автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Технология производства заготовок из древесины березы для домостроения

005060322

На правах рукописи

КРАВЦОВ Евгений Викторович

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗАГОТОВОК ИЗ ДРЕВЕСИНЫ БЕРЕЗЫ ДЛЯ ДОМОСТРОЕНИЯ

05.21.05 «Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 3 МАЙ 2013

Москва-2013

005060322

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет леса»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Рыкунин Станислав Николаевич

Официальные оппоненты: Сиротов Александр Владиславович

доктор технических наук, ст. науч. сотр., профессор ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса», заведующий кафедрой электротехники, теплотехники и электроснабжения предприятий лесного комплекса

Меркелов Владимир Михайлович

кандидат технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая академия», заведующий кафедрой технологии деревообработки

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный

лесотехнический университет имени С.М. Кирова» (СПбГЛТУ, ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова»), г. Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится «7» июня 2013 г. в 10т на заседании диссертационного совета Д 212.146.03 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса» по адресу: 141005, Мытищи-5, Московская область, 1-я Институтская, дом 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса».

Автореферат разослан «6» мая 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета:

Рыбин Борис Матвеевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В целях удовлетворения потребностей внутреннего рынка в высококачественной и конкурентоспособной лесобумажной продукции отечественного производства и снижения доли импортируемой продукции, согласно одной из основных задач Подпрограммы «Лесопромышленный комплекс» Государственной программы Российской Федерации "Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности" на период до 2020 года является увеличение переработки низкосортной древесины1.

Для стимулирования развития энергоэффективных и экологически чистых технологий и материалов, создания условий для их использования в жилищном строительстве2 необходимо, в первую очередь, создавать новые технологии производства заготовок и изделий из низкосортной древесины.

Специфика домостроения, в частности, деревянного, ориентирует производство домов и комплектов деталей домов, преимущественно на использование пиломатериалов хвойных пород, при этом пиломатериалы мягких лиственных пород и березы используются в незначительных объемах.

С учетом выше изложенного необходимо проведение исследований и разработка технологии, при которой достигаются наилучшие качественные показатели получаемой продукции из древесины березы для домостроения.

Цель и задачи исследования. Основной целью проводимого исследования является разработка эффективной ресурсосберегающей технологии производства заготовок из древесины березы для домостроения на основе теории раскроя и математических методов оптимизации.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1. Разработка оптимизационной математической модели процесса поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки для домостроения.

2. Определение влияния качественных характеристик березовых пиломатериалов на объемный выход заготовок для домостроения.

Практическим результатом диссертационной работы является разработка технологии и оборудования, позволяющего эффективно перерабатывать древесину березы, с получением из нее заготовок для домостроения.

Методы исследования. Экспериментальные работы по

1 Распоряжение Правительства РФ от 30.01.2013 N 91-р "Об утверждении государственной программы Российской Федерации "Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности"

2 Федеральный закон Российской Федерации от 24 июля 2008 г. N 161-ФЗ (ред. от 30.12.2012) "О содействии развитию жилищного строительства"

определению объемного выхода заготовок из пиломатериалов проводились в ООО «Лесопромышленная компания «НАВЛЯ» Брянской области, Навлинского района, п. Клюковники. Круглые березовые лесоматериалы, распиленные ленточнопильным станком «SERRA Bavaria» на пиломатериалы, подавались на специально отведенный участок, где проводились измерения их размерно-качественных характеристик путем оцифровывания каждой доски, с дальнейшей обработкой полученных данных в компьютерной программе «AutoCAD» и в программе специально разработанной в рамках данного исследования «BoardCheck».

Обработка полученных в ходе экспериментальных работ данных осуществлялась математическими методами с получением уравнений регрессии для нахождения коэффициентов объемного выхода заготовок.

Научные положения, выносимые на защиту. Оптимизационная математическая модель процесса поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки для домостроения.

Уравнения регрессии для нахождения объемного выхода заготовок, вырабатываемых при поперечном способе раскроя пиломатериалов.

Научная новизна результатов работы. Разработана и получена в явном виде оптимизационная математическая модель процесса поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки для нахождения максимального значения валовой прибыли.

Получены уравнения регрессии для нахождения коэффициентов объемного выхода основных заготовок, заготовок свободных размеров длины при поперечном способе раскроя березовых обрезных пиломатериалов.

Достоверность и обоснованность научных результатов.

Полученные в ходе выполнения работы научные положения, выводы определяются большим объемом проанализированного материала, а также глубиной и системностью применяемого комплексного анализа, обеспечиваются разнообразием источников информации, использовании комплекса методик и подтверждаются совпадением основных результатов теоретических и экспериментальных исследований. Адекватность математических моделей, полученных в работе, проверена и подтверждена критериями, в соответствии с общепринятой в научной практике точностью. Полученные автором решения внедрены в конкретные разработки, образцы техники и технологические процессы. На все разработанные и изготовленные в рамках выполнения работы опытно-промышленные образцы оборудования и программные продукты получены авторские свидетельства, зарегистрированные в Федеральной службе интеллектуальной собственности по патентам и товарным знакам.

Личный вклад диссертанта в решение поставленных задач. Автором разработана оптимизационная математическая модель процесса поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки для домостроения.

Разработана программа и методика испытаний, технические условия, руководства по эксплуатации на опытно-промышленные образцы оборудования, техническое задание на программу ЭВМ «ВоагсЮЬеск для моделирования процесса поперечного раскроя пиломатериалов».

Автор непосредственно участвовал в предварительных и приемочных испытаниях разработанного оборудования.

Автором проведены процедуры подачи заявок на патенты в «РОСПАТЕНТ» и сертификации выпускаемой на оборудовании продукции из березовых пиломатериалов.

Экспериментальные работы по определению объемного выхода заготовок пиломатериалов проводились автором самостоятельно.

Практическая значимость работы. Разработана технология и изготовлен комплект технологического оборудования, для изготовления цельномассивной доски пола.

Получена оптимизационная математическая модель процесса поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки, которая позволяет рассчитывать оптимальные планы раскроя и находить максимальное значение валовой прибыли.

