?На правах рукописи ***'^ с

КОРШАК Андрей Валентинович

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНЫХ БРИКЕТОВ НА ПРЕССОВОМ ОБОРУДОВАНИИ УДАРНОГО ТИПА

05.21.01 — Разработка и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

,1 9 МАЙ 2011

4847426

На правах рукописи (?рИоН <-и-?.ч= /

КОРШАК Андрей Валентинович

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНЫХ БРИКЕТОВ НА ПРЕССОВОМ ОБОРУДОВАНИИ УДАРНОГО ТИПА

05.21.01 — Разработка и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре Технологии лесозаготовительных производств Санкт-Петербургской гос лесотехнической академии имени С.М. Кирова

Научный управляющий — доктор технических паук, доктор

Бирман Алексей Романович

Официальные оппоненты — доктор технических наук, доктор

Васильев Сергей Борисович

кандидат технических наук, доцент Тюрин Николай Александрович

Ведущая организация — Ухтинский муниципальный техни-

ческий институт (УГТУ)

Защита диссертации состоится «31» мая 2011 г. в_часов на заседании диссертационного Совета Д.212.220.03 при Санкт-Петербургской гос лесотехнической академии имени С.М. Кирова.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке СПбГЛТА. Автореферат разослан «28» апреля 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, проф.

Г.М. Анисимов

ОБЩАЯ Черта РАБОТЫ

Актуальность темы. Рациональное внедрение древесных отходов является одной из важных задач всеохватывающей переработки древесного сырья. Понимание того, что главные прибыли приходятся на переработку древесной породы, а не на рубку леса, уже вышло, это значит, что в перспективе значимая часть пиломатериалов будет выполняться в Рф, что резко прирастит объемы древесных отходов, и сначала — опилок. Брикетированные древесные отходы являются реальной кандидатурой обычным видам горючего как по своим теплотворным чертам, так и по экологическим характеристикам. Но всераспространенные в текущее время технологии производства топливных брикетов из размельченной древесной породы имеют недочеты, особо животрепещущие для малых и средних деревоперерабатывающих компаний. Опыт разных областей индустрии указывает, что действенным методом уплотнения сыпучих материалов является применение воздействий динамического, з частности, ударного, нрава. При всем этом процесс уплотнения размельченной древесной породы при динамическом воздействии исследован еще недостаточно, что делает неосуществимым создать оптимальные конструкции оборудования для уплотнения древесных материалов с применением динамических нагрузок.

Таким макаром, исследование процесса уплотнения размельченной древесной породы и разработка нового оборудования для производства брикетов из размельченной древесной породы, является животрепещущей практической задачей.

Цель работы: исследование теории процесса уплотнения опилок на брикетных прессах с виброударной нагрузкой и разработка оборудования для малых и средних деревоперерабатывающих компаний.

Объектом исследовательских работ являются уплотняемые в брикеты опилки, размещенные в закрытых матрицах прессов с ударной нагрузкой.

Предметом исследовательских работ являются процесс уплотнения опилок, режимы и конструктивные характеристики прессового оборудования.

Научная новизна. Разработанные и исследованные математические модели процесса брикетирования опилок, учитывающие их упругие характеристики и пространственную ориентацию в матрицах при импульсной ударной нагрузке, расширяют теорию уплотнения размельченной древесной породы, позволяют доказывать оптимальные характеристики технологического процесса брикетирования, улучшить конструктивные соотно-

шения пар матрица-пуансон и их число при регулировании величины плотности вырабатываемых брикетов в согласовании с потребительскими чертами конечной продукции.

Значимость для теории и практики. Разработанные математические модели процесса брикетирования опилок развивают теорию уплотнения размельченной древесной породы. Результаты работы позволяют доказать оптимальные характеристики технологического процесса, обеспечивают увеличение свойства брикетов, понижают затраты энергии на их создание и позволяют улучшать конструкторские решения при проектировании прессового оборудования. Разработанная опытнейшая установка позволяет с достаточной точностью получать данные, характеризующие процесс уплотнения опилок под действием ударных нагрузок. Конструкция пресса ударного типа (патент № 96350) рекомендуется к использованию на малых и средних деревоперерабатывающих предприятиях.

