автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Совершенствование процесса поперечного пиления лесоматериалов путем обеспечения саморегулирования режимов обработки

На правах рукописи

РГВ од

Еремин Сергей Александрович О.ЩЕК Ш

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОПЕРЕЧНОГО ПИЛЕНИЯ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ ПУТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ САМОРЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ

05.21.01. Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Йошкар-Ола - 2000

Работа выполнена в Марийском государственном технического университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

« Торопов Александр Степанович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Поздеев Анатолий Геннадьевич кандидат технических наук, доцент Полянин Игорь Александрович

Ведущая организация: Волжско-Камский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт водного лесотранспорта (ВКНИИВОЛТ)

Защита состоится^С&Я-б/Р^ 2000 г. в/О^Ч. на заседании диссертационного совета К 064.30.02 при Марийском государственном техническом университете по адресу: 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Марийского государственного технического университета.

Автореферат разослан З-Ц НРЛ^РЛ 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент М.Ю. Смирнов

/7200. о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Существующее оборудование для поперечной распиловки лесоматериалов характеризуется высокой материалоемкостью пильных станков и энергоемкостью процесса поперечного пиления. При этом пиление, в основном, производится на постоянных режимах за счет больших инерционных масс подвижных частей механизма резания. Разработанные в настоящее время способы автоматического регулирования режимов обработки не нашли широкого применения, так как для их реализации необходима сложная и дорогостоящая аппаратура.

Кроме этого, многолетними исследованиями древесиноведов установлено, что физико-механические свойства (ФМС) древесины высоковариабельны и зависят от множества различных факторов. Накоплен огромный теоретический и экспериментальный материал, характеризующий естественное состояние предмета труда. Однако, при проектировании оборудования для поперечной распиловки лесоматериалов все эти данные оказываются невостребованными.

Наиболее перспективным направлением совершенствования оборудования для поперечной распиловки лесоматериалов, позволяющим учесть изменения ФМС древесины по радиусу и длине лесоматериала, снизить энергоемкость процесса пиления, достичь эффективной загрузки привода следует считать применение дешевых и надежных приводов с саморегулированием режимов обработки (СРО).

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является совершенствование процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами саморегулированием режимов обработки.

В соответствии с этим установлены следующие основные задачи исследований: 1) моделирование процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами существующими пильными механизмами раскряжевочных установок с учетом изменения ФМС древесины по радиусу и длине лесоматериала; 2) проведение морфологических исследований пильных механизмов с СРО; 3) проведение анализа существующих методик расчета энергосиловых показателей процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами; 4) разработка математической модели процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО; 5) разработка методики определения энергосиловых показателей процесса поперечного пиления с учетом элементного взаимодействия в условиях СРО; 6) разработка математической модели процесса поперечного пиления круглыми

пилами с учетом изменения ФМС по годичным слоям лесоматериала в условиях СРО; 7) проведение экспериментальных исследований процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО.

Предмет и методы исследований. Предмет исследования - процесс поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО.

В диссертационной работе были использованы: 1) аллометрический метод и математические модели для описания изменения ФМС древесины по радиусу и длине лесоматериала; 2) морфологический метод для поиска новых конструктивных решений. Для обработки экспериментальных данных применялись методы математической статистики и стандартные программы и комплексы на ЭВМ.

Научная новизна. Впервые исследован процесс поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО. При этом разработаны: математическая модель процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО; доработана методика определения энергосиловых показателей процесса поперечного пиления с учетом элементного взаимодействия; математическая модель процесса поперечного пиления круглыми пилами с учетом изменения ФМС по годичным слоям лесоматериала; новые конструктивные решения станков для распиловки лесоматериалов с СРО, защищенные патентами №2116191, №2117573, №2137597, №2141893.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1) математическая модель процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО;

2) методика определения энергосиловых показателей процесса поперечного пиления с учетом элементного взаимодействия в условиях СРО;

3) математическая модель процесса поперечного пиления круглыми пилами с учетом изменения ФМС по годичным слоям лесоматериала в условиях СРО;

4) результаты экспериментальных исследований процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО;

5) новые конструктивные решения станков для распиловки лесоматериалов с СРО.

Достоверность выводов и результатов исследований. Научные положения и выводы, изложенные в настоящей работе, обоснованы теоретически и отражают физическую сущность рассматриваемых явлений. Достоверность результатов исследований обеспечена применением системного подхо-

да при разработке математических моделей и методик, применением для экспериментальных исследований измерительной аппаратуры, поверенной Марийским центром стандартизации, метрологии и сертификации.

Практическая значимость. Разработаны новые конструктивные решения станков с СРО, которые могут быть использованы при проектировании раскряжевочных установок индивидуального раскроя с продольным перемещением лесоматериала. Разработанные математические модели процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами и методика определения энергосиловых показателей процесса поперечного пиления с учетом элементного взаимодействия могут быть использованы при проектировании новых круглопильных станков с СРО.

Экспериментальная установка для исследования процесса поперечного пиления лесоматериалов в условиях СРО используется в учебном процессе.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты исследований докладывались, обсуждались и были одобрены на междисциплинарной научной конференции "Вавиловские чтения" (Йошкар-Ола, 1996 г.), международной научно-практической конференции "Рациональное использование лесных ресурсов" (Йошкар-Ола, 1999 г.) , научных конференциях профессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов, сотрудников МарГТУ в 1996, 1997 г.г.

Диссертационная работа выполнялась в рамках гранта Министерства высшего образования РФ по фундаментальным исследованиям в области проблем лесного комплекс^: Исследование процессов пиления и фрезерования при саморегулировании режимов обработки (шифр - 97-23-4.3-21) - руководитель Торопов Александр Степанович. Автор являлся ответственным исполнителем первого этапа гранта.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 8 статьях, на конструктивные решения круглопильных станков с саморегулированием режимов обработки получено 4 патента.

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, 7 разделов, выводы и рекомендации, список литературы и приложения. Объем работы: основного текста - 133 е., иллюстраций - 43, таблиц - 8, список литературы - 147 наименований, из них 2 на иностранных языках, приложений - 13 (134 с.).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель, научная новизна, практическая значимость и основ-

ные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен обзор работ, посвященных исследованию процесса поперечного пиления лесоматериалов, обзор способов автоматического регулирования режимов обработки, сформулированы задачи исследований. Исследованиям процесса поперечного пиления посвящены работы Г.К. Вильке, Д.К. Воеводы, Б.Г. Залегаллера, P.E. Калитеевского, B.C. Петровского, A.C. Торопова, Н.И. Биланина, Г.М. Васильева, H.A. Вечеславова, В.И. Кондратьева, B.C. Саплина, С.К. Теслюка, Е.А. Юдина и других ученых.

В основном, эти работы посвящены совершенствованию оборудования для поперечной распиловки лесоматериалов и направлены на снижение зажима пил в пропиле и на увеличение пропускной способности оборудования.

В результате обзора способов автоматического регулирования режимов обработки выявлено, что наиболее перспективным направлением совершенствования оборудования для поперечной распиловки лесоматериалов следует считать использование систем с СРО.

Система с СРО - это система с отрицательной обратной связью, позволяющая автоматически регулировать скорость подачи пильного механизма в зависимости от момента нагрузки на пильном валу.

Системы с СРО подразделяются:

- системы с единым приводом на резание и подачу;

- системы с раздельным приводом на резание и подачу.

Структурные схемы систем с СРО приведены на рисунке (рис. 1).

На схемах введены следующие обозначения:

ЭД - электродвигатель; РИ - режущий инструмент; СУ - сравнивающее устройство; ЭДЗ - электродвигатель управления; Мн - вращающий момент нагрузки на пильном валу; соэд - угловая скорость вала электродвигателя; соэду - угловая скорость вала электродвигателя управления; тра - результирующая угловая скорость.

Разработанная проф. A.C. Тороповым теория расчета пильных механизмов с использованием элементного взаимодействия "пильный механизм -предмет труда" дает возможность определять энергосиловые показатели процесса поперечного пиления круглых лесоматериалов на каждом, находящемся в пропиле, зубе пилы с учетом изменения ФМС древесины. Становится необходимым разработать методику определения энергосиловых показателей процесса поперечного пиления с учетом элементного взаимодействия в условиях СРО.

РИ

■О4 f Параметры | центро-< бежной муфты сцепления

мД ; мн

а) б)

Рис. 1. Структурные схемы систем с СРО: а) с единым приводом на резание и подачу; б) с раздельным приводом на резание и

подачу

Во второй главе проведено моделирование процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами с различными вариантами подачи.

