close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Вісник ХНТУСГ ім. П. Василенка, випуск 155, 2014р.

код для вставкиСкачать
МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ ТА ПРОДОВОЛЬСТВА
УКРАЇНИ
ВІСНИК
ХАРКІВСЬКОГО
НАЦІОНАЛЬНОГО
ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ
СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА
ІМЕНІ ПЕТРА ВАСИЛЕНКА
Випуск 155
ІННОВАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ ДЕРЕВООБРОБНОЇ
ПРОМИСЛОВОСТІ ТА МЕХАНІЗАЦІЇ ПРОЦЕСІВ
У ЛІСОВОМУ КОМПЛЕКСІ
Харків 2014
УДК 630*656*001.6.
Друкується за рішенням Вченої Ради ХНТУСГ від 30.10.2014р. протокол № 2
В збірник включені наукові праці Харківського національного технічного університету
сільського господарства імені Петра Василенка, провідних закладів, науково-дослідних
інститутів і підприємств України та зарубіжжя, в яких наведені результати теоретичних та
експериментальних досліджень з розробки, експлуатації, підвищення ефективності
використання машин і технологічних процесів, а також у збірнику представлені матеріали
доповідей Міжнародної науково-практичної конференції “Іноваційні технології деревообробної
промисловості та механізації процесів у лісовому комплексі”, що відбулась в м. Харкові 27–28
листопада 2014 р.
Редакційна колегія:
Академік НААН України, доктор техн. наук, професор Тіщенко Л.М., доктор техн. наук,
професор Войтов В.А., начальник Харківського обласного управління лісового і мисливського
господарства Белоус Б.Г., член-кореспондент НААН Украіни, доктор с.г. наук, професор Ткач
В.П., заслужений працівник освіти України, професор Адамовський М.Г., віце-президент
Лісівничої академії наук України, доктор техн. наук, професор Максимів В.М., доктор техн.
наук, професор Ребезнюк І.Т., академік ІА України, канд. техн. наук, професор Науменко О.А.,
канд. техн. наук, доцент Марус О.А., заслужений працівник промисловості України, канд. техн.
наук Сагаль С.З., канд. техн. наук, доцент Овсянніков С.І. (відповідальний редактор).
Наукове видання
ВІСНИК ХАРКІВСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ ІМЕНІ
ПЕТРА ВАСИЛЕНКА
Випуск 155
«Іноваційні технології деревообробної промисловості та механізації процесів у лісовому
комплексі»
(Свідоцтво про державну реєстрацію – серія КВ №15983-4455 ПР від 01.12.2009р.)
Відповідальний за випуск Овсянніков С.І.
Комп’ютерна верстка та набір: Нездоймишапка Ю.М.
Підписано до друку 30.10.2014р. Папір тип №2. Формат 60х84 1/16. Умов. друк. 8,38.
Тираж 100 прим.
ISBN 5-7987-0176 X
© Харківський національний технічний
університет сільського господарства
ім. Петра Василенка
© ХНТУСГ 2014
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. УДК 674.093
ЛИЧКУВАЛЬНИЙ МАТЕРІАЛ З ВІДХОДІВ ЛІСОЗАГОТІВЛІ
Пінчевська О.О., доктр.техн.наук, Сірко З.С., канд.техн.наук.,
Петілов А.Б.
(Національний університет біоресурсів і природокористування України)
Наведено результати пошукових експериментів з виготовлення
личкувального матеріалу з відходів лісозаготівлі. Розроблено лабораторний
пристрій для поздовжньо-торцевого стругання свіжозрубаних гілок сосни.
Виготовлено дослідний зразок деревиностружкової плити личкованої торцевими
зрізами.
Вироби з деревини, як приязного для людини та екологічного матеріалу,
останнім часом набувають все більшої популярності. Для успішної роботи
деревообробних підприємств необхідною умовою є ритмічне постачання
сировини. Проте, сьогодні в Україні переробники деревини потерпають від її
нестачі, внаслідок недосконалої системи продажу та експорту необробленої
сировини. Крім того, наша країна не відноситься до лісових держав і сировина
високої якості має обмежений обсяг.
Значний обсяг серед меблевих виробів займають меблі для, так званого,
«середнього класу» – тобто меблі з деревиностружкових плит, личковані
струганим шпоном цінних порід деревини. Відомо, що для виробництва
останнього використовують найдорожчу сировину – фанкряж. Мінімальний
діаметр круглих лісоматеріалів, які застосовуються для виготовлення струганого
шпону має бути не менше 26 см. Обмежений обсяг такої сировини на ринку
стримує збільшення виробництва струганого шпону. Тому доцільним є
розроблення технологій переробки низькотоварної сировини та відходів
лісозаготівель.
Серед відходів лісозаготівель – гілля, верхівок тощо, обсяг яких становить
біля 2, 21 млн. м3, лише чверть складають крупномірні відходи, що можуть
використовуватися в якості сировини для плитної та целюлозно-паперової
промисловості. Решта, як правило, спалюється на лісосіці. Між тим, використання
не лише стовбура, але й гілок для отримання струганого шпону сприятиме
зменшенню втрат цінної сировини, тим більше, що обсяг відходів становить
близько 18% від вивезеної стовбурної деревини [1].
Стругання це процес різання з прямолінійним відносно деревини
переміщенням різця, при якому за прохід відокремлюється стружка, номінальною
формою якої є паралелепіпед [2]. Для отримання струганого шпону зазвичай
застосовують дві схеми стругання поперечну, яку закладено у переважну
більшість фанерностругальних верстатів, та поздовжню. Це обумовлено
застосуванням сировини великих діаметрів. У випадку раціонального
використання лісосічних відходів використання цих схем є неможливим. Тому
3
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. запропоновано іншу схему, в результаті якої можна отримати торцевий зріз
тонкомірної круглої сировини, а саме гілки.
Найбільший вплив на якість струганого шпону має шорсткість. параметр
шорсткості поверхні має бути не більше за 200 мкм для деревини дуба, ясена,
ільма, модрини, сосни та розсіяно судинних порід з великими судинами. Для
деревини інших порід – не більше 100 мкм [3]. Для отримання наведених
показників процес стругання проводять або від периферії до центру (для
деревних порід з яскраво вираженими річними шарами) або, навпаки, від центру
до периферії (для деревних порід з широкими серцевинними променями).
Досвід отримання тангенціально-торцевого шпону з капів деревини, який
відноситься до цінного опоряджувального матеріалу, довів можливість
поздовжньо-торцевого стругання деревини малих діаметрів. В результаті цього
процесу отримують торцеві зрізі овальної форми товщиною 0,5– 5 мм. Більшу
товщину зрізів важко отримати внаслідок порушення його цілісності. У разі
стругання зрізів товщиною 0,5 мм ускладнюється подальше оброблення поверхні,
наприклад шліфування.
Для отримання торцевого шпону був виготовлений лабораторний пристрій,
в якому реалізовано вертикальний принцип стругання розміщеного в
завантажувальному лотку зразка гілки. Шляхом плоскопаралельного
вертикального переміщення робочого ножа відносно напрямних відбувається
процес відокремлення торцевого зрізу від основного матеріалу. Для
експериментальних досліджень використано гілки зі свіжозрубаної деревини
сосни вологістю більше 60 % , діаметром 60 мм – рис.1.
Рисунок 1. Зразки отриманих торцевих зрізів
4
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Якість оброблення зрізів, була визначена оптичним методом з
використанням мікроскопу МИС–11, становила 60 мкм. Видно, що застосування
запропонованого способу стругання дає можливість отримати значно нижчу
шорсткість поверхні.
Отримані зрізи були висушені до вологості 6–8% в сушильному пристрої за
температури 100 °С. Для запобігання жолоблення зрізи висушували в
затисненому стані в спеціально виготовлених перфорованих касетах.
Для отримання плити ДСП, личкованої торцевими зрізами, останні
розміщували на поверхні попередньо сформованого килима з осмоленої стружки.
На рис.2. наведено плиту з хаотичним розміщенням зрізів на поверхні, хоча
можливо формувати різні з точки зору естетики та дизайну майбутнього виробу
візерунки, що підвищують декоративні властивості матеріалу.
Рисунок 2. Зразок деревинокомпозиційного матеріалу личкований торцевими
зрізами з гілок деревини сосни
Щоб запобігти подальшої деформації щита зрізи розміщували з обох боків
плити, тобто на фронтальній та зворотній поверхні. Після цього відбувалося
гаряче пресування килима під тиском, який дозволив занурити зрізи «запідлице»
з плитою.
Отриманий матеріал можна розрізати та проводити личкування стін,
стільниць, дверей, меблевих фасадів кухонь, дитячих кімнат тощо.
Проте,
нами
в
якості
в’яжучого
було
використано
карбамідоформальдегідну смолу, що обмежує використання запропонованого
матеріалу. Тому сьогодні є актуальним пошук екологічно чистих клеїв, які б
забезпечили надійне приклеювання торцевих зрізів деревини для отримання
деревинокомпозиційних плит зі значним декоративним ефектом в поєднанні з
високою зносостійкістю .
5
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Список літератури
1. Лакида Ю.П. Аналіз характеристик деревинного компоненту композиційних
матеріалів / Ю.П. Лакида // Вісник Харківського національного технічного
університету сільського господарства ім.Петра Василенка. – 2012. –Вип.123
«Системотехніка і технології лісового комплексу». – С. 115–120.
2. Бершадский А.Л. Расчет режимов резания древесины /Л.А.Бершадский. – М. :
Лесная промышленность, 1967. – с.178.
3. Изделия из древесины и древесных материалов : ГОСТ 7016-82. – [ Чинний від
1983-07-01 ]. – М. : Стандартинформ, 2009. – 5 с.
Аннотация
ОБЛИЦОВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ ИЗ ОТХОДОВ ЛЕСОЗАГОТОВОК
Пинчевская Е.А., Сирко З.С., Петилов А.Б.
Приведены результаты поисковых экспериментов по изготовлению
облицовочного материала из лесосечных отходов. Разработана лабораторная
установка для продольно-торцового строгания свежесрубленных веток сосны.
Изготовлен опытный образец древесностружечной плиты, облицованный
торцевыми срезами.
Abstract
FACING MATERIAL FROM THE LOGGING WASTES
Pinchevska O.O., Sirko Z.S., Petilov A.B.
The results of the searching experiments of facing material from logging wastes
manufacturing are shown. The laboratory equipment for length–crosscut end slicing
from wet pine branches was elaborated. Experience sample of crosscut end slicing
facing chip board was made.
УДК 621.83
ВЫБОР СПОСОБА УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ПРОЦЕССОМ И
ПОСТРОЕНИЕ АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ СЦЕПЛЕНИЯ
Богомолов В.А., профессор, док. техн. наук,
Клименко В.И., профессор, канд. техн. наук,
Михалевич Н.Г., доцент, канд. техн. наук,
Ярита А.А., аспирант
(Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет)
Работа посвящена выбору способа управления и построению алгоритма
управления рабочим процессом электропневматического привода сцепления
6
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. (ЭППС) на основе анализа результатов предварительных экспериментальных
исследований. Поскольку привод управления сцеплением должен обеспечивать
стабильную работу механизма сцепления при различных управляющих
воздействиях со стороны водителя, алгоритм управления должен охватывать
все возможные режимы его работы. Предложен алгоритм работы системы
управления электропневматическим приводом сцепления, который базируется на
трехпозиционном законе управления.
На работу системы управления существенное влияние оказывает выбор
способа и алгоритма управления. Для любой системы управления, в частности
системы управления работой сцепления, наиболее важным является вопрос
управления, а алгоритм это ключевая составляющая процесса управления.
Алгоритмом
называется
преемственная
последовательность
действий,
выполнение которой позволяет достичь определенных целей [1].
Для выбора оптимального способа управления был проведен ряд
экспериментальных исследований разрабатываемой конструкции ЭППС (рис.
1), в ходе которых управляющий сигнал на электропневматические клапаны
подавался сначала непрерывно, а затем в форме широтно-импульсной модуляции
(ШИМ).
1 – ресивер; 2 – впускной электропневмоклапан; 3 – выпускной
электропневмоклапан; 4 – электронный педальный модуль; 5 – электронный блок
управления; 6 – ускорительный клапан; 7 – исполнительный силовой механизм; 8
– датчик положения штока.
Рисунок 1. Принципиальная схема экспериментального ЭППС
На основании результатов проведенных экспериментальных исследований
[2] можно проследить положительное влияние применения ШИМ, при
управлении электропневматическими клапанами, на точность позиционирования
штока исполнительного механизма 7 (см. рис. 1).
7
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. В случае подачи напряжения на клапан в виде непрерывного сигнала (рис.
2 а) наблюдается значительное инерционное перемещение штока
исполнительного механизма. В соответствии с осциллограммой, приведенной на
рис. 2 а, идеальным выглядит случай остановки штока исполнительного
механизма
в
точке
а1,
непосредственно
в
момент
закрытия
электропневматического клапана. Но результаты эксперимента показывают, что
после закрытия клапана шток продолжает перемещаться на расстояние Δх,
которое, для данного случая, составляет около 45% от общего перемещения.
а) включение сцепления без ШИМ
б) включение сцепления с ШИМ
Рупр – давление в управляющей полости ускорительного клапана; Рраб – давление
в полости силового цилиндра; Хштока – перемещение штока силового цилиндра; tвкл
– время подачи напряжения на электропневмоклапан.
Рис. 2. Реализация различных способов управления электропневмоклапаном
В случае применения для управления электропневматическим клапаном
ШИМ (рис. 2 б) наблюдается небольшое увеличение продолжительности
процесса перемещения штока исполнительного механизма, но при этом также
следует отметить гораздо более точное его позиционирование. В случае
прекращения подачи напряжения на электропневмоклапан в точке b1
прослеживается инерционное движение штока до точки b2, величина этого
перемещения составляет лишь около 10%.
Анализ проведенных исследований подтвердил целесообразность
применение ШИМ для управления электропневматическими клапанами.
Дальнейшее построение алгоритма управление ЭППС вплотную связано с
выбором оптимальных параметров широтно-импульсной модуляции.
Как известно [3], большое количество применяемых подвижных резиновых
уплотнений увеличивает трение при перемещении деталей, что приводит к
появлению значительной петли гистерезиса на статической характеристике
привода и ухудшает его чувствительность. Поскольку в конструкции
исполнительного
механизма экспериментального ЭППС
присутствуют
подвижные резиновые уплотнения, перед построением алгоритма работы системы
управления необходимо определить степень влияния гистерезиса на работу
привода.
8
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Как показали результаты экспериментальных исследований (рис. 3) при
наполнении силового цилиндра нарастание давления в штоковой полости до 0,215
МПа приводит к перемещению штока на величину менее 2 мм, что соизмеримо с
выбором зазоров в приводе (рис. 3 а). Также следует отметить, что при
опорожнении штоковой полости силового цилиндра сброс давления на 0,135 МПа
приводит к перемещению штока менее чем на 1 мм (рис. 3 б).
а) наполнение силового цилиндра
б) опорожнение силового цилиндра
Рисунок 3. Экспериментальное подтверждение наличия гистерезиса
Учитывая результаты экспериментальных исследований, было решено
процессы включения и выключения сцепления разбить каждый на две фазы, на
которых параметры ШИМ будут разные (рис. 4).
Параметры ШИМ в фазе1 (Ф1) (рис. 4) и фазе 3 (Ф3) выбираются с учетом
необходимости преодоления гистерезиса в механизме при включении и
выключении сцепления соответственно. Продолжительность импульса impulst1 в
Ф1 предлагается рассчитывать в зависимости от текущего положения штока,
продолжительность impulst3 – в зависимости от скорости перемещения педали
сцепления. В фазах 1 и 3 предлагается управление осуществлять за счет
изменения продолжительности импульсов, продолжительность пауз pauset1 и
pauset3 выбираем минимальной с точки зрения технической характеристики
электропневмоклапанов.
Соответственно фазы 2 (Ф2) и 4 (Ф4) (рис. 4) необходимы для
позиционирования штока исполнительного механизма. Продолжительность
impulst2 предлагается рассчитывать в зависимости от скорости перемещения
педали сцепления, при этом время pauset2 задавать минимальным. В процессе
выключения сцепления impulst4 предлагается задавать минимальным, а управлять
изменением продолжительности паузы pauset4 в зависимости от скорости
перемещения педали.
9
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Рисунок 4. Фазы работы системы управления ЭППС
С учетом анализа литературных источников и ранее проведенных
экспериментальных исследований работу системы управления ЭППС строим на
основе трехпозиционного алгоритма (рис. 5).
UOC – сигнал от датчика положения штока; UЗ – сигнал от датчика положения
педали; Р – показатель порядка расчета определенной ветви алгоритма; δ1 и δ2 –
пределы соответственно верхней и нижней зоны нечувствительности датчика
положения штока; ЭК1 – впускной электропневмоклапан; ЭК2 – выпускной
электропневмоклапан; tоткл – момент времени, когда педаль заняла исходное
положение; ti – текущее время.
Рисунок 5. Алгоритм работы системы автоматизированного управления
10
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Работа предложенного алгоритма автоматизированного управления
основана на постоянном сравнении сигналов UЗ и UOC, поступающих от датчика
положения педали сцепления и датчика положения штока соответственно.
Алгоритм учитывает четыре наиболее вероятные варианта работы:
– состояние покоя (UЗ=0);
– выпуск (UОС>UЗ+δ1);
– впуск (UОС<UЗ-δ2);
– выдержка (UЗ+δ1>UОС> UЗ-δ2).
В результате проведенного исследования можно сделать вывод, что
использование широтно-импульсной модуляции при управлении ЭППС
обеспечивает хорошее следящее действие в приводе. Наличие гистерезиса в
исполнительном механизме привода подчеркивает необходимость применения
различных параметров ШИМ на разных этапах работы привода. Выбор
оптимальных параметров ШИМ можно производить на основе результатов
экспериментальных исследований или математического моделирования работы
электропневматического привода сцепления.
Список литературы
1.
2.
3.
Красюк А.Н. Совершенствование электронно-пневматической тормозной
системы автотранспортных средств: дис. на соискание уч. степени канд. техн.
наук: 05.22.02 / Красюк Александр Николаевич – Харьков, 2011 – 188 с.
Богомолов В.А. Пути повышения быстродействия исполнительного
механизма электропневматического привода сцепления автомобилей /
Богомолов В.А., Клименко В.И., Михалевич Н.Г., Ярита А.А.// Вісник
СевНТУ, серія Машиноприладобудування та транспорт– Севастополь:
СевНТУ. – 2013. Вип. №142.– C.73 – 75.
Логвинов В.П. Разработка и исследование пневмогидравлического усилителя
привода управления сцеплением большегрузного автомобиля: дис. канд.
техн. наук: спец. 05.22.02/ Валерий Павлович Логвинов. – Х., 2001. – 221с.
Анотація
ВИБІР СПОСОБУ КЕРУВАННЯ РОБОЧИМ ПРОЦЕСОМ ТА
ПОБУДОВА АЛГОРИТМУ КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОПНЕВМАТИЧНИМ
ПРИВОДОМ ЗЧЕПЛЕННЯ
Богомолов В.О., Клименко В.І., Михалевич М.Г., Ярита О.О.
Робота присвячена вибору способу керування та побудові алгоритму
керування робочим процесом електропневматичного приводу зчеплення на
підставі аналізу результатів попередніх експериментальних досліджень.
Оскільки привод зчеплення повинен забезпечувати стабільну роботу механізму
зчеплення при різноманітних керуючих діях з боку водія, алгоритм керування
повинен охоплювати всі можливі режими його роботи. Запропоновано алгоритм
11
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. роботи системи керування зчепленням, який базується на трьохпозиційному
законі керування.
Abstract
METHOD CHOICE OF THE WORKFLOW MANAGEMENT AND
ALGORITHM DEVELOPMENT FOR ELECTROPNEUMATIC CLUTCH
ACTUATOR CONTROL
V. Bogomolov, V. Klimenko, N. Mikhalevich, A. Yaryta.
The given work deals with the method choice of the workflow management and
algorithm development for electro-pneumatic clutch actuator control on the basis of
analysis of results of preliminary experimental studies. Since the clutch control drive
should ensure a stable operation of the clutch mechanism under different control
actions on the part of the driver, the control algorithm should cover all possible modes
of operation. The algorithm of the electro-pneumatic clutch control system operation,
which is based on a three-position control law, is offered.
УДК 674:621.928.93
ПЕРЕРАБОТКА БИОМАССЫ В ТВЕРДОЕ БИОТОПЛИВО ВТОРОГО
ПОКОЛЕНИЯ
ВОЙТОВ В.А., д.т.н, проф.
Харьковский университет сельского хозяйства имени Петра Василенко
БОНДАРЕНКО М.В., к.т.н.
Днепропетровский национальный университет имени Олеся Гончара
БУНЕЦКИЙ В.А., аспирант
Харьковский университет сельского хозяйства имени Петра Василенко
e-mail: [email protected]
В статье проведен анализ современного состояния технологии
переработки биомассы в твердое топливо. На основе проведенного анализа и
предложенной физико-химической модели биомассы сформулированы основные
положения новой технологии переработки. Представлены опытный образец
технологической линии, реализующей предложенную технологию, и результаты
работы технологической линии на различных типах биомассы.
Ключевые слова: биомасса, микроизмельчение, гранулирование, полимер,
прессование, технологическая линия
12
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. 1. Введение
1 Анализ современного состояния технологии. Проанализируем существующие
технологические подходы к переработке биомассы в гранулированное топливо с
точки зрения качества готового продукта.
1.1. С точки зрения влияния технологического процесса на конечный
продукт, все нормативы качества, регламентированные стандартом EN
14961-2, можно разделить на две категории:
 Нормативы, не зависящие от технологического воздействия на биомассу
 Нормативы, зависящие от технологического воздействия на биомассу
Применение нормативов первой категории ограничивает использование
определенных видов биомассы и различных видов отходов её промышленной
переработки по показателям, прямо или опосредованно связанных с их
химическим составом. При этом, стандарт не требует жесткого исполнения
потребителями и производителями, и нам известно множество примеров
производства и использования твёрдого биотоплива, выходящих за рамки
этих нормативов.
В любом случае, эта категория нормативов, в основном, не влияет на
эффективность технологии переработки биомассы в топливные гранулы.
Следовательно, анализ эффективности технологии производства топливных
пеллет, с точки зрения их качества, следует проводить в рамках второй категории
нормативов. При этом следует понимать, что спецификации стандарта ЕС - EN
14961-2 является отражением распространённых в настоящее время
технологических подходов к производству твёрдого биотоплива, а эти подходы, в
свою очередь сводятся к четырём макроэтапам:
1) Предварительная подготовка сырья;
2) Сушка;
3) Прессование;
4) Охлаждение готовых гранул.
В этом случае, под критичностью необходимо понимать то, что относительно
незначительные изменения физико-механических характеристик сырья могут
приводить к глобальным изменениям показателей качества продукции. При этом,
значительно увеличиваются энергозатраты на производство.
Кроме того, необходимо отметить, что существуют определённые виды
биомассы, которые не поддаются переработке в твёрдое топливо с помощью этого
технологического подхода (например - древесная кора).
На основании вышеизложенных фактов, можно сделать вывод о
несовершенстве современного технологического подхода, в независимости от
применяемого при его реализации, технологического оборудования.
1.2. Для полноты картины необходимо дать оценку затратам,
сопровождающим производство гранулированного биотоплива из
биомассы.
В первую очередь это затраты электрической и тепловой энергии. Анализ
этих затрат, проводился на основании информации предоставляемой
производителями
технологического
оборудования
и
производителями
13
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. гранулированного биотоплива, что позволило получить объективную картину и
выделить несколько ключевых моментов.
Во-первых, были выявлены и проанализированы элементы технологического
процесса, в которых сконцентрированы основные энергозатраты:
1) Предварительное измельчение сырья;
2) Сушка измельченного сырья;
3) Прессование биомассы.
Во-вторых, проявилось явное несоответствие между информацией о расходе
энергии на единицу производимой продукции, предоставленной производителями
биотоплива и заявленной производителями оборудования для его производства,
что связанно с критической зависимостью процессов происходящих с биомассой
при её технологической переработке от физико-химических свойств сырья.
В-третьих, стало понятно, что все производители «выносят за скобки» учета
энергозатрат, тепловую энергию, потребляемую в процессе сушки
предварительно измельчённой биомассы. Это не позволяет корректно оценить
эффективность производства, т.к. речь идёт о генерации десятков МВт тепла на
тонну готовой продукции и требует ощутимых капитальных и эксплуатационных
затрат.
В-четвертых, обращает на себя внимание тот факт, что оборудование, с
помощью
которого
осуществляются
вышеперечисленные
элементы
технологического процесса, является самым инвестиционно затратным, но при
этом подвержено быстрому износу, и эта тенденция не зависит от производителя
оборудования.
Таким образом, анализ эффективности существующей технологии с точки
зрения затрат, приводит к выводу о несовершенстве современных
технологических подходов к производству твёрдого биотоплива.
С нашей точки зрения, основной причиной современного состояния
обсуждаемой выше технологии, является отсутствие адекватного понимания
физико-химических
закономерностей,
обуславливающих
процессы,
происходящие при гранулировании биомассы. Важно подчеркнуть, что процесс
разработки технологии гранулирования биомассы, с целью получения топлива,
исторически использовал, внешне аналогичные, технологические подходы к
производству гранулированных кормов. Прямой механический перенос
«кормовой» технологии на «топливную» не корректен. Это связано с тем, что