Разработана программа ЭВМ «ВоагсОеск» для моделирования процесса поперечного раскроя пиломатериалов», которая предназначена для расчета объемного выхода основных заготовок, при использовании поперечного способа раскроя.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Основные результаты диссертационной работы соответствуют п. 1 «Исследование свойств и строения древесины как объектов обработки (технологических воздействий)» и п. 2 «Разработка теории и методов технологического воздействия на объекты с целью получения высококачественной и экологически чистой продукции» из паспорта специальности 05.21.05 «Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки».

Реализация результатов работы. На основании диссертационного исследования автора, в производственной компании ООО «КБ Крапухина» было разработано специализированное оборудование для переработки низкосортной древесины березы.

Результаты работы автора были использованы в производстве ООО «ЛПК «НАВЛЯ» при оптимизации процессов получения пилопродукции.

Предложенные в диссертационной работе технология и оборудование, позволяющие перерабатывать низкосортную древесину, с получением из нее продукции с высокой добавленной стоимостью, а, именно, цельномассивной доски пола, были использованы в рамках приоритетного инвестиционного проекта «Организация лесозаготовок и комплексной переработки древесины в Брянской области» (Приказ

Министерства промышленности и торговли Российской Федерации №17 от 26.01,2009г.). В рамках приоритетного инвестиционного проекта по предложенной автором технологии предполагается выпуск цельномассивной доски пола (паркетной доски) в объеме 100,0 тыс. м2.

Отдельные разделы диссертационной работы, в которых приводится методика проведения экспериментальных исследований, определяется порядок организации проведения эксперимента, осуществляется анализ результатов экспериментальных исследований, используются при подготовке магистерских работ на кафедре «Технологии деревоперерабатывающих производств» ФГБОУ ВПО «МГУЛ».

Внедрение результатов подтверждается документально организациями, которые в своей деятельности применили эти результаты.

Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования были использованы при написании и сдаче научно-технических отчетов:

«Проведение предварительных и приемочных испытаний «Линия по переработке тонкомерной древесины, производству паркетной доски и обшивочных погонажных изделий: отчет о НИОКР»: № 01/09/В-01/09-07/06/5 / Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научный центр лесопромышленного комплекса» (ФГУП «ГНЦ ЛПК»); рук. И.В. Воскобойников; исполн. Е.В. Кравцов [и др.]-М„ 2009.-120 е.;

«Проведение приемочных испытаний линии по переработке тонкомерной древесины, производству паркетной доски и обшивочных погонажных изделий: отчет о НИОКР»: № 01/09/В-01/09-07/07/17 / Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научный центр лесопромышленного комплекса» (ФГУП «ГНЦ ЛПК»); рук. И.В. Воскобойников; исполн. Е.В. Кравцов [и др.] -М., 2009. - 135 е.;

«Завершение строительно-монтажных работ по запуску в эксплуатацию линии по переработке тонкомерной древесины, производству паркетной доски и обшивочных погонажных изделий. Опытная партия продукции, сертификация продукции: отчет о НИОКР»: № 01 /09/В-01/09-07/08/24 / Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научный центр лесопромышленного комплекса» (ФГУП «ГНЦ ЛПК»); рук. И.В. Воскобойников; исполн. Е.В. Кравцов [и др.] -М., 2009. - 24 е.;

«Анализ современного состояния технологий и оборудования для продольного раскроя лесоматериалов, в том числе короткомерных с наличием кривизны и других погрешностей геометрических форм древесины. Проведение патентных исследований оборудования для продольного раскроя короткомерных лесоматериалов: отчет о НИОКР»: № 06/11/11411.0816900.19.006/01/8 Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научный центр лесопромышленного

комплекса» (ФГУП «ГНЦ ЛПК»); рук. В.А. Косарев; исполн. Е.В. Кравцов [и др.] - М., 2011.-162 е.;

«Разработка инновационной технологии продольного раскроя короткомерных лесоматериалов, в том числе с наличием кривизны и других погрешностей формы. Создание экспериментального образца станка для продольного раскроя короткомерных лесоматериалов. Разработка технологии комбинированной механической обработки деревянных материалов и заготовок фрезами и шлифовальными лентами с обеспечением повышения качества и точности продукции. Акты изготовления экспериментального образца станка для продольного раскроя короткомерных лесоматериалов, протоколы его испытаний. Исследования, разработка конструкции и оснастки для отработки процессов финишной механической обработки острых прямоугольных кромок, удаления шлифовальной древесной пыли и мелко размерных частиц, удаления частично отслоившегося от массива ворса древесных волокон обрабатываемых заготовок с целью повышения товарно-потребительских характеристик: отчет о НИОКР»: №

06/11/11411.0816900.19.006/02/9 Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научный центр лесопромышленного комплекса» (ФГУП «ГНЦ ЛПК»); рук. В.А. Косарев; исполн. Е.В. Кравцов [и др.]-М., 2011.-232 е.;

«Анализ современного состояния технологий деревянного домостроения и оборудования для механической обработки деталей деревянных домов. Проведение патентных исследований оборудования для механической обработки деталей деревянных домов: отчет о НИОКР»: № 06/12/12411.0816900.19.065/01/10 Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научный центр лесопромышленного комплекса» (ФГУП «ГНЦ ЛПК»); рук. В.А. Косарев; исполн. Е.В. Кравцов [и др.] -М., 2012. - 198 е.;

«Разработка инновационной ресурсо- и энергосберегающей технологии высокопроизводительной механической обработки деталей быстросборных деревянных домов. Создание экспериментальной установки механической обработки бревен переменного профиля для производства быстросборных деревянных домов: отчет о НИОКР»: № 06/12/12411.0816900.19.065/02/11 Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научный центр лесопромышленного комплекса» (ФГУП «ГНЦ ЛПК»); рук. В.А. Косарев; исполн. Е.В. Кравцов [и др.]-М., 2012.-175 с.

Публикации. По результатам работы получено 3 патента на изобретения, 1 свидетельство о регистрации программы ЭВМ. По теме диссертации опубликовано 6 статей, в том числе 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации, отражающих основное содержание диссертации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Общий объём диссертации 195 страниц машинописного текста, 89 наименований литературных источников, 34 таблицы, 58 рисунков и приложения на 32 страницах.

