Введение к работе
Актуальность темы.
В настоящее время в лесном комплексе России заготавливается около 150 млн. м3 древесины при плановой расчетной лесосеке 700 - 800 млн. м3. Заготовка древесины ведется в различных регионах страны, включая и лесостепную зону, не только от главных рубок пользования, но и от рубок ухода и санитарных рубок леса. Заготавливаемая древесина в этих районах тонко мерная, фаутная, т.е. имеющая невысокое качество. В балансе общей заготовки и переработки она занимает 30 — 40 % от всей перерабатываемой древесины. Вместе с тем она используется для производства различных столярных и др. изделий (паркет, половая рейка, вагонка и т.д.). Одной из энергоемких и наиболее важных технологических операций при переработке древесины является ее распиловка на пиломатериалы. При существующей технологии переработки и применяемом оборудовании (лесопильные рамы и круглопиль-ные станки), деловой выход древесины с учетом пороков, очень низок и не превышает 50 - 60%, что обусловлено рядом причин: большие потери в опилки 18 - 20%; не оптимальная схема раскроя пиловочного сырья; низкое качество получаемых пиломатериалов.
В последние годы на лесохозяйственных предприятиях (лесхозах) созданы участки и цеха по переработке низкокачественной древесины использующие достаточно крупные и дорогостоящие ленточнопильные станки различных зарубежных фирм и отечественного производства. Первые из них малодоступны для лесхозов по причине их низкой покупательной способности, а станки отечественного производства не эффективны, так как они предназначены для больших объемов переработки и как следствие, имеют высокую энергоемкость технологического процесса пиления древесины, что увеличивает себестоимость выпускаемой пилопродукции.
Исходя из этого, назрела необходимость создания малогабаритного, энергосберегающего ленточнопильного станка имеющего: простое конструктивное исполнение; малую массу и габаритные размеры; малую энергоемкость технологического процесса; стабильную и надежную работу; простоту технического обслуживания и ремонта; быстрый срок окупаемости.
Станок данного типа весьма перспективен для широкого использования на малых деревообрабатывающих предприятиях различных форм собственности. Применение оборудования данного класса позволит производить индивидуальный раскрой маломерной древесины с учетом ее изъянов (фаутность, сбежистость, кривизна и т.д.).
В связи с вышеизложенным можно сделать вывод о том, что в настоящее время в лесном хозяйстве нет достаточно эффективного малогабаритного ленточнопильного оборудования с небольшой величиной энергозатрат, достаточно высокой производительностью и соответствующим качеством получаемых пиломатериалов. Поэтому разработка малогабаритного ленточнопильного станка с обоснованными конструктивно-технологическими параметрами применительно к лесхозам является актуальной задачей для обеспечения качественной распиловки пиломатериалов.
Работа выполнялась в рамках госбюджетной программы ВГЛТА № ГР 01.96.0.010580 «Совершенствование машин для лесовосстановления и рубок ухода в различных типах леса».
Цель работы. Разработка конструкции и обоснование параметров малогабаритного ленточнопильного станка, обеспечивающего повышение качества получаемых пиломатериалов и снижение удельных энергозатрат на единицу продукции.
Объект исследований.
Экспериментальный образец малогабаритного ленточнопильного станка для распиловки лесоматериалов; технологический процесс распиловки лесоматериалов твердолиственных (дуб) и хвойных (сосна) пород.
Предмет исследований.
Закономерности технологического процесса распиловки лесоматериалов на малогабаритном ленточнопильном станке; качество получаемой пилопродук-ции.
Методика исследований.
Изучение качества получаемой пилопродукции проводилось с использованием как стандартных, так и специально разработанных методик и приборов. Теоретические исследования базировались с использованием законов механики, на методах дифференциального и интегрального исчисления. При проведении экспериментальных исследований применялись методы планирования полного факторного эксперимента, полученные результаты обрабатывались методами математической статистики с использованием регрессионного анализа. Обработка полученных данных и расчеты проводились с помощью персонального компьютера с применением стандартных Excel, Statistica программ.
Научная новизна. Заключается в разработке конструкции малогабаритного ленточнопильного станка для распиловки маломерных лесоматериалов применительно к лесохозяйственным предприятиям лесостепной и степной зоны, защищенного патентом РФ на полезную модель №26475; в получении аналитических зависимостей для определения величины скорости подачи; в разработке математических моделей для определения основных конструктивнно-технологических параметров малогабаритного ленточнопильного станка и в нахождении наилучших режимов, обеспечивающих требуемое качество получаемых пиломатериалов.
Научные положения выносимые на защиту:
новая конструкция малогабаритного ленточнопильного станка, защищенная патентом РФ на полезную модель №26475;
аналитические зависимости с компьютерной поддержкой для определения величины разнотолщинности и шероховатости получаемой пилопродукции;
математические модели для определения скорости подачи пильного агрегата на обрабатываемый материал;
- наилучшие конструктивные параметры и технологические режимы работы новой конструкции малогабаритного ленточнопильного станка, обеспечивающие лучшее качество получаемых пиломатериалов.
Достоверность основных положений и рекомендаций подтверждена хорошей сходимостью теоретических и экспериментальных данных, положительными результатами лабораторных исследований и испытаний станка в производственных условиях с созданной новой конструкцией механизма натяжения ленточной пилы.
Практическая ценность и реализация результатов исследований. В результате научных исследований разработана конструкция малогабаритного ленточнопильного станка, позволяющая производить качественную распиловку лесоматериалов, определены наилучшие конструктивные и технологические режимы работы механизма натяжения и подачи. Разработаны практические рекомендации по использованию малогабаритного ленточнопильного станка для распиловки лесоматериалов. Результаты научных исследований переданы в учебный процесс ВГЛТА. Разработанная конструкция станка с новыми механизмами натяжения прошла опытно-производственную проверку в Адлерском лесхозе Сочинского национального парка и Яровском лесхозе Тамбовской области, где показала хорошее качество работы, а также внедрена в научно-производственном центре «Восмоддрев» при ВГЛТА.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях кафедры «Механизации лесного хозяйства и проектирования машин» ВГЛТА (2001 - 2004г.), конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ВГЛТА (2001-2004 г), Саратовского госагроуниверситета (2002), МГУЛ (2004).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 статей, 1 монография, в том числе получен патент РФ на полезную модель №26475.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений.
Общий объем работы составляет 165 страниц, из них 139 страниц основного текста и 26 страниц приложений. Работа включает 44 иллюстрации, 14 таблиц и 139 наименований используемых источников.