химический и гранулометрический состав сырья для гранулирования имеют
принципиальные отличия, а различные цели использования продукта, требуют от
получаемых гранул отличающихся потребительских свойств.
Подводя итоги всего вышесказанного, мы пришли к такому
принципиальному заключению:
Дальнейшее
совершенствование
технологии
получения
твёрдого
гранулированного биотоплива лежит в поле изменения существующих
технологических подходов и должно основываться на глубоком понимании
физико-химических свойств биомассы. В первую очередь необходимо построить
корректную физико-химическую модель биомассы как объекта для
14
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. гранулирования. Затем, на этой базе, разработать технологию и подобрать
существующее или создать новое оборудование для практической реализации
этой технологии для производства.
Дальнейшая классификация нормативов стандарта ЕС, где критерием
становится инвариантность качества топливных пеллет к физическим
характеристикам биомассы (таким как температура, влажность, дисперсный
состав, механические свойства и др.) на входе в технологический процесс, при
неизменной проектной производительности, приводит нас к выделению двух
условных групп:
1) Показатели, не зависящие от изменения физических свойств биомассы –
диаметр, длина и абсолютная влажность;
2) Показатели, критичные к изменениям физических свойств биомассы –
насыпная плотность, содержание мелкой фракции, механическая стойкость.
В этом случае, под критичностью необходимо понимать то, что относительно
незначительные изменения физико-механических характеристик сырья могут
приводить к глобальным изменениям показателей качества продукции. При этом
могут значительно изменяться энергозатраты на производство.
В процесс разработки технологий гранулирования биомассы с целью
получения топлива исторически использовались технологические подходы
аналогичные производству гранулированных кормов. Однако прямой
механический перенос «кормовой» технологии на «топливную» не корректен. Это
связано с тем, что химический и гранулометрический состав сырья для
гранулирования имеют принципиальные отличия, а различия в назначении
продукта требуют от получаемых гранул других потребительских свойств.
Таким образом, можно сформулировать актуальную задачу по разработке
технологии гранулирования биомассы более эффективной, чем существующие
технологии. Для этого, в первую очередь, необходимо построить корректную
физико-химическую модель биомассы как объекта для гранулирования.
1.3. В заключение краткого описания физико-химической модели
биомассы необходимо сделать некоторые выводы.
 Построенная нами физико-химическая модель даёт возможность
ответить на большинство вопросов, связанных с различными
аспектами реализации существующих технологических подходов к
производству твёрдого гранулированного биотоплива.
 Физико-химическая
модель
позволяет
реализовать
новый
технологический подход к промышленной переработке биомассы,
технические решения на базе которого, приведут к увеличению
эффективности производства гранулированного биотоплива и будут
характеризоваться высокой инвариантности по сырью.
 Новый технологический подход позволит управлять качеством
производимой продукции, что, рано или поздно, приведёт к изменению
стандартов качества твёрдого биотоплива.
2. Презентация технологии. На основании представленной в третьей части
физико-химической модели нами была разработана и реализована
15
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. технология гранулирования биомассы для производства топлива, состоящая
из последовательности четырёх условных технологических этапов:
 Первичная подготовка сырья;
 Окончательная подготовка биомассы к гранулированию;
 Прессование;
 Охлаждение и стабилизация влажности гранул.
Рассмотрим каждый из этапов более подробно, при этом обратим особое
внимание на основные отличия разработанной технологии в её сравнении с
технологией, массово примеряемой сегодня для переработки биомассы (см.
позицию 2.1.). Это сравнение будем проводить в разрезе технологических
процессов и оборудования необходимого для их реализации.
2.1. Основными технологическими задачами, решаемыми на этапе
предварительной подготовки сырья, являются:
2.1.1. Удаление минеральных и других инородных примесей. Для
этого могут применяться различные типы просеивателей и
сепараторов, используемых в настоящее время.
2.1.2. Приведение всего исходного сырья к необходимому, для
дальнейшей переработки, фракционному составу. Требования к
максимальному размеру частиц биомассы (≤10 мм в случае нового
подхода, против ≤ 3 мм в «стандартном» случае), являются
существенным технологическим отличием. Необходимо отметить,
что при выборе типа технологического оборудования для «грубого»
измельчения биомассы, предпочтение необходимо отдавать
измельчителям, которые максимально используют при работе
физический механизм деформации сдвига с преобладающей
составляющей резания. Это связанно с капиллярнопористой и
волокнистой внутренней структурой биомассы.
2.2. Основными технологическими задачами, решаемыми на этапе
окончательной подготовки биомассы, являются:
2.2.1. Микроизмельчение биомассы. Это изменение фракционного
состава сырья до максимального размера частиц ≤100 мкм. В
качестве базового подхода к диспергированию биомассы нами был
выбран
процесс
дезинтегрирования.
Такой
подход
к
диспергированию максимально эффективен при измельчении
«лёгких» и мягких капиллярнопористых материалов, абразивность
которых не велика. Для его реализации нами был разработан и
запатентован специализированный дезинтегратор, конструкция
которого учитывает, в первую очередь, волокнистую структуру
биополимеров, при их измельчении.
2.2.2. Сушка микроизмельчённой биомассы. Принципиальным
отличием процесса сушки в случае нового технологического
подхода становится то обстоятельство, что при микроизмельчении
биомассы до размеров частиц ≤100 мкм полностью разрушается
16
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. макрокапиллярная структура исходного капиллярнопористого
вещества. Это принципиально меняет кинетику процесса сушки
биомассы
и
позволяет
перейти
к
использованию
высокоэффективного сушильного оборудования. В качестве
технологического оборудования на этой стадии процесса мы
используем
циклонный
тепломассообменный
аппарат,
выполняющий одновременно несколько функций – сушку, нагрев и
первую стадию сепарации перерабатываемого сырья.
2.2.3. Аспирация использованного воздуха. Процесс аспирации
воздуха является обязательным элементом любого технологического
процесса, связанного с переработкой древесины. В нашем случае,
система аспирации должна выполнять функцию очистки влажного
воздуха с одновременным возвратом сепарированных микрочастиц
биомассы в технологический процесс. Этот момент является одной
17
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. из важных отличительных особенностей нашего технологического
подхода к переработке биомассы. В качестве технологического
оборудования для реализации процесса, используется два
последовательно расположенных аппарата, первый из которых,
упомянут выше, а второй разработан специально для улавливания
древесной пыли специалистами кафедры «Системотехники и
технологий лесного комплекса» ХНТУСХ им. П. Василенко, и
представляет собой циклон со встроенным ротором специальной
конструкции.
2.2.4. Регулирование влажности биомассы. Финальной стадией
технологического этапа окончательной подготовки биомассы
является регулирование влажности биомассы перед началом
процесса прессования. Необходимость такого процесса обусловлена,
с одной стороны тем, что исходя из физико-химической модели,
показатели влажности и температуры материала критичны для
эффективного прессования биомассы, а с другой стороны, этими
показателями крайне сложно управлять в режиме «on-line» на
предшествующих
стадиях
этого
технологического
этапа
переработки материала. Процесс сушки микроизмельченной
биомассы специально проводится таким образом, что в результате
мы получаем «пересушенный» на 2-3% материал, который после
точного измерения абсолютной влажности, необходимо увлажнить
до «эффективного» показателя абсолютной влажности. Для этого
нами используется аппарат, представляющий собой двух шнековый
смеситель
с
форсунками
для
распределённой
подачи
подготовленной воды.
2.3. Основными технологическими задачами, решаемыми на этапе
прессования, являются: максимальное уплотнение предварительно
подготовленной биомассы под воздействием «медленных» нагрузок, при
которых деформации материала имеют выраженный вязко-текучий
характер, и формирование гранул заданных геометрических размеров.
Основным отличием предлагаемой технологии от «стандартных»
является характер прилагаемых к объекту прессования нагрузок.
Общеизвестно, что при всём разнообразии конструкций прессов,
используемых в настоящее время для гранулирования биомассы, все они
характеризуются:
 в случае использования поршневых или роликовых прессов, механизмом
«быстрых» ударных нагрузок на материал с высокой дискретизацией;
 в случае использования шнековых прессов, применением «коротких»
прессов с высокой частотой вращения шнека (≥1000 оборотов/минуту), что
при непрерывном характере нагрузки ведет к преобладанию упругого
механизма деформации материала.
Для реализации нового технологического подхода нами в применён
«длинный» двух шнековый пресс-экструдер с низкой частотой вращения и
18
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. возможностью дополнительного нагрева прессуемого материала. Понятно, что
использование такой машины привело к принципиальному улучшению её
эксплуатационных характеристик, относительно используемых в настоящее время
прессов.
2.4. Основными технологическими задачами, решаемыми на этапе
охлаждения и стабилизации влажности гранул, являются:
2.4.1. Стабилизация сформированной структуры гранул путем
снижения их температуры при минимальных нарушениях
сформированной
структуры.
Снижение
температуры
гранулированной биомассы, как указывалось выше, ведёт к
изменению
релаксационных
состояний
биополимерных
компонентов материала и приводит их в твердое фазовое состояние.
Важным соображением, определяющим динамику технологического
процесса на этой стадии, является фазовое состояние воды,
присутствующей во внутренней структуре материала. Понятно, что
резкое снижение давления при неизменной температуре приведёт к
интенсивному
вскипанию
воды
внутри
формирующейся
биополимерной структуры. Это, в свою очередь, создаст условия для
нежелательного, с точки зрения конечного качества, частичному
разрушению формирующихся гранул. Таким образом, температура и
давление в любой точке материала, на этой технологической стадии,
должны быть согласованна с температурой и давлением воды на
линии насыщения, в том смысле, что вода при этих же параметрах,
должна, гарантированно находится в жидком фазовом состоянии.
Для соблюдения этого условия в качестве теплообменного аппарата
нами используется «длинная» формирующая гранулы матрица с
интенсивным принудительным охлаждением.
2.4.2. Удаления из сформированных гранул избыточной влаги. Для
придания готовому продукту требуемых стандартом ЕС
характеристик влажности необходимо удалить из него избыточную
жидкость в количестве до 5 % абсолютной влажности, и охладить
готовые гранулы до температуры хранения. В качестве
технологического оборудования на этой технологической стадии
используется ленточный воздушный охладитель, позволяющий
свести к минимуму механические и температурные напряжения,
неизбежно сопровождающие этот процесс.
2.5. Обсуждение результатов. Теперь можно представить некоторые
результаты, полученные при переработке различных видов биомассы с
использованием представленного технологического подхода.
3. Практические результаты
На основании представленной в третьей части физико-химической модели
была разработана и реализована технология гранулирования биомассы для
производства топлива. Реализация состоит в разработке проектная документация
19
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. и легализации технических условий (ТУ 29.5-2571100774-001) на
технологическую линию производительностью 1000 кг/час. Был изготовлен и
испытан опытный образец технологической линии (Рис.1).
Рисунок 1. Опытный образец технологической линии гранулирования
биомассы
С помощью опытного образца технологической линии, были переработаны в
топливные гранулы пробные партии таких видов биомассы как:
Рисунок 2. а) исходное сырье – гидролизный лигнин; б) готовые гранулы;
в) готовые гранулы (крупный масштаб).
Рисунок 3. а) исходное сырье – торф; б) гранулы.
20
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Рисунок 4. а) исходное сырье –компост; б,в) готовая гранула.
Рисунок 5. Гранулы из растительных отходов, образующихся при уборке
подсолнечника.
Рисунок 6. а) исходное сырье - кора хвойных пород древесины; б) готовые
гранулы
Оценка качества полученных гранул, показала следующие результаты: 1)
насыпная плотность – 800-850 кг/м³ (мнимая плотность – 1300-1350 кг/м³); 2)
содержание мелкой фракции - ≤0,2%; 3) механическая стойкость – 99,3%. При
этом, показатели качества, отражающие химический состав топливных гранул,
оставались неизменным, относительно сырья. Это означает, что новый
технологический подход к переработке биомассы, позволяет получать топливные
гранулы с показателями качества, значительно превышающими требования
стандарта ЕС, вне зависимости от типа биомассы, что подтверждает нашу
гипотезу об инвариантности технологии к сырью.
4. Выводы
21
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Предложенная физико-химическая модель позволяет:
1) возможность ответить на большинство вопросов, связанных с
различными аспектами реализации существующих технологических подходов к
производству твёрдого гранулированного биотоплива;
2) реализовать новый технологический подход к промышленной
переработке биомассы, технические решения на базе которого, приведут к
увеличению эффективности производства гранулированного биотоплива и будут
характеризоваться высокой инвариантностью к свойствам исходного сырья.
Список литературы
1. Аким Э. Л. Релаксационное состояние полимерных компонентов бумаги и
его влияние на механические свойства / Э. Л. Аким // I Международная
научно-техническая конференция «Проблемы механики целлюлознобумажных материалов» — Архангельск, 13-17 сентября 2011 г. — С. 24 —
33.
2. Дарманьян П. М. Физико-химические основы технологи гранулирования
комбикормов и их компонетов: Автореф. дис. … д. т. н / П. М. Дарманьян. —
Одесса: Одесский технологический институт пищевой промышленности,
1992. — 32 с.
3. Евстигнеев Э.И. Химия древесины: Учеб. пособие. / Э.И. Евстигнеев. —
СПб.: Изд-во Политехн.ун-та. — 2007. — 148 с.
4. DIN EN 14961-2:2011-09. Solid biofuels - Fuel specifications and classes
Анотація
ПЕРЕРАБОТКА БИОМАССЫ В ТВЕРДОЕ БИОТОПЛИВО
ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ
Войтов В.А., Бондаренко М.В., Бунецкий В.А.
В статті проведено аналіз сучасного стану технології переробки
біомаси в тверде паливо. На основі проведеного аналізу та запропонованої
фізико-хімічної моделі біомаси сформульовані основні положення нової
технології переробки. Представлені дослідний зразок технологічної лінії, що
реалізує запропоновану технологію, і результати роботи технологічної лінії на
різних типах біомаси.
Ключові слова: біомаса, мікроподрібнення, гранулювання, полімер,
релаксаційний стан, пресування, технологічна лінія
Abstract
PROCESSING OF BIOMASSY IN THE HARD BIOPROPELLANT OF THE
SECOND GENERATION
Voitov V., Bondarenko M., Bunetsky V.
22
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. The article analyzes the current state of technology for processing biomass into
solid fuel. On the basis of the analysis and the proposed physical-chemical model of
biomass formulated the basic principles of the new processing technology. Presented a
prototype of the production line, implementing the proposed technology and the results
of the production line at various types of biomass.
Keywords: biomass, polymer extrusion, disintegeration, granulation, production
line
УДК 630.81
ЩОДО ДЕЯКИХ ОСОБЛИВОСТЕЙ РОЗТАШУВАННЯ СУЧКІВ У
СТОВБУРАХ СОСНИ
Буйських Н. В., канд. техн. наук
(НУБіП України)
Наведено методику проведення та результати експериментальних
досліджень з розташування сучків та визначення частоти з якою вони
зустрічаються в різних зонах стовбура сосни. Виконана перевірка гіпотези про
нормальність розподілу сучків за допомогою програми Excel.
Сучки є найпоширенішою вадою деревини, які погіршують її сортність та
впливають на споживчі якості. Кількість їх у стовбурі, розташування, розміри та
стан залежать від породи, умов зростання, віку, повноти насадження та інших
факторів [1, 2, 3]. Тільки невеликі ділянки стовбура є вільними від сучків. Для
встановлення закономірностей розташування сучків у стовбурі і можливості
подальшого прогнозування безсучкової зони були проведені дослідження.
Зважаючи на особливості розташування сучків у стовбурах сосни стовбури
були поділені на три зони: нижня із зарослими сучками, яка складає 30 % від
довжини стовбура; середня зона – ділянка мертвої крони (від 30 до 70 %
стовбура) та ділянка живої крони – верхня зона [4]. Для визначення розмірів і
кількості зарослих у деревину сучків проводилося дослідне розпилювання за
методикою [5].
На пиломатеріалах після розпилювання розміри сучків вимірювалися
штангенциркулем по дотичних до контуру сучка. На інших частинах стовбура, де
сучки виходять на бокову поверхню, вимірювали також по дотичних, які
паралельні вісі стовбура.
Дослідження проводилися на стовбурах з віковим діапазоном у 45-110
років, які зростали в суборах Київської, Рівненської та Житомирської областях.
Було встановлено, що протяжність зони з зарослими сучками з віком
збільшується, а її відносні довжини скорочуються. Це пояснюється тим, що за
висотою дерев діаметр гілок збільшується і вони повільніше відмирають. Зі
23
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. збільшенням висоти стовбура збільшується діаметр зрослих сучків, причому в
кінці середньої зони вони розташовуються ближче до бічної поверхні стовбурів.
Як для середньовікових так і для стиглого лісу було встановлено, що на
початку мертвої зони розташовані найменші сучки, потім, піднімаючись по
стовбуру вгору, розміри сучків збільшуються, досягаючи найбільших розмірів на
початку живої крони, і з підняттям вгору, розміри сучків поступово зменшуються
Середній діаметр сучків ділянок мертвої крони, яка становила від 0,3 до 0,7
висоти стовбура, для стиглих деревостанів змінювався від 33,4 мм до 35,1 мм. В
ній є як зарослі сучки, так і сучки, які вийшли на бічну поверхню. В кінці зони
мертвої крони з’являються здорові зрослі з деревиною сучки, на початку зони
діаметр зарослих сучків не перевищував 26 мм, а торці їх розташовуються на
більшій глибині стовбура. За висотою стовбура діаметр зарослих сучків
збільшується і вони розташовуються ближче до бічної поверхні. В кінці цієї зони
зарослі сучки зустрічаються рідко. Сучки, які вийшли на початку зони на бічну
поверхню, мали діаметр 15–25 мм, а в кінці зони їх діаметр міг досягати 180–185
мм (рис. 1).
У зоні живої крони знаходиться найбільша кількість здорових зрослих
сучків середнього діаметру від 40,2 мм до 41,5 мм, причому на початку сучки
великі, а в кінці розміри їх поступово зменшуються.
Рисунок 1. Розподіл розмірів сучків на різній висоті стовбура
у стиглому віці
Результати статистичної обробки проведених вимірювань показали, що
коефіцієнт варіації розмірів сучків є високим, має тенденцію зростання від
початку середньої зони, потім набуває максимуму на початку верхньої зони і
зменшується за висотою стовбура.
Перевірка гіпотези про нормальність розподілу проводилася за допомогою
програми Excel де були використані показники асиметрії А та ексцесу Е [6]:
24
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. (1)
(2)
Для розрахунку (А) і (Е) використані вбудовані в програмі Excel статистичні
функції СКОС і ЕКСЦЕС. Значення їх дисперсій обчислено за формулами (3) та
(4).
(3)
(4) Якщо
та
, то розподіл вважають нормальним.
Гіпотезу нормальності відкидають, якщо
значно більше
і
.
Нижче на рис. 2 (а, б) наведено витяг з таблиці Excel розрахунку перевірки
гіпотези про нормальний розподіл сучків з зони стовбура 0,3–0,4 (мертва крона)
для середньовікових насаджень та для зони стовбура 0,6-0,7 (жива крона) стиглих
насаджень на прикладі Рівненської області.
а
б
Рисунок 2. Розрахунок перевірки гіпотези про нормальний розподіл сучків у
зоні мертвої (а) та живої крони (б) на прикладі Рівненської області
В комірках В4-В52 приведені значення x. Значення нормальної функції
розподілу
f (x) приведені в комірках С4-С52. За результатами розрахунків
25
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. знайдені абсолютні значення А=0,063 та Е=0,914 які значно менше відповідних
значень
=0,816 та
=2,616. Тому можна зробити висновок, що
розподіл нормальний (рис. 2а).
Для зони мертвої крони стиглих деревостанів
спостерігається така ж закономірність.
Після проведення статистичних розрахунків для зони живої крони було
встановлено, що розподіл сучків, як для середньовікових насаджень, так і стиглих
деревостанів не є нормальним (рис. 2,б).
Аналізуючі результати перевірки про нормальність розподілу можна
зробити висновок, що в діапазонах 0,3–0,4; 0,4–0,5; 0,6–0,7 дотримується закон
нормального розподілу, а в діапазонах 0,7–0,8; 0,8–0,9; 0,9–1,0 – закон розподілу
не є нормальним.
Більш детальне уявлення про ступінь розвитку вади можна отримати у тому
разі, якщо виразити його розміри у відносних величинах. Наприклад, суму
діаметрів сучків у одному перерізі можна віднести або до діаметру стовбура у
місці їх розташування, або до довжини кола (рис. 3).
Рисунок 3. Відношення сум діаметрів сучків у мутовках до діаметру
стовбурів сосни у стиглому віці
З рисунку 3 видно розвиток вади у напрямку вершини стовбура. Отримані
дані дозволили виявити закономірності розвитку вади залежно від сум діаметрів
з висотою стовбура, які можна апроксимувати
сучків до діаметру стовбура
поліноміальними залежностями ( 5-7):
Рівненська область :
y = 0,0948x – 0,007
Київська область:
y = 0,0948x – 0,007
Житомирська область:
y = 0,0856x – 0,015
(5)
(6)
(7)
26
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Величини достовірності апроксимації отриманих рівнянь знаходяться в
межах 0,9778  R 2  0,9834 .
За даними [7] протяжність безсучкової зони стовбура слабо пов’язана з
висотою та таксаційним діаметром стовбура дерева. Зв’язок зони з сухими
сучками, діаметром стовбура та його висотою помірна за тіснотою (r = 0,351–
0,367) та має прямопропорційну направленість. С. А. Корчагов [8] встановив, що
сучковатість стовбурів визначається умовами зростання деревостанів та їх
повнотою. Із покращенням умов зростання збільшується абсолютна довжина
трьох основних зон стовбура та зменшується кількість сучків на 1 пог. метр. У
продуктивних типах лісу формуються сучки більших розмірів.
Таку ж закономірність можна спостерігати, порівнюючи розвиток вади для
трьох областей. Найбільший діаметр сучків, для всіх зон стовбура,
спостерігається у зразках з Київської області, у якої родючість грунту дещо вища
ніж у Рівненській та Житомирській областях.
Також, для визначення якості деревини важливим показником є частота, з
якою зустрічаються сучки та відстань між ними. Було встановлено, що
спостерігається тенденція, до зменшення проміжку між мутовками від комля до
вершини (рис. 4).
З отриманих даних видно, що середня відстань між мутовками у зоні живої
крони для всіх областей скорочується відповідно для Рівненської області на 27,2
%, Київської – 31,1 %, Житомирської 26,2 %. Коефіцієнт варіації також має
тенденцію до збільшення за висотою стовбура. Кількість сучків, які вийшли на
бічну поверхню, на один погонний метр у напрямку від комля до вершини
поступово збільшується, а відстань між мутовками скорочується.
Рисунок 4. Відстань між мутовками у стовбурах сосни стиглого віку
Аналіз експериментальних досліджень сучковатості стовбурів показав, що
зона живої крони включає найбільшу кількість здорових, зрослих з деревиною
27
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. сучків, розмір яких зменшується від початку до кінця зони. Межа коливань сучків
склала від 10 до 180 мм.
Спостерігається деяка стабільність кількості сучків на погонний метр на
початку зони живої крони, що свідчить про відсутність зарослих у деревину
сучків. Збільшення кількості сучків в кінці зони пояснюється скороченням
відстані між мутовками.
Перевірка гіпотези про нормальність розподілу розмірів сучків на різній
висоті стовбура виявила, що для зони мертвої крони, як для пристигаючих так і
для стиглих деревостанів є нормальним, а для зони живої крони він не є
нормальним. Причому, нормальність порушується в зоні переходу від живої у
мертву крону, де спостерігається найбільше варіювання сучків за розміром (від 10
до 180 мм). Така перевірка дає можливість прогнозувати відбір круглого лісу для
дерев’яного домобудування.
Список літератури
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Киреев Л. Н., Горшков В. И. Какая сучкорезка нужна для Сибири / Л. Н.
Киреев, В. И. Горшков // Лесная промышленность . – 1964. – № 9. – С. 14
Абутков Б. В. Очищение от сучьев и характер скрытой сучковатости березы в
различных насаждениях / Б. В. Абутков // Науч. тр. ЛТА. — Л., 1970. – Вып.
127. – С. 76–83.
Ревин А. И. Физико-механические свойства древесины культур сосны
различной густоты посадки в Тамбовской области / А. И. Ревин, А. Н.
Смольянов, Н. В. Старостюк // Лесной журнал. – 2010. – № 2. – С. 38–43.
Левчекно В. П. Закономірності розташування сучків у стовбурах сосни
звичайної / В. П.Левченко // Питання удосконалення ведення лісового
господарства на Україні, Наукові праці УСГА. – 1971. – № 47. – С.114–118.
Голяков А.Д. Выборочная технологическая модель сучковатости комлевых
сосновых бревен / А.Д. Голяков // Лесной журнал. – 2004. – № 1. – С. 67-76.
