Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время необходимо рационально использовать лесные ресурсы, в том числе и древесину с пороками (сучки, сухобокость, нарост, ребристость). Декоративная древесина с пороками, несмотря на длительную историю применения её в сувенирном производстве, идет в отходы на лесосеке, либо выбраковывается на нижнем складе. Хотя пороки могут быть использованы в производстве особо ценного облицовочного материала, поскольку обладают красивой текстурой. Для определения ценности и использования в дальнейшей обработке древесину с пороками необходимо очистить от коры.
В современных технологиях преобладает механический способ окорки древесины с использованием ножей, фрез, скребков. Вместе с корой снимается и верхний слой древесины, поскольку резцы не могут точно копировать поверхность круглых лесоматериалов с макронеровностями. Поэтому операция окорки древесины с пороками происходит с потерей полезной древесины.
Хорошо зарекомендовал себя способ механизированной окорки древесины гидравлическими струями. Струя представляет собой гибкий режущий инструмент, обладающий высокими динамическими характеристиками и позволяющий точно копировать поверхность древесины с пороками.
Существующие гидравлические установки используют стационарные, импульсные и другие струи. Однако при обработке пороков древесины такими струями удаление коры проводилось с низким качеством. Боковая поверхность древесины окорялась не полностью, оставались не обработанными участки под наростами, сухобокостью. В результате не проявлялся должный эффект окорки исследуемой древесины.
Наиболее целесообразным представляется использование в этом случае вращающихся струй, что позволит по сравнению со стационарными и импульсными струями значительно снизить энергоемкость окорочных машин и потребность воды для окорки. Видится перспектива в проведении исследований по использованию на операции окорки пороков древесины вращающихся гидравлических струй с целью повышения качества окорки древесины.
Цель работы - совершенствование процесса окорки древесины с пороками вращающимися гидравлическими струями.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования являлись круглые лесоматериалы с пороками. В границах объекта изучался пред-
4 мет исследования: процесс окорки круглых лесоматериалов с пороками вращающимися гидравлическими струями.
Методы исследований. В основу исследования взяты научные положения гидродинамики струйных течений, закон сохранения энергии жидкости совместно с уравнением неразрывности, теоремы об изменении количества движения жидкости, методы планирования эксперимента. Обработка экспериментальных данных велась методами математической статистики, реализованными с использованием программных средств статистического анализа. Проводилось сравнение положений теоретического исследования с результатами натурного эксперимента.
Научная новизна работы. Установлены закономерности воздействия вращающейся гидравлической струи на обрабатываемую поверхность применительно к технологии окорки пороков древесины:
экспериментально определены структурные, геометрические характеристики вращающихся струй жидкости, отличающиеся конструктивными особенностями разработанных струеобразующих устройств;
выведены аналитические зависимости интенсивности окорки древесины с пороками от параметров струи и технологических параметров;
экспериментально получены регрессионные зависимости размеров окоренной древесины от параметров струи;
разработаны устройства для создания вращающихся гидравлических струй, защищенные патентами РФ.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
аналитическая зависимость интенсивности процесса окорки круглых лесоматериалов с пороками, позволяющая определить площадь окоренной древесины при изменении параметров вращающейся гидравлической струи и технологических условий процесса окорки;
-
результаты экспериментальных исследований окорки древесины с пороками (сучки, сухобокость, нарост, ребристость) в виде регрессионных уравнений, характеризующие величину площади окоренной древесины при изменении параметров вращающейся гидравлической струи;
-
технические решения для создания вращающейся гидравлической струи;
-
технологические решения по усовершенствованию процесса окорки древесины с пороками вращающимися гидравлическими струями.
Научная и практическая значимость работы заключается в создании технологической схемы использования вращающихся струй на операции первичной обработки древесины с пороками, проектировании гидроструйной установки окорки древесины с пороками. Положения и расчетные формулы диссертации могут быть использованы для проек-
5 тирования новых промышленных установок окорки древесины, создания технологий переработки некондиционной древесины с целью полного использования биомассы дерева.
Достоверность выполненных исследований. Научные положения и выводы, изложенные в диссертации, отражают физическую сущность объектов исследования и базируются на фундаментальных законах гидродинамики, механики жидкого и твердого тела, методах математической статистики. Достоверность полученных результатов подтверждается сходимостью положений теоретического исследования с данными натурных экспериментов и обеспечена применением измерительной аппаратуры, поверенной Марийским центром стандартизации, метрологии и сертификации.
Личное участие автора в получении результатов. Диссертация является результатом исследований, выполненных лично автором, который обосновал тему, определил цели и задачи исследований, разработал методику проведения экспериментов. Все работы по изготовлению экспериментальной установки, проведению экспериментов, обработке материалов, анализу и обобщению результатов исследований проведены автором лично.
Реализация результатов исследований. Полученные результаты используются в производстве ЗАО «Заря - Марий Эл» по созданию технологических процессов переработки древесины с пороками. Лабораторная установка окорки древесины с пороками вращающимися струями жидкости внедрена в учебный процесс и используется в научно-исследовательской работе студентов МарГТУ.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации были заслушаны и получили одобрение на: Всеросс. междисципл. науч. конф. (Йошкар-Ола, 2003г), науч.-техн. конф. МарГТУ, МарГУ (Йошкар-Ола, 2003-2005г), Всеросс. науч.-практ. конф. «Проблемы развития промышленного потенциала муниципальных образований» (Йошкар-Ола, 2004г).
Публикации. По материалам диссертации получено 3 патента (1,5 п.л.) личный вклад 75% и опубликовано 10 статей объемом 3,7 п.л., из них единолично 1 статья в материалах Всероссийской НТК (0,4 п.л.), 2 депонированных рукописи (1,3 п.л.) и 7 работ в соавторстве, в том числе: 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК (0,8 п.л.) личный вклад 75%, 4 статьи в материалах Всероссийских НТК (0,7 п.л.) личный вклад 75%, 1 депонированная рукопись (0,5 п.л.) личный вклад 75%.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, общих выводов и рекомендаций, списка использованной ли-
тературы из 163 наименований, 12 приложений. Общий объем диссертации составляет 196 с, из них: основного текста - 138 с, 50 иллюстраций, 32 таблицы.