Результаты работы могут быть рекомендованы к использованию производственными, проектными, научно-исследовательскими и учебными организациями лесной отрасли.

Достоверность выводов и результатов исследовательских работ обеспечена: применением способов математической статистики; проведением экспериментальных исследовательских работ в лабораторных и производственных критериях и подтвержденной адекватностью приобретенных моделей за счет удовлетворительной сходимости экспериментальных и теоретических данных.

Апробация работы. Главные положения диссертации и отдельные ее разделы докладывались и дискуссировались на интернациональных научно-практических конференциях: «Пути и опыт модернизации оборудования лесопромышленного комплекса», СПб, 2010, «Совершенствование и увеличение надежности оборудования компаний целлюлозно-бумажной и лесоперерабатывающей промышленности», СПб, 2011, «Леса Рф в XXI веке», СПб, 2010; также на научно — технических конференциях ле-соинженерного факультета Санкт-Петербургской гос лесотехнической академии имени С.М. Кирова в 2010-2011 гг.

На защиту выносятся последующие положения:

1. Математическая модель процесса уплотнения объема опилок, позволяющая: 1) установить зависимость их относительной деформации в закрытой прессформе под действием импульсной ударной нагрузки, 2) установить зависимость показателя равноплотности деформируемого объема

опилок от коэффициента диссипации размельченной древесной породы, раскрывающую нелинейный нрав конфигурации плотности в направлении ударного воздействия и найти ее численные значения.

2. Характеристики импульсно-силового воздействия на уплотняемый в закрытой прессформе объем опилок, дозволяющие утверждать о необходимости многократного приложения силового воздействия на уплотняемый объем и устанавливающие продолжительность затухания колебаний.

3. Результаты экспериментальных исследовательских работ брикетов из опилок, подтверждающие возможность их производства под действием ударной нагрузки.

4. Принципная схема виброударного пресса для производства брикетов из опилок по патенту № 96350, обеспечивающая эксплуатационные требования к такому оборудованию в критериях работы малых и средних деревоперерабатывающих компаний.

Публикации. Материалы диссертации размещены в 6 печатных работах, включая две статьи в журнальчике, рекомендованном ВАК РФ для публикации материалов кандидатских и докторских диссертаций, и один патент на полезную модель. Результаты исследовательских работ отражены в научно-технических отчетах по НИР.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, главных выводов и советов, перечня литературы, приложений. Общий объем работы 143 с. Диссертационная работа содержит 32 рисунка, 33 таблицы. Перечень литературы содержит 98 источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во внедрении сформулирована актуальность темы диссертационной работы, определена цель исследовательских работ, изложены научная новизна и практическая ценность работы, сформулированы главные положения, выносимые на защиту.

1. Состояние вопроса и задачки исследовательских работ

Рассмотрено состояние препядствия, включая объем и номенклатуру отходов деревопереработки и методы их использования, имеющееся оборудование для производства топливных брикетов из отходов деревопереработки маленькой фракции, главные подходы к описанию напряженно-деформированного состояния среды под воздействием ударной нагрузки. Проведен анализ исследовательских работ по обозначенным вопросам.

Вопросами уплотнения цельной и размельченной древесной породы занимались многие ученые, посреди их: Н.А. Модин, ГТ.Н. Хухрянский, В.А. Ша-маев, В.И. Огарков, В.И. Патякин, С.М. Базаров и др. Большой вклад в исследование напряженно-деформированного состояния древесной породы при действии динамических нагрузок занесли российские ученые П.Н. Хухрянский, Б.М. Буглай, В.В. Памфилов, В.А. Баженов, В.Н. Быковский, Ф.П. Белянкин, В.Ф. Яценко, Е.К. Ашкенази и др.