Заляжных В. В. Статистические методы контроля и управления качеством:
Учебное пособие. / В. В. Заляжных, А. В. Коптелов – Архангельск: Из-во
Арханельского гос.техн.ун-та, 2004. – 91 с. ;
Авдеев Ю. М. Сучковатость древесных стволов в насаждениях различного
породного состава / Ю. М. Авдеев, С. А. Корчагов, Ю. Р. Осипов,
Р. С. Хамитов // Актуальные
проблемы
и
перспективы
развития
лесопромышленного комплекса : междунар. науч.-техн. конф., 9–12 сентяб.
2012 г.: материалы конф. – Кострома, 2012. – С. 7–8.
Аннотация
О НЕКОТОРЫХ ОСОБЕННОСТЯХ РАСПОЛОЖЕНИЯ СУЧКОВ В
СТВОЛАХ СОСНЫ
Буйских Н. В., канд. техн. наук
28
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Приведены методика проведения и результаты экспериментальных
исследований по расположению сучков и определению частоты встречаемости в
разных частях ствола сосны. Произведена проверка гипотезы о нормальном
распеделении сучков при помощи программы Excel.
Abstract
ON SOME FEATURES OF KNOTS LOCATION IN PINE TRUNK
Byiskikh N., Ph.D
The methods and results of experimental studies are presented in respect of knots
location and determination of their frequency occurrence in different parts of pine
trunk. The hypothesis of normal knots distribution was performed by using Excel.
УДК 630.32.002.5
ОБҐРУНТУВАННЯ КОНСТРУКЦІЇ МАЛОГАБАРИТНОГО
ТРЕЛЮВАЛЬНОГО ЗАСОБУ ДЛЯ ПЕРВИННОГО ТРАНСПОРТУВАННЯ
ДЕРЕВИНИ НА ЗАБОЛОЧЕНИХ ЛІСОСІКАХ
Магура Б.О. канд. техн. наук, доцент
(Національний лісотехнічний університет України)
В статті на підставі проведених експериментальних досліджень
обґрунтовано вибір конструкції малогабаритного трелювального засобу
“крокуючі сани” для виконання первинного транспортування деревини на
заболочених та перезволожених лісосіках.
Актуальність дослідження. Операція трелювання є однією з найбільш
важливих операцій під час виконання основних лісосічних робіт. Відсутність
підготовлених транспортних шляхів ставить до засобів первинного
транспортування особливі вимоги щодо їх прохідності, необхідність збереження
довкілля вимагає разом з тим застосовувати екологічно безпечну техніку, окрім
цього вона повинна забезпечувати і необхідну продуктивність. І якщо в звичайних
рівнинних умовах це питання на сьогоднішній день більш-менш вирішено
задовільно, то в умовах підвищеної складності лісоексплуатації стикаємося із
проблемами, які часто змушують навіть залишати певну частину деревини не
вивезеною під час виконання лісозаготівельних робіт.
Такі засоби трелювання як трелювальні трактори, канатні установки, засоби
малої механізації (візки, сани) є придатними для первинного транспортування в
конкретних умовах лісозаготівлі, але в основному на твердих ґрунтах. Що
стосується сильнозволожених і перезволожених ґрунтів, то існуючі засоби
трелювання мають свої певні недоліки, які унеможливлюють їх застосування з
29
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. точки зору техніки безпеки чи конструктивної придатності або ж їх використання
є економічно невигідним.
Зокрема це стосується стаціонарних канатних
установок, конструкція яких передбачає застосування їх в болотистій місцевості,
однак їх вартість та втрати часу на монтажно-демонтажні роботи часто
унеможливлюють використання канатних установок, особливо, якщо мова
заходить про підприємства із малими обсягами лісозаготівель або ж незначною
кількістю деревини, що підлягає трелюванню, яка знаходиться на перезволожених
ділянках.
Методика та результати експериментальних досліджень. Для
встановлення впливу різних факторів (вологість ґрунту, маса пачки деревини, тип
контактної поверхні рушія (колісний або ковзаючого типу (рис.1)) на тягові
зусилля проводились експериментальні дослідження у виробничих умовах – в
Страдчівському
навчально-виробничому
лісокомбінаті
на
території
кафедрального полігону та на заболочених лісосіках лісокомбінату зі складними
умовами експлуатації, (на зволожених і перезволожених ґрунтах).
Експериментальні дослідження проводились в декілька етапів з
використанням рушіїв колісного та ковзаючого типу на сухих, зволожених і
перезволожених грунтах з різними масами пакету деревини (Р=115,3 кг, Р=160,4
кг та Р=234,7 кг).
а)
б)
Рисунок 1. Фрагменти визначення тягових зусиль при трелюванні пакету
деревини на зволожених ґрунтах (візки з рушієм ковзаючого (а) та колісного (б)
типу).
В результаті проведених експериментальних досліджень було отримано
залежності величини тягового зусилля для рушіїв колісного та ковзаючого типу
на зволожених та перезволожених грунтах (рис. 2).
Як видно з рис. 2 найменші тягові зусилля (0,4 ... 0,9 кН) виникають при
використанні малогабаритного трелювального засобу з рушієм ковзаючого типу
на зволожених ґрунтах, оскільки в цьому випадку виникає найменший опір
переміщенню трелювального засобу. При використанні малогабаритного
30
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. трелювального засобу з колісною ходовою системою на зволожених ґрунтах
тягові зусилля зростають на 10 – 40% (0,5... 1,3 кН). Таким чином можна зробити
висновок, що на зволожених ґрунтах доцільно використовувати трелювальні
засоби з рушіями ковзаючого типу.
При використанні транспортного засобу ковзаючого типу на перезволожених
(заболочених) ґрунтах відбувається значне збільшення тягових зусиль в
порівнянні з використанням цього ж транспортного засобу на зволожених
грунтах. При використанні на перезволожених грунтах трелювальних засобів
колісного типу тягові зусилля відрізняються не суттєво (3...5%), і є майже
ідентичними з зусиллями, які виникають при використанні рушіїв ковзаючого
типу.
Тому на перезволожених (заболочених) ділянках лісосік, як використання
транспортного засобу з колісним рушієм, так і використання транспортного
засобу з рушієм ковзаючого типу не буде ефективним.
Tтяг, кН
1,6
1,4
y = 0,0075x - 0,2428
R 2 = 0,9894
y = 0,0076x - 0,3042
R2 = 0,9941
1,2
y = 0,0065x - 0,2493
R2 = 0,9967
1
0,8
y = 0,0043x - 0,1024
R2 = 0,9943
0,6
y = 0,0053x - 0,1697
R2 = 0,995
0,4
0,2
0
0
50
100
150
візок з колісним рушієм на сухих ґрунтах
візок з колісним рушієм на зволожених ґрунтах
візок з колісним рушієм на перезволожених ґрунтах
візок з рушієм ковзаючого типу на зволожених ґрунтах
візок з рушієм ковзаючого типу на перезволожених ґрунтах
200
250
P, кг
Рисунок 2. Залежність тягового зусилля від зміни маси пакета деревини при
трелюванні на візку з різними рушіями (колісного або ковзаючого типу) на сухих,
зволожених та перезволожених ґрунтах.
Як показали наші дослідження, використання візків для гужового
трелювання (з колісним рушієм) на перезволожених ґрунтах є не можливим через
їхнє значне «просідання» в грунт, і відповідне значне зростання опору
переміщенню візка із вантажем. Згідно [1] трелювання колісними засобами
відбувається без колієутворення, тобто опір переміщенню колесам буде
мінімально можливим, при питомому тиску на грунт не більше 0,1 МПа.
31
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Враховуючи, що навантаження на грунт від колеса проходить по еліпсоподібній
поверхні із максимальним тиском по середині “відбитка – еліпса”, то відповідно
питомий тиск на грунт буде значно більшим. А оскільки несуча здатність
перезволоженого ґрунту є досить малою то це призводить до значного просідання
коліс і утворення глибокої колії, що спричиняє великий опір коченню коліс і
унеможливлює використання малогабаритних візків із гужовою тягою на
трелюванні в заболоченій місцевості.
Як показали результати досліджень, дещо менший питомий тиск на ґрунт
створюють трелювальні засоби з ковзаючою ходовою частиною, однак опір їх
переміщенню також є досить великий за рахунок сил тертя, що виникають при
транспортуванні деревини, особливо, в літній період. Окрім цього, такий засіб
стає неефективним, у випадку появи перешкоди (камінь, колода, корінь і т.д.) на
шляху його переміщення, яка блокує його рух. Також на ґрунтах з низькою
несучою здатністю, можливе «вгрузання» (заглиблення) в ґрунт, що також
спричиняє значне збільшення опору переміщення, а відповідно і тягового зусилля.
Враховуючи вищесказане, та проаналізувавши роботу засобів трелювання у
виробничих умовах на підприємствах галузі ми прийшли до висновку, що
найбільш ефективним трелювальним засобом у сильно зволожених та
перезволожених ґрунтах буде механізм, який поєднував би у собі позитивні
властивості колеса (низький коефіцієнт тертя) та ковзаючих поверхонь – лиж або
саней (низький питомий тиск на ґрунт). Це може бути засіб, виготовлений у
вигляді “крокуючих саней”.
Опис конструкції трелювального засобу “крокуючі сани”. Загальний
вигляд конструкції візка для гужового трелювання деревини по заболоченій
місцевості – трелювального засобу “крокуючі сани” приведено на рис. 3.
Тяговий кінь 6, запрягається за допомогою дишла 5 до рами трелювального
візка. Причому, дишло приєднане до «П»-подібної рами жорстко, що дає змогу
при задньому русі коня опускати раму, та чокерувати вантаж 1.
При русі вперед, відбувається опускання дишла, за рахунок чого рама
провертається на осях коліс 7, і зачокерований вантаж піднімається.
В якості чокера може бути використаний як звичайний ланцюг, так і
канатний строп з карабінами 2.
Рама возика 3, виготовлена з тонкостінної профільної труби прямокутного
перерізу, що дає змогу максимально полегшити конструкцію, при забезпеченні
відповідної жорсткості.
Строп чи ланцюг, приєднано до проушини 4, яка виготовлена з гнутого
стержня 3.
Рушії 9 виготовлені у вигляді квадратного колеса, чотири сторони якого
представляють собою опори лиж, з загнутими кінцями. Велика опорна поверхня
основи лиж забезпечує мінімальне допустиме навантаження на ґрунт при високій
вантажопід’ємності.
Лижі колеса закріплені хрестоподібно на маточині 8 колеса за допомогою
шприх 10, які виготовлені з круглого стержня або профільної труби квадратного
перерізу. . Слід відмітити, що в шарнірах встановлених хрестоподібних лиж
32
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. передбачена муфта граничного моменту, розрахована на відповідний опір
коченню.
Під час трелювання деревини по заболоченій місцевості, у випадку, коли
несуча здатність ґрунту ще відносно задовільна і забезпечує невгрузання лиж,
рушії ковзають по ґрунту, забезпечуючи найменший опір переміщенню.
У разі трелювання деревини по заболоченій місцевості з незадовільною
несучою здатністю ґрунту (лижі застрягають у землі) , чи у випадку наїзду на
перешкоду, спрацьовує муфта граничного моменту, яка розміщена на осі 7.
Рисунок 3. Конструкція трелювального засобу “крокуючі сани”
Рушій повертається на 90º □ робить крок. При цьому лижа “виходить” з
ґрунту або переступає перешкоду. Таким чином цикл буде повторюватися – під
час переміщення деревини лижі будуть або ковзати або ж “крокувати”. Схему
переміщення трелювального засобу “крокуючі сани” показано на рис. 4.
33
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Рисунок 4. Схема переміщення трелювального засобу “крокуючі сани”
Оскільки, як зазначалося вище, використання коней, в якості тягової
одиниці, на заболочених лісосіках є проблематичним через високий питомий тиск
на ґрунт, то як привід для переміщення запропонованого засобу, можна
використовувати двохбарабанну трелювальну лебідку.
Висновки
Аналіз результатів досліджень процесу трелювання малогабаритним
трелювальним засобом з колісним рушієм і рушієм ковзаючого типу показав, що
їх використання на перезволожених (заболочених) ґрунтах є малоефективним, а
інколи і неможливим.
На
основі
аналізу
результатів
експериментальних
досліджень
запропоновано і розроблено оригінальну конструкцію малогабаритного
трелювального засобу типу “крокуючі сани” для використання на заболочених
(перезволожених) лісосіках.
Список літератури
1.
2.
3.
Лазебников М. П. О проходимости автомобилей по грунтовой и снежной
целине. Военное изд-во Министерства обороны СССР. – Москва, 1958. –
158 с.
Лесозаготовки. Механизация лесосечных работ. Справочник. – Гослесбумиздат. Москва, 1962. – 451 с.
Литвинчук М.М. Щодо використання на рубках догляду за лісом коней та
мінітракторів // Науковий вісник УкрДЛТУ : зб. наук.-техн. праць. – Львів:
УкрДЛТУ. – 1999. – Вип. 9.6. – С. 58-60.
Аннотация
ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ МАЛОГАБАРИТНОГО
ТРЕЛЕВОЧНОГО СРЕДСТВА ДЛЯ ПЕРВИЧНОЙ
ТРАНСПОРТИРОВКИ ДРЕВЕСИНЫ НА ЗАБОЛОЧЕННЫХ
ЛЕСОСЕКАХ
Магура Б.О.
34
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. В статье на основании проведенных экспериментальных исследований
обоснован выбор конструкции малогабаритного трелевочного средства
"шагающие сани" для выполнения первичной транспортировки древесины на
заболоченных и переувлажненных лесосеках.
Abstract
SUBSTANTIATION OF CONSTRUCTION DESIGN OF SMALL-SIZED
SKIDDING MEAN FOR TIMBER PRIMARY TRANSPORTATION ON
WATERLOGGED CUTTING AREAS
Mahura B.O.
On the basis of conducted experimental researches the choice of construction
design of small-sized skidding mean "walking sledge" for primary timber transportation
on waterlogged cutting areas has been substantiated in the article.
УДК 667.648.84
СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ПРОДУКТОВ РЕЗАНИЯ С ПОВЕРХНОСТИ
ШЛИФОВАЛЬНОЙ ЛЕНТЫ ВО ВОЕМЯ ЕЕ РАБОТЫ
Костюк О.И., Гришкевич А.А., кандидат технических наук, доцент
(Белорусский государственный технологический университет, г. Минск)
Статья посвящена особенностям обработки древесины методом
шлифования. Предлагается способ по удалению продуктов резания с
широколенточной шлифовальной ленты во время ее работы.
В настоящее время на деревообрабатывающих предприятиях нашли
широкое применение широколенточные шлифовальные станки. Данное
оборудование используется для окончательной обработки изделий на основе
натуральной древесины (мебельные щиты, фанера и т.д.), так и их композиций
(древесностружечные плиты). Учитывая сравнительно большие отклонения от
номинальных размеров по толщине, шлифовальные станки оснащены двумя и
более обрабатывающими агрегатами. В этом случае первый агрегат выполняет
функцию калибрования щитовых изделий путем снятия припуска до 0,3 мм.
Последующие агрегаты используются для финишного шлифования.
Однако опыт эксплуатации данного оборудования выявил существенный
недостаток, выраженный сравнительно быстрой потерей режущей способности
шлифовальных шкурок.
Известно, что потеря режущей способности шлифовальных шкурок
происходит из-за затупления и осыпания их, а также в связи с «засаливанием»,
35
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. т.е. заполнений промежутков между зернами (межзернового пространства)
элементами древесины. Затупление абразивных зерен наблюдается в процессе
работы шлифовальных шкурок, зависит в основном от физико-механических
свойств, применяемого материала абразива и происходит в результате их
выкрашивания или постепенного истирания. Одним из вариантов для
автоматического удаления отходов деревообработки, а также обеспыливание
выступает
использование
воздуха
производственных
помещений
рециркуляционных пылеулавливающих агрегатов (ПУА). Однако эти устройства
недостаточно эффективно для широколенточных шлифовальных станков, т.к.
сама конструкция станка содержит большое количество агрегатов, что
ограничивает доступ для пылеулавливающих устройств.
Чтобы продлить период стойкости шлифовальной ленты предлагается способ
удаления продуктов резания с рабочей поверхности инструмента за счет
динамического воздействия на полотно. Принцип действия данного способа
достигается следующим образом: на нерабочую часть полотна оказывает действие
ударное устройства, которое за счет возвратно-поступательного движения в
перпендикулярном
направлении
шлифовальной
ленты
обеспечивает
периодичность удара. Таим образом, освобождает межзернового пространства
остатки отходов продуктов резания вида мелких частиц древесины,
шлифовальной пыли, отработанных шлифовальных лент (рис. 1-2).
Конструкция данного устройства удаления продуктов резания позволит
увеличить период стойкости шлифовальной ленты, улучшить ее режущие
способности, уменьшить мощности на резания, повысить удельную
произвольность шлифовальной ленты и производительность процесса в целом.
Рисунок 1. Функциональная схема резания при шлифовании древесины:
1 – шлифуемый материал; 2 – шлифовальный узел; 3 – сопло;
4 – эксгаустерная система
36
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Рисунок 2. Функциональная схема резания при шлифовании древесины:
1 – шлифуемый материал; 2 – шлифовальный узел; 3 – сопло; 4 –
устройство;
5 – эксгаустерная система
Эффективность использования конструкций будет зависеть от частоты и
силы удара «ударника» (устройства).
Когда стружка переполняет межзерновое пространство, она оттесняет
шлифовальную шкурку от поверхности древесины, поэтом производительность ее
быстро снижается. Удельная производительность шлифовальной шкурки также
уменьшается по мере округления абразивных зерен. Установлено интенсивное
падение производительности инструмента за первый период ее работы (5-10 мин).
За это время наиболее выступающие и непрочно закрепленные абразивные зерна
обламываются и выкрашиваются из связки [1].
Рассчитаем частоту биения данного устройства об шлифовальную ленту.
Длину шлифовальной ленты вычисляем по следующей формуле:
(1)
Частота вращения ведомого вала шлифовального узла:
(2)
Частота вращения двигателя шлифовального станка:
(3)
Скорость шлифовальной ленты вычисляем по формуле:
= 27 м/с
Время прохождения одноименной точки ленты за полный рабочий цикл
37
(4)
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. (5)
Принимаем ширину устанавливающего устройства:
Частота биения устройства о шлифовальную ленту во время ее работы:
(6)
На рис. 3 предоставлен шлифовальный узел с углами: – угол обхвата
шлифовальной ленты; – угол наклона шлифовальной ленты относительно оси
шкивов.
Рисунок 3. Шлифовальный узел широколенточного станка
На рис. 4 и 5 можно наблюдать, как происходит заполнение межзернового
пространства продуктами резания (абразива и сошлифованного материала).
Рисунок 4. Шлифовальная лента c заполненным межзерновым объемом
1 – заполненное межзерновое пространство; 2- свободное пространство
38
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Рисунок 5. Шлифовальная лента Р80 при увеличении, потерявшая режущую
способность
Вывод. Для работы данного устройства необходимо создание специального
импульса, в нашем случае, частотой биения в пределах 12, 125 Гц; полученные
результаты частоты ударов будут корректироваться после проведения испытаний
устройства в производственных условиях.
Список литературы
1.
Бершадский А.Л. Резание древесины / А.Л. Бершадский, Н.И. Цветвова. Мн.:
«Вышэйшая школа», 1975. – С. 246.
Abstract
THE WAY OF REMOVAL OF PRODUCTS OF CUTTING FROM A
SURFACE OF A SANDING BELT DURING ITS WORK
Kostiuk O. I., Grishkevich A.A.
Article is devoted to features of processing of wood by a grinding method. The
way on removal of products of cutting from a wide tapes sanding belt during its work is
offered.
Анотація
СПОСІБ ВИДАЛЕННЯ ПРОДУКТІВ РІЗАННЯ З ПОВЕРХНІ
ШЛІФУВАЛЬНОЇ СТРІЧКИ ПІД ЧАС ЇХ РОБОТИ
Костюк О.И., Гришкевич А.А.
Стаття присвячена особливостям обробки деревини методом шліфування.
Пропонуеться спосіб по видаленню продуктів різання з широколенточной
шліфувальної стрічки під час їх роботи.
39
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. УДК 674.213.692.2 УДК 674.048
РАСЧЕТ ТЕРМОУСТОЙЧИВОСТИ И ПРОЧНОСТИ СТЕНОВЫХ
ПАНЕЛЕЙ ДОМОВ КАРКАСНОГО ТИПА УТЕПЛЕННЫХ
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫМИ ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫМИ ПЛИТАМИ
Леонович О. К., канд. техн. наук, доцент
(УО «Белорусский государственный технологический университет»)
В статье проведен теплотехнический и прочностной расчет
ограждающей конструкции для домов каркасного типа. Для теплоизоляции
предложено
использовать
экологически
безопасную
изоляционную
древесноволокнистую плиту.
Одним из вариантов решения проблемы экономии лесных ресурсов и
создания условий для строительства быстровозводимых зданий является
проектирование и строительство домов каркасного типа. Кафедрой Технологии
деревообрабатывающих
производств
Белорусского
государственного
технологического университета разработаны технические условия на стеновые
панели наружные и внутренние для домов каркасного типа для АОА
«Борисовский ДОК» и филиала «Домостроение» РУП «Завод газетной бумаги».
Исследованы вопросы расчета прочностных и теплофизических свойств,
конструктивные и химические методы защиты строительных конструкций в
работах [1-6].
Целью
данной
работы
является
разработка
и
исследование
усовершенствованных конструкций стеновых панелей для деревянных домов
каркасного типа на соответствие нормативным требованиям по прочностным,
теплотехническим, и экологическим показателям.
Определение характеристик тепловой защиты при проектировании жилых и
общественных зданий проводится в соответствии с требованиями ТКП 45-2.04196-2010 «Тепловая защита зданий. Правила определения».
Термическое сопротивление теплопередаче разрабатываемых ограждающих
конструкций стеновых панелей дома каркасного типа применяемых для
строительства в Беларуси в соответствии с ТКП 45-2.04-43-2006 (02250)
«Строительная теплотехника»
и изм. №1 к нему должно быть ниже
нормируемого параметра Rт.норм.= 3,2 м2С/Вт.
При расчетах принимаем, что требуемое сопротивление теплопередаче стены
составляет
Rm 
1
 X 1
 i  
 Rò.íîðì.
i x a í
aí
(1)
где i – коэффициент теплопроводности i-го слоя панели, Вт/(мºС);
i – толщина i-го слояпанели, м, н – коэффициент теплоотдачи наружной
поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, Вт/(м2°С).
40
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Опытные образцы стеновых панелей испытывались в аккредитованной
лаборатории РУП «БелНИИС» на климатическом комплексе в соответствии с
ГОСТ 26254-84.Термическое сопротивление теплопередаче их выше
нормируемого и близко к расчетному.
Изготовленная и представленная на испытания Филиалом «Домостроение»
РУП «Завод газетной бумаги» опытная многослойная стеновая панель
соответствует требованиям ТКП 45-2.04-43-2006 (02250) «Строительная
теплотехника» по сопротивлению теплопередаче.
Приведенное сопротивление теплопередаче опытного образца многослойной
стеновой панели составило 6,11 м2·ºС/Вт, что выше нормируемого ТКП 45-2.0443-2006 (02250) «Строительная теплотехника» и вводимого с 01.07.2010 г.
значения – 3,20 м2·ºС/Вт. Стеновая панель показана на рисунке 1.
На панели стеновые деревянные утепленные наружные и внутренние для
домов каркасного типа разработаны технические условия. Была разработана
методика прочностных расчетов клееных элементов строительных конструкций.
Необходимо отметить, что минераловатная плита ПЛ-50 , используемая в
данной панели как утеплитель, дает усадку и создает «мостики холода», тем cамым нарушая теплотехнические свойства конструкции. Термическое сопротивление на этом участке изменяется, и на границе материалов с разным
термическим сопротивлением возникают условия, вызывающие конденсацию
паров.
Рисунок 1. – Стеновая панель
Предлагается, в качестве утеплителя рекомендовать
изоляционную
древесноволокнистую плиту сухого способа прессования согласно методу
Siempelkamp производство которой осваивается на ГП «Мозырьдрев» . Свойства
плиты указаны в таблице 1.
В качестве связующего используется изоцианатный клей MDI без добавок и
изоцианатный клей MDI с добавками, свойства которых показаны в таблицах 3 и
4.
41
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Таблица 1. Свойства изоляционной плиты
Свойства
Плотность, кг/м3
80
140
200
Давление при 10% нагрузки EN 826 кПа
20
120
200
3
Водопоглощение *)
EN 1609 кг/м
непримен. 0,7
0,6
Теплопроводность
EN
Вт/м·К
0,037
0,045 0,050
(номинальное значение)
13171
Безопасность
EN
Класс Е
воспламенения **)
13501
*) с водоотталкивающей присадкой
*)) с противопожарной защитой (в зависимости от плотности)
Таблица 2. Свойства плиты без добавок
Скорость
Производительность,
Толщина нетто,
Плотность
3
подачи, мм/сек.
м3/сутки
мм
прибл., кг/м
20
200
140
288
90
200
83*
770
160
150
62*
1.026
240
110
56*
1.400
Таблица 3. Свойства плиты с добавками
Толщина нетто, мм
Плотность
прибл., кг/м3
40
90
160
240
40*
35
35
35
Скорость
подачи,
мм/сек.
130
130*
97*
65*
Производительность,
м3/сутки
535
1.205
1.600**
1.600**
Возможно формирование размеров под заказ производителей панелей
стеновых для домов каркасного типа.
Для защиты от возможного образования конденсата применяется метод
создания вентилируемых фасадов. Для удаления конденсата разработана
конструкция стены с воздушной прослойкой. При использовании вентилируемой
прослойки, происходит гораздо более быстрое высыхание утеплителя и стены,
что приводит к улучшению воздухообмена и повышению термического
сопротивления (Рис.2).
Для анализа оптимальных ограждающих конструкций из древесины и
панелей стеновых деревянных утепленных наружных и внутренних для домов
каркасного типа приводим основные характеристики материала каркаса и
изоляционных материалов, используемых при строительстве домов из массивной
древесины и панелей для домов каркасного типа ( таблице 4).
42
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Рисунок 2. – Стеновая панель с утеплением изоляционной
древесноволокнистой плитой сухого способа прессования согласно методу
Siempelkamp.
Таблица 4 – Тепловые характеристики материалов
Наименование
Плотност Коэффициент
Коэффициент
материала
ь в сухом теплопроводно теплоусвоения
состояни сти , Вт/(мС)
s, Вт/(м2С),
и , кг/м3
при условиях
эксплуатации
А
Б
А
Б
ОСП
1000
0,23
0,29*
6,75
7,70
Пароизоляция
0,064
Древесина сосны
500
0,14
0,18
3,87
4,54
Минераловатная
40
0,039
0,041
0,41
0,45
плита ПЛ-50
Гипсокартон
800
0,19
0,21*
3,34
3,66
Штукатурка
800
0,19
0,21*
3,34
3,66
Изоляционную
40-200
0,037- 0,040древесноволокни
0,050 0,053*
стую плиту
Воздушная
0,026*
прослойка
Коэффици
ент
паропрон
ицаемости
, мг/
(мчПа)
0,12
Rп=8,00
0,06
0,53
0,075
0,075
Произведем расчет данной ограждающей конструкции. Приведенный
коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя с учетом деревянного
каркаса и утеплителя:
ïð 
1  F1  2  F2
F1  F2

