автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Повышение эффективности процессов окорки пиловочного сырья на роторно-скребковых станках

>> -л Министерство- лесноЭ щрошшюннооти СССР

Центральный ордена Трудового Красного Знамена нвучно-исоледовательский и проекгно-кояструкторский институт! : ыехашзадшг и энергетики лесной нромшпленнооти ШШлеснрома

На правах рукописи СЫСОЕВ Леонид Афанасьевич

УДК 630*361.7

. ПОВЫШЕНИЕ ЭИШИЕНОСТИ ПРОЦЕССОВ ОКОРКИ ПИЛОВОЧНОГО СЫРЬЯ НА. ЮТОРЙО-СКРЕЕКОЕЫХ СТАНКАХ

.05.21.01 "Технология и машины лесного хозйотва и лесозаготовок"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наув

Хшсш 1390

Работа заполнена во Всесоюзном научно-производственном объедияенж лесопионой промышленности "Союзнаучдревпром'9 (головная организация ВДИМЮД. ■

- доктор технических наук, профессор Р.Е.Калитеевский

- доктор технических каук, профессор М.Н.Симонов

- кандидат технических , наук, профессор В.В.Ше лгунов.

-Петрозаводский филиад головного конструкторского бюро по деревообрабатывающему оборудована» (1КБД)

Задита. диссертации состоитей^5"декайрй 1990т» в 13 часов на заседатш:спцэиашзированного Совета К 093„01 <01 в Центральном ордена Трудового Красного Знамени научно-исслбдовательсхом и проектно-кон1гр5кгороком институте механизации и энергетики лес}ю£ цромышженьостн по адресу: 141490 „г.-Хгаяст Московской ойл, рулЛ.1ос-ковлкая,21.

Проси:,! Бапш отзывы на автореферат ОБЯЗАТЕЛЬНО В ДВУХ ЭКЗЕМПЛЯРАХ С ЗАВКРЕШЙШ Ш.Щ1КСЯШ направлять по адресу; 141400,г»Хшки Московской обл., ул.Московекаспецсовет»

С диссертацией мсано ознакомиться в библиотеке ЩИШЭ.

■Автореферат разослан ® ноября 1990 г,

Научный руководитель

Официальный оппоненты

Ведущее гредприяти©

Ученый секретарь специализированного совета кавд.техн.шук

С.В.Длктриев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность тема. Для окорки лесоматериалов на лесопильных и лесозаготовительных предприятиях СССР и за рубоком применяются роторные, а в лесопилении - роторно-скробковые станки. Долголетняя практика эксплуатация станков этого типа показывает, что они не обесточивают требовашгй по производительности, качеству окорки и потеря?,! древесины. Это. значительно сдсрхшао? увеличошю объемов окорки дровоскт в отрасли, повышает затраты на ое осуществление . Организация 100*-процентной окорют пиловочного сырья и полное использование отходов лесопиления для целяюлозно-бумаглой промышленности позволит высвободить и направить на потребности народного хозяйства сграш около 17 ш.ц3 лесоматериалов.

Для осуществления процессов окорки с требуемым качеством, минимальными потерями дровесииы при оптимальной производительности и энергозатратах - необходимо создашга систем автоматического управления окорочным оборудованием и автоматической оптимизации режимов окорют.

Работа соответствует целевой комплексной программе Госкомитета СССР по науко и технике 0.34.076 "Разработать и внедрить автоматизированные процессы и оборудование для переработки пиловочного сырья о получением высококачественной продукции и использованном сырья на 88-92%.

Таким образом, исследования, направленные па повышение эффективности и интенсификацию процессов окорки пиловочного сырья, . современны и актуальны.

Цель работы» Повышение эффективности процессов окорки путем совершенствования технологии, системы управле1шя окорочшш оборудованием и режимами окорки,.

¡{аучная новизна. Выявлены и лклассифицированы основные технологические параметры, определяющие эффективность процесса окорки _ , на роторно-скребковых станках.

Разработаны методы определения и установлены для сплавной древесины ели зависимости параметров станков от тердавлаяностных и размершас характеристик окариваомых лесоматериалов.

Предложены методы интенсификации процоссов опорки пиловочного сырья, основаншо на совершенствовании слотом управления окорочным оборудовашом, оптимизации рожимов окорки и управления окорочными участками в целом,а также на дальнейшем ра-ептш технолапи окорки.