Содержание работы

В первой главе произведен анализ применения заготовок и деталей из древесины березы в строительстве. Выявлены факторы, ограничивающие применение древесины мягких лиственных пород и березы, которые обусловлены следующими показателями:

низким качеством пиловочного сырья и соответственно низким выходом пиломатериалов и заготовок (по нормативам расход лиственных пиломатериалов на заготовки в 1,4-*-1,6 раз выше, чем хвойных);

более высокой трудоемкостью переработки по сравнению с хвойной древесиной (в 1,2-4,3 раза).

Проведен обзор и анализ работ по раскрою пиломатериалов на заготовки. Отмечено, что теоретическими исследованиями рационального раскроя пиломатериалов занимались такие ученые как П.П. Аксенов, В.Ф. Ветшева, B.C. Ясинский, В.М. Сытенков, В.В. Кислый и другие. Исследования, проводимые в этой области, базируются на теории максимальных поставов и теории раскроя на пилопродукцию заданных размеров. Из проведенного обзора и анализа работ, направленных на изучение размерно-качественных характеристик пиломатериалов можно сделать вывод, что при формировании размерно-качественных групп пиломатериалов наиболее значимую роль играют такие пороки древесины, как сучки.

Из обзора работ, направленных на определение рационального раскроя пиломатериалов на заготовки следует, что проведены глубокие исследования качественных характеристик пиломатериалов. Это позволяет тем самым, продолжить исследования по оптимизации процесса получения заготовок заданного качества и разрабатывать современные технологии их производства.

Во второй главе решается задача построения оптимизационной математической модели процесса поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки.

Для ее решения требуется информация о выходе заготовок из пиломатериалов, которая необходима для определения оптимальной дробности сортировки пиломатериалов, нахождения оптимального плана раскроя пиломатериалов на заготовки и оптимальной технологии производства заготовок из древесины березы для домостроения.

Коэффициенты объемного выхода заготовок из пиломатериалов, вырабатываемых при поперечном способе раскроя, определяем,

воспользовавшись полиномиальной моделью второго порядка для трех факторов:

у = ¿о + ¿>| X] + ¿2*2 + ¿3*3 + 2*1*2 +

2 2 2 + ¿23*2*3 + ¿13*1*3 + й11*1 + 622*2 + й33*3 ■

(1)

где у - среднее значение выходной величины;

0 = 0,...,3) - коэффициенты регрессии, отражающие линейные эффекты;

Ьц (7 = 1,...,3) - коэффициенты регрессии, отражающие эффекты второго порядка;

Ьш (I Фи) - коэффициенты регрессии, отражающие эффекты

парных взаимодействий;

х, (7 = 1, ...,3) - условные переменные.

Воспользовавшись функцией плотности распределения заготовок свободных размеров длины, определим коэффициенты объемного выхода коротких заготовок, вырабатываемых из заготовок свободных размеров. /М *

длина заготовок

Рисунок 1 - Функция плотности распределения заготовок свободных размеров длины (применительно для случая обратно - пропорциональной зависимости между заготовками свободных размеров длины и их встречаемостью при поперечно-продольном способе раскроя пиломатериалов)

Имея информацию о коэффициентах объемного выхода основной и коротких заготовок, а также технико-экономические показатели процесса, можем воспользоваться методом линейного программирования для нахождения оптимальной технологии производства заготовок в виде целевой функции:

ПВ = Т< шах,

¿=1 }=1

при следующих ограничениях:

= (з)

х.. > о, у =

где ДВ - валовая прибыль, руб.;

Пц - прибыль от реализации заготовок 1-го вида, получаемых из 1 м3 пиломатериалов]-го вида, руб.; X// — объем пиломатериалов ]-го вида для выработки заготовок 1-го вида, м3;

Рц — коэффициент объемного выхода заготовок ¡-го вида из

пиломатериалов]-го, м3;

V/ - объем заготовок ¡-го вида, м3;

- объем пиломатериалов]-го вида, м3, т - количество групп пиломатериалов, шт., п - количество групп заготовок, шт.

Полученная оптимизационная математическая модель, учитывающая размерно-качественные характеристики пиломатериалов и заготовок, является обобщенной математической моделью, описывающей технологический процесс поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки. Эта модель использована для расчета дробности сортировки пиломатериалов, оптимальных планов раскроя пиломатериалов на заготовки и разработки технологии производства заготовок из древесины березы для домостроения.

В третьей главе приведена методика проведения экспериментальных исследований влияния размерно-качественных характеристик обрезных пиломатериалов на выход заготовок, согласно которой был выбран В-план для трех факторов с количеством опытов N=14

и необходимым объемом выборки по 24 доски в каждом опыте.

На первом этапе проведения экспериментальных исследований был произведен продольный раскрой круглых березовых лесоматериалов пиломатериалы. Затем, на специально отведенном участке проводились измерения размерно-качественных характеристик этих пиломатериалов.

В процессе проведения эксперимента производилось оцифровывание изображений каждой доски во всю длину. Измеренные координаты пороков пиломатериалов заносились в специально разработанную программу «Воагс1СЬеск». С помощью данной программы производились расчеты объемного выхода основных заготовок, при моделировании поперечного способа раскроя пиломатериалов.

Следующим этапом работы стала статистическая обработка и анализ полученных данных, по результатам которых составлены уравнения

регрессии, описывающие значения коэффициентов объемного выхода:

a) заготовок с заданными размерно-качественными характеристиками:

Р = 4,51389-10-6^^-0,00631752^:^+0,0191098^-0,0003б1806£з(и (4) +0,154059у2-0,543469Г+0,740141

b) заготовок свободных размеров длины с заданными размерно-качественными характеристиками:

66944-10-^1^+0,00586111^У-0,0146342^+0,0003883611зог (5)

-0,088660772+0,235395У+0,282946

где Р - коэффициент объемного выхода заготовок;

- диаметр допускаемого сучка в заготовке, мм; Ъаг - длина вырабатываемой заготовки, мм; У- насыщенность пласти заготовки сучками, %.

По результатам исследований на регрессионной модели, построены графики зависимости выхода основной (рисунок 2) и коротких заготовок (рисунок 3) от исследуемых факторов.

а) Ъ)

6

X

я

■е-

^ 1,1 и и 1,7 и и и и 1.7 !.< Л./

Насыщенность пласты доски сучками (В), % с>

С 'г------------------------------------------

I и 1,7 11 и и и 1.7 Л .'.1

* Насыщенность пласти доски сучками (В). % Рисунок 2 факторов

■е.

