знать лишь время его пребывания в той или иной области пространства состояний. Поэтому в дополнение к дискретному времени производится дискретизация пространства сигнала АЭ Игс целью построения вероятностных зависимостей пребывания процесса изменения сигнала АЭ в кавдом из полученных таким образом состояний. Чтобы получить уверенность в правильности предположения о том,что преобразованный процесс' является однородной по времени цепью Маркова первого порядка необходимо воспользоваться идеями и методами статйстических выводов. Если взять множество состояний Ь = 1,2,...,и , время наблюдения 1 = 1,2,...,Т и вероятность нахождения процесса Рц(* ) в состоянии } в момент времени t , при условии, что в момент времени I-<

Й (I ) находился в состоянии I , то при известных (* ) и заданном начальном распределении неоднородная по времени цепь будет считаться полностью определенной. В том случае когда все Р;; для любого t , т.е. являются константами, цепь будет являться однородной по времени. Если ) - число наблюдаемых реализа-

ций, в которых из состояния I в момент I-« процесс перешел в сос-

тояние I в момент 1 , тогда можно записать для неоднородной цепи Маркова: »

И; (1-0 = 2 «¡1(0 . (2)

где,И)(Ы)- число наблюдаемых реализаций К1г(1 ) -прошедших через

состояние!в момент 1-1 . Для однородной цепи Маркова с независимыми от времени переходными вероятностями может быть получен аналогичный результат:

Иц - к ич (О. (3)

Воспользовавшись методом максимального правдоподобия можно найти оценку вероятности которая для однородной цепи будет

иметь вид:

Р;3 = И|3/|(4)

Полученные оценки переходных вероятностей (4) были подвергнуты проверке на ЭВМ по статистическим критериям: отношения правдоподобия А и критерию согласования В результате показано, что реализации процесса М^С 1) получены из однородной цепи Маркова первого порядка и нулевая гипотеза не отвергается с уровнем значимости 0,05.

При эксплуатации рамных пил производится их многократная замена по мере выхода из строя. В подобных случаях, в соответствии с ГОСТ 27.302-80 рекомендуется в качестве критерия оценки качества эксплуатации использовать математическое ожидание удельных затрат на эксплуатацию с учетом возможных потерь от аварии. Этот функционал имеет вид: с +

= ' мес^ч ' (5)

где с - стоимость выбраковки одной пильт и замены ее на новую; с + с1 - стоимость аварийной остановки эксплуатации рамного потока;

Р{ - вероятность отказа на цикле регенерации б ; ив - математическое ожидание времени до остановки эксплуатации пилы;

т - приведенное значение сигнала Мт , при превышении которого принимают решение о дальнейшей эксплуатации пилы.

Математическое ожидание случайных величин, входящих в функционал (5) зависит от предупреждающего допуска сигнала >п - чем

меньше его значение, тем меньше вероятность отказа Pf и длительность цикла регенерации.

Оптимизация функционала (5) по параметру «м позволяет определить область значений V = [и^,...,«--», и} , при попадании в которую следует останавливать эксплуатацию пил. Если реализации процесса N (1 ) состыковать последовательно, то получится новый процесс Мс (I ), который является регенерирующий с циклом регенерации в . В этом случае приходим к постановке задачи и методу ее решения с помощью теории оптимальных правил остановки случайных последовательностей, в которой доказывается, что выбранная политика остановки цепи Маркова, при первом попадании в множество V , является рациональной при всех прочих политиках остановки функционала (5). Задача состоит в том, чтобы минимизируя функционал (5) найти оптимальное значение т при известном процессе деградации, заданном цепью Маркова.

Решение поставленной задачи сводится к вычислению математического ожидания длительности цикла регенерации М9 и вероятности отказа на одном цикле Р} как функций параметра и дальнейшей оптимизации по этому параметру.