Разработаны технико-технологические требования я автсмвтизв-ровакпа системам управления сропессами окорке на рогорно-скреб-ковых станках. _ '

Для решения поставленных задач применялась метода теоретической механики, математического описания зависимостей,'оптимально-го управления, теории древесиноведения и «втематического планирования эксперимента. ••.■-

- классификация основных технологических параметров процесса окорки лесоматериалов, подлежащих учету, при разработке ввтоыэти-зировэнных систем управления процессами окорки на роторно-скреб-ковых станках; _'..-.■■.. ■ -. >

- аналятеческие( уравнения связи пределов прочности корн древесина елп на скалывание и перерезание поперек волокон в тангенциальном направлении, усилий привда коросни«вталеЯ к поперхнос- . ти бревен, потребляемой мощности, скорости подачи-й энергозатрат от терцовлажностного состояния и размерных характеристик лесоматериалов; .-.-■. .

- блок-схема алгоритма контроля влажности бревен в технологическом потоке;

- регрессионные зависимости качества окорки и потерь древесина от ее температуры и влажности, окорости подачи и диаметра одариваемых лесоматериалов;

- блок-схема алгоритма управления процессом окорки, математические модели оптимизации режимов окорки на станке и учаотках окорки з пелоа;

- экспериментальные данные о характере распределения пиловочного сырья пс влажности и ее динамике в течение года. '

Результаты исследований могу? быть, использованы при проектировании окорочных станков и автоматизированных систем управления процессами окорки древесины на роторно-скребковых станках. Отдельные'элементы разработанной систеин оптимизации режимов окорки могут бытьиспользоввш ддя повышения-' эффективности и интенсификации процессов окорки пиловочного сырья ; на действуших станках. .

Ееализдикя^результагой^иддлезоввкщ. Рекомеккапии по повышению эффективности окорки древесины ели на станках действухаих моделей внедрены на Архангельском 1М № I ТПО "Архангельсклеспроы".

^¿фективлосгь от внедрения рекомендаций составляет 33,6 тис.р.

Техкико-технологическяе требования к проектированию автоматизированных систем управления процессами окорки переданы в ГЩ1 Мин-станкопрома СССР и Северное моятажяо-нэлздочлое управление ТПО "Со-юзлесмонтиж" с подтвержденным экономическим эффектом 0,423 р. на I м3 окариваемюс лесоматериалов.

Апробация работа. Основные результаты исследований доложены на пятой научно-технической конкуренции молодых ученых и специалистов лесноЗ промышленности в ЦНИШОДе в 19ЯЗг., на заседаниях советов НТО и техсоветов Цнгломеяского ЛДК и ЛДК № I ПО "Североле-соэкспорт" в 1985, 1969гг., яэ заседания технического совета ПО "Северолесоэкслорт" в 1990 году.

Публикация. По материалам дассергации опубликовано 8 статей, перечень которых приведен в конце реферата.

Объем работы. Диссертация состоят из введения, б разделов, заключения, списка литература я 9 прзлогеяяй. Основное содержание изложено на 146 стр.мэшяноппсного такста, 26 ряс. я 22 табл. Обвдй объем дассергации 213 стр., 29 рис., 30 табл.

содвтвшз РАБОТЫ

Во введении обоснована тем исследования, приведены цель а краткая аннотация проделанной работа,

В первом разделе изложены результаты анализа состояния, эффективности, резервов и современных проблем осуществления процессов окорки на лесопяльяо-деревообработывовдих предприятиях (ДДП). Приведен аналитический обзор научных работ по исследованию факторов, окязыващпх гляяние на эффективность окорки лесоматериалов на ро-торно-скребковых станках.

На основании анализа были сделаны следующие вывода:

I. Основное влияние на процесс окорка оказывают структура з фязако-мзханические свойства корн, зависящие от породы, времени рубки, способа поставки, температура а влажности древесины. Эти свойства для хвойных пород изучены недостаточно, что затрудняет задание и поддержание необходимых регпмов окорки, совершенствование управления прэдессск.

2. Механизмы регулирования параметров отечественных окорочных станков шеют в основном ручное управление. Значения параметров процесса трудноконтролируемы, а некоторые фактически не конт-рол:г-т)тся совсем. Зависимости параметров станков от характеристик окаривзеыых лесоматериалов не определены. Поэтому процессы окорки осуществляются со значительными (0,05. ..4,®) потерями дре-весшш в отходы, с нестабильным!! (80...100/!) показателями качества. Окорочше станки используются на 40. от проектной произ-водитег"-;ости.

3. Основная часть известных исследований влияния технологических факторов на процесс окорки носит экспериментальный характер и не охватывает всего комплекса вопросов, которые необходимо решать, чтобы повысить эффективность окорки лесоматериалов на ро~ торно-снребковых станках.

На основания анализа состояния вопроса и критического рассмотрения жшодных путей повшения эффективности процессов окорки пиловочного сырья на роторио-скребковых станках, определены задачи, требушие своего решения в диссертапиокной работе:

1. Клэссийтеиров'эгь основные технологические параметры провесов окоркя пиловочного сырья с пелью автоматизации его управления. Определить зависимости регулируемых параметров станков от размерных и теряозлаг.ностдах характеристик лесоматериалов.