При учете изменения ФМС древесины по радиусу и длине лесоматериала в процессе поперечного пиления круглыми пилами, мощности приводов на резание и подачу увеличиваются в среднем на 6-10%. Из этого следует, что при расчете энергосиловых показателей процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами необходимо учитывать эти изменения.

Наиболее значимым критерием оценки эффективности применения пильных механизмов с различными вариантами подачи является мощность привода резания, который имеет достаточно широкие пределы изменения. Эти пределы резко снижаются для пильных механизмов с автоматическим регулированием скорости подачи. Однако следует отметить, что конструктивная реализация этих вариантов осложняется использованием дорогостоящей аппаратуры. Значительно снизить пределы изменения мощности привода резания позволяют дешевые и надежные приводы с СРО.

В третьей главе проведены морфологические исследования, в результате которых была построена уточненная морфологическая таблица пильных механизмов, путем введения в нее признаков, конкретизирующих пильные механизмы с СРО. Фрагмент морфологической таблицы с этими признаками приведен в таблице.

На основании уточненной морфологической таблицы синтезированы новые конструктивные решения пильных механизмов с СРО, защищенные патентами №2116191, №2117573, №2137597, №2141893.

Таблица

Морфологический анализ пильных механизмов

№ п/п Признак Значение признака

12 Подача пильного механизма на предмет труда (или наоборот). 1) с постоянной линейной (угловой) скоростью пода чи; 2) с постоянной линейной (угловой) скоростью пс дачи в зависимости от диаметра предмета труда; 3) с саморегулированием режимов обработки; 4) другое.

13 Источники информации при саморегулировании режимов обработки. 1) сила резания или ее составляющие; 2) усилие (вращающий момент) подачи; 3) мощность привода резания или подачи; 4) сила тока привода резания или подачи; 5) давление в гидроцилиндре подачи; 6) скорост резания или подачи; 7) комбинированные; 8) другое.

14 Внесение поправки в исполнительный механизм. 1) регулированием скорости подачи; 2) регулированием скорости резания.

15 Привод пильных механизмов. 1) с единым приводом на резание и подачу; 2) с раздельным приводом на резание и подачу.

В четвертой главе проведен анализ методик для расчета энергосиловых показателей процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами. Для исследования методик расчета были выбраны следующие варьируемые параметры: высота пропила Ь, ширина пропила Ь, угол резания 5 и скорость подачи и. Факторы варьировались на следующих уровнях:

70 <Ь < 110 мм; 2.9 <Ь <3.5 мм;

80° <5 <88°; 30 <и < 50 м/мин.

По результатам расчетов были получены графики изменения мощности резания в зависимости от исследуемых параметров. Анализ существующих методик показал, что максимальное расхождение результатов расчета составило 4,36 раза. В результате сделан вывод о необходимости разработки методики определения энергосиловых показателей процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО, учитывающей изменение ФМС древесины по радиусу и длине лесоматериала.

В пятой главе проведены теоретические исследования процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО.

Разработанная математическая модель процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО позволяет определять угловую скорость подачи пильного механизма в любой момент пиления. В общем виде состояние системы взаимодействия "пильный механизм - предмет труда" для механизма криволинейного действия с вращательным движением подачи с СРО (рис. 2) описывается дифференциальным уравнением:

Рис. 2. Схема взаимодействия пильного механизма МРКВ с древесиной <1<вик/<1фк =|МИК1пТ1пТМ8к±(С1Ко+021с)5тфксозу-2|.к

±созву>к)

-I

¡=1

]=1

И^+^Кл.

где а>ик - угловая скорость подачи; фк - угол подачи в к-й момент пиления; М„к - вращающий момент, передаваемый центробежной муфтой сцепления; ¡„ - передаточное отношение привода подачи; т]„ - К11Д привода подачи; М£к - демпфирующий момент в к-й момент пиления; С] - вес режущего инструмента; Ко - радиус подачи круглой пилы; С2 - вес подвижной части рамы пильного механизма; 1Г - расстояние от оси вращения рамы до центра масс подвижной части рамы пильного механизма; V - угол наклона лесоматериалов; РР]. к - сила сопротивления резанию .¡-м элементом при пилении ¿-го ле-

соматериала в к-й момент пиления; Яу^ - радиус подачи ]-го элемента при пилении ¡-го лесоматериала в к-й момент пиления; а0 - коэффициент, зависящий от формы и степени затупления режущих элементов; - кинематический угол встречи; ^ - динамический момент инерции подвижных частей пильного механизма относительно оси вращения рамы; ^ - динамический момент инерции подвижных частей демпфирующего устройства.

При этом, если выполняется условие

Мк<Мном,

то пиление происходит без саморегулирования,

где Мк - суммарный вращающий момент, приведенный к валу электродвигателя от воздействия сил сопротивления резанию и сил тяжести режущего инструмента и подвижной части рамы пильного механизма в к-й момент пиления; М,„м - номинальный вращающий момент на валу электродвигателя.

М

I

1=1

ЕРР; ¡кКиЛаО5'П0Ч,к + «»9^) И

к

±(О|110 +0212)5тфк собу + М

»пЛп

В этом случае угловая скорость подачи в к-й момент пиления определяется по методу Эйлера-Коши (Хьюна) второго порядка точности.

При условии, что Мном < Мк < Мк? угловая скорость подачи находится:

7ШГ

03 ик =-

301,

"О—зк1 )>

где Мкр - критический вращающий момент на валу электродвигателя; пс - синхронная частота вращения ротора двигателя; бК1 - скольжение при перегрузке двигателя (определяется по формуле Клосса).

Если же выполняется условие Мк > Мкр то сйик принимается равной нулю.

Разработана методика определения энергосиловых показателей процесса поперечного пиления с учетом элементного взаимодействия в условиях СРО, позволяющая определять усилия резания на каждом, находящемся в пропиле, зубе пилы в зависимости от пределов прочности, изменяющихся по радиусу и длине лесоматериала.

При поперечном пилении в результате взаимодействия резца с элементарной площадкой происходит разрушение древесины либо скалыванием элемента стружки вдоль волокон, либо отрывом стружки в плоскости резания, либо путем изгиба элемента стружки относительно плоскости, нормаль-

ной к плоскости резания и проходящей через вершину резца. Глубина внедрения резца в древесину определяется для всех трех видов стружкообразо-вания и выбирается наименьшее значение, определяющее характер разрушения стружки, который наступит раньше других. При этом пределы прочности древесины определяются с использованием аллометрического метода или математических моделей, описывающих изменения физико-механических свойств древесины различных пород по радиусу и длине лесоматериала:

^ну7.{и/.у)у ^вух(агх) *

^врсг(врсу)} ^всжг(всжу)> ^врсх "

где г - расстояние от центра лесоматериала до элемента резания; 1п -расстояние от комля лесоматериала до плоскости пиления; W и I - влажность и температура древесины на элементарной площадке.

Усилие резания определяется по формуле:

РР,,,к=(10тву^у)1 + 1°4К^вгу,^8РбокСО5у)2и;

~ при к$бокС05Г<В

- при И§РбокС05у>В

где тВУ2(Вгу) - предел прочности при перерезании древесины поперек волокон в тангенциальной (радиальной) плоскости; 1 - глубина внедрения резца в древесину, при которой происходит отделение элемента стружки; К' и К" - коэффициенты; рбок - угол боковой заточки; у - передний угол; иг - подача на зуб; В - ширина пропила.

Разрушение древесины может происходить как в тангенциальной, так и в радиальной плоскостях. Вид разрушения (тангенциальное или радиальное) зависит от расположения резца в древесине: в центре поперечного сечения древесины имеет место чисто тангенциальное разрушение, в момент внедрения пилы в древесину и в момент ее выхода - чисто радиальное разрушение, а в промежуточных точках - тангенциально-радиальное (радиально-тангенциальное) разрушение. В результате была разработана методика определения угла характеризующего ориентацию элементарной площадки для определения пределов прочности в радиальной и в тангенциальной плоскостях при разрушении древесины]-м элементом резания в к-й момент пиления (рис. 3):

¿аЦМ =

Рис 3. Схема определения угла си ¿к, характеризующего ориентацию элементарной площадки

Угол Оф1кО] определяется из ЛОф1кО, по теореме косинусов:

=агссо8((ОфО? -К2 -О^УДО-ОЛ))-

Расстояние между центром ¡-го лесоматериала и элементом резания:

ОЛ - ^В, + Ыщ соз|т; -<рм>к|,

где В, - расстояние между центром пильного механизма и центром ¡-го лесоматериала; Т) - угол между исходным положением пильного механизма и вектором, соединяющим центр пильного механизма с центром 1-го лесоматериала; фу,к - угол между исходным положением пильного механизма и вектором, соединяющим центр пильного механизма с .¡-м элементом резания.