Длительность эксплуатации каждой пилы б складывается из случайного времени ее эксплуатации до первой леренасечки зубчатого венца Оп , когда вероятность ее отказа минимальна и случайного времени от первой перенасечки до окончания ее эксплуатации во

9 - 9п - вв . (6)

После первой перенасечки производится тестовый контроль рамных пил. Математическое ожидание суммы даже зависимых случайных величин равно сумме их математических ожиданий:

ме «■ М9п+ ме0 (у)

оценки значений которых можно получить из обработки экспериментальных данных полученных при наблюдении за состоянием пил. Не зависящая от т оценка значения М8„= II. Для математического ожидания Мв0 справедливо равенство:

Мв0 * (8)

¡•4 '

получаемое с помощью формулы полной вероятности,где начальное распределение значения процесса (сигнала АЭ); Т-,,ч - математическое ожидание времени перехода с уровня 1 в область V .

. . 1 - ю -

, Чтобы получить вероятность отказа Pt , необходимо воспользо-, ваться формулой полных вероятностей, которая в данном случае приведет к следующему решению: ;" -

' V . . • ; V Р,'« 2р1и:Р! (9)

где, вероятнрсть того^ что в момент первого попадания в множес-. . тво. V, процесс окажется-в" состоянии « , если движение , / /началось из состояния » "

Таким образом, получены- все необходимые уравнения для вычисления'математического ожидания удельных ¿затрат на одном цикле регенерации. Для каждой известной пары •чисел с-и е1., последовательно решая эти системы уравнений для каждого »и и оптимизируя.по этому параметру, можно получить оптимальное значение ич*.

Третий раздел поСвящен описанию-аппаратуры и экспериментальных установок, позволяющих реализовать намеченные исследования. Приведены блок-схемы анализатора акустических сигналов й экспериментальных установок -и конструкции' приспособлений для акустико-эмисси-онньтх исследований.инструментальных сталей и рвмньгх пил. Даны основные технические характеристики аппаратуры и установок и описаны принципы их работы. -

Большая часть проведенных в работе измерений параметров АЭ выполнено с помощью специально' разработанного и изготовленного прибора - анализатора акустических сигналов (ААС-2). В качестве датчика, преобразующего упругие волны.напряжений в электрические сигналы, применялся пьезоэлектрический преобразователь резонансного типа из керамики ЦТС-19 (диаметр 10 мм, .толщина.4 мм. Максимальная чувствительность к продольным волнам 1,9-10® В/м).,

Прибор позволяет производись" регистрацию сигналов АЭ по параметрам активность -> Ыц и число /мпульсов - N1 в большом динамическом диапозоне измерения амплитуды-сигнала и полосе частот 150-250 кГц и,имеет уровень шумов приведенных ко 'входу.2-10"^ В (порог дискриминации установлен' около 3гВ) В комплект прибора входят: пьезопреобразо'ватель, .выносной предуси'литель с соединительным кабелем, блок основного усилителя, блок ЦДЛ, стабилизированный.источник питания.' Прибор .имеет выход1 для подклвчения осциллографа, анализатора импульсов, самописца', цифропечатащего -устройства и мини-ЭВМ. Он .имеет малые габариты и вес, в связи с чем может использоваться как при лабораторных, так и производственных исследованиях. Коэффициент усиления прибор» составляет - 10"*.

В четвертом разделе приводятся методики лабораторных и производственных, исследований. Выбраны основные параметры,исследуемых „ ' процессов й определены способы измерения их численных значений.

. В лабораторных условиях, с помов(ью акустико-эмиссионного ме-. тода, изучались механические свойства (пластические и усталостные) инструментальных сталей,, рекомевдуемых для изготовления рамных пил." Исследования проводились на лабораторном "экспериментальном комп- . лексе, смонтированном на базе универсальной механической испытательной машины ШАШ 20-75. ; - : ,

Для. сравнительного анализа пластических свойств были взяты стали марок 9ХФМ, 75Н2А, 7ХН2МФА, 80ХН2А и иМБ15Ы20 (Швеция), из которых изготовлялись образцы-партиями по 30 штук. Для изучения изменения пластических свойств инструментальных сталей, в зависимости от времени отработанного'пилами, были выбраны пилы из стали , 7ХН2МФА и 9ШЛ. Образцы вырезанные из полотен трех типов пил: новых в стадии поставки, имеющих 20 и 40 периодов стойкости, подвергались одноосному растяжению с постоянной скоростью. В процессе нагружения производилась синхронная запись на многоканальном самописце Н338-411 в функции времени параметров АЭ и величины приложенной нагрузки. Ошибка измерения активности АЭ не превышала Для подтверждения полученных результатов проводились дополнительные электронно-фрактографические и экз©эмиссионные исследования и химический анализ инструментальных сталей.