Анализ работ показал, что к истинному времени, невзирая на значимый объем выполненных исследовательских работ, разработка производства древесных брикетов на виброударном прессовом оборудовании еще не разработана. На основании анализа состояния вопроса сформулированы выводы и последующие задачки, которые нужно решить для заслуги поставленной цели:

• провести теоретические исследования процесса формирования брикета из размельченной древесной породы под действием виброударной нагрузки;

• создать математическую модель напряженно-деформированного состояния размельченной древесной породы под действием виброударной нагрузки;

• создать опытную установку для проведения исследовательских работ процесса формирования брикета из размельченной древесной породы под действием ударной нагрузки;

• провести экспериментальные исследования процесса формирования брикета из размельченной древесной породы при воздействии ударной нагрузки.

• создать принципную схему прессового оборудования для формирования брикета из размельченной древесной породы под действием виброударной нагрузки;

• создать советы по выбору главных характеристик работы прессового оборудования для формирования брикета из размельченной древесной породы под действием виброударной нагрузки;

• дать советы по организации опытно-промышленного участка по производству брикетов из размельченной древесной породы с применением виброударного прессового оборудования.

2. Теоретические исследования процесса формирования брикета из размельченной древесной породы в закрытой матрице под действием ударной

Определение упругих черт конгломерата древесных частиц. Спрессованный брикет, состоящий из связанных меж собой частиц, не является сплошным однородным телом. Все же, так как связи меж частичками в брикете довольно высокопрочны, к процессу брикетирования можно применить, положения механики деформируемого твердого тела. Такое допущение позволяет при описании упругих параметров размельченной древесной породы управляться экспериментальными данными, приобретенными для цельной древесной породы. Но прессуемый материал является конгломератом древесных частиц, что значительно оказывает влияние на его характеристики. Для описания упругих параметров уплотняемого материала целенаправлено пользоваться способами осреднения, т.е. использовать техническое приближенное решение. Это оправдано приемущественно тем, что рассматриваемый материал не обладает большой стабильностью механических параметров, и внедрение четких способов решения, существенно усложняющих вычисления, не дает существенного роста точности. Данный подход, применительно к древесным материалам, описан в работах А.И. Вигдоровича, A.A. Позднякова, Г.В. Сагалаева и др. ученых. В его базу положено предположение о равенстве компонент тензора напряжений или тензора деформаций отдельной частички и конгломерата частиц — брикета.

Считая рассредотачивание древесных частиц в границах неких углов равномерным, осредненные значения модулей упругости Ajk конгломерата древесных частиц можно найти по известным формулам как математические ожидания величин (переменными <ра,в0,щ обозначены углы разброса частиц, рис. 1):

нагрузки

фиксированной системе координат, связанной с прессформой.

Осредненные коэффициенты податливости конгломерата определяются как математические ожидания при допущении о равномерности разброса частиц:

2а }Ро 2 2 2

IS S ^dcpdedip'

где а'д — коэффициенты пропорциональности меж деформациями е)к и надлежащими им напряжениями для /-той древесной частички в фиксированной системе координат.

Рис. 1. Схема перехода к фиксированной Рис. 2. Схема нагружения

системе координат

Считая размещение древесных частиц в плоскости, обычной к направлению оси нагружения z (рис. 2), хаотическим, т.е. углы в и у/ принимают значение от 0 до л, вычислим значения осредненных модулей упругости и осредненных коэффициентов податливости в согласовании с формулами (1), (2) зависимо от угла разброса частиц (р по отношению к оси z. Произведенные расчеты проявили, что наибольшее значение модуля упругости Ез конгломерата частиц по направлению оси z выходит при стопроцентно хаотическом расположении частиц в пространстве пресс-формы (<р0= к) и составляет 1311,6 и 1950,7 МПа для сосновых и березовых частиц соответственно, при всем этом значение коэффициента поперечного расширения в плоскости, обычной к оси нагружения, составляет соответственно 0,24 и 0,25. Малое значение модуля составляет 902,6 МПа для березовых частиц и 478,6 МПа для сосновых частиц в случае, когда все древесные частички находятся в плоскости, обычной к оси на-

гружения (ipo= 0); коэффициенты Пуассона при всем этом равны 0,66 для сосны и 0,58 для березы.