Для повышения точности расчета энергосиловых показателей процесса поперечного пиления круглых лесоматериалов разработана математическая модель процесса поперечного пиления круглыми пилами с учетом изменения ФМС по годичным слоям лесоматериала в условиях СРО, позволяющая оп-

ределять усилия резания при перерезании каждого годичного слоя.

Используя аллометрические зависимости или математические модели, описывающие изменения ФМС по радиусу и длине лесоматериала, определяются: ширина ранней и поздней древесины каждого годичного слоя;'число полных слоев поздней и ранней древесины, находящихся в пропиле. Затем рассчитывается сила резания при перерезании каждого годичного слоя:

pp,,j.km = ('®XByz(Bzy)m иад,т-1,1ад,ш,1 + Ю4 K'BJ,z(02y)m u a^.^a^ tgßg0Kcosy)2Uz

- при uaam_| jaflraitgß6oKcosy < В

%Лт = (10тву7(вгу)т иад,т-1,1ад,та + 1 °4 К^уг(эгу)тВ) 2Uz

- при uaKim.1Ja^mitgß6oKcosr>B

где и адт_| (ад т j - длина дуги при перерезании ш-го слоя поздней или ранней древесины в i-м лесоматериале.

В шестой главе приведены результаты экспериментальных исследований процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО.

Для проведения исследований создана экспериментальная установка. При этом были использованы научно-техническая продукция «Разработка технической документации на изготовление круглопильного станка по A.C. №1074714» (научный руководитель - A.C. Торопов), действующая модель круглопильного станка и защищенные патентами новые технические решения.

Целью проведения экспериментальных исследований процесса поперечного пиления круглыми пилами в условиях саморегулирования режимов обработки являлось определение влияния диаметра лесоматериала в месте пропила (d); начальной угловой скорости подачи пильного механизма ((оио); развода зубьев пилы (А); начального вращающего момента подачи, передаваемого центробежной муфтой сцепления (Мм0) на удельную работу резания в процессе пиления.

Так как исследования процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО проводились впервые, представлял интерес характер изменения удельной работы резания в процессе пиления лесоматериала. Для этого на осциллограмме определялись характерные точки. Угол поворота балансирной рамы, ограничивающий начало и конец пиления разбивался на 6 равных частей (рис. 4, а). В каждой части определялась характерная точка таким образом, чтобы на каждой осциллограмме в соответ-

ствующей точке условия проведения опытов были одинаковыми (рис. 4, б). 12345 12345

Рис. 4. Схема определения экспериментальных точек В результате факторного планирования эксперимента были получены регрессионные зависимости изменения удельной работы резания в процессе пиления в условиях СРО для четырех пород: береза, ель, сосна, осина: Береза, точка 1

КР|С = 6186184 + 26573653(1 - 2252594ю0 - 146082191 Д - 26531642Ммо + 188381227с!2 - 9765704со02 + 1 11476234Ммо2 - 257591499с1соо + 43189167ёМмо - 21848214о)оМмо Береза, точка 2

КРК = 8793091 + 37772000(1 - 3201855 ©0 - 207642377 Д - 37712285ММо + 26776656 Ы2 - 13881048юо2 + 158453197Ммо2 - 366142586ско0 + 61389422с1Ммо - 31055223 «0ММ0 Береза, точка 3

КРК = 14119397 + 6065192 Ы - 5141339 сэ0 - 333419173 А - 60556034Ммо + 429962836а2 - 22289321со02 + 254434257Мм02 - 587928919ско0 + 98575303с1Ммо - 49866539ю0Мм0 Береза, точка 4

КРК = 23730535 + 101937959(1 - 8641072 ш0 - 560379118 Д -101776801Ммо + 722640490с!2 - 37461763со02 + 427628811Мм02 -988134803с!шо+ 165675959с1ММо- 83810918ш0ММо Береза, точка 5

КРК = 40492900 + 173943133(1 - 14744803 со0 - 956210034 Д -173668139Ммо + 1233086790с!2 - 63923356ю02 + 729689860Ммо2 -1686116387ско0 + 282703279с1ММо - 143011826ш0ММо Ель, точка 1

КРК = 4498306 + 19323125с1 - 1637982 ш0 - 106224176 Д - 19292576Ммо

+ 136982068с!2 - 7101166ыо2 + 81060333ММо2 - 187308559ёсо0 + 31405153аМмо- 15887005ш0Ммо Ель, точка 2

Крк = 6878732 + 29548591 с! - 2504774 ю0 - 162436187 Д - 29501876ММо + 209470627а2 - Ю858981со02 + 123956070Ммо2 - 286429033с1ио + 4802422ЫМмо - 24294135сооМмо Ель, точка 3

КРК = 9507863 + 40842403с! - 3462127 со0 - 224521167 Д - 40777833Ммо + 28953271Ы2 - 15009409со02 + 171333506Ммо2 - 395905506ёсоо + 6637963 ЫМмо - 33579633ю0ММ0 Ель,точка 4

КРК = 13023814 + 55945678а - 4742401со0 - 307547743 Д - 55857230Ммо + 396600165с!2 - 20559798о02 + 234691605Ммо2 - 542308980(1шо + 90926419с1Мма - 45997179ш0ММо Ель, точка 5

КРК = 24961354 + 107225108(1 - 9089254 со0 - 589443921 Д -107055589ММо + 760121190а2 - 39404770ю02 + 449808341Ммо2 -1039385718с!шо + 174268959(!ММо - 88157882ш0ММ0 Осина,точка 1

КРК = 4328685 + 18594494а - 1576217 со0 - 102218705 Д - 18565097Ммо + 131816786а2 -6833397оо2 + 78003733Ммо2- 18024558Мш0 + 3022093баМмо - 15287942©0Ммо Осина,точка 2

Крк = 5714050 + 24545532а - 2080674 ш0 - 134933087 Д - 24506726Ммо + 174003827с32 - 9020378ю02 + 102968282Ммо2 - 237931919аш0 + 39892935аМмо - 20180741со0Мм0 Осина, точка 3

КРК = 7325638 + 31468344а - 2667506со0 - 172989562 Д - 31418593Ммо + 223079799а2 - 11564482ю02 + 132009416Ммо2- 305038145аш0+ 51144323аМмо - 25872509сооМмо

Осина, точка 4

КРК = 12228727 + 52530274а - 4452882 ю0 - 288772398 Д - 52447225Ммо + 372388298а2 - 19304651ю02 + 220364022ММО2 - 509201802аю0 + 85375491 аМмо - 43189117ш0ММ0

Осина, точка 5

Крк = 23479576 + 100859930(1 - 8549686 со0 - 554452920 Д -100700473Ммо + 714998320ё2 - 37065593ю02 + 423106489Ммо2 -977684945скао + 163923874с1Ммо - 829245 88о>0Мма На основании этих регрессионных зависимостей построены графики изменения удельной работы резания от исследуемых факторов в условиях саморегулирования режимов обработки (рис. 5).

j 14000000 -S 13000000 -| 12000000 -£ 11000000 — | "кюоооооо -'S Xsoooooo -j* 8000000 S 7000000 с 6000000 I -5 5000000 + —

4.---

о.ое 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 Диаметр лесоматериала, м

0,11 0,13

0,17

Начальная угловая скорость

nrtiuuu г"'

К 10000000

X я SOOOOCO

& Р п вооосоо

о ю (В t 7000000

6000000

«в

л с. 5000000

$ 4000000

"Г-----

0,0005 0,0007 0,0009 0,0011 Развод зубьев, м

Б'

II

0,075 0,095 0.115 Начальный вращающий момент подачи, передаваемый центробежной муфтой сцепления, Н-м

- Береза - теория

----------- - Ель - теория

----- Сосна - теория

-------- Осина - теория

■ - Береза - эксперимент

♦ - Ель - эксперимент

А - Сосна - эксперимент

• - Осина - эксперимент

Рис. 4. Графики изменения удельной работы резания от исследуемых факторов

в условиях СРО

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ В результате теоретических и экспериментальных исследований процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами обоснована целесообразность применения систем с СРО.

По результатам исследований можно сделать следующие выводы: 1. Обзор и анализ способов автоматического регулирования режимов обработки показал, что наиболее перспективным направлением совершенствования оборудования для поперечного пиления лесоматериалов, позволяющим снизить энергоемкость процесса, достичь эффективной загрузки

■

*

привода следует считать применение в раскряжевочных установках приводов с СРО.