0,18  0,98  0,045  7,12
 0,061Âò/ì Ñ
0,98  7,12
Сопротивление теплопередаче конструкции:
43
(2)
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Rm 
1 0,005 0,015 0,020 0,210 0,015 1






 4,5 ì
8,7 0,21
0,29 0,026 0,061 0,29 23
2
 Ñ/Âò
(3)
За счет ветрового и гравитационного давления воздух движется из отверстия
в нижней части фасада и выходит в отверстие в верхней части фасада. Благодаря
воздушному зазору влага интенсивно испаряется из утеплителя и с воздушным
потоком выводится из панели. Для закрепления материалов в стене используются
различные профили, кронштейны и другие детали. Поэтому в настоящее время в
качестве облицовочного слоя могут применяться различные панели, плитка,
листы, гранит и другие материалы.
На панели стеновые деревянные утепленные наружные и внутренние для
домов каркасного типа разработаны технические условия. Была разработана
методика прочностных расчетов клееных элементов строительных конструкций.
При постановке продукции на производство необходимо выполнить
прочностные расчеты и испытать опытную панель на силовом столу. Расчет и
испытание проводили по следующей схеме.
В качестве прочностной
характеристики панели была выбрана расчетная несущая способность
конструкции Rd. Определение этой характеристики Rsup проводили по СТБ 15912005.
Воздействия F, воспринимаемые стеновой панелью, складываются из
прямого и косвенного воздействий. Нормативные значения Fk принимали в
соответствии с требованиями СНиП 2.01.07.
Воздействия в зависимости от продолжительности действия классифицируют
на постоянные G и временные Q. Временные, в свою очередь, подразделяют на
длительные, средней длительности, кратковременные и особые. Для постоянных
воздействий, коэффициент вариации которых велик, или которые изменяются в
течение срока службы конструкции, устанавливали два нормативных значения:
полное (верхнее) Gk.sup и пониженное (нижнее) Gk.inf. Для остальных постоянных
воздействий использовали единственное нормативное значения Gk. Для
временных воздействий основным является их нормативное значение Qk. Другие
значения временных воздействий определяли через Qk и коэффициент сочетания
i. Значения коэффициентов сочетаний принимали по СНиП 2.01.07
Методика расчета подробно изложена в работах [1-4]
Расчетные значения нагрузок рассчитывали по формуле
Td    Gj  Gkj   Q1  Qk1    Qi  Qi  Qki
(4)
где Gkj – нормативные значения постоянных воздействий; Qk1 – нормативное
значение одного из временных воздействий; Qki – нормативные значения
остальных временных воздействий;
Gj – коэффициенты надежности для
постоянных воздействий; Qi – коэффициенты надежности для временных
воздействий; Qi – коэффициенты сочетаний.
44
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Определены результаты воздействия: постоянной нагрузки, создаваемой
конструкциями дома; временной нагрузки, возникающей в результате нахождения
в доме людей и оборудования; снеговой и ветровой временной нагрузки. Для
исследуемой стеновой панели максимальная расчетная величина внутренних
реакций от всех внешних воздействий Т , равная 0,23 МПа, значительно меньше
d
максимальной несущей способности древесины R , величина которой составила
d
9,8 МПа. Также это условие соблюдается и на смятие: Т = 0,2 МПа, R = 1,1 МПа.
d
d
Стеновую панель домов каркасного типа ОАО «Борисовдрев» испытывали на
силовом полу экспериментального корпуса БелНИИС согласно требованиям
СТБ 1591-2005 . Условия проведения испытаний: температура окружающей среды
– (+20)ºС, относительная влажность – 67%. Величина расчетной погонной
нагрузки на панель при заданной конструкции дома каркасного типа равна
5,06 кН/м, суммарная – 15,18 кН, т. е. условие, заданное в СТБ 1591-2005,
выполняется:
Rsup
Rd
1
(5)
где Rsup фактическая несущая способность конструкции.
Выполнив указанные выше расчеты и испытав стеновую панель на силовом
столу и удостоверившись в надежности конструкции можно закладывать ее в
проектах новых домов.
Стеновая панель в сборе с утеплителем произведенная на филиале
«Домостроение» РУП «Завод газетной бумаги» была испытана нагружением
опытного образца на соответствие СТБ 1591-2005. Результаты испытаний
показали, что условие, заданное в СТБ 1591-2005 выполняется, надежность
работы данных конструкций под нагрузкой обеспечивается.
Выводы:
– разработать стандарт определяющий основные и обязательные требования
при создании и постановке на производство деревянных строительных
конструкций в т.ч. и стеновых ограждающих конструкций утепленных несущих и
не несущих для деревянных домов каркасного типа.
утеплителя
теплоизоляционную
–
использовать
в
качестве
древесноволокнистую плиту сухого способа производств для повышения
экологической безопасности.
– предусматривать конструктивные и химические методы защиты
конструкций в т.ч. и применение паро и влагозащитных пленок во избежании
образования конденсата.
– соблюдать требования нормативной документации по прочности и
теплоизоляции стеновых панелей при строительстве быстровозводимых
деревянных домов каркасного типа для обеспечения их надежности и
долговечности.
45
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Список литературы
1.
Леонович О. К. Конструктивные и химические методы биозащиты девянных
домов каркасного типа // Архитектура и строительство – Минск: 2013. –№1.–
С. 40-43.
2. Снопков, В. Б. Расчет стеновых деревянных утепленных панелей //
В. Б. Снопков, О. К. Леонович // Архитектура и строительство. – Минск:
2009. – № 3. – С. 36–40.
3. Леонович, О. К.
Расчет
дополнительных
утеплений
ограждающих
конструкций зданий и сооружений / О. К. Леонович // Мастерская.
Современное строительство. –Минск: 2010. – № 12. – С. 52–57.
4. Леонович О.К. Защита клееных деревянных конструкций (КДК) от
биоповреждений в производственных и бытовых условиях. // Мастерская
Современное строительство – Минск: 2013. –№100.– С. 184-186.
Abstract
CALCULATION OF TEMPERATURE RESISTANCE AND STRENGTH
OF THE WALL PANELS HOUSES FRAME TYPE INSULATION HEAT
INSULATION FIBREBOARD
Leonovich O. K.
Summary: In the article the thermotechnical and strength calculation of the
enclosing structure for frame type houses. For thermal insulation is proposed to use an
environmentally safe thermal fiberboard.
УДК 674.055:621.934(043.3)
ФОРМИРОВАНИЕ УПРОЧНЕННЫХ СЛОЕВ НА ЛЕЗВИЯХ НОЖЕЙ
ДЕРЕВОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА КОМБИНИРОВАННОЙ
ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ И ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКОЙ
Чаевский В.В., доцент; Гришкевич А.А. доцент; Жилинский В.В.,
(УО «Белорусский государственный технологический университет»)
Углов В.В., профессор; Кулешов А.К.
(Белорусский государственный университет)
Объемный износ ZrN-Ni-Со-покрытий на лезвиях стальных ножей фрез
уменьшается в 3,4 раза по сравнению с Ni-Со-покрытием. Значение
микротвердости ZrN- и Ni-Со-покрытий в 1,5 раза больше стальной основы.
Стойкость и надежность режущего инструмента современного оборудования
на деревообрабатывающих производствах является одним из основных условий
эффективности работы его работы. В связи с этим инструмент должен обладать
высокими эксплуатационными характеристиками и в полной мере обеспечивать
46
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. возрастающие требования к точности и качеству обработки в условиях
высокопроизводительного резания. Уровень показателей стойкости и надежности
режущего инструмента определяется, в первую очередь, характеристиками
физико-механических свойств инструментального материала. При резании
композиционных материалов на древесной основе действие входящих в их состав
абразивосодержащих частиц, имеющих твердость, соизмеримую с твердостью
инструментального материала, приводит к возрастанию сил трения на задней
поверхности резца и к более интенсивному абразивному износу контактных
поверхностей инструмента [1]. При резании древесностружечных плит (ДСтП)
хвостовыми фрезами со стальными ножами высокие температуры, возникающие в
поверхностных слоях лезвия ножей (700–800ºС), приводят к уменьшению
прочности металла, которое способствует размягчению и размазыванию тонких
поверхностных слоев лезвия из стали [2]. Необходимо также учесть, что в
Республике Беларусь для механической обработки древесных материалов
применяется в основном только инструмент с импортными дорогостоящими
твердосплавными ножами. Поэтому решение задач, направленных на увеличение
периода стойкости дереворежущего инструмента, используемого стальные ножи,
и разработку новых материалов с высоким периодом стойкости, является
актуальным, технически и экономически обоснованным.
Среди наиболее эффективных способов обработки поверхности лезвий
ножей дереворежущих инструментов является метод конденсации вещества
(например, тугоплавких металлов Ti, Mo, Zr и др.) из плазменной фазы в вакууме
с ионной бомбардировкой поверхности (КИБ), существенно увеличивающий
эксплуатационные свойства резцов [3]. Кроме того, в настоящее время в
машиностроении широко используются гальванические железные покрытия и
покрытия сплавами железа [4]. Полученные из сульфатных электролитов сплавы
железо-никель достаточно износостойки.
В связи с этим целью работы являлось получение электрохимических
покрытий сплавом Ni-Со, и комбинированным гальвано-ионно-плазменным
методом ZrN-Ni-Со-покрытий на поверхности двухлезвийных стальных (Ст20)
ножей хвостовых фрез и исследование износа обработанных лезвий ножей при
резании ламинированных ДСтП с учетом фазового, элементного состава и
микротвердости сформированных слоев.
Гальванические покрытия сплавом Ni-Со наносили на поверхность лезвий
ножей из сернокислого электролита при токах 0,4–0,8 А и температуре 40–50оС.
Толщина покрытий не превышала 10 мкм. ZrN-покрытия осаждались на ножи с
Ni-Со-покрытием на установке ВУ-1Б «Булат» в два этапа: с предварительной
обработкой ионами циркония в вакууме 10–3 Па при потенциале подложки -1 кВ и
последующим нанесением покрытий при токе горения дуги катода 100 А и
опорном напряжении -100 В в атмосфере азота при давлении 10–1 Па. Температура
при осаждении соответствовала 400–450ºC. Толщина ZrN-покрытий не
превышала 1,5 мкм.
Фазовый
состав
полученных
покрытий
исследовался
методом
рентгеноструктурного
анализа
(РСА)
при
помощи
дифрактометра
47
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Ultima IV (Rugaku, Япония) в Сu-Kα излучении. Микротвердость испытуемых
покрытий определялась при помощи микротвердомера ПМТ-3 по методу
Виккерса при нагрузке 50 г.
Лабораторные испытания на период стойкости лезвий ножей сборной фрезы
диаметром 21 мм при резании ламинированных ДСтП толщиной 25 мм проводили
на
обрабатывающем
центре
ROVER-B4.35
(Италия)
на
кафедре
деревообрабатывающих станков и инструментов БГТУ при следующих режимах:
число ножей на фрезе – 2; частота вращения фрезы – 15000 мин–1; припуск – 1,0
мм/проход; длина резания – 1200 м. п. Объемный износ лезвия ножа после
испытаний рассчитывался по методике определения поперечных размеров кромки
лезвия по всей ее длине с помощью микротвердомера ПМТ-3 с учетом
первоначального неизношенного угла заточки лезвия.
Измерение адгезионной прочности образцов с полученными покрытиями
проводилось на установке «скретч-тестер», разработанной и изготовленной БГУ –
ЗАО «БМЦ». Принцип работы «скретч-тестера» основан на методе склерометрии
– горизонтальном перемещении и царапании поверхности покрытия алмазным
индентором
(радиус
закругления
в
данной
установке
–
0,5 мм), предварительно внедренным на определенную глубину при
пропорционально возрастающей нагрузке и определении критической нагрузки,
при которой происходит отрыв или разрушение покрытия [5]. Для качественной
оценки адгезионной прочности покрытий склерометрическим методом
использовалась следующая методика: на поверхность образца с покрытием
наносилась царапина; адгезионная прочность оценивалась по полуширине зоны
разрушения покрытия на всей длине царапины.
Установлено, что сформированные покрытия состоят из отдельных фаз нитрида
ZrN, имеющего гранецентрированную кубическую структуру, никеля и кобальта с
гексагональной решеткой (рис. 1).
Ni (220)
Ni (220)
Fe (200)
Co (111)
ZrN (220)
1500
Co (111)
2000
ZrN (311)
Ni (200)
2500
Fe (110)
Ni (111)
ZrN (111)
1
2
ZrN (200)
Интенсивность, имп./с
3000
1000
30
40
50
60
 , градусы
70
80
Рисунок 1. Рентгенограммы Ni-Со-покрытий (1) и ZrN-Ni-Со-покрытий (2)
48
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Среднее значение микротвердости ZrN-покрытия на стальной основе
составило 32 ГПа, а Ni-Со-покрытия – 35 ГПа, что практически в 1,5 раза
превышает величину микротвердости подложки (25 ГПа).
Анализ оптических снимков трека от индентора на поверхности образца с
ZrN-Ni-Co-покрытием (рис. 2, 3) показывает, что величина длины трека без
разрушения покрытия составляет 2,0 мм (отрезок АВ на рис. 2, 3а (точка А –
отпечаток от пирамиды индентора, точка В – начало процесса разрушения
покрытия)) и соответствует критической нагрузке 1,25 Н (рис. 4).
Рисунок 2. Снимок (увеличение 50Х) всего трека от индентора (отрезок АС) на
поверхности образца с ZrN-Ni-Co-покрытием
а
б
в
Рисунок 3 . Снимки (увеличение 100Х) начального участка трека (отрезок АВ) без
разрушения ZrN-Ni-Co-покрытия (а), участка трека (отрезок ВС) с разрушением и
49
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Нагрузка, Н
и отслаиванием покрытия (б), участка трека (отрезок DE) скольжения индентора
по основе без покрытия (в)
3,75
3,5
3,25
3
2,75
2,5
2,25
2
1,75
1,5
1,25
1
0,75
0,5
0,25
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
Расстояние, мм
Рисунок 4. Зависимость нагрузки на индентор от длины трека индентора на
поверхности образца с ZrN-Ni-Co-покрытием
Сравнение полученного результата значения критической нагрузки с
литературными данными [6] свидетельствует о достаточно прочном сцеплении
сформированного комбинированного покрытия со стальной основой.
Выполненные расчеты усредненного объемного износа лезвия ножей после
лабораторных испытаний, показали, что объемный износ комбинированного ZrNNi-Со-покрытия (6,75·107 мкм3) уменьшается в 3,4 раза по сравнению с
упрочняющим лезвие Ni-Со-покрытием (2,30·108 мкм3).
Снимки изношенной кромки лезвия ножа с ZrN-Ni-Со- и Ni-Со-покрытиями
(рис. 5) подтверждают расчеты объемного износа и показывают, что степень
износа лезвия ножей с ZrN-Ni-Со-покрытием (рис. 5а) значительно меньше, чем в
случае лезвия ножей с Ni-Со-покрытием (рис. 5б).
б
а
Рисунок 5. Снимки изношенного лезвия ножа с ZrN-Ni-Сопокрытием (а)
50
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. и с Ni-Со-покрытием (б) после резания ламинированной ДСтП
В заключение следует отметить, что проведенные предварительные
промышленные испытания периода стойкости хвостовых фрез с ножами с
комбинированными гальвано-ионно-плазменными покрытиями, проведенные на
предприятии ОАО «Минскдрев» (г. Минск) при резании ДСтП, показали
увеличение периода стойкости фрезерного инструмента с покрытиями на
15–20% по сравнению с инструментом без покрытий, тем самым подтвердив
результаты научных исследований.
Список литературы
1. Абразумов, В.В. Анализ явлений на контактных поверхностях режущего клина
при резании плитных древесных композиционных материалов на
минеральных вяжущих / В.В. Абразумов, В.Д. Котенко // Вестник
Московского государственного университета леса. Лесной вестник. М., 2006,
№ 6 (48), С. 138–141.
2. Ульянов, А.А. Оптимизация свойств поверхностных слоев инструментальных
сталей для повышения износостойкости дереворежущих инструментов:
автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.02.01 / А.А. Ульянов. – Брянск: Брянская
гос. инженер.-технол. академия, 2001. – 151 с.
3. Влияние ZrN, Mo–N покрытий, сульфацианирования на износ ножей
дереворежущего инструмента / А.К. Кулешов [и др.] // Трение и износ.
Гомель, 2014, т. 35, № 3, C. 276–286.
железа
/
4. Функциональные
покрытия
на
основе
сплавов
С.С. Попова [и др.] // Гальванотехника и обработка поверхности. М., 2001, т.
9, № 1, С. 34–39.
5. Матюнин, В.М. Определение механических свойств и адгезионной прочности
ионно-плазменных
покрытий
склерометрическим
методом
/
В.М. Матюнин [и др.] //МИТОМ, 2002, № 3, С. 36–39.
6. Марченко, Ю.А. Адгезионные свойства тонких металлических покрытий,
нанесенных на стекло методом ионно-стимулированного осаждения /
Ю.А. Марченко [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. 2009, № 4-2.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение
(94),
С. 298–301.
Abstract
FORMATION HARDENED LAYERS ON THE SHEARS EDGES KNIVES OF
WOOD CUTTING TOOL BY COMBINED GALVANIC AND ION-PLASMA
TREATMENT
Chayeuski V.V., Grishkevich A.A., Zhylinski V.V., Uglov V.V., Kuleshov A.K.
51
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Bulk wear ZrN-Ni-Co-coatings on shears steel knives of milling cutters decreases in
3,4 times compared to Ni-Co-coating. Microhardness ZrN- and Ni-Co-coatings is 1,5
times more than steel substrate.
УДК 631.315
ИССЛЕДОВАНИЕ ТВЕРДОСТИ И ДЕФОРМАТИВНОСТИ ПОЧВЫ В
ПАХОТНОМ СЛОЕ
Овсянников С. И., к.т.н., доцент, Сиряк Я., студент-магистр.
(Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени
Петра Василенко) Email: [email protected]
В работе представлены результаты исследования твердости почвы в
пахотном горизонте. Для этого разработана конструкция твердомера
непрерывного действия. Полученные экспериментальные данные обрабатывались
по разработанной методике на основе преобразования Фурье с целью
определения коэффициента корреляции и спектральной плотности.
Представлены зависимости определения коэффициентов амплитудночастотной характеристики моделирования текущих значений удельного
сопротивления почвы на основе экспериментальных данных.
Актуальность работы. Твердость и сопротивление смятию являются
способностью
почвы
сопротивляться
внедрению
рабочих
органов
сельскохозяйственных машин и движителей трактора. Между твердостью и
удельным сопротивлением почвы существует корреляционная связь [1].
Следовательно, зная характер изменения твердости почвы можно определить
удельное сопротивление обработке.
Анализ исследований и публикаций. В работе [2] отмечается, что тяговое
сопротивление рабочих органов с.-х. орудий является случайной величиной и
подчиняется закону нормального распределения. Удельное сопротивление грунта
носит синусоидальный характер изменения относительно среднего значения в
зависимости от структуры грунта. В работе [3] отмечается, что единичные
рабочие органы имеют среднеквадратичное отклонение. С увеличением
количества рабочих органов среднеквадратичное отклонение тягового
сопротивления уменьшается. В работе [1] представлен анализ устройств для
измерения твердости почвы в вертикальной плоскости, которые условно можно
разделить по принципу заглубления в почву на ударные и беспрерывные. К
первому типу относятся конструкции Железнова, Захарова, Волкова и др.; ко
второму – устройства ак. Горячкина, Качинского, Ревякина, Голубева,
конструкции, разработанные ВИСХОМом и др.
52
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Однако эти устройства определяют твердость в вертикальной плоскости, а не
вдоль линии движения рабочих органов. В работе [4] представлена конструкция
продольного плотномера, при помощи которого проводится оценка изменения
продольной плотности почвы на определенной глубине. Однако, устройство
отслеживает плотность по всей глубине измеряемого слоя и выдает среднее
значение вариации плотности в исследуемом слое.
В работе [4] отмечается, что плотность почвы является обобщенным
показателем, наиболее существенно влияющим на рост растений. Здесь же
предлагается неравномерность продольной плотности почвы разложить на
частоты от нуля до частоты, при которой построение графика корреляционной
функции прекращается.
Во всех работах отмечается, что твердость почвы зависит от влажности,
является характеристикой удельного сопротивления обработке, деформации
почвы в нормальном, тангенциальном и боковом направлениях.
Интерес со стороны исследователей к этому свойству оценим с помощью
поисковой системы Google. На запрос «плотность почвы» находим 236 тыс.
источников на русском языке, а на «bulk density» около 1300 тыс. источников на
английском языке. Во многих источниках отмечается, что сопротивление почвы
под действием сил деформации изучено недостаточно.
Целью работы является разработка конструкции твердомера почвы в
продольном направлении и методики обработки экспериментальных данных для
получения математической модели, характеризующей твердость почвы в
обрабатываемом слое.
Результаты работы. Для непрерывного исследования твердости почвы в
продольном направлении разработана конструкция твердомера (рис. 1), который
состоит из рамы (на рисунке не показано) и шарнирной подпружиненной 4-х
рычажной параллелограммной подвески 1, тензометрической стойки 2, опорных
колес 3, балочного тензодатчика 4, наконечника 5, втулки 6, шарикового шарнира
7, опорного штифта 8. Стойка 2 переставляется и фиксируется по высоте, что
позволяет устанавливать необходимую глубину измерения. Для уменьшения
влияния неровностей поверхности движения на глубину исследуемого горизонта,
используется два опорных колеса 3, установленных на качающейся подвеске.
Усилие, образуемое под воздействием сил сопротивления почвы,
воспринимается конусным наконечником 5 и через шариковый шарнир 7
передается на тензодатчик 4 балочного типа. Наконечник 5 удерживается и
перемещается в горизонтальном продольном направлении при помощи втулки 6.
Для исключения влияния отклонения вектора силы сопротивления на измеряемую
величину тензодатчиком используется шариковый шарнир 7. Наконечник 5
выдвинут вперед относительно тензометрической стойки, что обеспечивает его
самоочищение и исключение влияния налипших комков почвы на точность
измерения. Диаметр наконечника составляет 11,3 мм (площадь 1 см2), угол конуса
– 22,5.
53
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Рисунок 1. Конструкция прибора для непрерывного измерения твердости почвы.
Регистрация результатов измерений осуществляется измерительным комплексом
[6] в цифровом формате.
При движении наконечника 5 на заданной глубине длиной L, достаточной для
того, чтобы охарактеризовать репрезентативно и несмещенно все поле, получена
реализация процесса изменчивости продольной твердости почвы (рис. 2).
Удельное сопротивление определяется по формуле:
P
q
(1)
Fí
где Р – усилие, передаваемое от наконечника, Н;
Fн – площадь наконечника, см2.
Удельное сопротивление, кПа
120
100
80
60
40
20
0
1
14 27 40 53 66 79 92 105 118 131 144 157 170 183 196 209 222 235 248 261
Перемещение, L
Рисунок 2. Результаты измерения удельного сопротивления почвы в горизонте 2025 см участка после вспашки однокорпусным плугом.
54
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Учитывая, что площадь наконечника 1 см2, удельное сопротивление равно
усилию на наконечник.
Главными статистическими характеристиками реализации случайной
функции удельного сопротивления почвы являются среднее значение или
математическое ожидание среднего значения удельного сопротивления,
среднеквадратического отклонения или дисперсии ординаты, корреляционная
функция или спектральная плотность.
Среднее значение удельного сопротивления определяется как осредненная
совокупность текущих значений qi:
1 n
qñð   qi .
(2)
n i 1
Дисперсия ординат является осреднением квадратов отклонений ординат qi
относительно среднего значения:
2
1 n
2
R(0)   n 
(3)
 ( qi  qñð ) .
n  1 i 1
Корреляционная функция удельного сопротивления является нестационарной
функцией одного аргумента R(q), которая для каждой пары значений х, х+х
равна корреляционному моменту соответствующих ординат случайного
сопротивления:
R(q)  M q( x ).q( x  x ) .
(4)
Отношение корреляционной функции к ее дисперсии является
коэффициентом корреляции величин q(x) и q(х+х):
R(q) M q( x ).q( x  x )
.

R Í (q) 
(5)
R(0)
M q 2 ( x )
Спектральная плотность дисперсий отображает плотность распределения
дисперсий по частотам беспрерывного спектра. При этом значения этих
дисперсий являются случайной величиной. Аргументом является частота
появления уплотненного участка длиной ln:
2

(6)
lí
где ln – длина участка плотностью qi.
Между спектральной плотностью S() и корреляционной функцией R(q)
существует взаимосвязь, описываемая преобразованием Фурье. В данном случае
имеем частное преобразование, так называемое «косинус-преобразование Фурье»:

R(q)  2  S(  )cosx d .
0
S( ) 
1
.
(7)
R( q ) cos xdt
 0
В случаях использования в математическом моделировании процессов
взаимодействия рабочих органов с обрабатываемой средой текущих значений
удельного сопротивления, отклонения сопротивления (твердости) почвы от их
55
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. среднего значения задаются в виде волнового изменения разной амплитуды и
частоты:
n
q  q0   qn ( 1  sint ) .
i 1
(8)
Параметры зависимости (8) определяются по формулам:
1
q0   f(x)  dx ,
 