I,/ и V 1,7 1,9 и и 1.1 1,7 1Л и

Насыщенность пласти доски сучками (В), %

a) при выработке основной заготовки !„., = 500мм

b) при выработке основной заготовки

= 1000мм

c) при выработке основной заготовки Ь„. = 1500мм

Графики зависимости выхода основной заготовки от исследуемых

■8£

V м и и и 1иг ы и « ги и Насыщенность пдасти доски сучками (В). %

______________________ г>

" 1,7 и и 1.7 /.< 1,1 и и 1,Г и 1.1

Насыщенность пласти доски сучками (В). %

(1) при выработке основной заготовки

¿„г = 500мм е) при выработке основной заготовки

1т = 1000мм $ при выработке основной заготовки = 1500мм

*7 ».' и и М 1и и и и -V г.»

Насыщенность пласти доски сучками (В), %

Рисунок 3 - Графики зависимости выхода заготовок свободных размеров длины от исследуемых факторов

При статистической обработке полученных данных уравнения регрессии для выхода коротких заготовок из заготовок свободных размеров длины в исследуемой партии пиломатериалов оказались неадекватными, поэтому при нахождении объемного выхода этих было принято искать решения через функцию плотности распределения.

Результаты расчетов объемного выхода основных и коротких заготовок с заданными размерно-качественными характеристиками представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Расчет объемного выхода основных и коротких заготовок

к Размер основной заготовки Ь, мм Размерно-качественные характеристики пиломатериалов Размеры коротких заготовок/объемный выход коротких заготовок Выход коротких заготовок из заготовок свободных размеров длины, % Выход основной заготовки, % Общий коэффициент объемного выхода, % Выход коротких заготовок из заготовок свободных размеров длины, с учетом отходов и брака Выход основной заготовки, с учетом отходов и брака Общий выход заготовок, с учетом отходов и брака

% 'А а г я-" ■о о о сч о о сп о о о о ю о о СТ\ 1200

- 005 о" 1Л 8,82 оо ©о 00 1 6,24 ■ 1 « 23,94 50,85 74,79 22,98 48,82 71,80

сч о о чи СП чп 8,39 10,16 10,43 1 1 - 28,98 38,17 67,15 27,82 36,64 64,46

СП о о «п СП ЧО оС 7,96 2,45 1 1 20,07 43,52 63,59 19,27 41,78 61,05

ч- о о о о" о СП ■ 13,28 • 10,73 0,38 • 24,39 1 64,94| 89,33 23,41 62,34 85,75

ИИ 1000 сп- о СП ■ 16,38 1 15,64 £1'г 1 34,15 29,53 63,68 32,78 28,35 61,13

о 1000 ! >г'. • о гн ■ 20,85 ин оо ■П ■ 44,00 7,62 [ 51,62 42,24 7,32 49,56

1 1000, ■Ч" 1 15,77 1 16,52 3,23 • 35,52 42,48 78,00 34,10 40,78 74,88

ОО 1500 <о" »Л 1 > 1 15,42 17,20 14,98 47,60 21,44 69,04 I 45,70 20,58 66,28

1500 | ГП ил 1 1 1 19,30 13,00 оо о. 33,38 8,76 42,14 32,05 8,41 1 40,46

о 1500 СП чп ч- 1 1 15,23 13,75 6,22 35,20 27,65 62,85 33,79 •ч-чп ГЧ 60,33

В четвертой главе приводятся основные задачи, посвященные экспериментальной проверке функциональных возможностей разработанных и изготовленных станков. Приводится программа и методика проведения предварительных и приемочных испытаний изготовленного оборудования, порядок их проведения.

Дается описание технологии и общая характеристика оборудования,

необходимого для выпуска цельномассивной доски пола, приводится расчет электроснабжения цеха.

Технология изготовления цельномассивной доски пола (рисунок 4) из древесины березы происходит следующим образом. Тонкомерная древесина березы на раскрой подается с ориентацией стрелы кривизны в плоскости пиления. Для оптимального ведения производственного процесса пиловочное сырье на раскрой лучше подавать с длиной не более 3 м, для чего предусматривается возможность дополнительного поперечного раскроя. Продольный раскрой производится на многопильном круглопильном станке на необрезные пиломатериалы. В постав включаются доски одной толщины, в диапазоне 2СН-28 мм (в зависимости от вида выпускаемой продукции). Параметры многопильного круглопильного станка позволяют перерабатывать круглые лесоматериалы с минимальным диаметром от 10 см, длиной от 0,6 м и со стрелой кривизны до 2 см на 1 м длины.

Полученные в результате раскроя необрезные пиломатериалы, предварительно отсортированные по ширине и по качеству, поступают на участок формирования сушильных пакетов.

Высушенные пиломатериалы, после технологической выдержки, поступают на четырехсторонний фрезерно-пильный станок, в результате обработки на котором, получаются калиброванные по ширине и толщине пиломатериалы.

Размеры по ширине и толщине предварительно калиброванных пиломатериалов предусматривают соответствующие минимальные припуски для окончательной обработки при формировании необходимого поперечного сечения цельномассивных досок пола.

Калиброванные по ширине и толщине пиломатериалы подаются на участок поперечного раскроя (на линию оптимизации) для вырезки недопустимых пороков с получением заготовок заданных размеров по длине.

Полученные заготовки, предварительно распределенные на группы размеров по длине, далее подаются на двухсторонний шипорезный станок для формирования поперечного паза и гребня.

После формирования поперечного паза и гребня заготовка поступает в четырехсторонний фрезерно-шлифовальный станок, на котором формируются продольный паз и гребень, фрезеруются компенсационные пазы, а также производится финишная обработка лицевой поверхности.

Спгок фрсмрмлыкфомыъкый ФШСМ Огоястгоошя ФГУП «ГНЦ ЛПК»)

Рисунок 4 - Технологическая схема производства цельномассивной доски пола из низкосортной древесины березы

В пятой главе дается технико-экономическое обоснование результатов исследования.

Приводится пример решения оптимизационной математической модели процесса поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки. Производится расчет чистой прибыли от изготовления и реализации заготовок различного качества, вырабатываемых из пиломатериалов соответствующей группы при оптимальных значениях переменных, соответствующих объемам выработки основных заготовок и ресурсам пиломатериалов соответственно.