Изучение усталостных характеристик инструментальных сталей 1 проводилось в два этапа. На первом этапе ставилась задача опреде- , ления функции распределения пределов выносливости материалов, ис- . пользуемых для изготовления рамных пил- На втором определение их . . . остаточного ресурса с помощью метода АЭ, Экспериментальные иссле- • ' -дования проводились на модернизированном для циклического нагру- ■ -женйя.лабораторном экспериментальном комплексе с учетом требова- - , нйй ГОСТ 2860-65. Образцы для испытаний изготавливались из инст- , . ; рументальных сталей марок 9ХФМ и - ШВ15К20 (Швеция). .

Первоначально в образцах создавалось напряженное состояние," .. . в зависимости от определенного числа циклов нагружений. В дальнейшем^ образцы с различным числом циклов усталостной наработки подвергались перегрузке путем одноосного растяжения. В ходе перегрузки регистрировалось суммарное число импульсов АЭ.

В производственных условиях изучалась возможность использования АЭ и тестовых нагружений рамных пил, после каждой переточки,

для диагностирования их разрушения и определения-координат трещин и других дефектов структуры материала в полотнах пил. Экспериментальные исследования проводились на специально изготовленном для этих целей стенде, в котором пилы подвергались одноосному растяжению с постоянной скоростью. С помощью установленного на пиле приемного преобразователя производилась регистрация значений суммарного числа импульсов АЭ в ходе нагружения.

При изучении возможности определения с помощью метода АЭ координат трещин и других дефектов структуры материала пил, для преобразования упругих волн в электрические сигналы использовались четыре приемных преобразователя. Координаты источника АЗ определялись в этом случае по разности времени прихода сигнала к преобразователям. Сравнительным исследованиям подверглись две пилы: пила новая, без видимых трещин, и пила с трещиной. Пилы циклически нагружались в экспериментальном стенде. В процессе нагружения регистрировалось число импульсов АЭ. Обработка полученных результатов проводилась с помощью ЭБМ, с выводом картины распределения отсчетов координат источников АЭ в полотне пилы на экран дисплея.

Пятый т>а.~цел содержит результаты экспериментальных лабораторных и производственных исследований.

При изучении пластических свойств инструментальных сталей с помощью метода. А о установлено, что непрерывный характер регистрируемых сигналов во всех случаях указывает на связь АЭ с пластической деформацией. Сводные результаты экспериментов по регистрации АЭ с поверхности образцов представлены на рис.2. Их анализ показывает, что наибольшей АЭ активностью, а следовательно и лучшими пластическими свойствами, обладают стали марок иШ15М20 (Швеция)

Рис.2, .зависимость активности АЭ С Й2 > и нагрузки (Р) от времени деформации образцов инструментальных сталей I- №Ш15И20; 2-7ХН2МФА; 3-80ХН2А; 4-75Н2А; Ь-УХФМ.

О 40 яо мо 1,С

и 7ХН2МФА, а наименьшей АЭ активностью обладает сталь, идущая в настоящее время на изготовление рамных пил - 9ХФМ и сталь марки 7ЬН2А. Сталь марки 80ХН2А по своим АЭ свойствам занимает промежуточное положение, хотя она все же ближе к низкопластическим сталям.