(9)
1
q n   f ( x )  sin x  dx
 
Корреляционная функция статистических данных измерений (рис. 2)
представлена на рис. 3.
R(q)
1,5
1
0,5
0
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79
-0,5
L2-L1
-1
-1,5
Рисунок 3. Корреляционная функция случайной величины qi (линия с точками) и
ее аппроксимация полиномом 2-го порядка (сплошная линия).
Как видно их графика, коэффициент корреляции с увеличением
продолжительности
измерений
(количества
статистических
данных)
приближается к нулю. Поэтому по значению полинома второго порядка зачастую
определяют длину мерного участка, достаточного для установления достоверных
значений.
Выводы.
Твердость почвы оказывает непосредственное влияние на ее плотность,
следовательно, и на плодородие, а также на тягово-сцепные свойства движителей.
Поэтому в задачах точного земледелия, оптимизации процессов обработки почвы,
тяговой динамики работы почвообрабатывающих агрегатов рассматриваются
статистические характеристики параметров твердости почвы с учетом их
изменений по пути.
Разработанная конструкция твердомера беспрерывного измерения твердости
почвы позволяет провести измерения на глубине от 0 до 30 см с регистрацией
56
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. данных в цифровом формате и рассчитать удельное сопротивление почвы
обработке. Полученные данные используются для определения плотности почвы.
Разработанная методика моделирования текущих значений удельного
сопротивления почвы по пути движения рабочих органов адекватно отражает
реальные изменения твердости с достаточной точностью.
Список литературы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Механизмы и технологии. Лекции по техническим наукам. Технологические
свойства почвы. [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://mehanikua.ru/lektsii-po-tekhnicheskim-temam/182-tekhnologicheskie-svojstvapochvy.html
Овсянніков С. І. Підвищення тягово-зчіпних властивостей мотоагрегатів
шляхом застосування рушіїв, що трансформуються. / С. І. Овсянніков //
Вісник наукових праць СевНТУ. Збірник наукових праць. Вип. 135/2012.
Серія: Машинобудування та транспорт. – Севастополь, 2012. – С. 180 - 185.
Шемняков Д.В. Разработка методов и средств изучения процесса
формирования тягового сопротивления машинно-тракторных агрегатов на
базе
малогабаритных
энергосредств
с
целью
улучшения
их
эксплуатационных свойств. Дис. канд. техн. наук. // Рукопись. – Вологда:
2003. – 140 с.
А.С. 1698758 СССР, МКИ G 01 N 33/34 / Любимов А. И., Стрижов В. А.,
Тлеужанов Е. У., Граков Н. Ф. (СССР). - №4777409/15; заявл. 08.01.90; опубл.
15.12.91. Бюл. №46. – 3 с. : ил.
Давидсон Е. И. Отслеживание неравномерности плотности почвы. / Е. И.
Давидсон // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2007. - № 4. – 41 с.
Овсянников С. И. Обоснование структуры измерительного комплекса для
проведения тяговых испытаний мотоагрегатов / С. И. Овсянников //
Автомобіль і електроніка. Сучасні технології». Електронне наукове фахове
видання Вип. №3. 2012. [Електронний ресурс] // Режим доступу
http://www.khadi.kharkov.ua/fileadmin/P_SIS/AE12_1c/index.html
Васильев С. И. Совершенствование метода и технических средств для
горизонтального измерения твердости почвы при внедрении технологи
координатного земледелия : автореф. дис. канд. техн. наук : 05.20.01 / Кинель, 2007. – 20 с.
Анотація
ДОСЛІДЖЕННЯ ТВЕРДОСТІ І ДЕФОРМАТИВНОСТІ ҐРУНТУ В
ОРНОМУ ШАРІ
Овсянніков С. І., Сіряк Я.
57
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. В работе представлены результаты исследования твердости почвы в
пахотном горизонте. Для этого разработана конструкция твердомера
непрерывного действия. Полученные экспериментальные данные обрабатывались
по разработанной методике на основе преобразования Фурье с целью
определения коэффициента корреляции и спектральной плотности.
Представлены зависимости определения коэффициентов амплитудночастотной характеристики моделирования текущих значений удельного
сопротивления почвы на основе экспериментальных данных.
Abstract
THE RESULTS OF A STUDY OF HARDNESS OF THE SOIL IN THE PLOW
HORIZON
Ovsyannikov S., Siryak Ya.
The paper presents the results of a study of hardness of the soil in the plow
horizon. For this purpose developed a continuous construction of hardness
measurement. Found the experimental data processed according with the developed
methodology based on the Fourier transform with the purpose of determination the
correlation coefficient and the spectral density. Presented dependent’s of the definition
of the coefficients of the amplitude-frequency characteristics of modeling the current
values of the resistivity of the soil on the basis of experimental data.
УДК 620.179.17
КОНТРОЛЬ РЕЖИМА СМАЗКИ ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ ПО
РАСПРЕДЕЛЕНИЮ ОГИБАЮЩЕЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ
Шевченко С.А., к.т.н., доцент
(Харьковский национальный технический университет
сельского хозяйства имени Петра Василенко)
Для контроля режима смазки подшипника предлагается использовать
распределение мгновенных значений амплитуд огибающей акустической эмиссии.
Сравнивая указанное распределение с распределением Релея, можно обнаружить
работу подшипника в режиме граничной смазки. Преимуществами
предложенного параметра является инвариантность к изменению затухания
акустической эмиссии и изменению чувствительности датчика.
Введение. Увеличение энергонасыщенности и рабочих скоростей машин
приводит к возрастанию рабочих температур и динамических нагрузок
подшипниковых узлов. В особенности это относится к машинам, работающим в
58
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. неблагоприятных внешних условиях – мобильным машинам лесного и
агропромышленного комплексов, режимы работы которых изменяются в широких
диапазонах под влиянием почвенно-климатических факторов. Режим работы
подшипникового узла в значительной мере зависит от состояния смазки, физикохимические свойства которой изменяются вследствие термической деструкции,
«срабатывания» присадок и загрязнения. Как следствие, возможен переход
подшипникового узла в режим граничного трения.
Постановка проблемы в общем виде и ее связь с важными научными и
практическими задачами. Работа подшипника качения в режиме граничного
трения приводит к сокращению его ресурса из-за ускоренного износа
поверхностей качения и, вследствие возрастания вибрации, к уменьшению
ресурса связанных с ним деталей [1, 2]. В связи с этим возникает необходимость
контроля режима смазки подшипникового узла. Своевременно обнаружить работу
подшипника в режиме граничной смазки можно, анализируя его акустическую
эмиссию (АЭ) – высокочастотные упругие колебания, генерируемые в процессе
возникновения и роста дислокаций, развития микротрещин и т.п.
Для этого необходимо выбрать диагностический признак, инвариантный к
масштабированию сигнала эмиссии по амплитуде. Это объясняется следующими
причинами. Во-первых, это затухание упругих волн при переходах между
деталями, которое, из-за вариаций зазоров, менее стабильно, чем затухание в
самих деталях. Во-вторых, амплитудно-частотная характеристика датчика АЭ
зависит от неплоскостности и шероховатости поверхности агрегата в месте
установки датчика, наличия и свойств иммерсионной среды в зазоре между
установочной поверхностью и датчиком.
Анализ исследований и публикаций. В работе [3] показано, что скорость
счета импульсов акустической эмиссии можно использовать для контроля объема
и качества смазки подшипника. Недостатком этого параметра является
зависимость от выбора порогового уровня, при превышении которого
регистрируется импульс эмиссии и, следовательно, зависимость от затухания
сигнала эмиссии.
В [4] предложена методика диагностирования подшипника скольжения,
который состоит в определении эмпирического закона распределения мгновенных
значений широкополосного сигнала АЭ и определении вектора коэффициентов,
каждый из которых является мерой расстояния эмпирического распределения от
одного из распределений - нормального, экспоненциального и распределения
Релея. Мера расстояния указанных распределений определяется как статистика
критерия согласия Колмогорова. Экспериментально
определено, что
эмпирическое распределение наиболее близко к нормальному распределению [4].
Недостатком методики [4] является необходимость осуществлять измерение
мгновенных значений сигнала АЭ с высокой частотой, которая многократно
превышает верхнюю границу полосы пропускания датчика и усилителя АЭ.
Объясняется это тем, что продолжительность измерения должна быть
значительно меньшей, чем период высшей частоты в спектре сигнала.
Анализ публикаций и параметров АЭ привел к таким выводам:
59
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. – целесообразно анализировать огибающую АЭ, что позволяет
многократно уменьшить частоту измерений и скорость обработки данных;
– следует анализировать вид закона распределения (с точностью до
параметра масштаба) огибающей АЭ, что позволит существенно ослабить
влияние затухания и чувствительности датчика на результат диагностирования.
Нерешенной частью проблемы является диагностика режима смазки
подшипника в условиях вариации затухания акустической эмиссии и
чувствительности датчика
эмиссии, осуществляемая по единственному
измерению.
Целью является обоснование акустико-эмиссионного диагностического
параметра, позволяющего обнаруживать работу подшипника в режиме граничной
смазки и инвариантного к масштабированию сигнала по амплитуде.
Изложение основного материала.
Известно, что при прохождении широкополосного случайного сигнала через
узкополосный фильтр на выходе фильтра будет формироваться случайное
колебание с огибающей, амплитуда которой распределена по закону Релея [5].
Если поверхность качения подшипника будет иметь дефект, мощность АЭ
будет увеличиваться при контактировании с телами качения на поврежденном
участке. Такая модуляция мощности АЭ приведет к тому, что распределение
амплитуды огибающей будет отличаться от закона Релея.
Для периодического измерения огибающей акустической эмиссии
целесообразно использовать пиковый детектор и далее анализировать выходной
сигнал детектора. Выберем метод дальнейшей статистической обработки. Для
проверки соответствия распределения заданному закону используют критерии
согласия – критерий  2 или непараметрические критерии Колмогорова и
Крамера-Мизеса-Смирнова [6].
Примем во внимание, что под действием собственных шумов усилителя АЭ
возможно отклонение распределения сигнала на его выходе от распределения
входного сигнала в диапазоне напряжений, близких к нулю. Поэтому критерий
Колмогорова в данном случае использовать нецелесообразно, поскольку
статистика этого критерия определяется по максимальному отклонению
интегральных функций эмпирического и заданного законов распределения.
Поскольку критерий согласия Крамера-Мизеса-Смирнова является более
мощным, чем критерий  2 [6], далее применялся именно этот критерий.
Исследования осуществлялись на стенде [7], в съемный подшипниковый
узел которого устанавливался упорный шарикоподшипник 8100, при работе в
двух режимах смазывания – смешанном (упруго-гидродинамическом) режиме при
начальном состоянии масла М10Г2к и в режиме граничного смазывания после
«старения» масла (срабатывания присадок и уменьшения вязкости вследствие
термодеструкции). Частота вращения подвижного кольца– 1460 1/мин (период
вращения 0,041 с), продолжительность интервала наблюдения 0,1 с, нагрузка –
258 Н. На рис. 1 изображены значения F интегральных законов распределения в
60
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. зависимости от мгновенного значения огибающей
математическом ожидании случайных величин).
х
(при
единичном
1 – упруго-гидродинамический режим смазки, 2 – распределение Релея, 3 –
граничный режим смазки
Рисунок 1 – Функции распределений мгновенных значений огибающей
акустической эмиссии подшипника
Диагностический параметр, вычисленный как статистика Крамера-МизесаСмирнова, равнялся 0,38 при начальном состоянии масла и 57 после его
«старения» и термодеструкции.
Вывод. Сравнение эмпирического закона распределения огибающей
узкополосного сигнала акустической эмиссии подшипника, с законом
распределения Релея путем вычисления статистика критерия согласия КрамераМизеса-Смирнова позволяет осуществлять контроль режима смазки подшипника.
Перспективным направлением дальнейших работ является определение части
времени, соответствующей работе подшипника в режиме граничной смазки, для
повышения информативности контроля.
Список литературы
1.
2.
3.
4.
5.
Дворук В.І., Войтов В.А. Трібофізика: підруч. –Харків, 2014. –374 с.
Мигаль В.Д. Вибрационные методы оценки качества тракторов на стадиях
проектирования, изготовления и эксплуатации: Автореф. дис... докт. техн.
наук: 05.22.02 / ХНАДУ. -Харьков, 2002. -32 с.
Zahari Taha, Indro Pranoto. Acoustic Emission Application for Monitoring
Bearing Defects. DOI: 10.5772/55434.
Hall L. D., Mba D., Bannister R.H. Acoustic Emission Signal Classification in
Condition Monitoring Using the Kolmogorov-Smirnov Statistic // Journal of
Acoustic Emission, Vol. 19, 2001, pp. 209–228.
Филипский Ю.К. Случайные сигналы в радиотехнике. -К.: Вища школа, 1986.
-126 с.
61
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. 6.
7.
Прикладная статистика: Основы моделирования и первичная обработка
данных. Справочное изд. / С. А. Айвазян, И. С. Енюков, Л. Д. Мешалкин. –
М.: Финансы и статистика, 1983. – 471с.
Войтов В.А., Шевченко С.А. Обоснование структуры комплекса для
исследования акустико-эмиссионных признаков дефектов подшипников
качения // Вісник ХНТУСГ. Проблеми технічної експлуатації машин. -Харків,
2011. -Вип. 109. - С. 50-54.
Анотація
КОНТРОЛЬ РЕЖИМУ МАЩЕННЯ ПІДШИПНИКА КОЧЕННЯ ЗА
РОЗПОДІЛОМ ОБВІДНОЇ АКУСТИЧНОЇ ЕМІСІЇ
Шевченко С.А.
Для контролю режиму мащення підшипника пропонується використовувати
розподіл миттєвих значень амплітуд обвідної акустичної емісії. Порівнюючи
зазначений розподіл з розподілом Релея, можна виявити роботу підшипника в
режимі граничного мащення. Перевагами запропонованого параметра є
інваріантість до зміни ослаблення акустичної емісії та зміні чутливості
датчика акустичної емісії.
Abstract
ROLLING BEARING LUBRICATION REGIME CONTROL BASED ON
DISTRIBUTION OF ACOUSTIC EMISSION ENVELOPE
Shevchenko S.A.
Sign is based on the fact that the instantaneous values of the acoustic emission
envelope will be distributed according to the law near to the Rayleigh distribution,
while bearing working in a hydrodynamic and elastohydrodynamic lubrication regimes.
When logging in to the boundary lubrication will occur bursts of acoustic emission by
direct contact of the rolling elements and raceways. These bursts occur at random times
and have random amplitude. This results to a change of the distribution of the acoustic
emission signal envelope. For comparison the actual distribution of the acoustic
emission envelope and the Rayleigh law is advisable to use a statistical goodness of fit
of the Cramer-von Mises test.
УДК 629.4.077
ТОРМОЗНІ ЕЛЕМЕНТИ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ
Кравченко К.О., к.т.н., с.н.с.
(Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля)
62
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. У статті розглянута проблема підвищення температури фрикційних
елементів при гальмуванні. Встановлений негативний вплив нагріву гальмових
колодок на ефективність експлуатації транспортного засобу. Наведений аналіз
технічних рішень по підвищенню енергорозсіючої спроможності елементів
гальмових систем.
Ефективність роботи фрикційних елементів гальмової системи машин в
значній мірі впливає на безпеку та продуктивність роботи машин лісового
господарства.
Для підвищення ефективності гальмування машин необхідно створити
гальмівними пристроями достатню гальмівну потужність і забезпечити стійке
зчеплення коліс з рейками.
При гальмуванні кінетична енергія машин перетворюється в інші види
енергії, більша частини з якої – в теплову. Цей процес супроводжується
підвищенням температури фрикційних елементів. Ефективне гальмування
залежить від коефіцієнта тертя, на який впливають температурні зміни в
трибоконтакті. Відповідно актуальним питанням при експлуатації машин є
стабілізація температурних режимів в зоні взаємодії гальмівної колодки з диском
[1, 2].
В роботі наводиться опис способів охолодження фрикційних елементів
гальмівної системи, розробка рекомендацій та конструктивних рішень по
підвищенню ефективності експлуатації фрикційних гальмівних елементів машин.
При гальмуванні, внаслідок сил тертя, місце контакту колеса з гальмівними
колодками нагрівається. Температурні поля при значних градієнтах - неодмінне,
непереборне фізичне явище перетворення механічної енергії в теплову. Це
приведе до зміни в гіршу сторону як фрикційних властивостей, так і міцнісних у
зв'язку зі структурними змінами в матеріалах. При тривалому впливі високих
температур можливі появи термічних тріщин з виходом їх на зовнішню грань
[3].У таких умовах тертя відбувається швидкий тепловий знос поверхонь тертя
гальмівних систем. При цьому швидкість зносу визначається виникненням і
розвитком високої температури в зоні тертя [2]. Для гальмових дисків підвищення
температури диска приводить до аксіального перекосу (екранування) диску, а
температурна деформація в близько реберній області обов’язково викликає
хвилястість або горбистість поверхні тертя диску, тим самим збільшуючи тиск на
фрикційні накладки й створюючи локальні температурні плями на поверхні тертя
диску [4].
Проблема ресурсозбереження гальм багатопланова. Вона потребує рішення
техніко-економічних, технологічних, металознавчих, трибологічних знань,
пов’язаних з вибором зносостійких матеріалів для робочої поверхні гальмівних
елементів.
Для рішення цієї проблеми використовуються різні способи й методи
(високоміцні температуростійки керамічні диски, перфорація та інше), а зокрема охолодження повітряним потоком, що набігає. В автомобілебудуванні прийшли
63
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. до простого й ефективного рішення [5]. На фотографії (рис. 1, а) червоні труби,
поєднані з карбоновими напрямними, що є частиною переднього бампера. Саме
по них подається потік повітря для постійного охолодження гальмових дисків.
Для підвищення енергорозсіювальної спроможності гальм транспортних
засобів енергії фірма Delphi [6] пропонує використовувати в колісному гальмі
(автотранспорт) два плаваючих в осьовому напрямку гальмівних диска з
нерухомою скобою. Таке рішення дозволяє розширити можливості по
підвищенню гальмівного моменту, залишаючись в рамках допустимого
температурного діапазону. Маючи чотири поверхні охолодження дана
конструкція зменшую теплову напруженість деталей механізму. Також
пропонується використання карбоно-керамичних гальмівних дисків, які
витримують високі температури нагріву і не знижують вихідні характеристики
гальмівного механізму.
Рисунок 1. Аналіз технічних рішень по підвищенню
енергорозсіючої спроможності елементів гальмових систем:
а - охолодження дискових гальм в автомобілебудуванні;
б – гальмовий диск з новим розташуванням й формою поперечних охолодних
вентиляційних ребер; в – гальмівна колодка із порофоровими вставками;
г - гальмівна колодка з отворами для охолодження
Для залізничного рухомого складу підвищеної швидкості в гальмовій системі
використовують дискові гальма, для охолодження яких широко розповсюджені
охолодження повітряними масами за рахунок конструктивних елементів диску.
Відомі гальмові диски, приміром, для гальм візка КВЗ-ЦНИИ для вагонів
міжобласного сполучення [7] які являють собою виливок з високоміцного чавуну
із двома поверхнями тертя на торцях, які з'єднані поперечними радіальними
вентиляційними ребрами для створення потоку повітря під час руху рухомого
складу з метою охолодження їх. Для підвищення ефективності гальмування на
залізницях США диски виготовляються з марганцевистої стали зі змістом
10...14% марганцю, а у Германії - сталеві диски із загартованими поверхнями
тертя [7].
В роботі [8] розглядається питання оберігання гальмової накладки дискових
гальм від теплового руйнування. Гальмовий башмак дискового гальма
швидкісного рухомого складу містить корпус, з однієї сторони якого є ребра
64
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. жорсткості й вушка з наскрізними співвісними отворами, а з іншого боку вертикальний конічний паз із вхідної в нього своїм виступом гальмовою
накладкою. Остання має форму кільцевого сектора. Корпус із боку ребер
жорсткості має бобишки з наскрізними отворами. Бобишки розташовані уздовж
більшого радіуса гальмової накладки. В отворах жорстко встановлені своїми
випарними торцями врівень із плоскою поверхнею корпуса Г-образні теплові
трубки у вигляді термосифонів, а зовнішні вільні кінці, що конденсують,
зазначених теплових трубок розташовані вертикально, уздовж осі наскрізних
співвісних отворів вушок корпуса. Таким чином, гальмова накладка при роботі
прохолоджується із двох сторін: частково з боку обертового диска, що має
спеціальні внутрішні ребра для охолодження повітрям, а зі зворотної сторони тепловими трубками у корпусі гальмового башмака. Інтенсивний відбір тепла при
гальмуванні від гальмових накладок розсіюється в навколишньому просторі.
Макаров В.О. в своєму винаході [9] пропонує охолоджувати дисковий
гальмовий механізм, який включає гальмові колодки й порожній гальмовий диск
із міжканальними радіальними перегородками й отворами, виконаними по
концентричних окружностях у гальмових доріжках диска. В даній конструкції
відвід тепла від диска здійснюється тільки природною конвекцією навколишнього
повітря. На гальмовому диску як продовження міжканальних перегородок
сформовані повітрозабірні лопати для додання динамізму потокам повітря, що
проходить по радіальних каналах і надходить через згадані отвори між диском і
гальмовими колодками. Це приводить до руйнування плоского вихру й усуненню
контактного тертя між диском і гальмовими колодками.
Відповідно досліджень Дамдина С.І. [4] видалення енергії гальмування в
якості тепла пропонується відводом його у в атмосферу шляхом застосування
системи рідинного охолодження. Таке рішення забезпечує прийнятні робочі
температури для змащування підшипників й елементів пари тертя, що підвищую
довговічність диска й фрикційного матеріалу.
Колектив відкритого акціонерного товариства "Науково-дослідний і
конструкторсько-технологічний інститут азбестових технічних виробів - фірма
ТИИР" пропонує вдосконалити конструкцію залізничної гальмової колодки [10]
для зменшення температурних перепадів за рахунок розміщення в поверхневому
шарі тильної частини колодки плоского елемента, виконаного з матеріалу, що має
менший коефіцієнт лінійного теплового розширення, чим полімерний фрикційний
матеріал. Таке рішення дозволяє знизити температурні напруги в поверхневому
шарі колодки при періодичних нагрівах і охолодженнях за рахунок неоднакового
розширення окремих його ділянках.
Розглянемо питання стабілізації температури фрикційного контакту
гальмівних елементів. Існує спосіб підвищення ефективності і довговічності
гальмівних колодок з використанням секційних колодок при гальмуванні, який
забезпечує збільшення площі контакту взаємодіючих елементів і зниження тиску
в області контакту, але не дозволяє достатньою мірою забезпечити ефективність
гальмування. Це пов'язано з тим, що при гальмуванні відбувається нагрівання
контакту трибологічної пари, а в способі не передбачено його охолодження, тим
65
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. самим знижуються фрикційні можливості колодки і відбувається підвищений знос
пари тертя.
Таким чином, постає завдання підвищення ефективності гальмування та
зменшення зносу гальмівної колодки через керування температурою в парі тертя.
В роботі пропонується декілька способів вирішення цієї задачі, одна з яких
полягає в тому, що при гальмуванні в зону контакту пари тертя вводиться активне
газоподібне середовище [11, 12]. Для цього конструкцію гальмівної колодки
забезпечено вставки з газоутворюючих матеріалів – порофорів. При гальмуванні
машин гальмівні елементи взаємодіють між собою. Температура в трибопарі
підвищується. Під дією температури в колодці починається процес термічного
розкладання елементів колодки порофорів, що приводе до виділення з великою
швидкістю значної кількості газових продуктів. Одним з основних продуктів
розкладу є газ – азот, який взаємодіє з тонкими поверхневими шарами
фрикційних вузлів. Це позитивно впливає на фрикційні властивості пари тертя –
підвищує коефіцієнт зчеплення, різко зміцнює і стабілізує поверхню матеріалів,
тим самим підвищуючи їх довговічність та зносостійкість. Ефективність
гальмування дозволяє підвищити безпеку руху та продуктивність машин.
Також проблема охолодження фрикційної пари, підвищення ефективності
способу гальмування локомотива та обладнання для його здійснення може бути
вирішена шляхом ефективного використання стисненого повітря, та охолодження
ним гальмівних трибоелементів, віднесення продуктів фрикційного зносу з
трибоконтакту. (рис. 1, в).
Використання описаних конструкцій дозволить підвищити ефективність
експлуатації гальм та сприятиме покращенню фрикційних властивостей
гальмівному трибоконтакту, сприятиме зменшенню зносу та охолодженню
елементів трибосистеми.
При гальмуванні температура гальмівної колодки змінюється від T1 до T2 в
залежності від часу t (рис. 1, в). Результати експериментів показали, що при
відсутності охолодження контакту залежність температури T від часу t має
лінійний зростаючий характер. При подачі в отвори гальмівної колодки
стисненого повітря змінюється крива залежності температури T гальмівної
колодки від часу t натиснення гальмівних колодок 17 (рис. 2). Збільшення
діаметрів d отворів до деякої величини призводить до зменшення температури T в
контакті. Доцільно отвори виконувати від 2 мм до 8 мм, подальше підвищення
діаметру отворів не впливатиме на температурні характеристики гальмівної
колодки [12].
Висновки. Застосування описаних способів охолодження фрикційних
елементів гальмівної системи дозволить підвищити ефективність експлуатації
фрикційних гальмівних елементів транспортних засобів, підвищити коефіцієнт
зчеплення, стабілізувати температуру в трибоконтакті, зменшити знос
фрикційних вузлів і підвищити безпеку руху.
66
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Рисунок 2. Графік залежності температури гальмівної колодки від
часу натиснення колодок
Список літератури
1.
2.
3.
4.
Водянников Ю.Я. Расчетно-экспериментальный метод определения
температуры нагрева колеса грузового вагона при торможении // Ю.Я.
Водянников, С.М. Свистун, Е.Г. Макеева / Вісник Східноукраїнського
національного університету імені Володимира Даля: в 2 - х ч. Ч.1. – Луганськ:
СНУ ім. В. Даля, 2012 – № 5(176) – С. 50 – 55.
Казаринов В.М. Теоретические основы проектирования и эксплуатации
автотормозов / В.М. Казаринов, В.Г. Иноземцев, В.Ф. Ясенцев – Москва:
Транспорт, 1968 – 400 с.
Смольянинов А.В. Повышение эффективности тормозов грузовых вагонов
путем совершенствования технологии ремонта / А.В.Смольянинов,
В.С.Смольянинов, П.В.Смольянинов // Технологическое обеспечение
ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного
состава: Материалы всероссийской научно-технической конференции с
международным участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2011. С. 115-122.
Дамдын С.И. Повышение энергоемкости колесных тормозов путем
внедрения обратной пары трения с жидкостным охлаждением дисков / С.И.
Дамдын автореф. дис. к.т.н., М., 1994. – 23 с.
67
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. 5.
Охлаждение тормозов. Режим доступу: http://avmundial.ru/tyuning/599ohlazhdenie-tormozov.html.
6. Волков В.П. Ретроспективный анализ развития конструкции тормозных
механизмов легковых автомобилей / В.П. Волков, Н.В. Дюкарев, Ю.В.
Волков // Вестник ХНАДУ. Вип. 41., 2008. Режим доступу:
http://cyberleninka.ru/article/n/retrospektivnyy-analiz-razvitiya-konstruktsiitormoznyh-mehanizmov-legkovyh-avtomobiley.
7. Крылов В.И. Автоматические тормоза подвижного состава / В.И. Крылов,
В.В. Крылов // Учебник для учащихся техникумов железнодорожного
транспорта М.: Транспорт, 1983. - 360 с.
8. Патент на изобретение № 2173801, кл. F16D65/847, B61H5/00. Тормозной
башмак дискового тормоза скоростного подвижного состава / Вейтцель О.О./
- заявл. 01.06.1999; опубл. 20.09.2001.
9. Патент на изобретение № 2170862, кл. F16D65/847. Cпособ охлаждения
дискового тормозного механизма / Макаров В.А./ - заявл. 21.01.2000; опубл.
20.07.2001.
10. Патент на изобретение № 2115044, кл. F16D69/02, B61H7/02. Тормозная
колодка железнодорожного подвижного состава / Игнатьев Д.М., Луговая
Н.Г., Левит М.З., Касаткин Г.П., Травин В.Л., Пивень Е.Г., Смирнов Д.Д.,
Франтова Е.Ю., Перевозчиков Н.К./ - заявл. 19.06.1997; опубл. 10.07.1998.
11. Горбунов М.І. Підвищення енергоефективності використання дискових гальм
/ М.І. Горбунов, М.М. Горбунов, К.О. Кравченко, О.В. Просвирова, В.А.
Корж // Матеріали 3-ї міжвузівської науково-технічної конференції
викладачів, молодих учених та студентів: «Енерго- і ресурсозберігаючі
технології при експлуатації машин та устаткування» (29-30 листопада 2011
р.) – Донецьк:ДонІЗТ, 2011. – С. 97 – 98.
12. Горбунов М.І. Технічні рішення по стабілізації температури фрикційних
елементів гальм / М.І. Горбунов, К.О. Кравченко, О.С. Ноженко, О.В.
Просвірова // Вісник Східноукраїнського національного університету імені
Володимира Даля:– Луганськ: СНУ ім. В. Даля, 2013 – № 4(193) – С. 68 – 72.
Аннотация
ТОРМОЗНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
Кравченко Е.А.
В статье рассмотрена проблема повышения температуры фрикционных
элементов при торможении. Установлено негативное влияние нагрева
тормозных колодок на эффективность эксплуатации транспортного средства.
Приведен анализ технических решений по повышению энергорассеивающей
способности элементов тормозных систем.
68
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Abstract
BRAKE ELEMENTS VEHICLES
Kravchenko К.О.
The paper considers the problem of increasing the temperature of the friction
elements during braking. Negative influence of heating the brake pads on the efficiency
of the vehicle. The analysis of technical solutions to improve energy dispersive ability of
the brake systems.
УДК 629.113
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК НЕРОВНОСТЕЙ
ПОВЕРХНОСТИ ДВИЖЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ АГРЕГАТОВ
Овсянников С. И., к.т.н., Редько А., студент-магистр
(Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени
Петра Василенко) Email: [email protected]
В работе представлены результаты исследования по определению
характеристик неровностей агрофонов и методы определения основных
статистических параметров. Результаты работы могут быть использованы
для анализа и моделирования поверхности движения агрегатов.
Актуальность. При конструировании, исследовании и расчетной оценки
показателей тягово-транспортных свойств сельскохозяйственных агрегатов на
основе математического моделирования важно знать геометрические параметры
поверхности движения и закономерности их изменения [1, 2, 3].
Анализ исследований и публикаций. В работе [4] отмечается, что
параметры рельефа поверхности движения существенно влияют на плавность
хода, тягово-сцепные качества и уплотнение почвы при работе
сельскохозяйственных агрегатов. В работах [1, 2] указывается, что при
выполнении математического моделирования движения агрегатов необходимо
учитывать параметры поверхности движения с учетом их сглаживания
движителями. В работе [3] авторы отмечают, что рельеф поверхности движения
не только влияет на колебания остова, но и изменяет нагрузочные характеристики
тягово-приводных машин.
Поэтому целью данной работы является разработка методики определения
геометрических параметров поверхности движения с.-х. агрегатов типичных
агрофонов для дальнейшего преобразования в математическую зависимость.
Результаты работы. Геометрические параметры поверхности движения с.-х.
агрегатов являются непрерывными случайными величинами, которые
69
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. z = 0,039x + 0,1036
0,4
0,3
0,2
0,1
3,
9
3,
6
3,
3
3
2,
7
2,
4
2,
1
1,
8
1,
5
1,
2
0,
9
0,
6
-0,1
0,
3
0
0
Высота неровностей, м
отображаются такими статистическими характеристиками, как плотность
распределения, корреляционная функция и спектральная плотность. Исходной
информацией для получения статистических характеристик являются
непосредственные измерения, обычно при помощи геодезических приборов.
Наиболее
часто
применяют
методы
геометрического
(относительно
горизонтального луча) или тригонометрического (относительно наклонного луча)
короткошагового нивелирования.
Основными параметрами поверхности движения являются макропрофиль –
характеризуется величиной уклонов и длинами его элементов, план – углами
поворота и их радиусами, микропрофиль – амплитудой (высотой) неровностей, их
длинной и периодичностью появления. Основным параметром, оказывающим
влияние на динамические колебания остова агрегата, плавность хода и
стабильность работы рабочих органов, является микропрофиль, который
характеризуется амплитудой и протяженностью неровности в продольном
направлении или углом наклона продольного и поперечного сечения.
Результаты измерений представляют собой случайную функцию по
заданному направлению пути z=f(x) (рис. 1). Линия тренда (прямая линия на
графике) характеризует макропрофиль на данном участке измерений, для которой
уравнение имеет вид
zT ( x )  k  x  b ,
(1)
где k – коэффициент, равный тангенсу угла наклона или величине уклона
k=tg=i, в данном случае (рис. 1) k=0,039, =2,23, i=3,9%;
b – начальное значение z.
Для определения статистических характеристик необходимо получить
нормированные значения микропрофиля, т.е. отклонения высоты неровностей от
линии тренда:
z H (x)  z( x )  z T ( x ) .
(2)
-0,2
Расстояние, м
Текущ ие значения z=f(x)
нормированные значения z=f(x)
Линейный (Текущ ие значения z=f(x))
Рисунок 1. Микропрофиль поверхности поля обработанного плоскорезом
КПШ-0,9 поперек борозды.
70
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Среднее значение высоты неровностей определяется как осредненная
совокупность текущих значений zi:
1 n
z ñð   z i .
(3)
n i 1
Дисперсия ординат является осреднением квадратов отклонений ординат zi
относительно среднего значения:
2
1 n
2
R(0)   n 
(4)
 ( zi  zñð ) .
n  1 i 1
Корреляционная функция высоты неровностей является нестационарной
функцией одного аргумента R(z), которая для каждой пары значений х, х+х
равна корреляционному моменту соответствующих ординат случайного
сопротивления:
R(z)  M z( x ).z( x  x ) .
(5)
Отношение корреляционной функции к ее дисперсии является
коэффициентом корреляции величин z(x) и z(х+х):
R(z) M q( z ).z( x  x )
.