Значения коэффициентов объемного выхода основных заготовок рассчитывались, воспользовавшись полученным уравнением регрессии (4), описывающим объемный выход вырабатываемых заготовок из пиломатериалов.

Полученные в результате расчета значения коэффициентов объемного выхода основных заготовок, сведены в таблицу 2

Таблица 2 - Матрица исходных данных, для формирования оптимизационной модели расчета валовой прибыли при выработке основных заготовок и заготовок свободных размеров длины______^

1 i s Переыешше I 8

i i И I4 л ч j-is L-IOOGM.U. L=ISOOMM; d^ls 500мм: j-30 l-isoomm; J-4S

x, x, x, x, x, x, xf x* x* x» xi, x» хн хн хм,

1 О."id o.oa 0J4 1

2 0.9i 0.4J oj6 1

3 олг 0.02 0.09 1

4 0,54 0,14 0.IS 1

5 0.86 0.35 oj2& 1

б 0.7 1 1 1 1 1 S

7 " t.» l 1 1 1 I б

« "3.1 1 1 1 ] I 5

1 £ а 1 s s £ Si Я i 3 я я £ $ Я S К" Я S" 5 w-T *

Рассчитав коэффициенты объемного выхода для каждой из основных заготовок, вырабатываемой из пиломатериалов с заданными размерно-качественными характеристиками с помощью программы «Раскрой», предназначенной для решения задач линейного программирования симплекс-методом и подставив их численные значения в полученную оптимизационную модель поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки, получим выражение в явном виде:

/7В=5243,78-х, +1645,03-х2+ 5814,53-х,+ 2221,28-х4 + +940,03-х3 + 2342,53-х6 + 5347,28-х, +1572,78-х,, + 2116,28-х, + + 3227,08-х, 0+ 207,58-х,, + 2599,18-х, 2+2830,58-х,, + + 415,03-х,4+1705,98-х,, max, при ограничениях

- по объемам выработки основных заготовок: Огр. 1: 0,36 • Xl + 0,08 • Xl + 0,24 • Хз > 1

Огр.2: 0,94•х4 + °'43'Х! + 0,36• Хб* 1

Огр. 3: 0,21-^ + 0,02-Х8 + 0,09-Х9>1

Огр. 4: 0,54• Ло+0,14• Хи+0Д8 -Х]2 > 1

Огр. 5: 0,86 • Хп+0,35 - Хм+0,28 • х„ > 1

- по ресурсам пиломатериалов:

Огр-6: Xi + X4+X7+Xio+Xi328

Огр.7: x2+X5+X8+Xii+Xi4-6

Огр-8: JC3 + X6 + X9 + Xio + Xi5^5

В результате решения оптимизационной математической модели с

заданными ограничениями был получен результат, отражающий

максимальную валовую прибыль от изготовления и реализации заготовок

различного качества, вырабатываемых из пиломатериалов

соответствующей группы, равный 68971,62 руб., при оптимальных

значениях переменных, соответствующих объемам выработки основных

заготовок и ресурсам пиломатериалов соответственно: х3 = 4,17; х4 = 1,06;

х7= 4,19; xs = 6 х10= 1,57; хп = 0,83; хи =1,16; х16= 0,0088.

Далее проведено исследование влияния цен на пиломатериалы на

выполнение спецификации по основным заготовкам.

Обозначим буквами а; Ь; с; d; е основные заготовки с размерами

соответственно: L = 1000мм, dcy,L = 15мм; L = 1000мм, d^. = 45мм, L =

1500мм, = 15мм, L = 1500мм, dcy4 = 30мм, L = 1500мм, d^. = 45мм

(таблица 5.13) и буквами f, g,h пиломатериалы с насыщенностью пласта

сучками 0,7; 1,9 и 3,1 % соответственно.

Допустим, что необходимо выполнить спецификации по основным

заготовкам в объемах: a = 18м3; b = 18м3; с = 4м ; d = 4м3; е = 4м3 из

пиломатериалов f, g, h суммарным объемом 180 м3. При этом будем

изменять соотношение объемов пиломатериалов /, g, h в пропорциях:

60:60:60; 30:30:120; 120:30:30 и 100:40:40.

Сформируем матрицу исходных данных, аналогично таблице 5.13 в

программе «Раскрой» в которую приводится информация о затратах на

производство основных заготовок, ценах на основные заготовки каждого

вида, объемах основных заготовок, вырабатываемых из пиломатериалов

различных групп по качеству и произведем вычисления для каждого

соотношения пиломатериалов.

В результате решения математической модели получены значения

величин валовой прибыли от цены 1м3 пиломатериалов (рисунок 5).

£ 720000 о.

| 710000

Й 700000 О

g*690000

'1 680000

0

§ 670000 я

1 660000

I 650000 й 640000

5570 5944 6667 7471

Средняя цша 1 м5 пиломатериалов, руб.

Рисунок 5 - График зависимости величины валовой прибыли от цены 1м3 пиломатериалов

Анализируя полученный график можно сделать вывод, что величина валовой прибыли зависит от соотношения объемов пиломатериалов по группам качества.

Таким образом, при реализации математической модели в явном виде для конкретного процесса можно подобрать такую комбинацию объемов сортированных пиломатериалов соответствующего качества, необходимых для выработки заготовок, которая обеспечит оптимальность рассматриваемого процесса.

Основные результаты работы

1. Получена оптимизационная математическая модель процесса поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки, учитывающая размерно-качественные характеристики пиломатериалов и заготовок, является обобщенной математической моделью, описывающей технологический процесс поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки. Использование математической модели позволяет находить дробность сортировки пиломатериалов, оптимальные планы раскроя пиломатериалов на заготовки и разработку технологии производства заготовок из древесины березы для домостроения по выбранному критерию оптимизации - валовой прибыли.

2. Разработана программа ЭВМ «ВоагйСЬеск» для моделирования процесса поперечного раскроя пиломатериалов», которая предназначена для расчета коэффициентов объемного выхода основных заготовок из пиломатериалов, при использовании поперечного способа раскроя.

3. Получены уравнения регрессии для определения коэффициентов объемного выхода основных заготовок и заготовок свободных размеров длины.

4. С уменьшением коэффициента объемного выхода основных заготовок, при ухудшении качества пиломатериалов, происходит увеличение коэффициента объемного выхода заготовок свободных размеров длины.