По сравнению со станками для поперечной распиловки лесоматериалов, работающих на постоянных режимах, станки с СРО имеют следующие преимущества: электродвигатели на резание и подачу постоянно включены, что увеличивает срок службы электродвигателя, пусковой и регулирующей аппаратуры; подача пилы осуществляется автоматически; скорость подачи саморегулируется в зависимости от изменения момента нагрузки на пильном валу; снижается установленная мощность установки для поперечной распиловки лесоматериалов и, соответственно, уменьшается энергопотребление; электродвигатели, режущий инструмент и маятник разгружаются от динамических перегрузок; возможно пиление более тонкими пилами и с минимальным разводом зубьев пилы.

2. В результате моделирования процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами с различными вариантами подачи было выявлено, что при учете изменения ФМС древесины по радиусу и длине лесоматериала в процессе поперечного пиления, мощности приводов на резание и подачу увеличиваются в среднем на 6-10%. Из этого следует, что при расчете энергосиловых показателей процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами необходимо учитывать эти изменения. Было установлено также, что наиболее значимым критерием оценки эффективности применения пильных механизмов с различными вариантами подачи является мощность привода резания, который имеет достаточно широкие пределы изменения. Эти пределы резко снижаются для пильных механизмов с автоматическим регулированием скорости подачи, а именно для пильных механизмов, в которых применены варианты надвигания с постоянной мощностью на резание и постоянной мощностью на резание и на подачу.

3. Анализ методик расчета энергосиловых показателей процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами показал, что все существующие методики имеют некоторые недостатки и не применимы для расчета энергосиловых показателей процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях саморегулирования режимов обработки. Максимальное расхождение результатов расчета энергосиловых показателей процесса поперечного пиления по существующим методикам различается в 4,36 раза.

4. Разработанная математическая модель процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО позволяет определять

угловую скорость подачи пильного механизма в любой момент пиления в зависимости от нагрузки на пильном валу.

5. Методика определения энергосиловых показателей процесса поперечного пиления с учетом элементного взаимодействия в условиях СРО позволяет определять усилия резания на каждом, находящемся в пропиле, зубе пилы в зависимости от пределов прочности, изменяющихся по радиусу и длине лесоматериала.

6. Математическая модель процесса поперечного пиления круглыми пилами с учетом изменения ФМС по годичным слоям лесоматериала в условиях СРО позволяет повысить точность расчета энергосиловых показателей за счет определения усилия резания при перерезании каждого годичного слоя.

7. Математические модели и методика могут быть использованы при проектировании новых станков с СРО.

8. Полученные в результате экспериментальных исследований регрессионные зависимости позволяют определять изменение удельной работы резания в процессе поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО.

9. В результате проведения морфологических исследований пильных механизмов с СРО предложены новые конструктивные решения станков, защищенные патентами №2116191, №2117573, №2137597, №2141893, которые могут быть использованы при проектировании раскряжевочных установок индивидуального раскроя с продольным перемещением лесоматериала.

10. Использование приводов с СРО также позволяет: снизить мощность двигателя на резание в раскряжевочных установках индивидуального раскроя с продольным перемещением лесоматериала в среднем на 28%; снизить психологическую загрузку оператора раскряжевочной установки, так как у оператора исключается необходимость регулирования режима обработки; снизить удельные эксплуатационные затраты на 0,48 руб. и, соответственно, снизить себестоимость продукции.

11. Установлено, что замена круглопильного станка АЦ-ЗА в раскря-. жевочной установке ЛО-15А на станок с СРО дает прирост прибыли 50024,65 руб. в год.

12. В результате теоретических исследований процесса поперечного пиления лесоматериалов раскряжевочной установкой ЛО-15А в условиях СРО получены зависимости мощности привода резания от диаметра лесоматериала в месте пропила и начальной скорости подачи пильного механизма,

зависимости производительности пиления от мощности привода резания для производственных условий. На основании этих зависимостей построены графики, которые могут быть рекомендованы для использования при проектировании пильных механизмов для поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях СРО.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Макаров В.П., Еремин С.А. Экспериментальная установка для исследований процесса пиления в условиях адаптивной системы «пильный механизм - предмет труда». //Материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов, сотрудников МарГТУ: Тр. МарГТУ. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 1996. - С. 119-120.

2. Торопов A.C., Еремин С.А. Энергосбережение при резании древесины. //Вавиловские чтения. Диалог наук на рубеже XX - XXI векоз и глобальные проблемы современности: Материалы постоянно действующей междисциплинарной научной конференции. - Йошкар-Ола: МарГТУ. - 1996. - С. 418-419.

3. Торопов A.C., Еремин С.А., Щепин В.В. Адаптивный процесс поперечной распиловки и технические средства для его реализации //Материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов, сотрудников МарГТУ, посвященной дню университета и 65-летию вуза.: Тр. МарГТУ. - Йошкар-Ола: Мар-ГТУ. - 1997. -С. 17-19.

4. Торопов A.C., Еремин С.А. Методика расчета энергосиловых параметров процесса поперечного пиления круглых лесоматериалов в условиях саморегулирования режимов обработки /Марийск. гос. техн. ун-т. - Йошкар-Ола, 1998. - 8 с. - Деп. в ВИНИТИ 18.11.98 №3359-В98.

5. Торопов A.C., Еремин С.А. Математическая модель процесса поперечного пиления с учетом изменения физико-механических свойств по годичным слоям лесоматериалов /Марийск. гос. техн. ун-т. - Йошкар-Ола, 1998. - 8 с. - Деп. в ВИНИТИ 18.11.98 №3360-В98.

6. Еремин С.А. Саморегулируемые приводы деревообрабатывающих станков //Рациональное использование лесных ресурсов: Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию со дня рождения Дмитриева Юрия Яковлевича. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 1999. - С.212-213.

7. Торопов A.C., Еремин С.А. Теоретические основы элементного взаимодействия круглых пил с древесиной при поперечном пилении /Марийск. гос. техн. ун-т. —Йошкар-Ола, 2000. - 14 е.: ил. - 7. - Библиогр.: 8 назв. - Рус. - Деп в ВИНИТИ 09.10.00. № 2580-В00.

8. Еремин С.А. Имитационное моделирование процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами /Марийск. гос. техн. ун-т. - Йошкар-Ола, 2000. - 18 е.: ил. -Библиогр.: 33 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 09.10.00 №2579-В00.

9. Торопов A.C., Еремин С.А. Патент 2116191 РФ. МКИ 6 В 27 В 5/16, 25/08. Круг-лопильный станок. Заявл. 13.08.96; Опубл., 27.07.98 Бюл. № 21. - 3 с.

10. Лопатин A.M., Еремин С.А. Патент 2117573 РФ, МКИ 6 В 27 В 5/00, 5/36. Круглопильный станок. Заявл. 07.08.97; Опубл. 20.08.98, Бюл. N° 23. - 3 с.

11. Торопов A.C., Еремин С.А., Шестаков С.А. Патент 2137597 РФ. МКИ 6 В 27 В 5/00. Круглопильный станок. Заявл. 17.06.98; Опубл. 20.09.99, Бюл. № 26. - 3 с.

12. Торопов A.C., Еремин С.А. Патент 2141893 РФ. МКИ 6 В 27 В 5/00. Круглопильный станок. Заявл. 15.12.97; Опубл. 27.11.99, Бюл. № 33. - 3 с.

ЛР №020202 от 18.02.97. ПЛД№2018 от 05.10.94. Подписано в печать 2к, И-00 Формат 60x84/16. Печать офсетная. Усл. пл. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 2068

ООП МарГТУ. 424006 Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Обзор оборудования для поперечной распиловки лесоматериалов.

1.2. Обзор работ, посвященных исследованию процесса поперечного пиления лесоматериалов.

1.3. Обзор способов автоматического регулирования режимов обработки.,.

1.4. Выводы, цель и задачи исследований.

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОПЕРЕЧНОГО ПИЛЕНИЯ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ КРУГЛЫМИ ПИЛАМИ С РАЗЛИЧНЫМИ ВАРИАНТАМИ ПОДАЧИ.

Выводы по главе 2.

3. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПИЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ.

Выводы по главе 3.

4. АНАЛИЗ МЕТОДИК РАСЧЕТА ЭНЕРГОСИЛОВЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЦЕССА ПОПЕРЕЧНОГО ПИЛЕНИЯ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ КРУГЛЫМИ ПИЛАМИ.

Выводы по главе 4.

5. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОПЕРЕЧНОГО ПИЛЕНИЯ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ КРУГЛЫМИ ПИЛАМИ В УСЛОВИЯХ САМОРЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ.

5.1. Математическая модель процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях саморегулирования режимов обработки.

5.2. Методика определения энергосиловых показателей процесса поперечного пиления с учетом элементного взаимодействия в условиях саморегулирования режимов обработки.