Построение математической модели формирования брикета из размельченной древесной породы под действием ударной нагрузки. Так как при осевом прессовании действующие напряжения являются, в главном, нормальными, в качестве модели принята стержневая система (рис. 3). Решение задач динамики стержневых систем с конечным числом степеней свободы может быть сведено к решению матричного уравнения:

Kv + Tv + mv = P(t), (3)

где К — матрица жесткости системы, Г — диссипативная матрица, т -матрица масс, Р — вектор наружных нагрузок, v — вектор обобщенных перемещений.

1 : 5 4 5

Рис. 3. Модель среды в виде стержневой Рис. 4. Рассредотачивание внутренних налря-системы жений по высоте брикета

Матрица жесткости формируется при использовании характеристик, зависящих от упругих параметров материала и геометрических характеристик системы. Введение в уравнение (3) диссипативной матрицы обосновано необходимость учитывать воздействие на процесс уплотнения сил трения (наружного и внутреннего). Матрица масс при всем этом отражает воздействие возникающих в системе в итоге приложения ударной нагрузки сил инерции.

Решение (3) найдется в виде разложения:

т = Ф а(0, (4)

где Ф — некая квадратная матрица, а(г) — вектор коэффициентов, зависящих от времени.

После простых преобразований уравнение (3) с учетом (4) воспримет вид:

ФттФй(?) + ФгГФа(0 + Фгл-Фа(0 = Ф ТР(с) (5)

Введем обозначения:

Т = 7П°'5Ф Кт = ((тп0'5)-1)г/С(т0'5)-1 Гт = ((т^УПт0'5)-1 {)

где тп0,5 — матрица, составленная из квадратных корней соответственных частей матрицы масс.

В конечном итоге из (5) с учетом (6) получим:

6(0 + '7П^а(0 + Чак) = (7)

В качестве матрицы ? выбрана матрица нормированных собственных векторов матрицы Кт. Тогда:

= Л, (8)

где Л — матрица собственных

значении матрицы Кт. Для того, чтоб применить к (7) способ разложения по своим формам , нужно, чтоб диссипативная матрица Г имела те же самые собственные векторы у/, что и матрица жесткости К. Таким макаром, получим:

ЧТГтЧ> = Лг (9)

В качестве матрицы Лг примем функцию матрицы Л:

ЛГ=/(Л) (10)

Тогда окончательный вид матричного уравнения движения системы с учетом инерционных, диссипативных и упругих составляющих:

8(0 + 'ура(1)+р2а(0 = Б(0 (11)

Решение (11) выражается через интеграл Дюамеля:

аДО = I к]{г- т)Ь;(т)йг (12)

Импульсная переходная функция для диссипативной системы:

. , , 1 . ( . (13)

где обозначено р1;- = — у—

Располагая значениями коэффициентов a(t) по (4), найдем значения обобщенных перемещений v(t). Внутренние усилия S(t) можно найти от деяния на каждую массу системы сил упругости. В матричной форме записи уравнение для их имеет вид:

5(t) = LsKvW. О4)

где Ls — матрица воздействия внутренних усилий, составленная одним из узнаваемых методов.

Таким макаром, из решения уравнения (4),(14) можно найти переменные по времени значения внутренних усилий в любом элементе рассматриваемой модели также перемещения верхнего сечения каждого элемента при действии случайной наружной нагрузки.

Для проведения численных расчетов была составлена программка, реализованная на базе пакета смешанных вычислений Maple. При помощи составленной программки произведен расчет для варианта уплотнения опилок сосны и березы под действием импульсной нагрузки 300 Н*с; исходная плотность материала р0 принята для расчета равной 0,6 г/см3, модуль упругости Ez по направлению деяния импульсной нагрузки принят равным 1311,6 и 1950,7 МПа для опилок сосны и березы соответственно. Результаты расчета приведены в табл. 1. При всем этом теоретическое значение плотности брикета /jxeop определено из условия:

Р^ор = . _д—Ро. (15)

п0 ^тах

где обозначено: ho — исходная высота брикета в матрице, Azmax -максимальное перемещение верхнего сечения брикета. Таблица 1.