R Í (z) 
(6)
R(0)
M z 2 ( x )
Спектральная плотность дисперсий отображает плотность распределения
дисперсий по частотам беспрерывного спектра. При этом значения этих
дисперсий являются случайной величиной. Аргументом является частота
появления участка неровности поверхности длиной ln:
2

(7)
lí
где ln – длина участка неровности zi.
Между спектральной плотностью S() и корреляционной функцией R(z)
существует взаимосвязь, описываемая преобразованием Фурье. В данном случае
имеем частное преобразование, так называемое «косинус-преобразование Фурье»:

R(z)  2  S(  )cosx d .
0
S( ) 
1
.
(8)
R( z ) cos xdt
 0
Полученные значения используются при моделировании поверхности
движения. Преобладающие частоты берутся из (8) корреляционных зависимостей,
а максимальные высоты неровностей определяются по правилу «трех средних
отклонений». В результате данные по высотам неровностей будут представлены в
виде суммы гармоник разной частоты и амплитуды:
n
z  z 0   z n ( 1  sint ) .
i 1
Параметры зависимости (8) определяются по формулам:
71
(9)
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. z0 
1

1

 f(x)  dx ,


(10)
 
Корреляционная функция статистических данных измерений (рис. 2)
представлена на рис. 3.
zn 
f ( x )  sin x  dx
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
4
3,8
3,6
3,4
3,2
3
2,8
2,6
2,4
2,2
2
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
-0,2
0,2
0
0
-0,4
Поперек борозды
Под углом 45 град
Вдоль борозды
Рисунок 2. Графики корреляционной функции поверхности поля, обработанного
плоскорезом КПШ-0,9 в зависимости от направления движения к борозде.
Как видно из графиков, поверхность поля характеризуется большой частотой
процесса наряду с большими значениями амплитуд.
Выводы.
Предложенная методика определения неровностей поверхности поля
позволяет определить их основные характеристики на основе методов
статистической обработке. Полученные данные могут быть использованы для
анализа параметров поверхности движения и компьютерного моделирования на
основе локальных полевых измерений.
Список литературы
1.
2.
Анализ методов измерений и оценки ровности автомобильных дорог /
Журнал автомобильных инженеров [Электронный ресурс] // Режим доступа
http://www.aae-press.ru/j0049/art006.htm
Механизмы и технологии. Лекции по техническим наукам. Технологические
свойства почвы. [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://mehanikua.ru/lektsii-po-tekhnicheskim-temam/182-tekhnologicheskie-svojstvapochvy.html
72
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. 3.
Ротенберг Н. В. Подвеска автомобиля. Неровности дороги / Н. В. Ротенберг
[Электронный
ресурс]
//
Режим
доступа:
http://carlines.ru/modules/Articles/article.php?storyid=259
Анотація
МЕТОДИКА ВИЗНАЧЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК НЕРІВНОСТЕЙ
ПОВЕРХНІ РУХУ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ АГРЕГАТІВ
Овсянніков С. І., Редько А.
В роботі представлені результати досліджень з визначення характеристик
нерівностей агрофонів та методи визначення основних статистичних
параметрів. Результати роботи можуть бути використані для аналізу і
моделювання поверхні руху агрегатів.
Abstract
METHOD OF DETERMINING CHARACTERISTICS OF UNEVEN SURFACE
MOVEMENT OF AGRICULTURAL AGGREGATES
Ovsyannikov S., Redko A.
The paper presents the results of a study to determine the characteristics of the
unevenness of agrobackground and methods defining the basic statistical parameters.
The results can be used for analysis and modeling the surface for the movement of
aggregates.
УДК 629.113.004
ОСОБЕННОСТИ НОРМИРОВАНИЯ РАСХОДА ТОПЛИВА
ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН, РАБОТАЮЩИХ В СЛОЖНЫХ
ДОРОЖНЫХ УСЛОВИЯХ
Кривошапов С.И., канд. техн. наук
(Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет)
Проанализированы условия работы машин лесного хозяйства и методы их
учета. Указаны недостатки действующей на Украине методики нормирования
расхода топлива и предложены пути ее совершенствования, где более полно
учитывались режимы работы машин с пониженными скоростями. Приведены
73
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. примеры расчета расхода топлива машин в сложные дорожные условия
эксплуатации.
Введение. Машины лесной промышленности работают в крайне сложных
условиях, где состояние дорожного полотна неудовлетворительное, а в некоторых
условиях и полностью отсутствует. В таких условиях значительное время
машины эксплуатируются с пониженными скоростями, что приводит к
повышению расхода топлива. К сожалению, в Украинском законодательстве не
достаточно уделяется внимание определению эксплуатационных показателей
машин, работающих в сложных условиях эксплуатации.
Анализ литературных источников. В 1998 году приказом № 43
Министерством транспорта на Украине введено в действии нормы расхода
горюче-смазочных материалов на автомобильном транспорте [1]. В соответствии
с этим документом введено понятие «тяжелых» и «сверхтяжелых» условий
эксплуатации. Под тяжелыми условиями эксплуатации понимается движение
машин в карьерах, по полям, на лесных или степных участках, по пересеченной
местности. В этих условиях расход топлива предлагается увеличивать до 20 %.
Сверхтяжелые дорожные условия – это движение
в период сезонного
бездорожья, снежных или песчаных заносов, сильного снегопада и гололедицы,
паводков и других стихийных бедствий. Если такие условия застали на дорогах
общего пользования, то расход топлива увеличивается до 35 %, а вне пределов
дороги общего пользования и когда скорость снижается менее 20 км/ч, то
надбавка увеличена до 50 %. Документ не дает количественную или
качественную оценку дорожных условий эксплуатации.
В работе проф. Кузнецова Е.О. [2] дорожные условия, характеризуемые
дорожным покрытием, разделены на 6 типов, 4 из которых относятся к
переходным дорогам или дорогам без твердого покрытия. Тип дорожного
покрытия, рельеф местности и условие движение определяют категорию дорог
(условие эксплуатации). На дорогах IV и V категорий [3] расход топлива
повышается на 20 % для АТС в снаряженном состоянии без груза и на 40 % для
АТС с полной или частичной загрузкой автомобиля, а в чрезвычайных
климатических и тяжелых дорожных условичяхх – до 50 %. Оценка категории
дорог производиться по качественным показателям дорожного полотна.
Проф. Говорущенко Н.Я. также вводил 5 категорий условий эксплуатации,
которые учитывали дорожные, транспортные, атмосферно-климатические
условия и культура труда [4]. Основным критерием выбора категории было
принята средняя техническая скорость. В работе приведены аналитические
зависимости расчета средней скорости движения при изменении основных
показателей дорожных условий эксплуатации, таких как коэффициент
суммарного дорожного сопротивления, продольный укол дороги, степень
ровности дороги и др. На дорогах 4-ой категории средняя техническая скорость
автомобиля составляла 0.53 от крейсерской скорости, а на дороге 5-ой категории –
0.46. Для автомобиля ЗИЛ-431410 крейсерская скорость соответствует 60 км/ч,
74
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. тогда на дорогах 4 категории средняя скорость равна 31 км/ч, а на 5 категории –
27 км/ч. При этом расход топлива для 4 категории дорог прилагалось увеличивать
на 50 %, а для 5 категории дорог – до 70 %.
В работе [5] дополнительно введены 6-я и 7-я категории эксплуатации. По
критерию мощностного фактора, равного произведению скорости движения на
коэффициент суммарного дорожного сопротивления, дороги делились на легкие,
средние и тяжелые. Для средних условий установлена скорость движения,
которая составляет 20 км/ч, а для тяжелых – 14 км/ч.
Использование средней технической скорости движения транспортного
средства и параметров, характеризующих воздействия дороги на колеса
автомобиля, позволяет количественно оценивать сложность условий
эксплуатации.
Цели и задачи исследования. Целью данной работы является оценка
эксплуатационного расхода топлива при движении транспортных машин на
малых скоростях в сложных дорожных условиях. А также сравнение полученных
теоретических результатов с нормативными значениями эксплуатационного
расхода топлива.
Математическая модель. Исходное уравнение для расчета базовой нормы
расхода топлива [4]:



1
A  ik + B  ik2  Va + C  G0  ψ + 0.077  kF  Va2 л/100 км,
(1)
ηi
где  i – индикаторный
КПД двигателя; G0 – вес автомобиля в
снаряженном состоянии, Н;  – суммарное дорожное сопротивление; kF –
фактор обтекаемости, Hc2м-2; Va – скорость движения автомобиля, км/ч; ik –
H=
передаточное число коробки передач; А, В, С – коэффициенты конструкции
автомобиля и качества топлива.
Коэффициент суммарного дорожного сопротивления и средневзвешенное
передаточное число коробки передач изменяются от средней технической
скорости:

0.01  Vmax K 1

,
Va
Va
ik 
K c  Vmax  ikп K 2

,
Va
Va
(2)
где Vmax - максимальная скорость, км/ч; K c - скоростной коэффициент, ikп передаточное число повышенной передачи коробки передач. Коэффициенты K 1 и
K 2 - постоянные для каждой марки подвижного состава.
Например, для лесовоза КрАЗ-643701 можно принять: Vmax = 66 км/ч,
ikп = 0.87, K c =0.7. Тогда   0.6 Va и ik  40 Va .
Подставив формулы (2) в выражение (1) получим
1
H=
ηi
 K


K22
K
2
+B
+ C   G0  1 + 0.077  kF  Va2  .
A
Va
Va
 Va


Коэффициенты А, В и С, входящие в формулу (1), определяются так
75
(3)
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. 0.69  bm  Vh  S n  i02
7.95  a m  Vh  i0
, B=
,
A=
H н  ρ т  rk
H н  ρт  r 2
C=
k
100
,
H н  ρ т  ηтр
(4)
где аm и bm – коэффициенты механических потерь в двигателе; Нн – низшая
теплота сгорания топлива, кДж/кг; т – плотность топлива, г/см3; Vh – рабочий
объем цилиндров двигателя, л; i0 – передаточное число главной передачи; rk –
динамический радиус колеса, м.
Для автомобиля КрАЗ-643701 значение коэффициентов А, В и С будет
следующими:
A=
B=
7.95  48  14.86  7.4
 2.15 ;
43000  0.84  0.54
0.69  16  14.86  0.14  7.4 2
2
 0.12 ;
43000  0.84  0.54
100
C=
 0.0033 .
43000  0.84  0.85
Индикаторный КПД двигателя принимаем постоянной величиной и для
дизельного двигателя равным  i  0.5 . Снаряженная масса автомобиля КрАЗ643701 составляет M 0  12300 кг, что соответствует весу - 120663 Н. Фактор
обтекаемость для данного автомобиля можно принять равным 7.9 Hc2м-2.
Подставим технические данные и расчетные показатели в формулу (3),
получим зависимость базовой нормы расхода топлива автомобиля КрАЗ-643701


1 
40
40 2
0.6
H=
+ 0.0033   120663 
+ 0.077  7.9  Va2  
2.15  + 0.12 
0.5 
Va
Va
Va


1033

+ 0.004  Va2 .
(5)
Va
Согласно исследованиям [6] предложена следующая упрощенная
зависимость расчета расхода топлива:
Hа 
100  K ш  M a
,
H н   т  а
(6)
где произведение H н  ρт характеризует качество топлива, K ш – качество
дорожных условий, M a - масса автомобиля, ηa - КПД автомобиля, показатель
совершенства конструкции автомобиля.
Качество дорожных условий или шум ускорения вычисляется по формуле
K ш  0.4  g   0,077  kF  Va 2 M a м/с2,
(7)
2
где g - ускорение свободного падения, м/с ;
С учетом зависимости (2) и (7) формула (6)
40  g  M a  K 1 7.7  kF  Va 2
.
Hа 

H н   т   а  Va H н   т   а
(8)
Значение КПД автомобиля зависит от нагрузки и скорости автомобиля [7],
76
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. но мы в расчетах будем принимать величиной постоянной, равной 0.08. Тогда для
автомобиля КрАЗ-643701 формула (8) расхода топлива примет вид
Hа 
7.7  7.9  Va 2
40  9.81  12300  0.6
930


 0.021  Va 2 .
43000  0.84  0.08  Va 43000  0.84  0.08 Va
(9)
Анализ и сравнение. На рис. 1 приведены две графические зависимости
изменения расхода топлива лесовоза КрАЗ-643701, полученные по двум
методикам – формулы (5) и (9).
В диапазоне скоростей от 5 до 20 км/ч две методики расчета расхода
топлива показывают высокую корреляцию. При скоростях более 20 км/ч точность
расчетов по формуле (9) снижается, поскольку в этой методике использовалось
постоянное значение КПД автомобиля. Согласно исследованиям [7] значения
КПД автомобиля в эксплуатационном диапазоне скоростей меняется в несколько
раз. Максимальное значение КПД автомобиля достигает при высоких скоростях
движения. В сложных условиях эксплуатации, при движении машины с
пониженными скоростями (до 20 км/ч), этот показатель изменяется
незначительно.
Расход топлива, л/100 км
140
120
2
100
80
60
норма
40
20
1
0
10
20
30
40
50
60
Скорость автомобиля, км/ч
70
Рисунок 1. Изменение расхода топлива автомобиля КрАЗ-643701, которое
получено по формулам (5) /кривая 1/ и (9) /кривая 2/
На рис. 1 указано нормированное значение базового расхода топлива,
которое для автомобиля КрАЗ-643701 в снаряженном состоянии составляет
41.6 л/100 км [1]. Для этого автомобиля расчетный расход топлива и нормативное
значение совпадают при скорости 27 км/ч. С уменьшением скорости движения
расход топлива в л/100 км интенсивно возрастает, это объясняется удельной
природой этого показателя. Как видно из рис. 2, при скорости 17 км/ч необходимо
на 50 % корректировать норму расхода топлива, при скорости 8 км/ч – на 100 %, а
77
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. при скоростях движения 5 км/ч необходимо в 4 раза увеличивать нормативные
значения расхода топлива.
Высокая чувствительность путевого расхода топлива при малых скоростях
движения требует высокой точности регистрации скорости движения
транспортного средства, что не всегда возможно. В сложных и сверхсложных
условиях необходимо сужать диапазоны скоростей вводимых надбавок к расходу
топлива, увеличивая количество категорий условий эксплуатации.
Прирос т расхода топлива, %
400
300
200
100
0
-100
5
10
15
20
25
Скорость автомобиля, км/ч
30
Рисунок 2. Относительное изменение эксплуатационного расхода топлива
Меньшей чувствительностью от скорости движения при малых скоростях
обладает показатель часового расхода топлива. Перейти от путевого расхода к
часовому можно по формуле
G  0.01  H  Va л/ч.
(10)
Часовой расход топлива, л/ч
12
11
10
5
10
15
20
25
Скорость автомобиля, км/ч
30
Рисунок 3. Изменение часового расхода топлива от скорости движения
78
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Подставив в формулу (10) ранее полученную зависимость (5) расхода
топлива получим выражение часового расхода топлива для автомобиля КрАЗ643701
G  10.3 + 4  10 5  Va3 .
(11)
На рис. 3 видно, что при изменении скорости движения от 5 до 30 км/ч
часовой расход топлива изменяется не более чем на 10 %. Поэтому в сложных и
сверхсложных условиях эксплуатации нормирование топлива целесообразнее
производить в литрах на час работы машины. При увеличении скорости этот
показатель, как видно из формулы (11), интенсивно возрастает. На средних и
повышенных скоростях движения расход топлива целесообразно оценивать за
единицу расстояния в л/100 км.
Выводы. Результаты исследований показали необходимость значительно
увеличивать норму расхода топлива для машин, работающих в сложных
дорожных условиях. А при эксплуатации машин в очень сложных условиях
переходить от нормирования путевого расхода топлива к часовому расходу.
Список литературы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Нормы расхода топлива и смазочных материалов на автомобильном
транспорте [электронный ресурс] // Налоги и бухгалтерский учет :
Информационно-аналитическая
газета.
Режим
доступа
:
http://www.nibu.factor.ua/info/Zak_basa/NormiGSM/.
Кузнецов Е.С. Техническая эксплуатация автомобилей / Е.С. Кузнецов – М.:
Наука, 2001. – 534 с.
Распоряжение Минтранса России от 14.03.2008 г. № АМ-23-р [электронный
ресурс] // Главбух : Бумажный и электронный журнал, сообщество,
справочная система и онлайн-сервисы. — Режим доступа :
http://www.glavbukh.ru/doc/2126.
Говорущенко Н.Я. Экономия топлива и снижение токсичности на
автомобильном транспорте / Н.Я. Говорущенко. – М.: Транспорт, 1990. – 135
с.
Мастепан С.Н. Диагностирование и прогнозирование остаточного ресурса
транспортной машины с помощью детерминированных методов расчета :
дис. … канд. техн. наук; 05.22.20. / С.Н. Мастепан. – Харьков: ХНАДУ, 2006.
– 167 с.
Говорущенко Н.Я. Новая методика нормирования расхода топлива
транспортных машин (метод четырех КПД) [текст] // Н.Я. Говорущенко, С.И.
Кривошапов. // Автомобильный транспорт : Сб. науч. тр. - Харьков: ХНАДУ.
- 2004. - № 15.
Кривошапов
С.И.
Разработка
методики
и
алгоритма
общего
диагностирования автомобилей по изменению коэффициента полезного
79
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. действия : дис. … канд. техн. наук; 05.22.10 / С.И. Кривошапов. – Харьков:
ХГАДТУ, 1999. – 216 с.
Abstract
FEATURES RATIONING FUEL TRANSPORT VEHICLES OPERATING IN
DIFFICULT ROAD CONDITIONS
Krivoshapov S.
The conditions operation of machines of forestry and methods of accounting.
Disadvantages of existing methods of valuation fuel consumption in Ukraine and ways
to improve it, where more responsive machine operation modes at reduced speed.
Examples of the calculation of fuel consumption of cars in difficult road conditions of
use.
Анотація
ОСОБЛИВОСТІ НОРМУВАННЯ ВИТРАТ ПАЛИВА ТРАНСПОРТНИХ
МАШИН, ЩО ПРАЦЮЮТЬ В СКЛАДНИХ ДОРОЖНІХ УМОВАХ
Крівошапов С.І.
Проаналізовано умови роботи машин лісового господарства та методи їх
обліку. Вказані недоліки діючої на Україні методики нормування витрат палива
та запропоновано шляхи її вдосконалення, де більш повно враховувалися режими
роботи машин із зниженими швидкостями. Наведені приклади розрахунку
витрати палива машин в складні дорожні умови експлуатації.
УДК 621.83.062.1: 629.4-592
НАУКОВО-ПРИКЛАДНІ ОСНОВИ СИСТЕМНОГО АНАЛІЗУ ТА
ОПТИМАЛЬНОГО КЕРУВАННЯ ГАЛЬМУВАННЯМ КОЛІСНИХ
ТРАКТОРІВ З БЕЗСТУПІНЧАСТИМИ ГІДРООБ’ЄМНО-МЕХАНІЧНИМИ
ТРАНСМІСІЯМИ
Бондаренко А.І., к.т.н., доцент
(Національний технічний університет “Харківський політехнічний
інститут”)
В роботі представлені результати дослідження розподілу кінематичних,
силових та енергетичних параметрів гідрооб’ємно-механічних трансмісій різних
структур, виявлено та систематизовано основні закономірності робочих
процесів у такого типу безступінчастих трансмісій. Встановлено вплив способів
службового та екстреного гальмування, умов експлуатації, законів натиснення
80
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. на педаль гальма та законів зміни параметрів регулювання гідромашин
гідрооб’ємної передачі на основні параметри гідрооб’ємно-механічних трансмісій
різних структур, а також керованість та гальмівну ефективність. Синтезовано
для службового та екстреного гальмування оптимальні закони керування
процесом гальмування колісних тракторів з гідрооб’ємно-механічними
трансмісіями.
Вступ. Зростаючий обсяг виробництва сільськогосподарської продукції
неможливий без збільшення об’ємів транспортних перевезень в даній галузі.
Широка номенклатура вантажів, що перевозяться, різкі коливання в потребі
транспорту протягом року є передумовами ефективного використання колісних
тракторів в сільському господарстві. В той же час з появою нових типів
гідромашин об’ємного типу, підвищенням транспортних швидкостей колісних
тракторів особливо загострилась проблема збереження безпеки в режимі
гальмування. На жаль, у даний час не виявлено та не систематизовано вплив
способів службового та екстреного гальмування, умов експлуатації, законів
натиснення на педаль гальма та законів зміни параметрів регулювання
гідромашин гідрооб’ємної передачі (ГОП) на кінематичні, силові та енергетичні
параметри гідрооб’ємно-механічних трансмісій (ГОМТ) різних структур, а також
керованість та гальмівну ефективність. Цьому перешкоджає відсутність
системного підходу до визначення основних закономірностей робочих процесів у
такого типу безступінчастих трансмісій, а також – відсутність необхідних
критеріїв оцінки. Отже, розроблення теоретичних основ аналізу та керування
гальмуванням колісних тракторів з безступінчастими ГОМТ становить важливу і
актуальну науково-прикладну проблему.
Аналіз останніх досліджень і публікацій. Питанням з розробки об’ємних
гідромашин та ГОП, створення і дослідження ГОМТ для колісних та гусеничних
тракторів, вантажних автомобілів, комбайнів, дорожньо-будівельних машин
присвячені праці Айтцетмюллера Х., Авруніна Г.А., Александрова Є.Є.,
Башти Т.М., Борисюка М.Д., Васильченка В.О., Городецького К.І., Деркача О.І,
Домогарова В.В., Забелішинського З.Е., Каменова О.В., Кісточкіна Є.С.,
Комісарика С.Ф., Кононенка В.О., Крюкова А.П., Курмаєва Р.Х., Лебедєва А.Т.,
Ловцова Ю.І., Назарова Л.В., Панченка А.І., Петрова В.А., Пономаренка Ю.Ф.,
Прокофьєва В.М., Прочка Є.І., Рогова А.В., Самородова В.Б., Суковіна М.В., Тарана
І.О., Токаря І.А., Філічкіна М.В., Monika M.I., Blake A.C., Kyle R.W., Weber M. та
ін. [1 – 6].
Не зважаючи на чисельні праці вчених, що до створення та дослідження
ГОМТ для самохідних машин [1 – 6], питанням системного аналізу та
оптимального керування гальмуванням колісних тракторів з безступінчастими
ГОМТ увага практично не приділяється.
На даний момент взагалі не відомі публікації, що стосуються дослідження
питання динаміки процесу гальмування колісних тракторів з ГОМТ, окрім робіт
[4, 5], в яких наводиться методика визначення гальмівних характеристик
самохідних сільськогосподарських машин з гідростатичним приводом ведучих
81
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. коліс, на прикладі зернозбиральних комбайнів.
Мета дослідження, постановка задачі. Метою дослідження є розробка
науково-прикладних основ системного аналізу та оптимального керування
гальмуванням колісних тракторів з безступінчастими ГОМТ для підвищення
конструктивної надійності ГОМТ, а також керованості та гальмівної ефективності
трактора за рахунок удосконалення керування процесом гальмування.
Для досягнення поставленої мети були визначені наступні завдання:
– формалізувати розподіл кінематичних, силових та енергетичних параметрів
ГОМТ різних структур, виявити та систематизувати основні закономірності
робочих процесів у такого типу безступінчастих трансмісій;
– виявити та систематизувати вплив способів службового та екстреного
гальмування, умов експлуатації, законів натиснення на педаль гальма та законів
зміни параметрів регулювання гідромашин ГОП на кінематичні, силові та
енергетичні параметри ГОМТ різних структур, а також керованість та гальмівну
ефективність;
– синтезувати для службового та екстреного гальмування оптимальні закони
керування процесом гальмування колісних тракторів з ГОМТ.
Основна частина. В зв’язку з тим, що конструкції ГОМТ розвиваються у бік
зменшення числа фрикційних багатодискових муфт, відповідно зменшення
кількості піддіапазонів і складних механічних частин, проаналізуємо схеми
«диференціал на вході», «диференціал на виході», як такі, що найчастіше
використовуються і є складовою будь-якої ГОМТ.
У ГОМТ, що працюють за схемами «диференціал на вході», «диференціал на
вході» можливі по 6 варіантів з’єднання механічної та гідравлічної гілки з
ланками планетарного ряду (ПР), які можуть реалізовуватися у вигляді 24 схем
замкнутих контурів ГОМТ (рис. 1, 2).
За результатами комплексного дослідження розподілу кінематичних, силових
та енергетичних параметрів ГОМТ різних структур, виявлено та систематизовано
основні закономірності робочих процесів у такого типу безступінчастих
трансмісій [1, 2], а також визначено кінематичні схеми перспективних ГОМТ,
ідентифіковані їх основні конструктивні параметри, типорозміри гідромашин
ГОП, встановлено кінематичні, силові та енергетичні параметри трансмісій [3].
а)
б)
в)
г)
82
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Рисунок 1. Варіанти структурних схем замкнутих контурів ГОМТ з
диференціалом на вході:
а – два редуктори в гідравлічній гілці; б – один редуктор перед ГОП, другий в
механічній гілці; в – один редуктор за ГОП, другий в механічній гілці; г – два
редуктори в механічній гілці; * – ПР; i j – передавальне відношення редуктора; k –
внутрішнє передавальне відношення ПР.
.
а)
б)
в)
г)
Рисунок 2. Варіанти структурних схем замкнутих контурів ГОМТ з
диференціалом на виході (позначення аналогічні рис. 1)
Результати дослідження розподілу кінематичних, силових та енергетичних
параметрів ГОМТ різних структур наведено в висновках.
Швидкість руху сучасних тракторів з ГОМТ досягає 60 км/год, саме тому в
схеми ГОМТ [3] введемо додатковий діапазон – транспортний, перемикання на
який дозволить реалізовувати при коефіцієнті опору руху f  0, 05 максимальну
швидкість 60 км/год.
Проаналізуємо динаміку процесу гальмування на дорозі з сухим асфальтом
та снігом трактора з усіма перспективними схемами ГОМТ [3]
при
криволінійному русі та роботі на транспортному діапазоні з використанням
математичної моделі та підходів, що наведені в роботі [6]. Даний режим цікавий з
точки зору наукового дослідження, так як гальмування зі швидкості 60 км/год
супроводжується наявністю великої сили інерції трактора, що суттєво
відображається на значеннях кінематичних, силових та енергетичних параметрів
ГОМТ. Під криволінійним рухом мається на увазі фіксування керованих коліс на
рівні 50 одразу після початку гальмування.
В процесі дослідження гальмування трактора з ГОМТ та синтезу для
службового та екстреного гальмування оптимальних законів керування процесом
гальмування в якості оціночних критеріїв виступали гальмівна ефективність,
траєкторна керованість та конструктивна надійність ГОМТ. Для оцінки гальмівної
ефективності використовували в якості показника гальмівний шлях, траєкторну
керованість оцінювали за величиною відхилення трактора від заданої траєкторії, а
для оцінки конструктивної надійності ГОМТ в якості показників використовували
силові (перепад робочого тиску в ГОП) та кінематичні (кутова швидкість
83
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. сателітів, кутова швидкість валу гідронасоса та гідромотора, а також розбіжність
між значеннями кутових швидкостей ведучого та веденого валів зчеплення)
параметри ГОМТ.
Результати дослідження впливу способів службового та екстреного
гальмування, умов експлуатації, законів натиснення на педаль гальма та законів
зміни параметрів регулювання гідромашин ГОМТ на основні параметри ГОМТ
різних структур, а також керованість та гальмівну ефективність наведено в висновках.
Висновки.
1. В процесі системного аналізу ГОМТ були виявлені наступні
закономірності:
• для схем з диференціалом на вході:
– при використанні ГОМТ з регульованим гідромотором замість
нерегульованого спостерігається зниження перепаду робочого тиску в ГОП,
підвищення коефіцієнта корисної дії (ККД) трансмісії та збільшення кутової
швидкості валу гідромотора;
– з підвищенням максимального об’єму гідромотора спостерігається
зниження перепаду робочого тиску в ГОП та зменшення кутової швидкості валу
гідромотора;
– швидкість при якій включається в роботу регульований гідромотор ГОМТ з
диференціалом на вході не завжди відповідає максимальному значенню ККД
трансмісії;
• для схем з диференціалом на виході:
– при використанні ГОМТ з регульованим гідромотором замість
нерегульованого спостерігається підвищення: перепаду робочого тиску в ГОП,
кутової швидкості сателітів, потужності двигуна, кутової швидкості валу
гідромотора;
– з підвищенням максимального об’єму гідромотора спостерігається
зниження: перепаду робочого тиску в ГОП, потужності двигуна, кутової
швидкості валу гідромотора, кутової швидкості сателітів;
– діапазон зміни параметра регулювання гідронасоса e1 та значення
передавальних чисел редукторів ГОМТ необхідно підбирати такими, щоб при
e1  0 (ККД ГОМТ при цьому максимальне) швидкість руху трактора відповідала
робочій швидкості на якій виконується основний вид робіт.
2. За результатами комплексного дослідження процесу гальмування колісних
тракторів з ГОМТ було встановлено, що не існує єдиного оптимального способу та
закону керування процесом гальмування як при службовому, так і екстреному
гальмуванні:
– найбільш прийнятним службовим способом гальмування, з точки зору
навантаження на оператора-водія, є гальмування за рахунок зміни відносного
параметра регулювання ГОП при збереженні кінематичного зв’язку з двигуном;
– за результатами дослідження екстреного гальмування, яке може
реалізовуватися лише при кінематичному відриві двигуна від ведучих коліс, було
встановлено:
84
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. • єдиного універсального оптимального закону зміни відносного параметра
регулювання ГОП для всіх схем ГОМТ не існує. Це пов’язано в першу чергу з тим,
що мінімальні значення перепаду робочого тиску в ГОП, кутової швидкості сателітів,
кутової швидкості валу гідронасоса та гідромотора не завжди відповідають
мінімальному значенню розбіжності між значеннями кутових швидкостей ведучого та
веденого валів зчеплення;
• використання закону зміни відносного параметра регулювання ГОП в процесі
гальмування колісних тракторів з безступінчастими ГОМТ при кінематичному відриві
двигуна від ведучих коліс, при якому значення параметрів регулювання гідромашин
ГОП відповідають зміні дійсної швидкості трактора, прийнятне для всіх варіантів
схем ГОМТ, що підтверджено і теоретичними дослідженнями;
• характер зміни відносного параметра регулювання ГОП від швидкості в
процесі гальмування повинен бути аналогічним тому, як змінюється відносний
параметр регулювання ГОП в залежності від швидкості в процесі статичного
аналізу – це доведено теоретичними дослідженнями;
• трансмісія зберігає працездатність та всі параметри знаходяться в
рекомендованих межах лише за відсутності блокування коліс трактора.
Не залежно від схем ГОМТ, варіанту розміщення зчеплення та умов
експлуатації, при гальмуванні з АБС, в порівнянні з екстреним гальмуванням за
рахунок гальмівної системи при кінематичному відриві двигуна від ведучих коліс,
спостерігається підвищення гальмівної ефективності та зниження відхилення від
заданої траєкторії (при збереженні силових та кінематичних параметрів трансмісії
в межах допустимих значень).
Список літератури
1.
2.
3.
4.
5.
Самородов В.Б. Основные параметры гидрообъемно-механических
трансмиссий, работающих по схеме «дифференциал на входе» / В.Б. Самородов,
А.И. Бондаренко // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. –
2012. – № 2/7 (56). – С. 25 – 35.
Самородов В.Б. Основные параметры гидрообъемно-механических
трансмиссий, работающих по схеме «дифференциал на выходе» / В.Б.
Самородов, А.И. Бондаренко // Восточно-Европейский журнал передовых
технологий. – 2012. – № 3/7 (57). – С. 4 – 12.
Самородов В.Б. Перспективні гідрооб’ємно-механічні трансмісії для колісних
тракторів сільськогосподарського призначення / В.Б. Самородов,
А.І.
Бондаренко // Автомобильный транспорт. – 2013. – № 32. – С. 12 – 17.
Митрофанов О. Випробування гальмівних систем сучасних зернозбиральних
комбайнів за новою методикою / О. Митрофанов, І. Лілевман, О. Лілевман, З.
Терещук // Техніка і технології АПК. – 2010. – № 9 (12). – С. 16 – 19.
Митрофанов О. Дослідження характеристик та особливостей взаємодії
гальмівних систем самохідних сільгоспмашин з гідростатичним приводом
85
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. 6.
ведучих коліс // Збірник наук. праць УкрНДІПВТ ім.
Л.
Погорілого. – 2008. – № 11 (25). – С. 25 – 31.
Самородов В.Б. Динаміка процесу гальмування колісних тракторів серії
Fendt 900 Vario / В.Б. Самородов, А.І. Бондаренко // Восточно-Европейский
журнал передовых технологий. – 2013. – № 1/7 (61). – С. 4 – 11.
Аннотация
НАУЧНО-ПРИКЛАДНЫЕ ОСНОВЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА И
ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЖЕНИЕМ КОЛЕСНЫХ
ТРАКТОРОВ С БЕССТУПЕНЧАТЫМИ ГИДРООБЪЕМНОМЕХАНИЧЕСКИМИ ТРАНСМИССИЯМИ
Бондаренко А.И.
В работе представлены результаты исследования распределения
кинематических, силовых и энергетических параметров гидрообъемномеханических трансмиссий различных структур, выявлены и систематизированы
основные закономерности рабочих процессов такого типа бесступенчатых
трансмиссий. Установлено влияние способов служебного и экстренного
торможения, условий эксплуатации, законов нажатия на педаль тормоза и
законов изменения параметров регулирования гидромашин гидрообъемной
передачи на основные параметры гидрообъемно-механических трансмиссий
различных структур, а также управляемость и тормозную эффективность.
Синтезированы для служебного и экстренного торможения оптимальные
законы управления процессом торможения колесных тракторов с гидрообъемномеханическими трансмиссиями.
Abstract
SCIENTIFICALLY-APPLIED BASES OF SYSTEMS ANALYSIS AND
OPTIMUM MANAGEMENT BY BRAKING OF THE WHEELED TRACTORS
WITH HYDROSTATIC-MECHANICAL
TRANSMISSIONS
Bondarenko A.I.
In work the presented results of research of division of kinematics, power and
power parameters of hydrostatic-mechanical transmissions of different structures, it is
discovered and systematized basic conformities to the law of working processes in such
as transmissions. Influence of methods of the official and urgent braking, external
environments, laws of pressure, is set on the pedal of brake and laws of change of
parameters of adjusting of pump and a hydromotor on the basic parameters of
hydrostatic-mechanical transmissions of different structures, and also dirigibility and
brake efficiency. The optimum laws of process control of braking of the wheeled
86
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. tractors are synthesized for the official and urgent braking with hydrostatic-mechanical
transmissions.
УДК 674053:621.934
ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОЦІНКА ЕКОЛОГІЧНИХ ПОШКОДЖЕНЬ
ЛІСОВОЗНИХ АВТОМОБІЛЬНИХ ДОРІГ
Лісовик В.Ю.
здобувач кафедри «Лісових машин»
Національний лісотехнічний університет України
Виконано дослідження впливу кількості проїздів лісовозних автомобілів на
щільність ґрунту. Розроблено маршрут для оцінки пошкоджень, на якому
відібрано зразки ґрунту у відповідних точках. Визначено об’єм нанесеної шкоди
дорожньому покриттю. Побудовано графіки залежностей щільності ґрунту від
кількості проїздів, вологості ґрунту від величини ухилу дороги. Порівняно
величини екологічних пошкоджень автопотягами ЗИЛ – 131 та Урал – 4320.
Акцентовано увагу на перевагах одного з них, на що приведено відповідні
аргументи. Рекомендовано використовувати результати дослідження на
місцевостях із схожими ґрунтовими умовами.
Ключові слова: екологія транспорту, лісовозні дороги, щільність грунту,
пошкодження лісовозних доріг.
Постановка проблеми. Основними завданнями лісового господарства є
підвищення ефективності виробничого процесу. Лісовозні дороги мають великий
вплив на техніко – економічні показники використання автомобільного
транспорту, тому їх стан і нанесені їм пошкодження являються досить важливою
проблемою.
Аналіз останніх досліджень і публікацій. Науковою школою таких вчених,
як Фусс П.М., Горячкіна Б.П. розроблено фундаментальні залежності між
напруженнями і деформацією грунтів. Для визначення ступеня ущільнення ґрунту
під дією трелювальної машини В. Котіков запропонував підхід, де відносно
малопружні лісові ґрунти розглядаються як пластичні матеріали, для яких
показники механічних властивостей змінюються під час прикладення
навантаження і залишаються постійними після розвантаження, а деформації
ущільнення змінюються пропорційно тискові. Максимальну деформацію
ущільнення можна визначити методом еквівалентного шару ґрунту,
запропонованого М. Цитовичом. На підставі експериментальних досліджень дії
лісозаготівельних машин на лісовий ґрунт, виконаних у Білоруському
державному технологічному університеті, встановлено залежність деформації
ґрунту від кількості проїздів трелювальної машини МЛ-126. Досить повно
87
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. відтворює процес взаємодії рушія з ґрунтом залежність, запропонована
В. Кацигіном - за якого деформація ґрунту починає зростати без дальшого
збільшення вертикального навантаження, що діє на опорну поверхню.
Постановка завдання. Виходячи з вищенаведеного матеріалу можна
сформулювати завдання дослідження, яке полягає у визначенні щільності та
вологості ґрунтів лісових доріг в залежності від кількості проїздів лісовозними
авто потягами, а також показників завданої екологічної шкоди.
Виклад основного матеріалу дослідження. У листопаді - березні 2013 –
2014 р.р. у Білокриницькому лісництві Кременецького ДЛГ виконані натурні
полігонні дослідження екологічних наслідків транспортування деревини
лісовозними автопотягами.
Дослідження було виконано в такій послідовності:
- замір геометричних параметрів дороги (ухил, довжина) - для відтворення
карти досліджуваних доріг;
- зняття проб грунту грунтовідбірником у лівій та правій коліях, а також
непорушеного грунту для визначення щільності і вологості грунтів;
- ударником визначалась кількість ударів до моменту припинення осідання
грунту;
- сфотографовано ділянки дороги для графічного визначення площі
поперечного перерізу знесеного грунту.
Відбір зразків здійснювався за допомогою ручного ґрунтовідбірника, після
чого визначались вологість та щільність ґрунту у відповідних точках. Грунт
зберігався в бюксах з закритими кришками. Зважування їх проводилося не
пізніше як через 4 години після відбору.
Рисунок 1. Карта – схема розгалуженої транспортної мережі
88
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. За результатами аналізу кількості ударів зроблених ударником в точках, які
забражено на карті-схемі (Рис. 1) можна зробити таку характеристику щільності
дослідної дороги: 16,6% дороги складається з пухкого грунту, 50% дороги
належить до середньої щільності, і 34,4% мають щільну ознаку грунту.
Результати зведені у таблицю 1.
Таблиця 1. Щільність і вологість ґрунту
Точка
Колія
Вологий Сухий
Маса
Щільність, Вологість,
№
ґрунт, г ґрунт, г бюкси, г
г/см3
%
1
права
110,7
101,5
19,8
1,818
11,26
ліва
118,5
115,75
19,5
1,98
2,85
непоруш.
98,9
93,6
18,9
1,6
7,09
2
права
105,6
99,3
16,1
1,79
7,57
ліва
104,1
98,55
17,45
1,733
6,84
непоруш.
80,1
73,89
17,13
1,2594
10,9
3
права
100,5
95,88
15,4
1,702
5,74
ліва
100,1
95,2
16,5
1,672
6,23
непоруш.
75,8
73,99
15,9
1,198
3,11
5
права
102,1
95,3
17,2
1,698
8,7
ліва
98,2
96,7
16,5
1,634
1,87
непоруш.
69,8
66,1
17,1
1,054
7,55
7
права
97,9
95,5
16,5
1,688
3,04
ліва
100,8
97,67
17,25
1,751
3,89
непоруш.
85,6
77,5
17,13
1,3694
13,4
Залежно від кількості проїздів лісовозного авто потяга по поверхні лісової
дороги, покриттю наносяться пошкодження. Тому, другим етапом роботи був
розрахунок показників завданої шкоди на підставі опрацювання результатів
натурних обстежень ерозійних процесів. Для кожної з ділянок (Т1 – Т10) було
визначено об’єм знесеного грунту в м3 і м3/мп.
Для прикладу наведемо розрахунки точок Т7 – Т5.
Об’єм знесеного грунту в м3 на мірній ділянці визначаємо за формулою:
Vi 