Смещение пика на графике активности АЭ в сторону больших деформаций, при исследовании образцов пил имеющих различное число периодов стойкости, и его уменьшение по абсолютной величине отражает факт упрочнения материала пил. Но если для обрацов пил из стали 7ХН2МФА энергия нагружения трансформируется в энергию пластической деформации, даже на стадии близкой к аварийному разрушению, то образцы из пил стали 9ХФМ обнаруживают низкую АЭ активность во всех случаях, что является показателем высокой степени упрочнения материала пил уже при их изготовлении в заводских условиях. Возможности для пластической деформации здесь ограничены даже для новых пил, и в процессе нагружения пластическое течение реализуется незначительно. Из этого следует, что параметры АЭ, отражая факт развития пластической деформации, коррелируют с эксплуатационной стойкостью рамных пил.

При проведении усталостных испытаний было установлено, что предел выносливости стали 9ХФМ с вероятностью 50% при базовом числе циклов нагружений М= 5-Ю^?авен <5.| = 400 мПа. Кто можно повысить за счет применения сталей легированньк: никелем в пределах 1,6-2,0$; хромом 0,15-0,25% и имеющих в своем составе вредных примесей в виде серы и фосфора не выше 0,007$, а поверхностная твердость полотен пил, при условии повышения их пластичности, должна быть повышена до 509 Ну .

Наработку в циклах нагружения, а следовательно, и остатсчнмй ресурс пил, можно определить по значению числа импульсов АЭ, полученному в процессе перегрузки из выражения:

Анализ результатов лабораторных исследований позволил установить АЭ-особенности инструментальных сталей и их связь с пластическими и усталостными свойствами и позволил перейти к диагностированию непосредственно рамных пил в производственных условиях.

При проведении производственных исследований по диагностированию рамных пил АЭ методом установлено, что определяющим критерием оценки состояния пил является оптимальный уровень допуска чис-

ла импульсов АЭ-Ыт= 1600 импульсов, при превышении которого принимается решение о дальнейшей их: эксплуатации. Основные типы зависимостей числа.импульсов АЭ от, числа периодов стойкости полученные .при диагностировании рамных пил с зубьями оснащенными стеллитом, представлены,на рис.3. График типа I, характеризующийся ростом ) практически после первых тестовых нагружений, пос-

троен по результатам*диагностирования пил с неустановленными производственными дефектами. Они.составляют до 10% от общего_числа диагностированных пил. График типа 3,относится к рамным пилам, которые отработали до полной выработки ресурса (до 40$). График типа 2 относится к пилам, аварийно разрушившимся отработав более половины своего ресурса Характерным признаком графиков такого типа'является оптимальный-уровень допуска параметра АЭ. При получении значений, превышающих Мж , следует прекратить эксплуатацию пил с'целью предотвращения их - аварийного разрушения. - • ,

Рис.3. Изменение числа импульсов АЭ () в • зависимости от числа периодов стойкости рамных пил.

ю го ао

периоды СТОЙКОСТИ

В ходе производственных испытаний экспериментально проверена возможность использования марковской модели рациональной эксплуатации рамных пил. Используя теоретические исследования и экспериментальные результаты, полученные при диагностировании пил, с помощью ЭВМ производились вычисления: зависимости 5 (»и) при различных значениях с и с! , в частности, при значениях полученных из расчета экономической эффективности по данным Тавдине-кого лесокомбината; на основании этих данных, по формулам полученным в теоретическом разделе, расчитаны вероятности отказа пил на каждом цикле регенерации и математическое ожидание времени до остановки пилорам.

Производственные испытания по определению координат в полотнах пил с помощью метода АЭ показали, что метод дает принципиаль-

ную возможность обнаружения развивающихся трещин и определения их координат, а также определения их размеров и ориентации. В этом случае на экран дисплея, после обработки полученной информации, выводится картина распределения источников АЭ на контролируемом участке рамной пилы. Каждый отсчет координат источников АЭ на экране фиксируется точкой. Плотная группа точек, полученная при исследовании пилы с начальной трещиной, соответствует перемещению в интервале циклов нагружений вершины трещины. Получены следующие характеристики измерения: погрешность локации трещин до 2$ от базы преобразователей; максимальное расстояние от вероятного дефекта до ближайшего преобразователя АЭ до двух метров.