Теоретическое значение плотности брикета из опилок

Порода ^внугр, мм кй, мм Azmax, MM jOteop, Г/СМ3

сосна 20 106 59,61 1,37

сосна 50 20 9,21 1,11

береза 20 106 48,50 1,11

береза 50 20 7,52 0,96

Где обозначено: с/Ш1угр — внутренний поперечник матрицы. В качестве свойства равноплотности / брикета выбрано отношение наибольшего внутреннего напряжения а5 в 5-ом (последнем)

элементе модели к наибольшему внутреннему напряжению 07 в первом элементе, к которому прикладывается наружняя нагрузка:

Расчеты показателя /произведены для коэффициента диссипации у = 0,1 … 1 с шагом Ау = 0,1 при последующих начальных данных: внутренний поперечник матрицы ?1 — 50 мм, исходная плотность материала в матрице р0 = 0,5 г/см3, исходная высота брикета в матрице к0 = 250 мм, опилки березы. По результатам расчета построены графики (рис. 4, рис. 5) и составлено эмпирическое уравнение:

/ = 0,4681у2 — 0,9203у + 0,7642 (17)

Анализируя данные графика на рис. 5, можно прийти к выводу, что формирование равноплотного брикета с принятыми геометрическими параметрами за один удар нереально. Действие следующих ударов наращивает показатель равноплотности: в рассмотренном примере при коэффициенте диссипации у = 1 показатель равноплотности возрастает от 0,302 после первого удара до 0,525 после второго. Четкое число ударов, нужное для формирование брикета с требуемым показателем равноплотности, следует определять экспериментально. /

Рис. 5. Зависимость конфигурации равноплотности среды от коэффициента затухания колебаний

3. Методика экспериментальных исследовательских работ

Экспериментальные исследования проводились в лаборатории кафедры Технологии лесозаготовительных производств СПбГЛТА им. С.М. Кирова и Волховском ЛПХ.

При проведении исследовательских работ по определению воздействия величины ударной нагрузки (импульса) и геометрических характеристик матрицы на

плотность получаемого брикета из размельченной древесной породы контролируемыми независящими параметрами являлись: порода древесной породы, влажность и температура древесной породы, фракционный состав. В качестве управляемых независящих характеристик были приняты импульс приложенной наружной нагрузки Р, исходная плотность обрабатываемой среды р0, внутренний поперечник матрицы d, масса обрабатываемой среды т. Выходным параметром являлась плотность приобретенных брикетов. Использовались опилки 2-ух пород древесной породы — сосны и березы.

На основании конструктивных особенностей экспериментальной установки были выбраны главные уровни причин и интервалы их варьирования (табл. 2): Таблица 2

Уровни варьирования причин

№ Причины Размерность Уровни Интервалы

нижний основной верхний

1 Р Н*с 150 225 300 75

2 т г 20 25 30 5

3 d ' мм 20 35 50 15

4 Ро г/см3 0,5 0,55 0,6 0,05

Эталоны для проведения тестов по определению прочности брикетов из размельченной древесной породы были получены на экспериментальной установке. Для определения предела прочности при сжатии применялась испытательная машина ИМ-5. Испытывались эталоны цилиндрической формы с поперечником 20 мм и высотой 30 мм. Подсчет результатов испытаний по определению предельного напряжения сжатия выполнялся по формуле

где Ртах — наибольшее усилие сжатия, d — поперечник эталона.

Обработка результатов экспериментальных исследовательских работ проводилась на ЭВМ с внедрением программки MS Excel.

4. Результаты экспериментальных исследовательских работ

Опыты были проведены, исходя из методики проведения тестов по формированию брикета из размельченной древесной породы и определению его прочности при сжатии, данной в главе 3.