2. Разработать приемлемые для АСУ ТП окорки пиловочного сырья способы определения и контроля влэкности и температуры древесины

в технологическом потоке.

3. Исследовать п определить зависимости качества окорки, потерь древесины и потребляемой модности от размерных и термовлэж-ностных характеристик лесоматериалов в скоростных параметров пронесся.

4. Предлоаигь методы интенсификации процессов окорки пиловочного сырья в настоящее время и на перспективу.

Задачи'сформулированы укрупненпо. При решении они распад «злись на ряд самостоятельных вопросов.

посвящен теоретическому исследованию влияния термовлаяностого состояния и размерных характеристик древесины ; ре&има работы окорочных станков, которыми определяются основные показатели эффективности процесса окорки. -

Термин показатели эффективности процесса скорки включает з себя начество окорки Ко , потери древесины в отхода /!а , потребляемый мощность А/р и расход электроэнергии ¿2 , производительность станков île и участков оковки в «елок Пуч , а татае общие затраты на окорку пилшочного сырья jjox .

Известно, что в динамической системе: лесоматериал - онорот-ный станок - рабочий орган (коросняматель) действуют одновременно около 50 взашозввисшых технологических параметров. С учетом возможностей современных систем автоматизирсвэнного управления процессами деревообработки на. и выделены 18, которые необходимо учитывать при совершенствовании систем управления процессами окорки. Требуемые рекимы окорки на роторно-скребковых станках обеспечиваются при соответствии значений зздавоеких (регулируемых) параметров станков (усилие прижима короснямателей Рп и скорости подачи лесоматериалов U ) проянов тным свойствам коры на скалывание Те и перерезание Тц в тангенциальном направлении и толшине лесоматериалов d.

Установлено, что Тс < ^п зависят от породы древесины, способа ее поставки нА предприятие (водны« или сухопутный путей), влажности IV и температуря "t . Графо-вналитическш методом определены Тс • для сплавной древесины елп:

Те^ = 0,65 + 34,8 JW ; ( I )

<Т„1 = 4,83 + 86,7 JW-, ( 2 )

<2~cz = 0,2/2 + 0,09iV2 +9,5 z1 - 19(У - 0,38 Wii + 2110).ГО"3; (3) %2 - (4/2- 0.2JV/+ 134^ - 24 W + 7800) . Ю"3, ( 4 )

где - пределы прочности корн на скалывание и перереза-

ние при температуре наружного воздуха t - +40... -5°С, Ша;

Тсг/Тпя - fo же, при f = -5,1...-40°С, Ша.

Установлено, что наибольшее влияние на эффективность прооес-са окорки оказылЯет усилие прижима коросниматалей к поверхности лесоматериала Pt . На ее величину при постоянных значениях ызссы и параметров рабочей части короенпмателей основное влияние оказывают прочностные сгойствз корн и скорость осуществления процесса. При определения Р» рассматривалось силовое воздействие короояп-

нагеля из окаииваекий лесоматериал. На основе теории равновесия дейстяутиих сил в пространстве, в тагае метода наименьших.квадратов, примененного для определения коэффичиентов линейных функций, определеш зависимости усилий прижима короснииятелей от термовлай-ностннх и размерных параметров окариваеыых лесоматериалов. Эти зависимости предназначены для применения в системах автоматизированного управления окорочными станками и оптимизации режимов их работы.

При упрэплении станками совремегашх конструкций:

Рт = [167x6 + 1430г/г+17а,7г/+3эз] .(2,^ ,0,73)+5400/3; ( 5)

/>« - (2, я/2 - 735,5/ +21410) +(44/ 2 + 1034 / + Ш520) .

ЛО.ОЙС/2 + 0,002Ьс1 + 0,0027)7 . (3,24</+ 0,7и) + 8 (1792 -

- 10,5/ - 0,07^2). ( 6 )

Для станков с усовсршенсгвовашмии параметрами и системам управления:

!>«, = ['§ (7150 + -^%(53130 + +0,0025^ +

0,0027)7 . (2, ¡5 ^ + 0,67 + 0.00151У) < 5400/5 ; ( 7)

Лм »И^ ( №4,5/ - 2ii.1V - 4,2 и^ 23210) .,

+ (44/2- 2,2^/+ 1474/- 2&4кЛ- ¡5,«)) . (0,02с12 +

+ 0,0025 + 0,0027)7 - . (3, 24с/ + 0,78) ♦ 8 (1792 -

- 0,07/ 2 - Ю,Б/) , ( В )