В шестом разделе ведется расиет экономической эффективности от внедрения акстико-эмиссионной диагностики рамных пил. Она достигается за счет снижения потребности в режущем и абразивном инструменте и трудозатрат на его подготовку и эксплуатацию, увеличения эффективного фонда рабочего времени лесопильных рам. Годовой экономический эффект составит 8,4 тыс. руб. на один лесопильный поток (по ценам на 1991 год).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОД*

1. На эффективность пиления древесины в лесопильных рамах существенное влияние оказывает аварийное разрушение рамных пил, которое можно снизить за счет совершенствования методов и средств их контроля.

2. Для диагностирования рамных пил рекомендуется метод нераз-рушапцего контроля, основанный на явлении акустической эмиссии. Его достоинства»« является высокая чувствительность и оперативность, возможность обнаружения и оценки параметров скрытых дефектов на достаточно большом расстоянии от приемного преобразователя.

3. Теоретически обосновано целесообразность использования для построения математической модели деградации эксплуатационных свойств ремных пил процесс изменения параметра АЭ, полученного при диагностировании пил между переточками зубчатого венца.

4. Критерием оценки качества эксплуатацией пил служит математическое опадание удельных затрат на эксплуатацию - позволяющее определить область значений математической цепи Маркова при попадании в которую следует останавливать эксплуатацию пил.

5. В лабораторных условиях исследованы ахуетюю-вмиссионкые свойства инструментальных сталей и их связь с процессами пласта-

ческой деформации с применением параллельных методик. Показано, что АЭ метод является надежным средством определения пластических свойств инструментальных сталей, который не требует дополнительной математической обработки. Установлено, что задачам ухудшения эксплуатационных свойств рамных пил, по пластическим свойствам, удовлетворяет лишь сталь марки 7ХН2МФА, а остальные не имеют каких-либо приемуществ перед сталью марки 9ХФМ. ■

6. Применение АЭ метода при изучении усталостных свойств инструментальных сталей позволяет оценивать остаточный ресурс рамных пил. Оперативное получение данных о степени опасности усталостных трещин позволит предотвратить усталостное разрушение пил, обеспечив в то же время максимальную выработку их ресурса.

7. Значения диагностического параметра АЭ - числа имцульсов полученные при производственных испытаниях рамных пил, позволяют с достаточной степенью точности определить их состояние в данный конкретный момент времени и принять решение о дальнейшей эксплуатации пил. Критерием оценки состояния рамных пил является значение оптимального уровня допуска числа импульсов АЭ, установлен- ' ное по данным теоретических и экспериментальных исследований и равное 1600 импульсов.

В. При исследованиях в производственных условиях установлено, что метод АЭ диагностики может успешно применяться для обнаружения и оценки параметров трещин в полотнах рамных пил. Он позволяет оценивать скорость роста трещины, ее длину и ориентацию, приемущественное направление развития, степень опасности.

9. АЭ метод диагностики рамных пил легко вписывается в технологическую схему подготовки пил к работе являясь ее оканчатель-ным эвеном.

10. Разработанные методики, средства и установки для АЭ диаг-" ностики инструментальных сталей и рамных пил могут быть рекомендованы заводу-изготовителю дереворежущего инструмента для входного контроля поступающей стали и для выходного контроля рамных пил, а также для входного-отбраковочного контроля рамных пил и их диагностического контроля непосредственно в процессе эксплуатация на деревообрабатывающих предприятиях отрасли.

. II. В результате внедрения разработок в промышленность получена экономия 10,8 тыс.руб в год в расчете на один лесопильный поток, подтвержденная актом внедрения.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Экспериментальный комплекс акустической эмиссии/ Кузнецов Л.Д., Мелехин В.П., Дроздов Ю.А. и др.- Свердловский отраслевой 1ЩЩП, Имформ. листок № 347-82.- 1982.