В согласовании с методикой обработки экспериментальных данных, описанной в главе 3, был проведен регрессионный анализ предложенной в этой же главе модели в виде линейного уравнения:

р = Ь0 + ЬгХг + Ь2х2 + Ь3х3 + Ь4х4, где р — плотность брикета, х — внутренний поперечник матрицы, х2 — исходная плотность материала, — масса обрабатываемого материала, х4 -величина наружного импульса.

Коэффициенты уравнения регрессии для разных пород древесной породы даны в табл. 3. Таблица 3

Значения коэффициентов уравнения регрессии

Коэффициенты Сосна Береза

Ь0 0.31 0.265625

?1 -0.0055 -0.00488

Ъг 1.625 1.4125

ь3 -0.02 -0.017125

и 0.001567 0.001358

Все коэффициенты уравнения регрессии оказались важными.

Проверка однородности дисперсий и воспроизводимости опытов проводилась по аспекту Кохрена. Расчетные значения аспекта Ор оказались меньше табличных (От):

сосна Ср — 0,1250; 0,3400 => б-, вр< От. Как следует, опыты воспроизводимы, имеет место однородность дисперсий. Проверка адекватности регрессионной модели (позволяющая установить, будет ли построенная модель предвещать значения отклика с той же точностью, что и результаты опыта) осуществлялась при помощи ^-распределения. Приобретенные значения для сосны Рр - 0,1710 и для березы Рр = 0,1617 оказались меньше табличного значения ?р = 0,2. Это позволяет прийти к выводу, что догадка об адекватности принимается и математическая модель может быть применена для описания процесса уплотнения.

Таким макаром, линейная регрессионная модель применима для описания процесса формирования брикета из размельченной древесной породы под действием ударной нагрузки при соблюдении тех же критерий и характеристик, при которых проводились выставленные в работе опыты.

Уравнение регрессии, описывающее процесс уплотнения, воспримет

для сосны:

р = 0,31 — 0,0055^ + 1,625р0 — 0,02т + 0,00157Я (19)

для березы:

р = 0,2656 — 0,0049с2 + 1,4125р0 — 0,0171т + 0,00136Р (20) Следует также отметить, что при повторном приложении нагрузки плотность экспериментального материала изменялась. Повышение плотности наблюдалось во всех опытах при следующих 3-4 ударах, что подтверждает данные теоретических исследовательских работ о необходимости многократного приложения нагрузки с целью формирования равноплотного брикета.

Предел прочности при сжатии (МПа) зависимо от плотности брикета можно выразить эмпирической зависимостью в виде уравнения первой степени

для сосны: Осж = -0,6075 + 2,645р, (21)

для березы: Сеж = —0,5675 + 2,735р (22)

Наибольшее значение предела прочности при сжатии составило 2,91 МПа для брикетов из опилок березы и 2,78 МПа для брикетов из опилок сосны (плотность брикетов составляет 1,3 г/см3). Эмпирические зависимости (21), (22) иллюстрируются графиком на рис. 6.

1 — брикеты из опилок сосны

2 — брикеты Iii опилок береш

Рис. 6. Предел прочности брикетов при сжатии

5. Технологическая часть

В технологической части диссертации разработан опытно-промышленный участок для производства топливных брикетов с производительностью 1200-1300 кг/час при потоке опилок до 10 м3/час.

Главным оборудованием участка, рассматриваемым в истинной работе, является пресс, конструкция которого защищена патентом № 96350.

Предлагаемый пресс имеет последующие отличия от прессов, узнаваемых в индустрии:

-матрицы размещены на поворотной платформе;

-на деньке поворотной платформы бездвижно закреплена подпорная пластинка, имеющая высадное отверстие для удаления готовых брикетов;

-механизм сотворения прессующего усилия выполнен в виде жёстко смонтированной на одной плите группы пуансонов, длины которых поочередно растут в направлении к высадному отверстию.

