Введение к работе
Актуальность исследования. В связи с повышенным спросом на применение массивной древесины в самых разнообразных сферах деятельности и заинтересованности потребителя в использовании натуральных, экологически чистых материалов возник интерес к термической модификации древесины. Поэтому актуально изучение ее свойств, в сравнении с немодифицированной древесиной. С учетом повышенных затрат на изготовление, необходимо совершенствование технологий производства заготовок из термически модифицированной древесины, учитывающих характеристики качества пиломатериалов.
ТТель и чягтячи нгслештания. Рязпабптка эЛтектииной necvncocfiene-гающей технологии выработки заготовок, на основе исследований свойств термически модифицированной древесины, теории раскроя и математических методов оптимизации.
В соответствии с поставленной целью работы решались следующие задачи.
-
Проведение исследований свойств термически модифицированной древесины в сравнении с немодифицированной.
-
Разработка метода оценки качества пиломатериалов, предназначенных для раскроя.
-
Разработка модели оптимизации выработки термически модифицированных и немодифицированных заготовок из пиломатериалов при поперечном их раскрое по критерию прибыли.
-
Внесение изменений в технологию производства термически модифицированных заготовок по результатам выполненных исследований и решений модели оптимизации.
Методы исследования. Образцы для исследования заготавливались на предприятиях лесопильно-деревоперерабатывающей промышленности.
Экспериментальные данные получены в лабораторных условиях, обработка результатов осуществлялась методами математической статистики.
Раскрой бревен на пиломатериалы проводился в производственных условиях, при этом проводилось фотографирование и паспортизация досок.
Имитация раскроя пиломатериалов на заготовки осуществлялась с помощью компьютерной программы «AutoCAD», в которую вводились цифровые фотографии досок.
Реализация разработанной математической модели выработки термически модифицированных и немодифицированных заготовок из пиломатериалов осуществлялась с помощью компьютерной программы «Раскрой».
Научные положения, выносимые на защиту. Результаты исследований физико-механических свойств термически модифицированной древесины различных пород в сравнении с немодифицированной древесиной.
Метод оценки качества пиломатериалов по суммарной длине бездефектных участков и величине выхода основной заготовки.
Метод расчета выхода коротких заготовок из бездефектных участков пиломатериалов.
Оптимизационная математическая модель выработки термически модифицированных и немодифицированных заготовок из пиломатериалов при поперечном их раскрое по критерию прибыли.
Научная новизна результатов работы. Получены дополнительные данные по физико-механическим свойствам термически модифицированной древесины различных пород в сравнении с немодифицированной древесиной.
Выявлено, что качество образцов после термического модифицирования бревен, оказалось ниже по сравнению с образцами, полученными после модифицирования пиломатериалов.
Предложена оценка качества пиломатериалов по суммарной длине бездефектных участков и величине выхода основной заготовки.
Разработан метод расчета выхода коротких заготовок из бездефектных участков с использованием методов математической статистики.
Разработана и получена в явном виде оптимизационная математическая модель выработки термически модифицированных и немодифицированных заготовок из пиломатериалов при их поперечном раскрое по критерию прибыли.
Достоверность и обоснованность научных результатов. В работе использовалось современное лабораторное оборудование, в том числе лаборатории Лаппеенрантского технологического университета (г. Лаппеенранта, Финляндия) и Исследовательского березового центра (Koivu Keskus, п. Руоколахти Финляндия), лаборатории Московского государственного университета леса, установки для проведения термической модификации торговой марки «Вакуум Плюс». Объем экспериментальных работ и их математическая обработка обеспечивает достоверность результатов. Использование цифровых фотографий при раскрое пиломатериалов на заготовки повысило достоверность данных вводимых в компьютерную программу.
Личный вклад диссертанта в решение поставленных задач. Все теоретические и лабораторные исследования в работе выполнены автором самостоятельно. Автор лично спланировала, организовала и провела на базе Лаппеенрантского технологического университета, Исследовательского березового центра (Финляндия) и МГУЛ всю экспериментальную часть работы. Самостоятельно были проделаны работы по определению физико-механических свойств термически модифицированной древесины в сравнении с немодифицированной, а также работы по нахождению регрессионных уравнений объемного выхода основной заготовки и бездефектных участков. Автором лично выполнены разработка метода расчета выхода коротких заготовок из бездефектных участков, а также разработка оптимизационной математической модели выработки термически модифицированных и немодифицированных заготовок из пиломатериалов при их поперечном раскрое по критерию прибыли.
Практическая значимость работы. Разработана технология производства заготовок из термически модифицированной древесины, которая может быть использована на действующих и создаваемых лесопильно-
деревообрабатывающих предприятиях. Потребителям термической модифицированной древесины при анализе качества предлагаемого на рынке материала рекомендуется использовать данные полученные в диссертационной работе.
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. Результаты исследования физико-механических свойств используются компанией - производителем установок для сушки и термической модификации древесины (торговая марки «Вакуум Плюс»), на ООО «Галщкий завод», компанией «Литинтермодом» для совершенствования технологических процессов сушки и термической модификации древесины.
Результаты исследований используются в учебном процессе на кафедре технологии лесопиления и деревообработки Московского государственного университета леса.
Апробация работы. Основные научные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались:
на пленарном заседании и конференции международной академии наук о древесине IAWS-2009, «Лес как возобновляемый источник жизненных ценностей в изменяющемся мире» (г. Москва, 2009 г.);
на третьем российско-финляндском лесном саммите (г. Санкт-Петербург, 2009 г.);
на международной научно-практической конференции «Культура дерева - дерево в культуре» (г. Ростов-Великий, 2010 г.);
на ежегодных научно-технических конференциях МГУЛ (2010 г., 2011 г.);
на конференции «Тенденции в мебельной промышленности на основе экологически чистых материалов» (г. Красноярск, 2011 г.);
на четвертой международной конференции «Инновации в лесной промышленности и инженерном дизайне» INNO 2011IUFRO (г. София, Болгария).
Результаты исследований использованы при написании научно-исследовательских отчетов:
«Исследование влияния свойств древесины березы на параметры пило-продукции: отчет о НИР (заключ.)»: № 1.35.07 / Московский государственный университет леса (МГУЛ); рук. С.Н. Рыкунин; исполн. Е.Г. Владимирова [и др.] -М., 2010. - 94 с;
«Разработка примерных образовательных программ профессионального цикла для магистров по направлению «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» с использованием результатов исследований научных школ: отчет о НИР (заключ.)»: № 3.1.1/9339 /Мо-
сковский государственный университет леса (МГУЛ); рук. В.Г. Санаев;
исполн. Е.Г. Владимирова [и др.] - М., 2011. - 132 с.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 научных трудов, в том числе три статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.