где Рщ ,Рлг~ усилия прнайма короснииагелей соответственно при

/>0°си /<0°С, Н; и - подача лесоиатерипла на один коггоснмвтель, «; ^ - пкршш рабочей части короскинагелей, «. Скорость подачи лесоматериалов

"Гг/ (2,8^ V 6,С015 И/ + 0,67)........] '

. (9,2с/2 - 14,020? + 7,97) . Кс ■ 2 и ; ( 9)

и.,

' ' Тег (3,24 с'/ ► 0,770) ' 7 '

. - 14,92сЛ 7,97) . Кс - ¿и (10)

где II& - скорости подачи лесоматериалов соответственно при

//д. - толшина коры, м. = = 0,02^+0,0025^+

-,•• 0,0027 (ддля древесины ели); (э/ - предел текучести древесины в радиальном направления, Па. Для древесйш елй<5"г = - 0,07£ -

- 10,5/ ;

Кс - коэффициент, учитывающий тшоразмеры стэнкое. Для станков с просветом ротора до 400 г.ш Кс = 0,95; 600 мм а более Кс = 0,794; - число кооосншагелей установленных на роторе,ют.

?,Ьиность привода ротора

М^Я" :с[.П/. £и [-{Тс/.бщ. 4). {(4.3+0,009IV).

. 10~3.£/?(Э,6+«6,13^) - (12,2 - 0,001'5НО . ю-3 . . Со-.5 (9,6 + 66,13^}}/ . Ю-3; < II )

+ 66,13с6 - 0,012С&5 (9,6 + 66,13^)}] . ю"3 , ( 12 )

где У/,мощность привода ротора при ^>0°С и ^ < 0°С, кВт:

/7^ - частота врашеляя ротора, с . Лр--/(с{) ~ (9,2с1 -- 14,92^ + 7,97)'Л"<г .

Расход электроэнергии на окорку одного бревна ?

а^'-Ж^------//, ; (13)

(14)

где расход электроэнергия lia окорку одного бревно соот-

ветственко при t> 0°С я 0°С, кВг.-ч; b d. - длина и диаметр бревна, м.

• -Для выбора и задания оттшальных регшмов окорки необходимо инфэрчапия о влажности и температуре древесины в технологическом Потоке. Известные способы определения указанных параметров дяя автоматизации управления процессом окорки не пригодны. Для контроля влажности лесоматериалов предлагается способ, основанный нэ

соотношении влааности, кассы и объела лесоматериала в зависимости от плюдя древесины и способа ее поставки на переработку. Способ ." реализуется ЭВМ, управляющей пропессом окорки. Температуру древесины предлагается контролировать в соответствия с ее зависимость» от температуры наружного воздуха.

В результате теорзгяческих исследований влияния темровлаж-ностного состояния и размерах характеристик древесины на режимы работы роторно-скрабковых окорочных станков установлено:

1. Зависимости пределов прочности коры на скалывание и перерезание от температуры и влажности древесины ели не однозначна. Абсолютные значения предела прочности на перерезание волокон в среднем (при = IOOi») в 3,5 раза выше чем на скалывание.

При t > 0°С величина обоих пределов при увеличении влааности древесины уменьшается. При изменении влажности от 40 до 120$ предел прочности на скалывание уменьшается в 1,8...2 раза, нэ перерезание - в 1,2. ..1,3 раза.

При t< 0°С харакгер зависимостей резво меняется. Величина предела на скалывание в тем же интервале изменения влакносги при понижении температура от 0 до -30°С увеличивается в 1,7 pesa, а предела прочности на перерезание уменнпэется в 1,4.

2. Характер зависимости усилия првгшмэ короснимэтелей от температуры и влажности древесины идентичен аналогичной зависимости предела прочнтеги коры на скалывание. Зто свидетельогвуег о пре-обладаше« влиянии на величину усилия именно эт ого показателя прочности норы, а не прочносги на перерезание.

При t > 0°С усилия прижима изменяются в наибольшей степени в интервале влажности древесины or 4Û до 120^. При 0°С наиболее интенсивный рост усилий пригима происходит прь IV> 12С$. В указанных пределах изменения влажности величина усилий примша требует обязательной.регулировки согласно полученным зависимостям (7). (8). При W> 120% для ¿ >0°С и ÎV<I20Sl ДМ t< 0°С регулировка усилий прияиыв по влажности ре обязательна.