Обозначенные отличия позволяют повысить эффективность устройства за счёт роста его производительности, увеличения плотности изготавливаемых древесных брикетов и упрощения извлечения готовых брикетов из устройства.

Схема предлагаемого пресса представлена на рис. 7-9.

Устройство для производства древесных брикетов включает матрицы

I для прессуемой массы 2, механизм 3 сотворения прессующего усилия, дозатор 4, транспортер 5 для сбора готовых брикетов 6 и привод (на рис. не показан). Матрицы 1 размещены на поворотной, платформе 7, на деньке 8 которой бездвижно закреплена подпорная пластинка 9, имеющая высадное отверстие 10 для удаления готовых брикетов 6. Механизм 3 сотворения прессующего усилия выполнен в виде жёстко смонтированной на одной плите

II группы 12 пуансонов 13, 14 и 15, длины которых поочередно растут в направлении к высадному отверстию 10. Устройство работает последующим образом.

Измельчённые древесные материалы, к примеру, опилки загружают в дозатор 4. Включают привод устройства. При всем этом платформа 8 совершает поворот на угол, величина которого определяется количеством смонтированных на платформе 8 матриц 1 и останавливается. Группа 12 пуансонов движется вниз и любой из пуансонов совершает удар по порции опилок, находящихся в матрицах, уплотняя их. Подпорная пластинка 9 в

период удара производит подпор опилок, что обеспечивает получение брикетов с требуемой высочайшей плотностью. После выполнения удара плита 11 с группой 12 пуансонов 13, 14 и 15 подымается в начальное положение, платформа 8 опять поворачивается на установленной в устройстве угол. Процесс уплотнения прессуемой массы в каждой из матриц 1 осуществляется поочередно 3-мя пуансонами.

Длина первого пуансона 13 (самого недлинного) производит только подпрессовку прессуемой массы т.е. частичное уплотнение прессуемой массы. Длина среднего пуансона 14 наращивает степень уплотнения прессуемой массы, а длина последнего пуансона 15 равна либо более длины матрицы, потому он является высадным, т.е. производит посадку готового брикета из матрицы I на транспортёр 5 для сбора готовых брикетов 6.

Рис. 8. Схема пресса и околостаночного оборудования, вид сверху

7. Схема пресса и околостаночного оборудования, вид впереди

Рис. 9. Механизм сотворения прессующего усилия, вид А по рис. 7

Таким макаром, при каждом повороте платформы 8 повсевременно осуществляется последовательное уплотнение прессуемой массы во всех матрицах 1 устройства зависимо от пуансона, который в это время с ней контактирует, и посадка готового брикета.

В вышеизложенном описании и на рис. 7-9 приведена принципная конструкция прессующего механизма, снаряженного только 3-мя разновеликими пуансонами: подпрессовывающим, прессующим и высадным.

В реальных критериях число прессующих пуансонов может быть увеличено зависимо от требуемой степени прессования, от объема порции опилок и геометрических характеристик брикетов, другими словами их поперечника и длины.

В качестве привода рабочего органа пресса на основании анализа типов вибровозбудителей принят пневматический привод.

Главные ВЫВОДЫ И Советы:

Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследовательских работ позволяют сделать последующие выводы:

1. Имеющееся оборудование не решает задачку утилизации опилок на малых и средних деревоперерабатывающих предприятиях. Целесообразной является разработка конструкций прессов ударного типа с учетом напряженно-деформированного состояния размельченной древесной породы на основании модели многомассной системы.

2. Математическая модель процесса уплотнения опилок ударом в закрытой матрице устанавливает зависимость относительной деформации опилок от величины импульсной нагрузки, формулы (4), (14), открывает нелинейный нрав конфигурации плотности в направлении удара (17) и позволяет найти численные значения характеристик плотности и равноплотности зависимо от коэффициента диссипации.