5. По результатам проведенных экспериментальных исследований влияния размерно-качественных характеристик пиломатериалов на объемный выход заготовок получены следующие результаты:

- значения коэффициентов объемного выхода для основной заготовки варьируются в диапазоне от 0,18 до 0,94, а для заготовок свободных размеров длины - в диапазоне от 0,11 до 0,48.

6. Рассчитаны коэффициенты объемного выхода коротких заготовок из заготовок свободных размеров длины через функцию плотности распределения.

7. В производственных условиях, при определении качества поступающих на раскрой пиломатериалов и отнесения их к той или иной группе качества следует использовать показатель количественного выхода основной заготовки.

8. Изготовлены и испытаны опытные образцы станков:

- для продольного раскроя короткомерных лесоматериалов СРК-];

- фрезерно-пильного ФПС-1;

- фрезерно-шлифовального ФШС-1.

9. Проведены ведомственные испытания разработанного оборудования, подтвердившие его высокие функциональные и эксплуатационные характеристики.

Ю.Намечены пути для дальнейшего совершенствования конструкции разработанных станков, с целью повышения их технико-экономических показателей.

11.На основе выполненных исследований и разработанной оптимизационной математической модели получен оптимальный план раскроя пиломатериалов на заготовки для цельномассивной доски пола, определена оптимальная дробность сортировки пиломатериалов и разработана технология производства заготовок из древесины березы для домостроения.

12.При реализации математической модели в явном виде для конкретного процесса можно подобрать такую комбинацию объемов сортированных пиломатериалов соответствующего качества, необходимых для выработки заготовок, которая обеспечит оптимальность рассматриваемого процесса.

Список опубликованных автором работ

В ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации

1. Кравцов, Е.В. Исследование размерно-качественных характеристик березовых пиломатериалов / Е.В. Кравцов // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник №8 (91). - М.:, 2012, С. 90-94.

2. Кравцов, Е.В. Оптимизационная модель процесса поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки / С.Н. Рыкунин, Е.В. Кравцов // Изв. выс. учеб. заведений. Лесной журнал. 2013. - №2., С. 130-136.

3. Кравцов, Е.В. Особенности технологических решений в организации производства элементов деревянного домостроения из низкосортной древесины / Е.В. Кравцов, Г.А. Крапухин // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник №5 (81). - М.:, 2011, С. 94-96.

4. Кравцов, Е.В. Технологические решения переработки лиственных

короткомерных сортиментов / Д.В. Кондратюк, Е.В. Кравцов // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник №8 (91). -М.:, 2012, С. 38-41.

5. Кравцов, Е.В. Технология производства цельномассивной доски пола из низкосортной древесины / Е.В. Кравцов // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник №8 (91). - М.:, 2012, С. 94-96.

Патенты:

1. Подающий валец механизма подачи деревообрабатывающего станка : пат. 100746 Рос. Федерация : МПК В 27 В 25/02, Косарев В.А., Григорьев A.C., Кравцов Е.В., заявитель и патентообладатель Министерство промышленности и торговли Российской Федерации. -№2010124699/21. заявл. 18.06.2010, опубл. 27.12.2010, Бюл. № 36. - 2 е.: ил.

2. Программа ЭВМ BoardCheck для имитации процесса поперечного распила пиломатериалов : свид. о гос. per. программы для ЭВМ №2012614842 Рос. Федерация : Кравцов Е.В., Крижановский В.М., заявитель и патентообладатель Кравцов Е.В., Крижановский В.М. -№2012614842. зарег. 30.05.2012.

3. Продольно-фрезерный деревообрабатывающий станок : пат. 2471613 Рос. Федерация : МПК В 27 С 9/04, МПК В 27 С 1/08, Кралухин Г. А., Крапухин Н. Г., Косарев В.А., Кондратюк Д.В., Кравцов Е.В., заявитель и патентообладатель Министерство промышленности и торговли Российской Федерации. - №2011117528/13. заявл. 05.05.2011, опубл. 10.01.2013, Бюл. № 1.-8 е.: ил.

4. Четырехсторонний продольнофрезерный деревообрабатывающий станок : пат. 2433034 Рос. Федерация : МПК В 27 С 9/04, Крапухин Г. А., Косарев В.А., Кравцов Е.В., заявитель и патентообладатель Министерство промышленности и торговли Российской Федерации. -№2009144446/03. заявл. 02.12.2009, опубл. 10.11.2011, Бюл. № 31. - 8 е.: ил.

Публикации в других изданиях:

1. Кравцов, Е.В. Технология производства заготовок из древесины березы для малоэтажного домостроения / Е.В. Кравцов // Наука сегодня: Теоретические аспекты и практика применения. Сборник научных трудов по материалам Международной заочной научно-практической конференции. 28 октября 2011 года. С. 111-114.

Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленного оригинал-макета

Подписано в печать 19.04.2013. Формат 60x90 1/16. Бумага 80 г/м2 Гарнитура «Тайме». Ризография. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №99.

Издательство Московского государственного университета леса. 141005, Мытищи-5, Московская обл., 1-я Институтская, 1,МГУЛ. E-mail: izdat@mgul.ac.ru

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования "МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЛЕСА"

04201356993

Г

с/

КРАВЦОВ Евгений Викторович

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗАГОТОВОК ИЗ ДРЕВЕСИНЫ БЕРЁЗЫ ДЛЯ ДОМОСТРОЕНИЯ

05.21.05 - «Древесиноведение, технология и оборудование

деревопереработки»

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Рыкунин С.Н.