3. Скорость подачи лесоматериалов в соответствии с (9),(10) при повыпении влажности древесины при t> О С увеличивается, а при t< 0°С уменыяается, по мере увеличения диаметра бревен интенсивно снижается, в при увеличении пещачи на коросниыэтель б также интенсивно повышается. Характер и степень зависимости скорости подачи от названных параметров указывает на необходимость регулирования скоростей подачи при изменении кавдого из этдх^з*??®5--

4. Характер изменения зависимостей потребляемой мощности привода ротора окорочного станка идентичен зависимости« усилия прижима короснимателей. При увеличении влажности с 40 до 150% и пони. мнии температуры древесина от 0 до -ЗС°С потребляемая мощность

возрастает в 1,75 раза. Млшость привода ротора при величинах подачи на короснимагель 3 , равной 0,95 ширины рабочей кромки В {6= 0,95/?), возрастает в 1,-5...2 раза по сравнению с действующими режимами окорки ( 6 = 0,2. ..0,55). В связи с этим мощность электродвигателей привода ротора современных моделей окорочных станков при и = 0,95 В - недостаточна.

5. Расход электроэнергии на окорку при регулировании параметров процесса на основе указанных зависимостей в среднем на 29,3^ ниже.чем при обычных режимах эксплуатации оборудования. Снижение происходит за счет реализация в управлении процессом функций

и = ¿(Ь/, ¿.¿^л) по формулам <9)-{Ю).

ТШШЙЛ!8ШйД содержит результаты экспериментальных исследований процессе окорки. Опыты проводились на участке окорки Цшгло-менского ЛЛК г.Архангельска. Для исследований использовался резервный окорочный станок модели СК-65М с модернизированным ротором я механизмом подачи бревен.

В результате, трех серий ияогофакторного эксперимента получека уравнения регрессии, описываюше адекватно производственным условиям зависимости мощности привода ротора, потерь древесины и качества окорки от диаметра и скорости подачи бревен, температуры я влажности древесина. При ^ >0°С:

. И^* 55,204с1 - 0,0053 И/- 0,993# + О.ООООЭ^2 + 4,5312^ -

- 67,446С^- 0,0288 25,25^-0,095^2,02; ( 15 )

ПА т 0,98 + 0,0018^- 0.61Д - 2,47<^-0,ИЛ 2 + 1,87«;2 -

- 0,0013№У+ 1,ЗиШ- 0,001(.16)

& О 81,82 + 0,103^+ 18,17«+ 0,00037М2 -

- и,7А112 - 135, Ы2 - 32,63^- 0,0775 Ш! ( 17 )

При ¿<0°С:

А/р = 7,53с1- 0,079^- 2,50711+ 0,102^ + 0.00021У2 -

- 0,002^ 2 + 0,0353Й^+ 0,04бШ- 0,0013^/+

+ 34,685^- 0,432&/- 0,145ЙйГ+ 4.7Б7; ( 18 )

Пд = 1,104 - 0,0073^- 1.744Л + 6,88с^ - 0, 0256 £ +

+ 0.00002Ц/ - 2С.53¿Г + О.ОСШ/*- 0,00012^+

+ 1,55Ш + 0.142& + 0,0138^, ( 19 )

К0 .'¡7,21 + 0,048IV +11,59// + 58,04с/ - 0,000092 -

- 6,45/7 2 - 97,170(! - 0,0246Ш+- 0,0058#</-

- Г9,06//г/+ 0.232Й/+0,137Ш, ( 20 )

В ходе теоретических исследований установлена зависимость эффективности окорки от влажности окариваемой древесина. Для установления степени этого влияния проведены исследования влажности пиловочного сырья на Цигяоменском ЛД{ ТПО "Арха нгельсклеспром".

В результате экспериментальных исследований на станке 0К-66М установлено:

1. Зависимости потребляемой мошюсти привода ротора от исследуемых ^актеров обрвбатываемого материала, параметров оборудования и окаривашего инструмента в основном соответствуют теоретическим. Наибольшие расхождения наблюдаются в опытах, уровни значений факторов в которых не соответствуют.величине заданного усилия принта короспинатслей. при атом меньыго мощности по отношению к теоретическим объясняются недостаточность!) усилия прияима (коро- • сниматели скользят по коре, не снимая ее полностью), а большие избыточностью этого усилия (коросникэтели снимают часть древесины).

2. Потери древесины в отходы при неизменном усилии прижима короснимателей и принятой ..величине закругления их рабочих „кромок в зависимости от терновлажностного- состояния бревен изменяются неоднозначно. Пы ~Ь >- 0°С о повышением влажности они увеличиваются, з при У < 0°С - уменвааигоя (рис. I а,б). При. отрипат'ельных температурах потери древесины при 1л/< 12055 выше, а при 1205? нияе,чем при "£> 0°С. Средние потери древесины 100$) при

1 > 0°С составляют 0,65£,при í < 0°С (t = -15°С) - 0,45$, или в 1,5 раза меньше. Уменыаение потерь при 0°С объясняется ухудшением качества окорки в связи с несоответствием Рп = £ (Ц/, £, с1>

и). ■ ' ..'"".■■■-'

При увеличении скорости.подачи и диаметров бревен потери.древесины снижаются. Увеличение скорости подачи с 0,3 до 0,7 м/с ( 0,19 м, IV = 100$), потери древесины укеншаВтся с 0,3 до ' О, 155?, или в 2 раза.