5.3. Математическая модель процесса поперечного пиления круглыми пи лами с учетом изменения физико-механических свойств по годичным слоям ле соматериала в условиях саморегулирования режимов обработки

5.4. Определение удельной работы резания на модели.

Выводы по главе 5.

6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОПЕРЕЧНОГО ПИЛЕНИЯ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ КРУГЛЫМИ ПИЛАМИ В УСЛОВИЯХ САМОРЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ.

6.1. Цели и задачи экспериментальных исследований.

6.2. Описание экспериментальной установки.

6.3. Методика проведения экспериментальных исследований.

Выводы по главе 6.

7. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ КРУГЛОПИЛЬНОГО СТАНКА С

САМОРЕГУЛИРОВАНИЕМ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ.

Актуальность темы. Имеющиеся в настоящее время станки для поперечной распиловки проектируются, в основном, по принципу универсальности, т.е. возможности обработки лесоматериалов любой породы и геометрических размеров с максимальной производительностью и достаточным качеством обработки. Таким образом, расчетная мощность оборудования изначально завышается, что приводит к увеличению энергоемкости и материалоемкости оборудования и, в конечном счете, влечет за собой дополнительный расход ресурсов.

В станках для поперечной распиловки регулирование скорости подачи в зависимости от изменения физико-механических свойств древесины практически отсутствует, и резание происходит, в основном, за счет больших инерционных масс подвижных частей механизма резания с дорогостоящим (с повышенным скольжением) электроприводом. Эти станки отличаются также большими скоростями подачи и кратковременностью протекания процесса пиления, что затрудняет осуществлять непрерывное регулирование скорости подачи. При этом в процессе пиления происходит косой рез и сколы.

Кроме этого, многолетними исследованиями древесиноведов установлено, что физико-механические свойства древесины высоковариабельны и зависят от множества различных факторов. Накоплен огромный теоретический и экспериментальный материал, характеризующий естественное состояние предмета труда.

Однако в существующих методиках расчета режимов обработки древесины все эти данные оказываются невостребованными, а физико-механические свойства древесины учитываются поправочными коэффициентами на породу, влажность, температуру и сучковатость древесины. Зависимости изменения физико-механических свойств по радиусу и длине лесоматериала не используются вовсе.

Наиболее перспективным направлением совершенствования оборудования для поперечной распиловки лесоматериалов, позволяющим учесть измене5 ния физико-механических свойств древесины по радиусу и длине лесоматериала, снизить энергоемкость процесса пиления, достичь эффективной загрузки привода следует считать применение дешевых и надежных приводов с саморегулированием режимов обработки.

Цель работы. Целью диссертационной работы является совершенствование процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами саморегулированием режимов обработки.

Предмет и методы исследований. Предмет исследования - процесс поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях саморегулирования режимов обработки.

В диссертационной работе были использованы:

- аллометрический метод и математические модели для описания изменения физико-механических свойств древесины по радиусу и длине лесоматериала;

- морфологический метод для поиска новых конструктивных решений;

Для обработки экспериментальных данных применялись методы математической статистики и стандартные программы и комплексы на ЭВМ.

Научная новизна. Впервые исследован процесс поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях саморегулирования режимов обработки, обеспечивающий снижение установочной мощности станка и, соответственно, снижение общей энергоемкости процесса.

При этом разработаны:

- математическая модель процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях саморегулирования режимов обработки;

- доработана методика определения энергосиловых показателей процесса поперечного пиления с учетом элементного взаимодействия в условиях саморегулирования режимов обработки; 6

- математическая модель процесса поперечного пиления круглыми пилами с учетом изменения физико-механических свойств по годичным слоям лесоматериала в условиях саморегулирования режимов обработки;

- новые конструктивные решения станков для распиловки лесоматериалов с саморегулированием режимов обработки, защищенные патентами №2116191, №2117573, №2137597, №2141893.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1) математическая модель процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях саморегулирования режимов обработки;

2) методика определения энергосиловых показателей процесса поперечного пиления с учетом элементного взаимодействия в условиях саморегулирования режимов обработки;

3) математическая модель процесса поперечного пиления круглыми пилами с учетом изменения физико-механических свойств по годичным слоям лесоматериала в условиях саморегулирования режимов обработки;

4) результаты экспериментальных исследований процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях саморегулирования режимов обработки;

5) новые конструктивные решения станков для распиловки лесоматериалов с саморегулированием режимов обработки.

Достоверность выводов и результатов исследований. Научные положения и выводы, изложенные в настоящей работе обоснованы теоретически и отражают физическую сущность рассматриваемых явлений. Достоверность результатов исследований обеспечена применением системного подхода при разработке математических моделей и методик, применением для экспериментальных исследований измерительной аппаратуры, поверенной Марийским центром стандартизации, метрологии и сертификации. 7

Практическая значимость.

Разработаны новые конструктивные решения станков с саморегулированием режимов обработки, которые могут быть использованы при проектировании раскряжевочных установок индивидуального раскроя с продольным перемещением лесоматериала. Разработанные математические модели процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами и методика определения энергосиловых показателей процесса поперечного пиления с учетом элементного взаимодействия могут быть использованы при проектировании новых круглопильных станков с саморегулированием режимов обработки.

Экспериментальная установка для исследования процесса поперечного пиления лесоматериалов в условиях саморегулирования режимов обработки используется в учебном процессе.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты исследований докладывались, обсуждались и были одобрены на междисциплинарной научной конференции "Вавиловские чтения" (Йошкар-Ола, 1996 г.), международной научно-практической конференции "Рациональное использование лесных ресурсов" (Йошкар-Ола, 1999 г.), научных конференциях профессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов, сотрудников МарГТУ в 1996,1997 г.г.

Диссертационная работа выполнялась в рамках гранта Министерства высшего образования РФ по фундаментальным исследованиям в области проблем лесного комплекса: Исследование процессов пиления и фрезерования при саморегулировании режимов обработки (шифр - 97-23-4.3-21) - руководитель Торопов Александр Степанович. Автор являлся ответственным исполнителем первого этапа гранта.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 8 статьях, на конструктивные решения круглопильных станков с саморегулированием режимов обработки получено 4 патента. 8

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, 7 разделов, выводы и рекомендации, список литературы и приложения. Объем работы: основного текста - 133 е., иллюстраций - 43, таблиц - 8, список литературы - 147 наименований, из них 2 на иностранных языках, приложений - 13 (134 е.).

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

В результате теоретических и экспериментальных исследований процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях саморегулирования режимов обработки обоснована целесообразность применения систем с саморегулированием режимов обработки.

По результатам исследований можно сделать следующие выводы.

1. Обзор и анализ способов автоматического регулирования режимов обработки показал, что наиболее перспективным направлением совершенствования оборудования для поперечного пиления лесоматериалов, позволяющим снизить энергоемкость процесса, достичь эффективной загрузки привода следует считать применение в раскряжевочных установках приводов с саморегулированием режимов обработки.

По сравнению со станками для поперечной распиловки лесоматериалов, работающих на постоянных режимах, станки с саморегулированием режимов обработки имеют следующие преимущества: электродвигатели на резание и подачу постоянно включены, что увеличивает срок службы электродвигателя, пусковой и регулирующей аппаратуры; подача пилы осуществляется автоматически; скорость подачи саморегулируется в зависимости от изменения момента нагрузки на пильном валу; снижается установленная мощность установки для поперечной распиловки лесоматериалов и, соответственно, уменьшается энергопотребление; электродвигатели, режущий инструмент и маятник разгружаются от динамических перегрузок; возможно пиление более тонкими пилами и с минимальным разводом зубьев пилы.

2. В результате моделирования процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами с различными вариантами подачи было выявлено, что при учете изменения физико-механических свойств древесины по радиусу и длине лесоматериала в процессе поперечного пиления, мощности приводов на резание и подачу увеличиваются в среднем на 6-10%. Из этого следует, что при расчете энергосиловых показателей процесса поперечного пиления лесомате

115 риалов круглыми пилами необходимо учитывать эти изменения. Было установлено также, что наиболее значимым критерием оценки эффективности применения пильных механизмов с различными вариантами подачи является мощность привода резания, который имеет достаточно широкие пределы изменения. Эти пределы резко снижаются для пильных механизмов с автоматическим регулированием скорости подачи, а именно для пильных механизмов, в которых применены варианты надвигания с постоянной мощностью на резание и постоянной мощностью на резание и на подачу.