3. На теоретическом уровне и экспериментально установлено, что формирование равноплотного брикета нереально при однократном импульсно-ударном воздействии. Экспериментально установлен прирост плотности после 3-4 дополнительных ударов, что подтверждает данные теоретических исследовательских работ о необходимости многократного приложения ударной нагрузки с целью получения удовлетворительных характеристик плотности и равноплотности. На практике число ударов рекомендуется определять экспериментально.

4. Экспериментальные данные подтверждают результаты теоретических исследовательских работ о воздействии величины импульсной нагрузки на плотность получаемых брикетов, которая с достаточной для практических расчетов точностью определяется уравнениями регрессии (19), (20). Наибольшая плотность брикетов при однократном приложении нагрузки 300 Н*с составляет 1,06 г/см3 для сосновых опилок и 0,91 г/см3 для березовых опилок при внутреннем поперечнике прессформы 50 мм, также 1,36 г/см3 для сосновых опилок и 1,18 г/см3 для березовых опилок при внутреннем поперечнике прессформы 20 мм, что отличается от на теоретическом уровне определенного значения (табл. 1) менее, чем на 6 %.

5. Предел прочности брикетов при сжатии является функцией плотности брикетов и может быть определен по эмпирическим уравнениям (21), (22). Экспериментально установленное значение предела прочности при сжатии составляет 2,91 МПа для брикетов из опилок березы и 2,78 МПа для брикетов из опилок сосны при плотности брикетов 1,3 г/см3.

6. Установлено, что при допущении об абсолютной жесткости материала матрицы и пуансона время затухания колебаний материала брикета не превосходит 0,0001 с.

7. В критериях малых и средних деревоперерабатывающих компаний рекомендуется к использованию пресс по патенту № 96350 «Устройство для производства древесных брикетов».

8. В качестве привода пресса ударного типа рекомендуется пневматический вибровозбудитель.

Основное содержание диссертации размещено в последующих работах:

1. Коршак A.B., Бирман А.Р., Хитров Е.Г. Брикетирование опилок на прессах ударного типа // Известия Санкт-Петербургской Лесотехнической академии. Вып. № 194. СПб: ЛТА, 2011 г. С. 205-213.

2. Коршак A.B., Бирман А.Р., Хитров Е.Г., Коркка A.A., Селимов A.M. К вопросу увеличения надежности оборудования лесоперерабатывающего комплекса // Известия Санкт-Петербургской Лесотехнической академии. Вып. № 191. СПб: ЛТА, 2010 г. С. 205-213.

3. Бирман А.Р., Коркка A.A., Хитров Е.Г., Патякин В.И., Коршак A.B., Ва-ракосов М.Ю. Устройство для производства древесных брикетов. Патент на полезную модель №96350. опубл. 11.05.2010 Бюл. № 21.

4. Коршак A.B., Красиков Н.О., Некрасов С.И., Селимов A.M. Заготовка и внедрение осины в лесозаготовительном производстве // Разработка и

оборудование лесопромышленного комплекса. Сборник научных трудов. СПб: ЛТА, 2009 г.

5. Бирман А.Р., Локштанов Б.М., Коршак A.B., Селимов А.М., Хитров Е.Г. Устройство для модификации древесной породы // Материалы конференция «Российский лес-2011», Вологда, 2011 г.

6. Красиков Н.О., Коршак A.B., Некрасов С.И., Селимов А.М. Увеличение эффективности заготовки и использования малоценных пород древесной породы // Материалы 2-ой интернациональной научно-практической интернет-конференции «Леса Рф в XXI веке». СПб, 2010 г. с. 171 -175.

Просим принять роль в работе диссертационного Совета Д.212.220.03 либо прислать Ваш отзыв на автореферат в 2-ух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Университетский пер. д. 5.

КОРШАК АНДРЕЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ АВТОРЕФЕРАТ

Подписано в печать с оригинал-макета 22.04.11. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Уч.-изд. л. 1,0. Печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ № 107. С 5 а.

Санкт-Петербургская муниципальная лесотехническая академия Издательско-полиграфический отдел СПбГЛТА 194021, Санкт-Петербург, Университетский пер., 5.