Зависимость потерь древесины Пд я качества окорки К0 от влажности № , температуры £ , диаметра^ и скорости подачи бревен и

0,75 0,50

О

а. о и **

\ и-*

N ь-

-г г

0,6 № 0,2 О

£

4 7* 5\ —

в\

— — —, К

5О

т т 0,09 м мз о,,г* Л,м

98,75 97,50

36,25 $5,00

А

1 5

V

у

О 50 {00 150 0,09 № 0,19 №

Рис Л.

I- ^=0...+ 25°С; 2- 2 = С; 3- t * -25°С; 4- И = 0,3 м/с;

5- II = 0,5 и/с; 6- Ц, = 0,7 м/с; Число короснтвтелей ¿я= 4; Частота вращения ротора Пр = 3.7С"1; Усилия .прижима короснима-телей Рп, Н при t ,°а > 0 - ПООН; - В°С - 600Н; - 25°С - 960Н. -при t> 0°С:---при t = - 15°С.

3. Качество окорки в зависимости от тех же факторов и условий опытов изменяется в обратной пропорциональности потерям древесины. При увеличении влажности древесины качество улучшается независимо от ее температурного состояния.

При f < 0°С качество окорка ухудшается. Понижение температуры древесины от -5 до -25°С сникает уровень качества с 99 до 95,5$, или на 3,5$ (рис. I в,г).

При увеличении диаметра бревен качество окорки улучшается, что связано с увеличением сжатия прукин-короснимателей, Однако, при диаметре бревен выие 0,19 м качество окорки несколько уяудиэ-ется вследствие влияния переднего угла окорки.

При увеличении скорости подачи бревен с 0,3 до 0,5 м (^?*30оС) качество окорки улучшается, затем резко ухудпвется. При 0°С при увеличении скорости подачи качество окорки ухудшается во всех случаях.

Наилучшие показатели качества окорки и потерь древесины наблюдаются в центрах опытов (IV = 100$, с£ = 0,19 м, И = 0,5 м/с) за счет соответствия Рл = ^ (IV, £ , ¿1 ,с1).

4. Удельный вес древесина с влажностью до 40$ в среднем по году составляет 4,з£. Максимальное содержание (9,6л) приходится

на апрель, минимальное - на ишь месяп.

5. Набольшая доля (около 44$) в обшей массе пиловочного сырья занимает древесина с вдаттлостью заболони 160$. К началу зшш содержание древесины с указанной влажностью составляет около 50% и оказывает большое влияние на эффективность окорки.

5ЛЁ55§Е59Щ!§33&3§ описаны методы интенсификации окорки пиловочного сыры?. Предложенные методы предусматривают мероприятия по совершенствовании технологии подготовки лесоматериалов к окорке, модернизации систем управления окорочным оборудованием, оптимизации реглыов окорри и управления участками окорки в целом.

Совершенствование технологии подготовки лесоматериалов к окорке заключается в исключении из процесса древесина влажностью менее 40$ (для последующего ее увеличения до бО-ВО*), распределением лесоматериалов по толщинам соответственно типоразмерам окорочного оборудования и комплектовании участков окорки станками двух типоразмеров: с просветов ротора до 400 мм я 630...000 мм.

На основе полученных функциональных зависимостей управлягачх факторов от параметров окарияаемых лесоматериалов для модершш-

ции систем управления оксрочнши станками применены бес,¿опоковые (аналитические) системы управления процессом окорки на каждом станке и участке окорки в целом. Система реализуется с помощью управляющих ЭШ в соответствий с блок-схемой алгоритма регулирования скоростей подачи лесоматериалов.

Задача оптимизации управления участком окорки в общем гиде сформирована таким образок, чтобы при окорке каждого бревна с параметров X' , на станке типоразмера т' , заданных значениях регулирующих факторов V/' , достигался экстремум критерия оптимальности и выполнялись ограничения У' .

Б качестве критерия оптимальности управления участком окорки выбран выходной параметр, означающий производительность окорочного станка.

р„ - Ь№>В-Ъг./)/с{2,Ъс1*- 0,00015кЛ с,

П, = 4477

[-

Тс/ (2,Bd+ D.C0I5W+ 0,67) . (9,2 C¿2 - 14 ,S2c/+ 7,97) . KC.2u-,

Pn - 546CВ¿ . //K{2,2AC¿+ 0,776)

:.67) J

( 21 )

/7» = 4477. _

L 1c¿ Í3,24¿+. 0,776)

. (9,2C¿2 - 14,92cL* 7,97) . Ke.2u, ( 22 )

где П(}Лг- производительность станков при / - +40...-5°С и t< -5°С, бр/см.