3. Анализ методик расчета энергосиловых показателей процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами показал, что все существующие методики имеют некоторые недостатки и не применимы для расчета энергосиловых показателей процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях саморегулирования режимов обработки. Максимальное расхождение результатов расчета энергосиловых показателей процесса поперечного пиления по существующим методикам различается в 4,36 раза.

4. Разработанная математическая модель процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях саморегулирования режимов обработки позволяет определять угловую скорость подачи пильного механизма в любой момент пиления в зависимости от нагрузки на пильном валу.

5. Методика определения энергосиловых показателей процесса поперечного пиления с учетом элементного взаимодействия в условиях саморегулирования режимов обработки позволяет определять усилия резания на каждом, находящемся в пропиле, зубе пилы в зависимости от пределов прочности, изменяющихся по радиусу и длине лесоматериала.

6. Математическая модель процесса поперечного пиления круглыми пилами с учетом изменения физико-механических свойств по годичным слоям лесоматериала в условиях саморегулирования режимов обработки позволяет повысить точность расчета энергосиловых показателей за счет определения усилия резания при перерезании каждого годичного слоя.

116

7. Математические модели и методика могут быть использованы при проектировании новых станков с саморегулированием режимов обработки.

8. Полученные в результате экспериментальных исследований регрессионные зависимости позволяют определять изменение удельной работы резания в процессе поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами в условиях саморегулирования режимов обработки.

9. В результате проведения морфологических исследований пильных механизмов с саморегулированием режимов обработки предложены новые конструктивные решения станков, защищенные патентами №2116191, №2117573, №2137597, №2141893, которые могут быть использованы при проектировании раскряжевочных установок индивидуального раскроя с продольным перемещением лесоматериала.

10. Использование приводов с саморегулированием режимов обработки также позволяет: снизить мощность двигателя на резание в раскряжевочных установках индивидуального раскроя с продольным перемещением лесоматериала в среднем на 28%; снизить психологическую загрузку оператора раскряжевочной установки, так как у оператора исключается необходимость регулирования режима обработки; снизить удельные эксплуатационные затраты на 0,48 руб. и, соответственно, снизить себестоимость продукции.

11. Установлено, что замена круглопильного станка АЦ-ЗА в раскряжевочной установке ЛО-15А на станок с саморегулированием режимов обработки дает прирост прибыли 50024,65 руб. в год.

12. В результате теоретических исследований процесса поперечного пиления лесоматериалов раскряжевочной установкой ЛО-15А в условиях саморегулирования режимов обработки получены зависимости мощности привода резания от диаметра лесоматериала в месте пропила и начальной скорости подачи пильного механизма, зависимости производительности пиления от мощности привода резания для производственных условий. На основании этих зависимостей построены графики (рис. 8.1 - 8.6), которые могут быть рекомендованы

120

1. Адаптивное управление станками. /Под ред. д-ра техн. наук проф. Б.С. Балакшина. - М.: Машиностроение, 1973. - 688 с.

2. Адаптивное управление технологическими процессами /Ю.М. Соло-менцев, В.Г. Митрофанов, С.П. Протопопов и др. М.: Машиностроение, 1980.536 с.

3. Адаптивные системы управления металлорежущими станками. (Материалы научно-технического совещания). /Под ред. д-ра техн. наук, проф. А.Е. Кобринского. М.: НИИМАШ, 1971.- 208 с.

4. Амалицкий В.В., Санев В.И. Оборудование и инструмент деревообрабатывающих предприятий. М.: Экология, 1992. - 480 с.

5. Американская техника и промышленность. Сборник рекламных материалов. Выпуск V. Лесная и целлюлозно-бумажная промышленность. /Фирма "Чилтон Ко" США В/О "Внешторгреклама" СССР Б.м.. 1977. - 38 с.

6. Амосов А.А, Дубинский Ю.А., Копченова Н.В. Вычислительные методы для инженеров: Учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1994. - 544 с.

7. Анкудинов A.M. Раскряжевка осины. Наставление. М.: Гослестехиз-дат, 1946. - 19 с.

8. Анкудинов A.M. Сучковатость и методы рациональной раскряжевки березы //Лесн. пром-сть. -1941. № 6.

9. Анкудинов A.M. Фаутность деловой березы и ее значение при рациональной раскряжевке стволов. Л.: ЛТА, 1938. - 167 с.

10. Ю.Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник /A3. Кравчик, М.М. Афонин, Е.А. Соболенская. М.: Энергоиздат, 1982. - 503 с.

11. П.Ашкенази Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов. М.: Лесн. пром-сть, 1978. - 224 с.

12. Ашкенази K.M., Залегаллер Б.Г. Машины и оборудование лесоразработок. М. Л.: Гослесбумиздат, 1956. - 444 с.

13. Базров Б.М. Адаптивное управление станками. М: Знание, 1975.- 64с.121

14. Базров Б.М. Технологические основы проектирования самоподнаст-раивающихся станков. М.: Машиностроение, 1978. - 216 с.

15. Бандуил С.Д. Новое в автоматическом регулировании скорости надвигания при раскряжевке хлыстов. //Оптимизация технологических параметров лесоскладских машин: Труды ЦНИИМЭ. Химки. - 1977. - С. 87-94.

16. Бельмач Д.М. Исследование процесса беззажимной раскряжевки хлыстов. Дис. канд. техн. наук. Л.: ЛТА, 1981. - 172 с.

17. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.; Наука, 1973. - 608 с.

18. Бершадский А.Л. Расчет режимов резания древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1967. - 176 с.

19. Бершадский А.Л., Цветкова Н.И. Резание древесины. Минск: Вы-шейш. школа, 1975. - 304 с.

20. Бессуднов Б.Ф. Классификация раскряжевочных установок. //Лесоскладские работы: Межвуз. сб. науч. тр. ЛТА. 1977. - Вып. 6. - С. 82-85.

21. Биланин И.Н. Исследование режимов работы и некоторых параметров пильных дисков раскряжевочных агрегатов. Дис. . канд. техн. наук. М., 1967. -215 с.

22. Биланин И.Н. Классификация раскряжевочных агрегатов с круглыми пилами по условиям работы режущих органов. //Вопросы механизированной обрезки сучьев: Труды ЦНИИМЭ. Химки. - 1967. - Вып. 79. - С. 183-192.

23. Бит Ю.А., Кочегаров В.Г. Исследование напряжений в зоне разрушений древесины при валке деревьев со срезанием на проход. //Межвуз. сб. научн. тр. ЛТА. 1976. - Вып. 2. - С. 11-14.

24. Бит Ю.А., Кочегаров В.Г., Ефимов Ю.П. Прочность перемычки при машинной валке деревьев при срезании на проход. //Научные труды. Л.: ЛТА. - 1972. - № 145. - С. 13-17.

25. Боровиков A.M., Уголев Б.Н. Справочник по древесине: Справочник /Под ред. Б.Н. Уголева. М.: Лесн. пром-сть, 1989. - 296 с.122

26. Ванин С.И. Древесиноведение. 3-е изд. - M.-JL: Гослесбумиздат, 1949. - 472 с.

27. Ванин С.И., Баженова Л.А., Прикот Н.Г. Таблицы физических и механических свойств древесины древесных пород СССР. /Под ред. проф. С.И. Ванина. Д.: Гостехлесиздат, 1934. - 256 с.

28. Васильев Г.М. Многооперационные машины для нижнескладских работ. М.: Лесн. пром-сть, 1979. - 120 с.

29. Васильев Г.М., Туровский Т.А., Саплин B.C. Раскряжевка хлыстов на стационарных установках. М.: Лесн. пром-сть, 1971. - 160 с.

30. Верхов И.Ф. Исследование способов спиливания деревьев при применении валочно-трелевочных машин ВТМ. Автореферат дис. . канд. техн. наук. М, 1968. - 20 с.

31. Вечеславов H.A. Исследование вопросов раскряжевки хлыстов на автоматизированных установках. Дис. . канд. техн. наук. Йошкар-Ола, 1974.160 с.

32. Виллистон Эд. Автоматизированные системы управления в лесопилении. Пер. с англ. /Под ред. канд. техн. наук В.В. Амалицкого. М.: Экология, -1991. - 303 с.

33. Вильке Г.А. Автоматизация производственных процессов лесопромышленных предприятий. М.: Лесн. пром-сть, 1972. - 416 с.

34. Вихман B.C., Райхлин Р.И., Сычев Ю.И. Системы автоматического регулирования процесса резания и их элементы. М.: НИИМАШ, 1972. - 94 с.

35. Воевода Д.К. К вопросу о классификации лесоскладского оборудования. //Труды ЦНИИМЭ. Химки, Моск. обл. Вопросы проектирования и эксплуатации оборудования для нижних складов. 1965. - Вып. 60. - С. 38-42.