2. Кузнецов Л.Д., Крюк В.И., Пашков В.К. Акустико-эмиссион-ная диагностика качества материала дереворежущего инструмента// Изв.вузов. Лесной журнал.- 1985.-JF6.- С.73-77. ""

3. Кузнецов Л.Д., Пашков В.К., Крюк В.И. Исследование работоспособности ленточнь-у пил методом акустической эмиссия// Межвуз. сб. научн. тр./ Л ТА.- 1985: Машины и механизмы деревообрабатывающих производств.- С.60-64. , '

4. Использование акустико-эмиссионного метода.для оценки ка-, чества дереворежущего инструмента/ Бирюков М.В., Клеба Н.П., Кузнецов Л.Д., Крюк В.И., Швамм Л.Г. // Основные направления ускорь-, ния научно-техническ. прогресса, в лесной и деревообрабатывающей пром-ти в XII пятилетке: Тез. докл. Всесоюзной-конф.- Киев, 1986.'-С.51-52. '

5. Швамм Л.Г.,' Кузнецов Л.Д., Крюк В.И., Резников В.Г. Ус*-талостная прочность сварного соединения ленточных, пил// Межвуэ . сб. научн. тр./ ЛГА,- 1986: Машины и механизмы деревообраб. пр-в.-С.68-69.

6. Кузнецов Л.Д., Копнов В.А., Фридман А.Л.,"Швамм Л .Т. • Прогнозирование ресурса дереворежущих пил// Компьютер и жизнь:' Тез.докл. Всесоюзной научн.-технич. конф.- Свердловск.- 1987,-С.8-9.

7. Стенд для акустико-эмиссионного контроля эксплуатационных свойств рамных пял/ Кузнецов Л.Д., Матвиенко А.Ф., Ивами Л.Г. и др.- Свердловский отраслевой ВДТИП. Информац. листок

* 627-87.-1987.

8. Крюк В.И., Добрин В.А., Кузнецов Л.Д. Электронная эмиссия в процессе пластической деформации металлов// Кинетика и термодинамика пластической деформации: Тоз. докл. Всесоюзной научн.-технич. конф,- Барнаул.- 1988.- С.20.

9. Кузнецов Л.Д., Пашков В.К., Крюк В.И., Швамм Л.Г. Акус-тико- эмиссионная оценка усталостной прочности дереворежущих пил// Основные направления научн.-техн. прогресса в лесном комплексе Коми АССР: Тез. докл. Всесоюзной конф.- Сыктывкар.- 1968.-

С. 72-73.

10. Кузнецов Л.Д. Принципы акустико-эмиссионной диагностики рамных пил// Вклад ученых и специалистов в ускорение научн.-техн. прогресса химико-лесного комплекса: Тез. докл. областной научн.-техн, конф.- Свердловск.- 1989,- С.86.

■II. Кузнецов Л .Д., Копнов В.А., Швамм Л.Г. Оценка надежности дереворежущего инструмента по данным анустической эмиссии// Там Же.- С.67.

12. Кузнецов Л.Д., Копнов В.А. Построение модели оптимальной эксплуатации механических систем по диагностическому параметру акустической эмиссии на примере рамных пил./ Уральск, лесотехнический ин-т.- Свердловск, 1989.- Деп. в ВИНИТИ 30.03.1989,

№ 2080-В89.

13. Кузнецов Л.Д., Иевлев И.Ю. Оценка пластических свойств рамных пил из новых сталей// Деревообр. пром-сть, 1990.- )£6.~ С.8-10.

14. Кузнецов Л.Д. Акустико-эмиссионный метод диагностирования рамных пил// Деревообр. пром-сть, 1992,- М.- С.5-6.

Просим принять участие в работе специализированного совета Д063.50.01 или прислать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 194018, г. Санкт-Петербург, Институтский пер., 5, Лесотехническая академия, Ученый совет.

Подписано в печать с оригинал-макета 24.03.92. Формат 60x90 I/I6. Бумага оберточная. Печать офсетная.Изд.И. Уч.-изд.л. 1,25. Печ.л. 1,25. 1ира* 100 экз.Заказ № 28. С II. Редакционно-иэдательский отдел ЛТА

Подразделение оперативной полиграфии ЛТА I940I8. С.-Петербург., Институтский пер., 5.