В соответствии с целью и задачей оптимизации управления участками окорки сфоркулировзяы следующие математические модели:

- обобщенная модель оптимизации реквма окорки на С -и станке

Y'{W'(cc')) — тах ; (23)

- математическая модель оптимизации рекамэ окорка на ¿ -м станке

т = /(Pni, Bl, Wi,di, t, ZaO-^iw

по (22), (23);

Pfí¿ = f(w¡, t, d¿, Bi)* Ркшх

по (5) - (G);

X/tt

£ S7£ '

Ко >t(W,t,U,d) Ñpi < f(Ht,d,nf>2u,Pn) Qi ^ f(tíPi,dJt¿)

no (17), (20);

no (18), (21);

по (II), (12);

no (13); (I4).

( 24 )

0,035 ^ В 20 « t

-25°C;

0,05 м; 0,1 < ({ 0,5 ы; 40 ^ IV $150%;

- математическая модель отимизаиви управления участком окорки сформулировала с учетом начичая на участке станков, на каждом из которых осуществляется с -й режим окорки и результатов а эа ограничений оптимальных решений целевой Функции, л?

( Рт', [>1, ,Л и С, ас) щах;

/7уг

Z fl i <~f

L' 1 i-1

/V/

tn

y w

i-i

s I*; >

S /i//¡ угй Й уда

( 25 )

где Лбет f - заданные предельные значения мощности п энерго-

затрат на окорку лесоматериалов по участку в иелом.

Средством достижения поставленной пели избран метод автоматической оптимизации режимов окоркп на станке, относящиеся к методам экстремального управления процессами механической обработки древесины.

ILü'&™9y_D3®£55§-SB3EeíieHa опенка экономической эффективности ПГ-И пепол ьзовзнм результатов работы. Эффективность образуется за счет снижения потерь древесины в отходы, увеличения производительности оборудования п труда, помшелпя качества окорки и сличения энергозатрат.

осношлз шгад! и phko:.hijimcm

I. екп'июсть процессов окорки на роторно-енребковых станках зависит от степени соблщ?ния зпданннх режимов. Псшчя очног-кя ствола от коры без потерь дререслш (оптимальный режим) обсспе-чятостся путем задания значений регулируемых параметров станков

я соответствии с их зависимостями ог гермовлэжностного состояния и размерных характеристик оявриваемнх лесоматериалов. Поскольку кон-отрукпии скорочных ОГ8ННОВ отечественного производства не имеют систем дистанционного i бесступенчатого регулирования параметров, для поддержания оптиыаяышх режимов целесообразно применение на лесопильно-деревообробатыватих предприятиях технологии окорки пиловочного сырья после рассортировки его по диаметрам бревен.

2. Предложенные зависимости позволяют задавать (в пределах исследуемой породы) оптимальнее усилия прижима короснимателей, частоту врапгания ротора и скоро ть подачи лесоматериалов. Эти зависимости рекомендуется применять на станках действующих моделей для оптимизации режимов окорки, е тате на станках с усовершенствованными системами управления.

3. Неибольпее влияние w показатели эффективности процесса оторви оказывает усилие лритгв коросниыателей. При постоянных его значениях пропессы окорки осуцестиляггсл с уровнями: потерь древесины - 0,05...42, качества окорка - ВО... 100^,

При усилиях, заданных в соответствии со средним диаметром бре-. взн, эффективность окорка зависит от температуры и влзаности древа* ошш и величины отклонений диаметра бревен от среднего знатяняя. При увеличении диаметра о 14 до 24 см потери древесины в летних ус-, ловпях окорка уменьшаются, с I до 0,7£ (1,6 раза), в зимних условиях - о 0,3 до 0,Е?, иля в 3 рвзз. Качество окорки повышается о 98 до 100?! в легавх и о 97 до 98,5^ в зимних условиях работа.

4. Поиск возиоянах путей ттзпог^твит процессов окоряй показал, что последовательное совершенствование систем управления отанками и участками окорки в пелом позволяет увеличить производи-, тельность окорочного оборудования в 1,5. ..4,4 раза.

5. На станках девствуших моделей целесообразно создавать автоматизированные система программного регулирования скорости подачу з соответствии с полученными нами зависимостями ее от усилия при*ич va короонимателзй, частоты вращения ротора и диаметра окариваеыых лесоматериалов, что позволит увеличить производительность станков

в 1,3...2 раза.