Москва 2013 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................5

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.....................17

1.1. Анализ применения заготовок и деталей из древесины березы в строительстве..........................................................................................17

1.2. Анализ существующих способов продольного раскроя круглых лесоматериалов.......................................................................................20

1.3. Обзор и анализ работ по раскрою пиломатериалов на заготовки.....27

1.4. Анализ размерно-качественных характеристик пиломатериалов, влияющих на выход заготовок..............................................................29

1.5. Обоснование целей и задач диссертационной работы........................43

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ПОПЕРЕЧНОГО РАСКРОЯ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ БЕРЕЗЫ...............44

2.1. Решение задачи по определению выхода заготовок из пиломатериалов.......................................................................................44

2.2. Разработка оптимизационной математической модели процесса поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки...........................55

2.3. Выводы по второй главе.........................................................................59

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ РАЗМЕРНО-КАЧЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕОБРЕЗНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ НА ВЫХОД ЗАГОТОВОК..................................60

3.1. Цели и задачи экспериментальных исследований..............................60

3.2. Методика проведения экспериментальных исследований.................60

3.2.1. Исходные материалы и их характеристика........................................61

3.2.2. Организация и методика проведения эксперимента.........................61

3.3. Статистический анализ и уравнения регрессии...................................68

3.3.1.Выбор варьируемых факторов и уровней их варьирования.............68

3.3.2. Выбор плана эксперимента..................................................................69

3.3.3. Определение количества опытов.........................................................72

3.3.4. Определение необходимого объема выборки....................................72

3.4. Анализ результатов экспериментальных исследований.....................74

3.5. Обработка результатов экспериментальных исследований...............79

3.5.1. Нахождение уравнений регрессии для объемного выхода заготовок

с заданными ограничениями................................................................79

3.5.2. Нахождение уравнений регрессии для объемного выхода заготовок свободных размеров длины.................................................................85

3.5.3. Нахождение объемного выхода коротких заготовок из заготовок свободных размеров длины в исследуемой партии пиломатериалов через функцию плотности распределения.........................................91

3.6. Выводы по третьей главе.....................................................................106

4. РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ПАРКЕТНОЙ ДОСКИ ИЗ НИЗКОСОРТНОЙ ДРЕВЕСИНЫ БЕРЕЗЫ.............................................107

4.1. Основные задачи, программа и методика испытаний......................107

4.2. Порядок проведения приемочных испытаний...................................112

4.2.1. Проверка механизмов, технических характеристик, испытание

экспериментальных образцов на холостом ходу.............................112

4.2.2. Анализ результатов испытаний...........................................................114

4.3. Технология производства паркетной доски из низкосортной древесины..............................................................................................118

4.3.1. Общая характеристика оборудования, необходимого для выпуска

паркетной доски..................................................................................123

4.4. Перспективы применения и дальнейшие пути совершенствования конструкции...........................................................................................131

4.5. Выводы по четвертой главе.................................................................132

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.........................................................133

5.1. Расчет капитальных вложений............................................................133

5.2. Расчет себестоимости продукции.......................................................134

5.2.1. Расчет стоимости сырья, материалов и возвратных отходов.........134

5.2.2. Расчет электроэнергии........................................................................135

5.2.3.Расчет фонда рабочего времени оборудования................................136

5.2.4. Расчет численности, часового и годового фондов заработной платы работающих на производстве............................................................137

5.2.5. Расчет расходов по содержанию и эксплуатации оборудования... 140

5.2.6. Расчет цеховых расходов по производству паркетной доски.........141

5.2.7. Расчет себестоимости паркетной доски............................................142

5.3. Расчет эффективности проекта по изготовлению паркетной доски 143

5.4. Организация исходных данных и решение оптимизационной математической модели процесса поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки..............................................................144

5.5. Определение области эффективного использования пиломатериалов различного качества..............................................................................149

5.6. Выводы по пятой главе........................................................................150

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

ИССЛЕДОВАНИЙ......................................................................................151

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.....................................153

ПРИЛОЖЕНИЕ 1................................................................................................164

ПРИЛОЖЕНИЕ 2................................................................................................165

ПРИЛОЖЕНИЕ 3................................................................................................166

ПРИЛОЖЕНИЕ 4................................................................................................167

ПРИЛОЖЕНИЕ 5................................................................................................168

ПРИЛОЖЕНИЕ 6................................................................................................169

ПРИЛОЖЕНИЕ 7................................................................................................189

ПРИЛОЖЕНИЕ 8................................................................................................193

ВВЕДЕНИЕ

В России сосредоточены крупнейшие в мире лесные ресурсы [19], мягкие лиственные породы древесины в которых составляют около 46%, из них более 30% - это береза. Ежегодный допустимый объем изъятия древесины березы составляет порядка 170 млн. мЗ в год, однако используется она лишь на 20-30%.

Кроме правильного проведения рубок главного пользования и лесовос-становительных рубок существует необходимость эффективного использования низкосортной древесины. Рациональное использование лесосырьевых ресурсов является важной задачей, стоящей перед лесопромышленными предприятиями.

По существующим технологиям механической обработки и переработки низкосортной древесины березы изготовление из нее столярно-строительных изделий и заготовок для домостроения крайне не эффективно.

Разработка и организация промышленного производства ресурсосберегающей и экологически безопасной технологии глубокой переработки низкосортной древесины в настоящее время для страны является одной из актуальных задач. Особое внимание уделяется ресурсосберегающим технологиям, позволяющим пересмотреть вопросы использования древесины, в том числе низкосортной мягких лиственных пород, для нужд деревянного домостроения, которое в является одним из наиболее эффективных видов индивидуального жилищного строительства.

По мере создания новых современных энерго- и ресурсосберегающих технологий переработки низкосортной древесины березы, для увеличения ее использования в домостроении, необходимо в первую очередь создавать новые технологии производства заготовок.

Работа выполнена на кафедре «Технологии деревоперерабатывающих производств» Московского государственного университета леса и в Федеральном государственном унитарном предприятии «Государственный научный центр лесопромышленного комплекса» ФГУП «ГНЦ ЛПК» (Москва)

под руководством доктора технических наук, профессора Станислава Николаевича Рыкунина.

Актуальность исследования. В целях удовлетворения потребностей внутреннего рынка в высококачественной и конкурентоспособной лесобумажной продукции отечественного производства и снижения доли импортируемой продукции, согласно одной из основных задач Подпрограммы «Лесопромышленный комплекс» Государственной программы Российской Федерации "Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности" на период до 2020 года является увеличение переработки низкосортной древесины.

Для стимулирования развития энергоэффективных и экологически чистых технологий и материалов, создания условий для их использования в жилищном строительстве необходимо, в первую очередь, создавать новые технологии производства заготовок и изделий из низкосортной древесины.

Специфика домостроения, в частности, деревянного, ориентирует производство домов и комплектов деталей домов, преимущественно на использование пиломатериалов хвойных пород, при этом пиломатериалы мягких лиственных пород и березы используются в незначительных объемах.