36. Воевода Д.К. Некоторые вопросы технологии и компоновки полуавтоматических и автоматических линий на лесных складах. //Труды ЦНИИМЭ. -Химки. 1964. - Вып. 52. - С. 4-20.123

37. Воевода Д.К. Основные методы автоматизации в лесной промышленности. М.: Гослесбумиздат, 1962. - 428 с.

38. Вороницына JI.A. Экспериментальное исследование следящего гидропривода пильных аппаратов валочно-пакетирующих машин //Научн. тр. МЛТИ.- М., 1977. - Вып. 98. - С. 22-28.

39. Воронов A.A. Основы теории автоматического управления: Автоматическое регулирование непрерывных линейных систем. 2-е изд., перераб. - М.: Энергия, 1980.- 312 с.

40. Воскресенский С.А. Резание древесины. М.-Л.: Гослесбумиздат, 1955. -200 с.

41. Головенков С.Н., Сироткин C.B. Основы автоматики и автоматического регулирования станков с программным управлением: Учебник для машиностроительных техникумов. 2-е изд., перераб и доп. - М.: Машиностроение, 1988. - 288 с.

42. Гордин Е.М., Стародуб К.Я. Автоматическое регулирование: Учеб. пособие для техникумов. М.: Высш. шк., 1976. - З52.с.

43. Горохов Н.Г., Ардашников Т.Н. Дифференциальный автопараметрический способ надвигания круглых пил при раскряжевке. //Проблемы комплексной механизации первичной обработки древесины: Труды ЦНИИМЭ. Химки.- 1988. С. 19-26.

44. Дешевой М.А. Механическая технология дерева. 4.1. Приемы механической обработки дерева. Л.: Кубуч, 1934. - 511 с.

45. Древесина. Показатели физико-механических свойств. РТМ. М.: Комитет стандартов при СМ СССР, 1962. - 48 с.

46. Елсаков С.Г. Совершенствование технологии раскроя пиловочного сырья неправильной формы. Дис. канд. техн. наук. Л., 1990. - 149 с.

47. Ивановский Е.Г. Резание древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1974. - 200с.

48. Имитационное моделирование процесса поперечного пиления лесоматериалов круглыми пилами /Еремин С.А.; Марийск. гос. техн. ун-т. Йошкар-Ола, 2000. - 18 е.: ил. - Библиогр.: 33 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 09.10.00 №2579-В00.

49. Клименко Н.Ф. Исследование процесса поперечной распиловки хлыстов и сортиментного долготья на установках с поперечным перемещением леса. Дис. . канд. техн. наук. Л. 1977. - 217 с.

50. Ковзун Н.И. Исследование трения круглых пил с различной подготовкой поверхности //Деревообрабатывающая пром-сть. 1975. - Вып. 4. - С. 8-9.125

51. Кондратьев В.И. Исследование процесса раскряжевки хлыстов на многопильных раскряжевочных агрегатах типа "слешер". Дис. . канд. техн. наук. -Красноярск, 1973. 165 с.

52. Кондратьев В.И., Дегерменджи Г.А., Миронов Г.С. Слешерные линии по раскряжевке хлыстов. М.: Лесн. пром-сть, 1979. - 96 с.

53. Кочегаров В.Г., Меньшиков В.Н. К вопросу расчета усилия резания при бесстружечном способе перерезания древесины. //Научн. труды ЛТА. -1971. Вып. 133. - С. 34-37.

54. Кузьмичев В.В. Закономерности роста древостоев. Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1977. - 160 с.

55. Куликов С.И., Ковалевский C.B. Адаптивное управление металлорежущими станками: Учеб. пособие. Уфа: УАИ, 1978. - 79 с.

56. Курицын В.Н. Особенности резания мерзлой древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1981. - 105 с.

57. Кухарев Г.А. и др. Оптимальная система управления точностью металлообработки с элементами адаптации (опыт внедрения и разработки). Л.: ЛДНТП, 1978. - 24 с.

58. Лившиц Н.В. Исследование геометрических параметров зубьев и режима работы круглых пил большого диаметра для поперечной распиловки леса. Дис. канд. техн. наук. Л.: ЛТА, 1961. - 167 с.

59. Львовский E.H. Статистические методы построения эмпирических формул: Учеб. пособие. М.: Высш. школа, 1982. - 224 с.

60. Мазуркин П.М. Биотехническое проектирование (справочно-методическое пособие). Йошкар-Ола: МарГУ, 1994. - 348 с.126

61. Математическая модель процесса поперечного пиления с учетом изменения физико-механических свойств по годичным слоям лесоматериалов /Торопов A.C., Еремин С.А.; Марийск. гос. техн. ун-т. Йошкар-Ола, 1998. - 8 с.- Деп. в ВИНИТИ 18.11.98. №3360 В98.

62. Машины и технология лесосечных и лесоскладских работ. Том I. Под ред. Б.Г. Залегаллера, Л.Г. Федяева. Л.: РИО ЛТА, 1972. - 192 с.

63. Межотраслевые нормы выработки и времени на лесозаготовительные работы./М-во труда Рос. Федерации: Центр, бюро нормативов по труду при Всерос. Центре производительности. М., 1995. - 82 с.

64. Методы и средства измерения механической мощности /С.С. Одинец, Г.П. Мышко, Л.Л. Кувалакова. М.: Машиностроение, 1991. - 256 с.

65. Миндели Б.Б. Исследование динамики формирования поверхности пропила при продольном пилении древесины круглыми пилами. Дис. . канд. техн. наук. М., 1969. - 174 с.

66. Миронов Г.С. Многопильные установки для раскряжевки хлыстов: Учеб. пособие. Красноярск: КПИ, 1987. - 71 с.127

67. Михеев Л.И. Исследование основных характеристик и режимов пиления при пачковой разделке долготья. Автореферат. канд. техн. наук. Минск, 1979. - 20 с.

68. Можаев Д.В., Илюшкин С.Н. Механизация лесозаготовок за рубежом. М.: Лесн. пром-сть, 1988. - 296 с.

69. Нижние лесные склады: Справочник. /Воевода Д.К. и др. М.: Лесн. пром-сть, 1972. - 288 с.81.0дрин В.М., Картавов С.С. Морфологический анализ систем. Киев: "Наукова думка", 1977. - 160 с.

70. Оператор полуавтоматической линии на нижнем складе. /Воевода Д.К., Каплун Я.М., Назаров В.В., Кирикеев В.А. М.: Лесн. пром-сть, 1973. -192 с.

71. Пациора П.П., Берзинып В.Г., Разработка и исследование цепных раскряжевочных установок с автоматизированными электроприводами //Научн. тр. МЛТИ. М. - 1977. - Вып. 98. - С. 25-28.

72. Перелыгин Л.М. Строение древесины. М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1954. - 200 с.

73. Петровский B.C. Автоматическая оптимизация раскроя древесных стволов. М.: Лесн. пром-сть, 1970. - 183 с.

74. Петровский B.C. Оптимальная раскряжевка лесоматериалов. М.: Лесн. пром-сть, 1989. - 288 с.

75. Печенкин В.Е. Исследование и обоснование параметров крупномерных круглых пил 2000 2500 мм для поперечной распиловки. //Материалы конференции по итогам научно-исследовательских работ за 1974 г. - Йошкар-Ола: МПИ. - 1975. - С. 95-99.128

76. Пижурин A.A. Оптимизация технологических процессов деревообработки. М.: Лесн. пром-сть, 1975. - 312 с.

77. Пижурин A.A. Современные методы исследования технологических процессов в деревообработке. М.: Лесн. пром-сть, 1972. - 248 с.

78. Пижурин A.A., Розенблит М.С. Исследования процессов деревообработки. М.: Лесн. пром-сть, 1984. - 232 с.

79. Планирование эксперимента в технике /В.И.Барабащук, Б.П. Креден-цер, В.И. Мирошниченко. Под ред. Б.П. Креденцера. Киев: Техшка, 1984. -200 с.

80. Подураев В.Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания. М.: Машиностроение, 1977. - 304 с.

81. Половинкин А.И. Автоматизация поискового конструирования. М.: Радио и связь, 1981. - 344 с.

82. Половинкин А.И. Методы поиска новых технических решений. Йошкар-Ола: Маркнигоиздат, 1976. - 192 с.

83. Полубояринов О.И. Плотность древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1976.169 с.

84. Полубояринов О.И. Сучковатость древесного сырья. Л.: ЛТА, 1972.52 с.

85. Пооль H.A., Лядрес Г.В. Оценка математических моделей хлыстов. Деп. в ВНИПИЭИлеспром, № 997 лб д 83.