Дм повтения Активности использования скоростных парамет-, ров станков участки окорки рекомендуем капректспвтъ по крайней ыере станками двух типоразмеров с просвето« ротора 350...400 в

630...№0 МЫ., Это увеличит производительность участков окоряй

предприятий еие на 15...25í.

6. Установлено значительное влияние на эффективность окорки темпер туры и влажности древесины. Из-за отсутствия средств контроля этих параметров в технологическом потоке.иренимы окорки осуществляются фактически без учета их влияния и характеризуются нестабильности качества окорк:; и потерь древесины. Предлагаемые способы позволяет создать такие устройс тва на базе управляющих процессом ЭШ.

7. Энергозатраты tiз окорку лесоматериалов определяются преимущественно прочностными свойствами коры силой спепления ее с древесиной, которые, в свою очередь, зависят от породы, температура и влажности древесины.

Полученные формулы пределов прочности коры древесины ели на скалывание и перерезание позволили уточнить и усовершенствовать имеющиеся формулы для расчета модности привода ротора.

Реализация систем автоматического управления и оптимизации процесса окорки требует увеличения мощностей электродвигателей ротора в 1,6 раза на станках типорэзмеров ОК-63 и в 1,7 разэ-0К-35М, 0К-40. Обиее энергопотребление при этом снимется в среднем на 38¡£ в летних и на Э0$ в зимних условиях окорки.

й. Пиловочное сырье о влажностью заболони менее 41$ составляет в среднем 4$ и, тем не менее, снимет оо'иий уровень качества окорки. Целесообразно такую древесину на стадии подготовки сырья к окорке вывести из процесса и подвергнуть гидротермической обработке с целью повышения влаяностя.

9. В соответствии с полученными уравнениями регрессии качество окорки при увеличении влазлости древесины и диаметра лесоматериалов улучпается, а при возрастании скорости подачи и понижения температуры древесины ухудшается. Дли поддержания квчества окорки в оптимальных пределах (97.,.100%) на действугаих моделях станков рабочие скорости подачи лесоматериалов и усилия прижима короснима-телей следует задавать в соответствии с рекомендованными нами зависимостями.

10. При работе станков на фиксированных скоростях подачи бревен и усилиях приг.иыв короснимателей при увеличении диаметра бревен и понижении температуры древесины потери уменькаются, а качество окорки ухудшается.

Приемлемое соотношение между ними может быть достигнуто путем автоматической оптимизации режимов окорки в соответствия с лредло-г.ешшми зависимостями и алгоритмами. Это позволяет осуществлять

процессы" окорки на ставках с уровнями качества не менее 97£ и потерям древесины не более 1%.

II. Экономический эффект от внедрения разработэнннх мероприятий по интенсификации процессов окорки древесины ели составляет 0,423 р. на I м3 окзриваеыых лесоматериалов. Подтвержденный экономический эффект от внедрения части мероприятий равен 33,6 тыс.р.

Материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Сысоев Л.А. О технологических решениях процесса окорки бревен // Материалы пятой нэуч.-техн. конф. мол. учен, и спец. лесол. лром-сти. - Архангельск, 1983. - С.49-55.

2. Сметанин А.С, Сысоев Л.А. К вопросу о целесообразности совершенствования технологии окорки пиловочных бревен // Науч.тр. / ЦНИИМОД. - 1983. Механизация и автоматизация подготовки сырья к распиловке. - С.30-32.

3. Сметанин A.C., Сысоев Л.А., Ергин В.А. Устройство дяя оттаивания промерзших пиловочных бревен / Изв. вузов. Лесн. хурн. -1984. - 1 4. - С. 133-135.

4. Калитеевский P.E., Рыбицкий П.Н., Сысоев Л.А. Технологические пути снижения энергоемкости процессов лесопиления // Науч. тр./ ЦИШОД, - 1986: Новые технол.процессы в лесопилении.

5. Сысоев Л.А. Метод определения оптимальной величины усилия прижима короснимателей // Науч. тр. / ЦНИИМОД. - 1988: Совершенствование технологии подготовки сырья к раскрою. - С.57-65.

6. Сысоев Л.А. Метод определения оптимальных скоростей подачи при окорке лесоматериалов // Науч. тр. / ЦНИШОД. - 1988: Совершенствование технологии подготовки сырья к раскрою. - С.59-66.

7. Сысоев Л.А., Тевлин В.А. ЕЫбор технологических решений процессов подготовки сырья в лесопилении // Науч. тр. / ЦНИИМОД. -1986. - Новые технолог.процессы в лесопилении. - С.173-176.

8. Калитеевский P.E., Сысоев Л.А. Проблема автоматической оптимизации процессов окорки // Сб. науч. тр. / Лесн. лесотехн. акад. - 1990: Технология и оборудование деревообрабатывающих производств. - С.104-108.