С учетом выше изложенного необходимо проведение исследований и разработка технологии, при которой достигаются наилучшие качественные показатели получаемой продукции из древесины березы для домостроения.

Цель и задачи исследования. Основной целью проводимого исследования является разработка эффективной ресурсосберегающей технологии производства заготовок из древесины березы для домостроения на основе теории раскроя и математических методов оптимизации.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1. Разработка оптимизационной математической модели процесса поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки для домостроения.

2. Определение влияния качественных характеристик березовых пиломатериалов на объемный выход заготовок для домостроения.

Практическим результатом диссертационной работы является разработка технологии и оборудования, позволяющие эффективно перерабатывать древесину березы с получением из нее заготовок для домостроения на примере цельномассивной доски пола (далее - Паркетная доска).

Методы исследования. Экспериментальные работы по определению объемного выхода заготовок из пиломатериалов проводились в ООО «Лесопромышленная компания «НАВЛЯ» Брянской области Навлинского района п. Клюковники. Круглые березовые лесоматериалы, распиленные ленточно-пильным станком «SERRA Bavaria» на пиломатериалы, подавались на специально отведенный участок, где проводились измерения их размерно-качественных характеристик путем оцифровывания каждой доски, с дальнейшей обработкой полученных данных в системе автоматизированного проектирования и черчения «AutoCAD» и в программе, специально разработанной в рамках данного исследования «BoardCheck».

Обработка полученных в ходе экспериментальных работ данных осуществлялась математическими методами с получением уравнений регрессии для нахождения коэффициентов объемного выхода заготовок.

Научные положения, выносимые на защиту. Оптимизационная математическая модель процесса поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки для домостроения.

Уравнения регрессии для нахождения объемного выхода заготовок, вырабатываемых при поперечном способе раскроя пиломатериалов.

Научная новизна результатов работы. Разработана и получена в явном виде оптимизационная математическая модель процесса поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки для нахождения максимального значения валовой прибыли.

Получены уравнения регрессии для нахождения коэффициентов объемного выхода основных заготовок, заготовок свободных размеров длины

при поперечном способе раскроя березовых обрезных пиломатериалов.

Достоверность и обоснованность научных результатов. Полученные в ходе выполнения работы научные положения, выводы определяются большим объемом проанализированного материала, а также глубиной и системностью применяемого комплексного анализа, обеспечиваются разнообразием источников информации, использованием комплекса методик и подтверждаются совпадением основных результатов теоретических и экспериментальных исследований. Адекватность математических моделей, полученных в работе, проверена и подтверждена критериями в соответствии с общепринятой в научной практике точностью. Полученные автором решения внедрены в конкретные разработки, образцы техники и технологические процессы. На все разработанные и изготовленные в рамках выполнения работы опытно -промышленные образцы оборудования и программные продукты получены патенты и соответствующие свидетельства, зарегистрированные в Федеральной службе интеллектуальной собственности по патентам и товарным знакам.

Личный вклад диссертанта в решение поставленных задач. Автором разработана оптимизационная математическая модель процесса поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки для домостроения.

Разработана программа и методика испытаний, технические условия, руководства по эксплуатации на опытно-промышленные образцы оборудования, техническое задание на программу ЭВМ «ВоагёСЬеск для моделирования процесса поперечного раскроя пиломатериалов».

Автор непосредственно участвовал в предварительных и приемочных испытаниях разработанного оборудования, проводил авторский надзор за его работой на начальных этапах эксплуатации.

Автором проведены процедуры патентования создаваемого оборудования в «РОСПАТЕНТ» и сертификации выпускаемой из березовых пиломатериалов продукции.

Экспериментальные работы по определению объемного выхода заготовок пиломатериалов проводились автором самостоятельно.

Практическая значимость работы. Разработана технология и изготовлен комплект технологического оборудования для изготовления паркетной доски.

Получена оптимизационная математическая модель процесса поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки, которая позволяет рассчитывать оптимальные планы раскроя и находить максимальное значение валовой прибыли.

Разработана программа ЭВМ «ВоагёСЬеск» для моделирования процесса поперечного раскроя пиломатериалов», которая предназначена для расчета объемного выхода основных заготовок, при использовании поперечного способа раскроя.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Основные результаты диссертационной работы соответствуют п. 1 «Исследование свойств и строения древесины как объектов обработки (технологических воздействий)» и п. 2 «Разработка теории и методов технологического воздействия на объекты с целью получения высококачественной и экологически чистой продукции» из паспорта специальности 05.21.05 «Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки».

Реализация результатов работы. На основании диссертационного исследования автора, в производственной компании ООО «КБ Крапухина» (Приложение 4) было разработано специализированное оборудование для переработки низкосортной древесины березы.

Результаты работы автора были использованы в производственном процессе ООО «ЛПК «НАВЛЯ» при оптимизации процессов получения пи-лопродукции (Приложение 2).

Предложенные в диссертационной работе технология и оборудование, позволяющие перерабатывать низкосортную древесину, с получением из нее продукции с высокой добавленной стоимостью, а, именно, паркетной доски,

были использованы в рамках приоритетного инвестиционного проекта «Организация лесозаготовок и комплексной переработки древесины в Брянской области» (Приказ Министерства промышленности и торговли Российской Федерации №17 от 26.01.2009г.). В рамках приоритетного инвестиционного проекта по предложенной автором технологии предполагается выпуск цель-номассивной доски пола (паркетной доски) в объеме 100,0 тыс. м2 (Приложение 3).

Отдельные разделы диссертационной работы, в которых приводится методика проведения экспериментальных исследований, определяется порядок организации проведения эксперимента, осуществляется анализ результатов экспериментальных исследований, используются при подготовке магистерских работ на кафедре «Технологии деревоперерабатывающих производств» ФГБОУ ВПО «МГУЛ» (Приложение 5).

Внедрение результатов подтверждается документально организациями, которые в своей деятельности применили эти результаты.

Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования были использованы при написании и сдаче научно-технических отчетов:

«Проведение предварительных и приемочных испытаний «Линия по переработке тонкомерной древесины, производству паркетной доски и обшивочных погонажных изделий: отчет о НИОКР»: № 01/09/В-01/09-07/06/5 / Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научный центр лесопромышленного к