86. Проников A.C. Саморегулирование в станках-автоматах. М.: Московский рабочий, 1965. - 168 с.

87. Рахманов С.И., Гороховский К.Ф. Машины и оборудование лесоразработок. М.: Лесн. пром-сть, 1967. - 532 с.

88. Ряховский O.A., Иванов С.С. Справочник по муфтам. Л.: Политехника, 1991.-384 с.

89. Санев В.И. Обработка древесины круглыми пилами. М.: Лесн. пром-сть, 1980. - 232 с.

90. Саплин B.C. Исследование параметров пильного блока многопильных раскряжевочных установок. Автореферат дис. . канд. техн. наук. Свердловск, 1972. - 20 с.

91. Сердечный В.Н., Вызов H.A., Хаймусов А.К. Нормы расхода топ-ливно-смазочных материалов в лесной промышленности: Справочник. М.: Лесн. пром-сть, 1990. - 432 с.

92. Смирнов A.A. Влияние основных факторов на процесс резания при продольном пилении круглыми пилами. Дис. канд. техн. наук. Архангельск: АЛТИ, 1939. - 98 с.

93. Стахиев Ю.М. Работоспособность плоских круглых пил. М.: Лесн. пром-сть, 1989. - 384 с.

94. Стахиев Ю.М. Устойчивость и колебания плоских круглых пил. -М.: Лесн. пром-сть, 1977. 296 с.

95. Суханов А.К. К вопросу групповой раскряжевки хлыстов. //Автоматизация и комплексная механизация процессов лесопромышленных предприятий: Сб. научн. тр. МЛТИ. 1984. - Вып. 157. - С. 11-17.

96. Тверской М.М. Автоматическое управление режимами обработки деталей на станках. М.: Машиностроение, 1982.- 208 с.

97. Теоретическая механика в примерах и задачах. Т. II /Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Кельзон A.C.; Под ред. Г.Ю. Джанелидзе и Д.Р. Меркина. -М.: Наука, 1975. 608 с.

98. Теоретические основы элементного взаимодействия круглых пил с древесиной при поперечном пилении /Торопов A.C., Еремин С.А.; Марийск. гос. техн. ун-т. -Йошкар-Ола, 2000. 14 е.: ил. - 7. - Библиогр.: 8 назв. - Рус. -Деп в ВИНИТИ 09.10.00. № 2580-В00.130

99. Теслюк C.K. Исследование процесса пачковой раскряжевки хлыстов. Дис. канд. техн. наук. М., 1976. - 205 с.

100. Токарев Б.Ф. Электрические машины: Учеб. пособие для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1990. 624 с.

101. Торопов A.C. Беззажимное поперечное пиление групп хлыстов. //Лесосечные, лесоскладские работы и сухопутный транспорт леса: Межвуз. сб. научн. тр. ЛТА. 1978. - Вып. 7. - С. 97-102.

102. Торопов A.C. Интенсификация производственных процессов поперечной распиловки лесоматериалов. Дис. докт. техн. наук. СПб.: ЛТА, 1993. - 338 с.

103. Торопов A.C. Исследование технологического процесса групповой раскряжевки на установках с продольным перемещением хлыстов. Дис. . канд. техн. наук. Л.: ЛТА, 1978.- 174 с.

104. Торопов A.C. Определение оптимальных параметров зубьев пилы, обеспечивающих беззажимную раскряжевку хлыстов. //Машины и инструменты деревообрабатывающих производств: Межвуз. сб. научн. тр. ЛТА. - 1980. -Вып. 7. - С. 2-7.

105. Торопов A.C. Программы расчета параметров механизмов и исследований процесса поперечного резания круглых лесоматериалов /ВНИПИЭИлеспром. М. - 1990. - Вып. 9. - С. 16-17.

106. Торопов A.C. Систематизация раскряжевочных установок. /ВИНИТИ "Депонированные научные работы". 1987. - № 9. - С. 9-13.

107. Торопов A.C. Теория процессов перерезания круглых лесоматериаUлов. Йошкар-Ола: МарПИ, 1992. - 76 с.131

108. Торопов A.C., Мазуркин П.М., Новоселов Ю.М. Безопорная раскряжевка лесоматериалов. Деп. в ВИНИТИ, 1980, № 10108 с61.

109. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Лесн. пром-сть, 1986. - 368 с.

110. Уголев Б.Н. Испытания древесины и древесных материалов. М.: Лесн. пром-сть, 1965. - 252 с.

111. Фрезерование и пиление древесины и древесных материалов /Ивановский Е.Г., Василевская П.В., Лаутнер Э.М. М.: Лесн. пром-сть, 1971. -96 с.

112. Чекаров А.Г. Исследование некоторых вопросов интенсификации работы круглопильных раскряжевочных линий. Автореф. дис. . канд. техн. наук. Свердловск, 1972. - 20 с.

113. Чернявский Е.А. Раскряжевка стволов березы. М.-Л.: Гослесбум-издат, 1949. - 71 с.

114. Штенникова И.А. Исследование процесса поперечного пиления круглыми пилами. Дис. канд. техн. наук. Л.: ЛТА, 1949. - 208 с.

115. Юдин Е.А. Исследование и обоснование параметров и режимов работы привода круглопильных станков в раскряжевочных установках. Дис. . канд. техн. наук. М., 1975. - 312 с.132

116. Якунин H.K. Подготовка круглых пил к работе. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Экология, 1991. - 288 с.

117. A.c. 859150 СССР, MICH В 27 В 5/00. Круглопильный станок. /Мазуркин П.М., Торопов A.C. Заявл. 12.10.79; Опубл. 30.08.81, Бюл. № 32. Зс.

118. Патент 1074714 РФ. МКИ В 27 В 5/00. Круглопильный станок. /Торопов A.C. Заявл. 20.12.82; Опубл. 23.02.84, Бюл. № 7. 4с.

119. Патент 1713801 РФ. МКИ В 27 В 5/00. Круглопильный станок. /Торопов A.C. Заявл. 21.12.87; Опубл. 23.02.92, Бюл №7.-2 с.

120. Патент 1784455 РФ. МКИ В 27 В 5/00. Круглопильный станок. /Торопов A.C., Резанов В.Р., Торопов С.А., Макаров В.П. Заявл. 01.10.90; Опубл. 30.12.92, Бюл. № 48. 2с.

121. Патент 1789332 РФ. МКИ В 27 В 5/00. Круглопильный станок. /Торопов A.C. Заявл. 06.12.90; Опубл. 23.01.93, Бюл. №3.-3 с.

122. Патент 1806911 РФ. МКИ В 27 В 5/00. Круглопильный станок. /Торопов A.C. Заявл.06.12.90 ; Опубл. 07.04.93, Бюл. № 13. 3 с.

123. Патент 2019397 РФ. МКИ В 27 В 5/00. Станок для распиловки лесоматериалов. /Торопов A.C., Торопов С.А. Заявл. 06.06.91; Опубл. 15.09.94. Бюл № 17. 3 с.

124. Патент 2019398 РФ. МКИ В 27 В 5/00. Станок для распиловки лесоматериалов. /Торопов A.C., Торопов С.А. Заявл. 06.06.91; Опубл. 15.09.94 Бюл № 17. 3 с.

125. Патент 2116191 РФ. МКИ 6 В 27 В 5/16, 25/08. Круглопильный станок. /Торопов A.C., Еремин С.А. Заявл. 13.08.96; Опубл. ,27.07.98 Бюл. № 21. Зс.

126. Патент 2117573 РФ, МКИ 6 В 27 В 5/00, 5/36. Круглопильный станок. /Лопатин A.M., Еремин С.А. Заявл. 07.08.97; Опубл. 20.08.98, Бюл. № 23. Зс.133

127. Патент 2137597 РФ. МКИ 6 В 27 В 5/00. Круглопильный станок. /Торонов A.C., Еремин С.А., Шестаков С.А. Заявл. 17.06.98; Опубл. 20.09.99, Бюл. № 26. 3 с.

128. Патент 2141893 РФ. МКИ 6 В 27 В 5/00. Круглопильный станок. /Торопов A.C., Еремин С.А. Заявл. 15.12.97; Опубл. 27.11.99, Бюл. № 33. 3 с.

129. Hempel G. Allometrischc Studie an Pinus cembra ssp. sibirica (Rupr.) Kryl. und Abies sibirica (Ledeb).- «Arch. Forstwesen», 1968, Bd 17, H. 11 S. 10991115.

130. Thomasius H. Untersuchungen über die Brauchbarkeit einiger Wachstumsgrossen von Bäumen und Beständen für die quantitative Standortsbeurteillung.- «Archiv. Forstwesen», 1963, Bd 12, H. 12, S. 1267-1323.