1
S i S i  S i 1  S i 1  li ,
3
- площа поперечного перерізів сусідніх характерних точок, м2;
– довжина ділянки на якій визначається об’єм знесеного ґрунту, м.
1
Vi  2,25 2,25  3,22  3,22  80  247,2 м 3 .
3
Об’єм знесеного ґрунту на один погонний метр визначається за формулою:
де


'
Vi 
де
- об’єм знесеного ґрунту, м3/м.п.
89
Vi
,
li
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. '
Vi 
247,2
 3,09 м 3 / мп .
80
Результати розрахунку зводимо у таблицю № 2.
Таблиця 2. Показники завданої шкоди
Довжина,
Об’єм
Об’єм знесеного
Проміжок
м
знесеного
ґрунту на 1 погонний
дороги між
3
ґрунту, м
метр,
точками
м3/м.п.
заміру
Т2-Т1
130
202,9
1,56
Т3-Т2
25
27,7
1,12
Т5-Т3
75
193,7
2,58
Т7-Т5
80
247,2
3,09
Т10-Т7
99
197,3
1,99
Як видно з наведеної таблиці об’єм знесеного ґрунту на один погонний метр
лежить в межах від 1,12 до 3,09. Менші значення відповідають глибині колії 80100 см, а максимальні – 1,4 м (рис. 2). Максимальні значення об’єму знесеного
ґрунту відповідають крутизні схилу 60, а менші – 10-20.
Рисунок 2. Поперечний профіль дороги в точці Т7
На підставі отриманих даних побудовані графіки залежності обєму знесеного
грунту на один погонний метр від кількості проїздів (рис. 3), щільності грунту від
кількості проїздів та вологості грунту від кількості проїздів і ухилу дороги (рис. 4,
5, 6).
90
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Рисунок 3. Графік залежності обєму знесеного грунту на один погонний метр
від кількості проїздів
Рисунок 4. Графік залежності щільності грунту від кількості проїздів
Рисунок 5. Графік залежності вологості грунту від кількості проїздів
91
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. - непорушений ґрунт;
- ліва колія;
- права колія.
Рисунок 6. Графік залежності вологості грунту від ухилу дороги
- непорушений ґрунт;
- ліва колія;
- права колія.
Наступним етапом в роботі було визначення кількості проїздів лісовозного
автомобіля ЗИЛ – 131 в точці № 7.
За допомогою програми, створеної на кафедрі лісових машин та гідравліки, в
середовищі Excel вводились дані, що стосуються точки №7 для ЗИЛ-131.
Результати приведені в таблиці 3.
Таблиця 3. Відомість дослідження впливу кількості проїздів на фізикомеханічні властивості ґрунтів
n
0
1
5
10
15
20
25
30
32
40
Gz
19991
19991
19991
19991
19991
19991
19991
19991
19991
19991
45 19991
l
0,280
0,280
0,280
0,280
0,280
0,280
0,280
0,280
0,280
0,280
Eo
16800000
16800000
16800000
16800000
16800000
16800000
16800000
16800000
16800000
16800000
Ho
0,398
0,398
0,398
0,398
0,398
0,398
0,398
0,398
0,398
0,398
Hmax
0,193
0,193
0,193
0,193
0,193
0,193
0,193
0,193
0,193
0,193
0,280 16800000 0,398 0,193
a
1,4724E-08
1,4724E-08
1,4724E-08
1,4724E-08
1,4724E-08
1,4724E-08
1,4724E-08
1,4724E-08
1,4724E-08
1,4724E-08
sumah
0
0,00599
0,02665
0,04685
0,06267
0,07541
0,08588
0,09464
0,09776
0,10847
R
1,296
1,314
1,378
1,448
1,509
1,562
1,609
1,651
1,667
1,723
1,4724E-08 0,11403 1,753
На підставі розрахунку в точці №7 для досягнення щільності 1,75 г/см3
потрібно 45 проїздів.
На останньому етапі проводилось порівняння екологічних пошкоджень,
здійснених авто потягом ЗИЛ – 131 та Урал – 4320.
92
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. У вищезгадану програму вводимо визначену кількість проїздів і дані що
стосуються кожної з досліджуваних точок та параметри автопотяга Урал-4320.
Для більш наочного порівняння будуємо графіки залежності щільності та
глибини колії від кількості проїздів.
Рисунок 7. Графік залежності щільності ґрунту від кількості проїздів
- ЗИЛ-131;
- Урал-4320
Рисунок 8. Графік залежності глибини колії від кількості проїздів
- ЗИЛ-131;
- Урал-4320
Як видно з графіків, запропонований нами лісовозний автопотяг після тієї ж
кількості проїздів ущільнить ґрунт на 0,028 г/см3 менше, проте утворить на 4,2 см
глибшу колію.
Висновки з проведеного дослідження. В межах допускної глибини колії
ЗИЛ-131 виконає 32 проїзди, при цьому щільність грунту становитиме 1,6 гр/см3,
при цьому він перевезе близько 100 – 120 тон деревини.
У порівнянні, автопотяг Урал-4320 зробить 18 проїздів, після яких щільність
ґрунту буде 1,5 гр/см3 і вивезе при цьому близько 200 – 250 тон деревини. Отже,
за допомогою Урал-4320 збільшиться кількість перевезеної деревини більш ніж у
півтора рази, при цьому ущільнення грунту значно зменшиться, що буде сприяти
меншій екологічній шкоді на грунт.
93
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Список літератури
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Библюк Н.І. Лісотранспортні засоби:теорія. - Львів: Видавничий дім
«Панорама», 2004. – 461с.
Библюк Н., Библюк М. Екологічні аспекти гірської лісозаготівлі. – Праці НТШ.
Т.2., 1998. – С. 586-600.
Иванов Б. А. Инженерная экология. - Львов, 1989. - 152 с.
Котиков В.М. Воздействие лесозаготовительных машин на лесные грунты.
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических
наук. – М.:1995. – 37 с.
Сабан Я. А. Экология горных лесов. - М.: Лесн. пром-ть, 1982. - 168 с.
Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона» [Электронный
ресурс] / Е.В. Вайнштейн, В.М. Вайнштейн, П.А. Нехорошков // Исследования
изменения касательных напряжений и вертикальных перемещений от
лесовозного автопоезда в конструкции дорожной одежды и земляного полотна.
–
2012.
№
4.
–
Режим
доступу
до
журн.:
http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1399. - Назва з екрану.
Аннотация
ИССЛЕДОВАНИЕ И ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ
ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
Лисовик В.Ю.
Выполнены исследования влияния количества проездов лесовозных
автомобилей на плотность почвы. Разработан маршрут для оценки
повреждений, на котором отобраны образцы в соответствующих точках.
Определен объем нанесенного ущерба дорожному покрытию. Построены
графики зависимостей плотности грунта от количества проездов, влажности
почвы от величины уклона дороги. Выполнено сравление величины экологических
повреждений автопоездов ЗИЛ - 131 и Урал - 4320. Акцентируется внимание на
преимуществах одного из них, на что приведены соответствующие аргументы.
Рекомендуется использовать результаты исследования на местностях с
похожими грунтовыми условиями.
Ключевые слова: экология транспорта, лесовозные дороги, плотность
почвы, повреждения лесовозных дорог.
Abstract
94
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. RESEARCH AND EVALUATION OF ENVIRONMENTAL DAMAGE
LOGGING AUTOMOBILE ROADS
Lisovyk V.U.
The influence of logging car passages on soil density is investigated. The
itinerary for damage rating on which soil samples are selected in appropriate locations
is elaborated. The amount of road surface damage is determined. The diagrams of soil
density dependence on number of passages and soil moisture dependence on the road
slope value are created. Ecological damages by road train ZYL – 131 and Ural – 4320
are compared. The advantages of one of them are proved. It is recommended to use the
results of the investigation on areas with similar soil conditions.
Key words: transport ecology, forest roads, soil density, forest road damage.
УДК 674.053:621
ДЕФЕКТЫ ПЛАСТИ ЛАМИНИРОВАННЫХ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ
ПЛИТ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИНТЕНСИВНОСТИ ПИЛЕНИЯ
Дьяконов В.К., научный сотрудник
(Украинский государственный научно-исследовательский институт
нанобиотехнологий и ресурсосбережения, г. Киев)
Сирко З.С., канд. техн. наук, доцент
(Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины,
г. Киев)
Оценено качество пиления заготовок из ламинированных древесностружечных плит при пилении дисковыми пилами в зависимости от
интенсивности процесса. Получены результаты величины сколов на пласти
облицовочного слоя в зависимости от подачи на зуб пилы.
Актуальность. Одним из основных технологических процессов изготовления
мебели из ламинированных древесностружечных плит является пиление
дисковыми пилами. В процессе пиления могут возникать дефекты в виде сколов
облицовочного покрытия. Причиной возникновения сколов могут быть факторы,
связанные со свойствами обрабатываемого материала, режущего инструмента и
режимами обработки. Установление взаимосвязи между параметрами
инструмента и режимами пиления с целью минимизации вероятности
возникновения дефектов является важной задачей.
Анализ литературных источников. Процесс пиления дисковыми пилами
плитных материалов рассмотрен в работах [1,2,3]. В этих работах констатируется,
95
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. что качество пиления зависит от режимных факторов (подача на зуб) и других.
При этом качество характеризуется величиной сколов в направлении,
перпендикулярном пропилу и обозначается как длина скола. Такой подход не
отражает в полной мере действительной картины и не рассматривается как
динамический процесс.
Поэтому, целью работы является установление взаимосвязи между
интенсивностью пиления (подачи на зуб) и интенсивностью образования сколов
в динамике.
Наше представление о сколах основывается на
Результаты работы.
следующих допущениях:
 формирование сколов — стационарный случайный процесс;
 сколы рассматриваются на определенной длине;
 сколы могут быть на этой длине единичными, в виде потока сколов,
чередующихся с шагом t большим ширины скола B ;
 сколы могут быть с перекрытием, когда t  B или t  B ;
 для оценки длины сколов используется квантование по уровню от 0 до 2
мм через каждые 0,5мм.
На рис.1 показаны возможные разновидности сколов облицовочного
покрытия.
B
t
Рисунок 1 – Разновидность сколов облицовочного покрытия.
На рис.2 представлены сколы и уровни квантования.
96
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Рисунок 2. Уровни квантования сколов.
Сколы облицовочного слоя могут возникать как со стороны входа зуба в
пропил, так и со стороны выхода. В данной статье рассматриваются сколы,
которые образовываются только со стороны выхода зуба из пропила.
Опыты производились на экспериментальной установке дисковой пилой с
одним вставным зубом. Зуб пилы изготовлен из твердого сплава марки ВК-15.
Подача на зуб варьировалась в пределах от 0,08 до 0,62 мм. Распиливались
заготовки из ламинированной древесностружечной плиты. Заготовки после
пиления рассматривались на большом инструментальном микроскопе БИМ-50
при 10х увеличении с целью определения параметров сколов в соответствии с
рис.2. Результаты измерений, обработанные на ЭВМ, представлены в табл.1
Таблица 1 – Результаты измерений неразрушенной и разрушенной (сколы)
пласти
Опыт
Uz
1
0,08
2
0,203
3
0,408
4
0,615
Уровень
0,5
1
1,5
2
45%
97%
100%
100%
Категория
Пласть
Сколы
52%
3%
0%
0%
Пласть
27%
73%
95%
100%
Сколы
73%
28%
5%
0%
Пласть
3%
35%
78%
97%
Сколы
97%
65%
22%
3%
Пласть
1%
8%
30%
52%
97
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Сколы
99%
92%
70%
48%
На рис.3 графически отображены результаты измерений, которые приведены
в табл. 1.
Рисунок 3 – Результаты измерений доли сколотой и не сколотой пласти в
зависимости от подачи на зуб.
Из рисунков следует, что при увеличении подачи на зуб увеличивается доля
сколотой поверхности или, иными словами, с увеличением интенсивности
пиления количество сколов увеличивается. Эта тенденция характерна для сколов
на всех уровнях квантования. На рисунках показано, что при минимальной подаче
на зуб 0,08 мм сколы локализуются в пределах первого и второго уровней
квантования, в то время как при увеличении подачи на зуб до 0,615 мм сколы
находятся на всей поверхности ламинированной плиты. Необходимо отметить,
что сколы величиной от 0 до 0,5 мм (номер уровня квантования 1) характерны для
всех значений подачи на зуб.
Результаты опытов таблицы 1 представлены на трехмерном графике (рис.4).
98
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Граф ик поверхнос ти
2,5
2
1,5
1
0,5
Рисунок 4 – Зависимость величины сколов для всех уровней квантования от
величины подачи на зуб.
Рисунок 4 более подробно иллюстрируют графики на рис.5,6.
Доля сколотой кромки (%) в зависимости от подачи на зуб пилы
Уровень 0
100%
мм
Уровень 0,5
мм
Уровень 1
мм
Уровень 1,5
мм
Уровень 2
мм
80%
60%
40%
20%
0%
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
Подача на зуб пилы, мм
Рисунок 5. Доля сколотой поверхности в зависимости от подачи на зуб на
разных уровнях квантования.
Доля сколотой кромки на расстоянии при различных Uz
100%
80%
0,08
60%
0,20
3
0,40
8
0,61
5
40%
20%
0%
0
0,5
1
1,5
2
2,5
Уровень при измерении сколов, мм
Рисунок 6. Доля сколотой поверхности на расстоянии от края кромки в
зависимости от подачи на зуб.
99
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Графики 4, 5, 6 показывают, что с увеличением подачи на зуб наблюдается
увеличение количества и длины сколов. Скорость прироста сколов различна в
зависимости от уровня квантования.
Выводы.
На основе анализа образования сколов при пилении ламинированных
древесностружечных плит дисковыми пилами выявлена закономерность роста
дефекта пиления (сколов) со стороны выхода зуба пилы из пропила в зависимости
от интенсивности процесса пиления (увеличения подачи на зуб).
Сколы облицовочного слоя длинной до 0,5 мм присутствуют даже при самых
малых подачах на зуб пилы ( U z до 0,08 мм).
Список литературы
1.
2.
3.
Амалицкий В.В. Пиление твердосплавными круглыми пилами и их заточка /
В.В. Амалицкий. – М.: Деревообрабатывающая промышленность. – 2005. –
№5. – С. 6-10.
Вельк А.А. Прибор для измерения сколов облицовочного покрытия / А.А.
Вельк. – М.: Деревообрабатывающая промышленность. – 1986. – №8. – С.
6-8.
Амалицкий В.В. Особенности обработки резанием цементно-стружечных
плит // Тез.докл.3-го междунар. симп. «Строение, свойства и качество
древесины». – М.: МГУЛ, 1996.
Анотація
ДЕФЕКТИ ПЛАСТІ
ДЕРЕВНОСТРУЖКОВИХ ПЛИТ,
ЛАМІНУЮТЬ, В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД ІНТЕНСИВНОСТІ ПІЛЕНІЯ
Д’яконов В.К., Сірко З.С.
ЩО
Оцінена якість пиляння заготовок із ламінованих деревостружкових плит
під час пиляння дисковими пилами в залежності від інтенсивності процесу.
Отримані результати величини сколів на пласті личкувального шару в
залежності від подачі на зуб пили.
Abstract
DEFECTS OF PLASTI OF LAMINIROVANNYKH HARDBOARDS IN
DEPENDENCE ON INTENSITY OF PILENIYA
Dyakonov V., Sirko Z.
Quality assesment of rough workplieces made of laminated wood flake plates,
sawing by disk saws depending on process intention.
Were recieved resulns conceming shatter size on the serface layer dependinq on
filing intensity.
100
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. УДК 674.093.6-413.83
РАСКРОЙ БРЕВЕН НА ОБРЕЗНЫЕ ПИЛОМАТЕРИАЛЫ
ТРАПЕЦЕИДАЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ
Шевченко С.А., к.т.н., доцент; Абдин А.П., магистрант
(Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства
им. Петра Василенко)
Разработана методика оптимизации угла между кромкой и пластью
пиломатериалов трапециидального сечения при распиловке бревна вразвал.
Исходными данными для расчета являются отношение суммарной толщины
досок к диаметру верхнего торца бревна и количество досок. Коэффициент
использования древесины увеличивается на 4..5% при распиловке бревна на 6
досок (по сравнению с изготовлением досок прямоугольного сечения).
Введение. Актуальной проблемой производства пиломатериалов является
рациональное использование древесины при изготовлении обрезных досок. Одни
из основных составляющих потерь – отходы древесины в сбеговую и обзольную
рейку. Способы уменьшения потерь в сбеговую рейку приведены в [1–3].
Постановка проблемы. В [1] приведена формула для расчета потерь в
обзольную рейку и диаграмма максимальных толщин досок, построенная исходя
из заданного ограничения указанных потерь, одинакового для всех досок. В
соответствии с этой диаграммой, следует уменьшать толщину досок по мере
увеличения расстояния от оси бревна. Однако, при выполнении
производственного задания, зачастую необходимо изготавливать доски
одинаковой толщины. Поэтому перспективным путем уменьшения потерь
древесины в обзольную рейку является раскрой бревен на доски
трапецеидального сечения.
Анализ исследований и публикаций. Для изготовления щитовых изделий в
[3] предложено раскраивать тонкомерные бревна, получая две центральные доски
трапецеидального сечения. Для уменьшения потерь древесины в сбеговую и
обзольную рейку в [4] предложено вырезать из бревна брус шестиугольного
сечения, который затем раскраивают на доски.
Анализ этих работ показывает, что возможным путем увеличения выхода
обрезных пиломатериалов заданной толщины является раскрой бревен на
необрезные доски с последующей обрезкой кромок под углом к пласти. При этом
целесообразно, для удобства последующего сплачивания досок, выдерживать
постоянное значение угла между пластью и кромкой, одинаковое для всех досок.
101
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Нерешенной частью проблемы. является обоснование схемы раскроя
бревен на доски трапецеидального сечения при постоянном значении угла между
кромками и пластями досок.
Целью данной статьи является оптимизация значения угла между кромками
и пластями досок трапецеидального сечения при раскрое тонкомерных бревна
вразвал (без учета пропила) по критерию наиболее полного использования
древесины.
Изложение основного материала.
Рассмотрим раскрой цилиндрической части бревна вразвал на заданное
количество досок одинаковой толщины, длина которых равна длине бревна.
Фактически, эти доски вырезаются из двукантного бруса, высота которого
определяется границами зон укорочения или исходя из ограничения на
минимальную ширину доски.
Использование
древесины
будем
характеризовать
коэффициентом
использования площади торца бруса, относительную высоту которого считаем
заданной. Прежде всего, для последующего сравнения, определим коэффициент
использования площади торца бруса при изготовлении обрезных досок
прямоугольного сечения. Для этого вычислим расход постава на вырезание одной
доски и расстояние от оси бревна до внешней пласте і-й доски по формулам:
2k r
,
(1)
C O
N
(2)
Xi  Ci ,
где C – расход постава на вырезание доски, м;
kO – относительная высота бруса;
r – радиус бревна в верхнем торце, м;
N – количество досок в поставе;
X i – расстояние от оси бревна до внешней пласти і-й доски, м;
i - номер доски в полупоставе (считая от оси бревна).
Определим ширину внешней пласти і-й доски и вычислим площадь ее торца:
 2k 
: bi  2r 1   O i 
 N 
2
,
(3)
2
 2k 
S i  bi C  4r
1  O i 
,
N
 N 
где bi – ширина внешней пласти і-й доски, м;
Si – площадь торца і-й доски, м2.
Площадь верхнего торца бруса определим по по формуле:

S B  r 2    arcsin 2k 0 1  k 02   2k 0 1  k 02  ,




2
где S B – площадь торца бруса, м .
2 kO
102
(4)
(5)
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Вычислим коэффициент использования площади верхнего торца бруса,
учитывая симметричность постава и, следовательно, наличие в нем двух досок
одинакового сечения:
2
kO N / 2
 2k O 
2  Si
8
i
 1 
N i 1
 N 

1
i

,
(6)
K
SB
2
2

  arcsin 2k 0 1  k 0   2k 0 1  k 0


где K – коэффициент использования площади торца бруса при изготовлении
обрезных досок прямоугольного сечения.
Уменьшить потери древесины можно, изготовляя доски трапецеидального
сечения. Будем исходить из того, что все доски, для упрощения их использования,
будут иметь одинаковый угол между широкой пластью и кромкой – см. рис. 1.
N /2
Рисунок 1. Схема для расчета размеров досок
Вычислим расстояние от оси бревна до внутренней пласти і-й доски и угол
между этой пластью и хордой дуги, отсекаемой плоскостями резов:
xi  C (i  1) ,
(7)
2
2


 N 

  N 
2
2
  (i  1)  
  i  ,
 i  arcctg  
(8)
k
2
2
k
  O

 O


где  i – угол между широкой пластью і-й доски и хордой дуги, отсекаемой
плоскостями резов, град.
В зависимости от расположения доски в поставе возможные два случая,
показанные на рис. 1. Если доска расположена сравнительно близко от оси бревна
( i   ), то при заданном угле  между пластью и кромкой доски, то при
обрезке уменьшится ширина её внешней пласти. Если же доска расположена
сравнительно близко к пласти бруса ( i   ), то при обрезке уменьшится ширина
103
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. её внутренней пласти. Определим ширину досок по внутренней и внешней пласти
в зависимости от соотношения указанных углов:

Bi  2 r 2  xi2 , если  i  

(9)

 r 2  X 2  C ctg  , если    ,

B
2


i
i
 i




bi  2 r 2  X i2 , если  i  

,
(10)

2
2


bi  2  r  xi  C ctg  , если  i  



где Bi – ширина внутренней пласти і-й доски, м.
Переходя от расстояний от оси бревна до пластей досок к их порядковым
номерам в полупоставе, преобразуем (9, 10) с учетом (2, 7):
2

2
k


2
O

Bi  2r 1  
 (i  1) , если  i  

 N 
,
(11)

2


2
k
2
k
 B  2r  1   O i   O ctg  , если   


i


 i
N
N






2


bi  2r  1   2kO  (i  1) 2  2kO ctg  , если  i  



N
 N 


,
(12)

2

 2k 
bi  2r 1   O i  , если  i  


 N 
Определим площадь трапецеидального торца доски:
Si  C ( Bi  bi ) / 2 ,
(13)

2 
 S i  4k O r 


N




4kO r 2
 Si 
N

2

 2k O 
2 kO
1 
ctg   , если  i  
 (i  1) 
N

 N 

,
2


 1   2kO i   kO ctg   , если   


i


N
 N 


104
(14)
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Рисунок 2. Зависимость увеличения выхода пиломатериалов от угла между
кромками.
Определим целевую функцию как зависимость коэффициента использования
площади торца бруса от угла между пластью и кромкой досок и сформулируем
задачу оптимизации:
N /2
: KТ ( ) 
2  Si ( )
i 1
,
SB
KТ ( )  max   opt ,

(15)
(16)
где K Т – коэффициент использования площади торца бруса при
изготовлении обрезных досок трапецеидального сечения.
 opt – оптимальный угол между пластью и кромкой доски, град.
Сравним раскрой бревна на доски трапецеидального сечения и на доски
прямоугольного сечения, вычисляя отношение коэффициентов (15) и (6):
K ( )
,
(17)
k ( )  Т
K
где k – коэффициент увеличения выходы пиломатериалов.
График зависимости (17), рассчитанной для случая раскроя бревна на 6
досок, показан на рис. 2.
Вывод. При изготовлении пиломатериалов трапецеидального сечения
одинаковой толщины и с оптимальным углом между кромкой и пластью
увеличение выхода пиломатериалов составляет 4..5% (для отношения толщины
доски к толщине бревна в верхнем торце 13..15%).
Перспективным направлением дальнейших работ является оптимизация угла
между пластью и кромкой досок трапецеидального сечения с учетом высоты
пропила и вероятностного распределения бревен по толщине.
105
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Список литературы
1.
2.
3.
4.
Технология пиломатериалов / Аксенов П.П., Макарова Н.С., Прохоров И.К.,
Тюкина Ю.П. - М.: Лесная промышленность, 1976. -480 с.
Шевченко С.А. Оптимізація розкрою колод на обрізні дошки з
непаралельними крайками / С.А. Шевченко // Міжвідомчий науковотехнічний збірник "Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна
промисловість". –Львів: ЛНТУУ, 2013. –Вип. 39-1. – С. 150–152.
Чикулаев П.С. Повышение выхода пилопродукции за счет получения
пиломатериалов из сбеговой зоны бревен. Автореферат диссертации на
соискание ученой степени кандидата технических наук Специальность
05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства.
Петрозаводск, 2009. – 20 с.
Патент РФ №2329137 C2 МПК B27B1/00 (2006.01). Способ распиловки
бревен / Руденок В.Я., Тупицын В. П., Исаев С. П., Бегунков О. И. и др. –
2006119065/03; заявл.: 31.05.27006; опубл.: 20.07.2008.
Анотація
РОЗКРІЙ КОЛОД НА ОБРІЗНІ ПИЛОМАТЕРІАЛИ
ТРАПЕЦЕЇДАЛЬНОГО ПЕРЕТИНУ
Шевченко С.А., Абдін А.П.
Розроблено методику оптимізації кута між крайкою та пластью
пиломатеріалів трапецеїдального перетину при розпилюванні колоди врозвал.
Вихідними даними для розрахунку є відношення сумарної товщини дощок до
діаметра верхнього торця колоди та кількість дощок. Коефіцієнт використання
деревини збільшується на 4..5% при розпилюванні колоди на 6 дощок (у порівнянні
з виготовленням дощок прямокутного перетину).
Abstract
SAWING LOGS ON TRAPEZOIDAL CROSS SECTION LUMBER
Shevchenko S., Abdin A.
The technique of optimizing of the angle between the edge and the face of the
trapezoidal cross section lumber at Live sawing of logs. The input data for optimization
are the ratio of the total thickness of the sawn timbers to the diameter of the upper
wood-block log and the number of lumbers. It is shown that the optimal angle between
the edge and the face of sawn timber is about 65 degrees at log cutting into six lumbers.
The sawn timber volume is increased to 4..5% compared with the manufacturing of
rectangular section lumbers.
106
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. УДК 674.048
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО
СОСТОЯНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ИЗДЕЛИЙ В
ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Божелко И.К.
(УО «Белорусский государственный технологический университет»)
Разработана расчетная модель деревянной шпалы; проведены расчеты
напряженно-деформированного
состояния
шпал
в
зависимости
от
влажностного градиента и геометрических параметров; выявлены факторы,
влияющие на возникновение трещин; проведено сопоставление расчетных данных
с экспериментальными результатами
В виду своих многочисленных достоинств древесина получила широкое
распространение в качестве строительного материала в мире. Деревянные
конструкции и изделия используются в различных классах эксплуатации, в том
числе и таких тяжелых, как под воздействием атмосферных осадков и в
контакте с почвой. Перепады влажности вызывают в древесине такие явления
как разбухание и усушка, которые влияют на напряженно-деформированное
состояние деревянных конструкций и изделий. При проектировании очень
важно понимание поведения деревянных конструкций и изделий в процессе
эксплуатации с целью прогнозирования их долговечности и безопасности.
Однако решение такого рода задач осложнено анизотропией свойств
древесины, что сильно осложняет процесс моделирования. Целью данной
работы является разработка модели с учетом анизотропии свойств древесины,
усушки и разбухания на основе теории упругости, сопротивления материалов и
метода конечных элементов на примере деревянных шпал и сопоставление
расчетных данных с экспериментальными.
Условия эксплуатации деревянных шпал относятся к 13-му классу
условий службы в соответствии с ГОСТ 20022.2-80 и четвертому по EN 335.
Вымывание – умеренное третьей степени, характер увлажнения – почвенная
влага и загрязнения органического характера. В процессе эксплуатации на
шпалы воздействует целый ряд факторов окружающей среды. Среди них:
климатические и биологические.
Деревянные шпалы имеют ряд преимуществ и поэтому широко
используются в мире. Однако воздействие внешних факторов зачастую
приводит к их преждевременному растрескиванию, механическому
разрушению и гниению. Для прогнозирования состояния шпал с целью
оптимизации технологии их производства проведены исследования
107
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. напряженно-деформированного состояния деревянных шпал в процессе
эксплуатации путем моделирования.
Модель деревянной шпалы разрабатывалась с учетом анизотропии
древесины, усушки и разбухания на основе теории упругости, сопротивления
материалов и метода конечных элементов (КЭ) [1, 2]. За основу взята наиболее
применяемая сосновая обрезная шпала второго типа для железных дорог
широкой колеи с размерами 160×230×2750 мм (рисунок 1).
Рисунок 1. Расчетная модель шпалы второго типа 160×230×2750 мм
Расчеты напряженно-деформированного состояния шпал проведены для
периодов эксплуатации с наиболее существенными перепадами влажности
(осенне-весенние периоды), когда нижняя пласть шпалы сохраняет влажность
более 30 %, а верхняя с учетом среднемесячной относительной влажности
воздуха – не более 15 % (рисунок 2).
а)
б)
Рисунок 2. Граничные условия: а) распределение влажности; б) схема
нагружения шпалы (опора давления)
В процессе разработки модели принимали:
– рассчитываемая конструкция шпалы представляется в виде совокупности
КЭ, узлы которых обеспечивают соединение элементов между собой, их
перемещения определяют деформированное состояние конструкции в целом;
– связь между напряжениями и деформациями осуществляется через
упругие постоянные на базе теории упругости анизотропного тела;
108
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. – параметры, характеризующие механические свойства древесины, заданы с
учетом цилиндрической системы координат: модуль упругости вдоль волокон,
поперек волокон в тангентальном и радиальном направлении соответственно Ea,
Et, Er, модуль сдвига соответственно Ga, Gt, Gr, коэффициент поперечной
деформации  ra ,  аr ,  ta ,  аt ,  tr ,  rt [3];
– параметры, характеризующие физические свойства древесины, также
заданы с учетом цилиндрической системы координат: коэффициент усушки
(разбухания) вдоль волокон, поперек волокон в тангентальном и радиальном
направлении соответственно Ka, Kt, Kr [3];
– все нагрузки являются установившимися во времени;
– температурные деформации, в соответствии с их незначительной
величиной, не учитываются.
Результаты расчетов для двух вариантов расположения ядра в шпале
представлены на рисунках 3, 4, 5.
а)
б)
Рисунок 3. Распределение деформаций: а) ядро по центру; б) ядро смещено влево
на 65 мм от центра
а)
б)
Рисунок 4. Распределение напряжений по верхней пласти шпалы: а) ядро по
центру; б) ядро смещено влево на 65 мм от центра
Из расчетов полученной модели шпалы видно, что возникновение трещин
обусловлено влажностными колебаниями и анизотропией самой древесины шпал.
Под воздействием этих факторов в шпалах возникают
самые высокие
напряжения, достигающие более 4 МПа, что превышает предел прочности
древесины поперек волокон и является причиной возникновения глубоких
109
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. трещин. Напряжения концентрируются в плоскости расположения сердцевины
(рис. 5 а, б), что и обуславливает появление трещины в этой же зоне.
а)
б)
Рисунок 5. Распределение напряжений по поперечному сечению шпалы:
а) ядро по центру; б) ядро смещено влево на 65 мм от центра
В связи с этим следует отметить целесообразность распиловки
лесоматериалов на шпалы с центральным расположением сердцевины. Это
предотвратит попадание сплошной глубокой трещины в зону крепления
костылей. Для снижения такого рода напряжений и соответственно появления
трещин целесообразно придание древесине шпал влагозащитных свойств,
предотвращающих возникновение больших перепадов влажности, быстрого
высыхания и разбухания. Например, целесообразно применение технологии
пропитки шпал эмульсионными пропиточными составами СМПС и Bio-Wood. В
ином случае разрушение целостности шпал приведет к снижению их физикомеханических свойств и раннему износу.
Наряду с лабораторными исследованиями были проведены полигонные
испытания шпал. Для этого осенью 2006 г. способом вакуум-давление-вакуум на
ОАО «Борисовский шпалопропиточный завод» в автоклавах были пропитаны
еловые и сосновые шпалы водорастворимым медьсодержащим антисептиком
Tanalith E 3492 [4]. Глубина пропитки в соответствии с ГОСТ 20022.0-93:
заболонь сосны более 85%; ядро сосны 5-6 мм; ель – 2-3. Далее пропитанные
шпалы в количестве 1466 шт были уложены в рельсовый путь длиной 975 м на
железнодорожной станции Помыслищи.
Ежегодно осуществлялся мониторинг состояния шпал. Для этого слепым
методом ежегодно отбирались сосновые и еловые шпалы и производилась оценка
их состоянии (рис. 6).
110
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. а
б
в
г
Рисунок 6. Экспериментальный участок железнодорожного пути, станция
Помыслищи: а) участок железнодорожного пути; б) извлечение образцов шпал
для последующих испытаний; в) извлеченные и распиленные сосновые шпалы; г)
извлеченные и распиленные еловые шпалы
Наблюдения позволили установить тот факт, что в течение 2-х лет более
50 %, уложенных в путь, было подвержено растрескиванию. На шпалах на
верхней пласти обнаружены глубокие центральные трещины (рис. 6), которые
обнажают непропитанные области древесины и создают риск поражения ее
грибами.
Таким образом, полученные полигонные результаты полностью
соответствуют расчетным данным.
Выводы:
1. Разработана расчетная модель деревянной шпалы. Модель учитывает
анизотропию древесины, градиент концентраций влаги, геометрию изделия,
расположение отверстий под костыли.
2. Проведены расчеты напряженно-деформированного состояния шпал в периоды
с наиболее существенными перепадами влажности при эксплуатации.
111
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. 3. Выявлено, что наибольшее влияние на возникновение напряжений (трещин)
оказывают следующие факторы: различная влажность верхней и нижней пластей
шпалы; расположение центра ядра; анизотропия древесины (различие
коэффициентов усушки и разбухания в тангенциальном и радиальном
направлениях); расположение отверстий в шпале. Сочетание всех четырех
факторов приводит к возникновению глубоких сплошных трещин и
соответственно к существенному ослаблению креплений.
4. Из-за максимальных перепадов влажности и анизотропии древесины в шпалах
возникают
самые высокие напряжения, достигающие более 4 МПа, что
превышает предел прочности древесины поперек волокон и является причиной
возникновения глубоких трещин.
5. Полученные расчетные данные путем моделирования сопоставимы с
экспериментальными результатами полигонных испытаний.
5. Для снижения такого рода напряжений и соответственно появления трещин
целесообразно придание древесине шпал свойств, предотвращающих
возникновение больших перепадов влажности, быстрого высыхания и разбухания.
Список литературы
1.
2.
3.
4.
Найчук А.Я., Холодарь Б.Г., Петрукович А.Н., Хващевская И.В. К вопросу о
выборе сетки конечных элементов и контуров интегрирования //
Промышленное и гражданское строительство. 2005. - №6. - С. 20-21.
Лехницкий, С. Г. Теория упругости анизотропного тела /С. Г. Лехницкий –
Москва: Наука, 1977. – 415 с.
Уголев, Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения: Учебник
для лесотехнических вузов / Б.Н. Уголев. – 3-е изд. – Москва: МГУЛ, 2001. –
340 с.
Божелко И.К., Снопков В.Б. Технология пропитки шпал водорастворимым
антисептиком Тanalith Е 3492// Труды БГТУ. Сер. II. Лесная и деревообраб.
пром-сть. – 2007. – Вып. XV. – С.
Abstract
PREDICTION OF IN- STRESS-STRAIN STATE WOODEN
STRUCTURES AND PRODUCTS IN SERVICE
Bozhelko I.K.
The computational model of wooden sleepers is developed; the stress-strain state of
sleepers depending on moisture gradient and geometrical parameters is determined; the
factors influencing on appearance of cracks are determined; the comparison of the
calculated data with the experimental results conducted.
УДК: 630*232.43+630*165.7:582.623.2
112
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. ТЕХНОЛОГІЇ ТА АГРОТЕХНІКА СТВОРЕННЯ БІОЕНЕРГЕТИЧНИХ
ПЛАНТАЦІЙ ТОПОЛЬ ТА ВЕРБ В УКРАЇНІ. ДОСВІД ТА
НАПРАЦЮВАННЯ УКРАЇНСЬКОГО НДІ ЛІСОВОГО ГОСПОДАРСТВА
ТА АГРОЛІСОМЕЛІОРАЦІЇ ІМ. Г.М.ВИСОЦЬКОГО
Висоцька Н. Ю.
(Український науково-дослідний інститут лісового господарства та
агролісомеліорації ім. Г.М.Висоцького)
Висвітлено лісівничо-екологічні та біологічні властивості перспективних
гібридів тополь та верб селекції УкрНДІЛГА ім. Г.М.Висоцького, які зумовлюють
високу продуктивність та стійкість біоенергетичних плантацій. Викладено
результати сортовипробування, а також досвід з розробки технологій
створення плантаційних культур перспективних клонів і гібридів тополь та верб
в Україні.
Актуальним завданням для лісового сектору України є розробка та реалізація
інноваційних проектів для вирішення проблеми зменшення енергетичної
залежності держави шляхом використання біоенергетичного потенціалу лісової
галузі.
Слід зазначити, що особливістю лісового господарства України є переважно
екологічне значення лісів та висока їх частка (до 50%) з режимом обмеженого
лісокористування, а також значний відсоток заповідних лісів (15,8%), який має
стійку тенденцію до зростання [2]. Отже важливого значення набуває вирішення
проблеми нормалізації балансу між споживанням деревних ресурсів і
відновленням лісів, одним зі шляхів подолання якої є створення плантацій зі
швидкорослих деревних видів, що допоможе значно збільшити обсяги
виробництва дрібнотоварної продукції.
Оскільки створення лісових плантацій швидкорослих порід з короткоротаційним режимом вирощування широко впроваджено в практику лісового
господарства країн з високими показниками лісистості, беззаперечним фактом є
необхідність створення подібних плантацій в Україні, де лісистість сягає лише
15,9 %.
Біомаса дерева є відновлюваним природним ресурсом. Потреба здійснення
радикальних інноваційних перетворень в енергетиці Україні зумовлює
актуальність створення біоенергетичних плантацій, які вирощують з метою
отримання сировини для вироблення енергії або палива. Такі плантації в
майбутньому створять конкуренцію на ринку енергетичних ресурсів.
Переваги біоенергетичних плантацій:
― залучення деградованих земель, непридатних для сільськогосподарського
вжитку;
― додаткове отримання біомаси;
― ефективне використання земельних ресурсів (виробництво великих обсягів
деревини на порівняно малих площах за короткий період);
113
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. ― зниження навантаження на природні ліси (можливість ведення більш
інтенсивного
лісового
господарства
при
невиснажливому
лісокористуванні);
― забезпечення попиту на ринку паливної деревини;
― регулювання рівня ґрунтових вод на підтоплених землях;
― декарбонізація енергетичного сектору (зниження його залежності від
викопних джерел енергії, використання яких призводить до збільшення
емісії в атмосферу парникових газів);
― розвиток малого бізнесу;
― створення робочих місць.
Проблеми:
― формування нормативно-правової бази в галузі відновлюваних джерел
енергії (пільги, дотації, інвестиції, переорієнтування споживчого ринку);
― низький рівень забезпечення сучасним високопродуктивним та
економічноефективним обладнанням для створення плантацій та переробки
сировини;
― недостатня кількість високоякісного та сортового садивного матеріалу.
В Україні для створення лісових біоенергетичних плантацій доцільно
використовувати тополі та верби, перевагою яких є властивість продукувати
значну кількість біомаси за короткий період часу, високий гетерозисний ефект
гібридних рослин, спроможність до вегетативного розмноження.
За оцінками Біоенергетичної асоціації України близько 3 млн. га земель
України є непридатними для сільськогосподарського вжитку, з них потенційно
можна задіяти 0,5 млн. га для вирощування верби і 0,2 млн. га для вирощування
тополі [1].
Запорукою успіху вирощування високопродуктивних біоенергетичних
плантацій тополь і верб є відповідність біологічних особливостей видів та
гібридів ґрунтовим умовам, а також розробка оптимальних методів розмноження
найбільш цінних генотипів, технологій та агротехніки вирощування.
Лабораторією селекції УкрНДІЛГА дослідження з селекції тополь і верб
ведуться з 60-х років минулого сторіччя. Шляхом відбору та гібридизації
отримано близько 30 клонів та гібридів тополь та 8 сортів верб (Н. В. Старова,
І. К. Єсіпов,
М. І. Піддубний,
Н. С. Крупей,
І. Д. Василенко,
Д. П. Торопогрицький, В. М. Руденко).
В системі УкрНДІЛГА дослідження провадилися на Полтавщині
(Кобеляцький та Лубенський селекційні пункти), Харківщині (Балаклійська
сортодільниця, маточник Данилівського ДДЛГ) та в Нижньодніпровському
регіоні (ДП «Степовий ім. В.М. Виноградова філіал УкрНДІЛГА»). За
результатами досліджень гібридів в селекційних культурах та плантаціях
попереднього розмноження і випробовування в дослідно-виробничих і
сортовипробних культурах виділено високопродуктивні гібриди для різних умов
місцезростання та розроблено рекомендації зі створення та експлуатації
маточників, вирощування саджанців, створення промислових плантацій з
детальним описом агротехніки.
114
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Характеристика сортів тополь селекції УкрНДІЛГА, рекомендованих для
створення біоенергетичних плантацій:
Тополя Торопогрицького – (тип умов місця росту Д2–С5) у 15-річному віці
тополя мала середній діаметр 32 см, висоту 27 см, об’єм стовбура 0,92 м3 та запас
стовбурової деревини, при кількості 575 дерев на гектар (схема посадки 4,7 х 3,7
м), 530 м3/га. Це в 2 рази більше порівняно до контролю (тополя чорна
пірамідальна). Встановлено, що найбільш інтенсивний ріст всі тополі мали у віці
до 5 років. В 6–10 років він знизився майже вдвічі, а в 11–15 років був у 4–5 разів
менше, ніж в перші роки [6].
Тополя «Дружба» в умовах D3 перевершує стандарт на 48,3 %. В 7-річному
віці вихід деревини з довжиною волокна більше 0,8 мм сягає 62,5–72,6 %
(Старова, 1980). В умовах зрошуваного розсадника середня висота однорічного
приросту сягала 122,9 см. Рекомендована для вирощування у Лівобережному
Лісостепу в умовах С3-4, D2-3.
Тополя «Новоберлінська-7» вирізняється високою швидкістю росту,
широкою екологічною пластичністю, є найкращим клоном в колекціях на кислих
ґрунтах Західного Полісся і на південних чорноземах в сухому степу (Старова,
1980). В умовах зрошуваного розсадника середня висота однорічного приросту
сягала 146,1 см. Рекомендована для вирощування в Поліссі та Лісостепу в умовах
С2-3, D2-3.
Тополя «Ноктюрн» рекомендована для вирощування в Поліссі та Лісостепу в
умовах D2-3, С3-4. В умовах зрошуваного розсадника середня висота однорічного
приросту сягала 105,7 см.
Тополя «Гулівер» рекомендована для вирощування в Лісостеповій частині
України в умовах С2-3, D2-3. В умовах зрошуваного розсадника середня висота
однорічного приросту сягала 111,8 см.
Тополя «Градізька» рекомендована в Поліссі та Лісостепу України в умовах
С2-3, D2-3. В умовах зрошуваного розсадника середня висота однорічного приросту
сягала 117,5 см.
Особливої уваги заслуговує експеримент з сортовипробування верб, які
призначені для створення біоенергетичних плантацій. Так верба «Лісова пісня» в
4-річній культурі мала висоту 680 см, діаметр – 18,8 см, перевищувала контроль
за висотою в 2,1 разу, за діаметром у 3,8 разу [5]. В умовах зрошуваного
розсадника середня висота однорічного приросту сягала 150 см.
Існує низка гібридів верб, які за попередніми даними характеризувалися
високими показниками, проте через відсутність умов на належне його проведення
у 90-х роках експеримент було призупинено. В 2009 році лабораторією селекції
УкрНДІЛГА ім. Г.М.Висоцького роботи було відновлено. Сортовипробування
верб «Лукаш», «Мавка», «Печальная», «Прибережна» тривають. Середні висоти
однорічних приростів цих клонів в умовах зрошуваного розсадника сягають
163,0–205,2 см.
В результаті багаторічних досліджень науковцями УкрНДІЛГА і його
дослідної мережі розроблено рекомендації з агротехніки вирощування тополь на
115
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Нижньодніпров ї (1976) [4] та тимчасові методичні вказівки з плантаційного
лісовирощування (2012) [3].
Подолання перешкод для розвитку біоенергетичного сектору України за
рахунок створення та ефективної експлуатації біоенергетичних культур та верб
потребує розробки галузевої програми, яка повинна містити результати
сортовипробування з врахуванням районування сортів в масштабах України, а
також розрахунки придатних площ та обсягів вирощування.
Список літератури
1. Гелетуха Г.Г. Перспективы выращивания и использования энергетических
культур в Украине / Г. Г. Гелетуха. Т. А. Железная, А. В. Трибой // Аналитическая
записка БАУ №10
http://www.uabio.org/img/files/docs/position-paper-uabio-10-ru.pdf
2. Загальна характеристика лісів України
http://dklg.kmu.gov.ua/forest/control/uk/publish/article?art_id=62921&cat_id=32867
3. Основні принципи організації та ведення господарства з плантаційного
лісовирощування (тимчасові методичні вказівки). – Харків, УкрНДІЛГА, 2012. –
28 с.
4. Рекомендации по культуре перспективных для зоны Нижнеднепровья
тополя евро-американского мощного и Торопогрицкого. –
Цюрупинск,
УкрНИИЛХА, 1979. – 16 с.
5. Старова Н. В. Селекция ивовых / Н. В. Старова. – М.: Лесн. пром-сть, 1980.
– 208 с.
6. Фучило Я.Д. Опыт и перспективы выращивания тополя (POPULUS SP.L.)
в южной степи Украины / Я. Д. Фучило, М. В. Сбитна, О. Я. Фучило,
В. Н. Литвин // Научные труды Лесной академии наук Украины: сборник научных
трудов. – 2009. – Вып. 7. – с. 66–69.
Аннотация
ТЕХНОЛОГИИ И АГРОТЕХНИКА СОЗДАНИЯ БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
ПЛАНТАЦИЙ ТОПОЛЕЙ И ИВ В УКРАИНЕ. ОПЫТ И НАРАБОТКИ
УКРАИНСКОГО НИИ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА И
АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИИ ИМ. Г. Н. ВЫСОЦКОГО
Высоцкая Н. Ю.
Указаны лесоводственно-экологические и биологические свойства
перспективных гибридов ив и тополей селекции УкрНИИЛХА им. Г. Н. Высоцкого,
которые
обуславливают
высокую
продуктивность
и
устойчивость
биоэнергетических плантаций. Приведены результаты сортоиспытания и опыт
по разработке технологий создания плантационных культур перспективных
клонов и гибридов ив и тополей в Украине.
Abstract
116
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. TECHNOLOGY AND AGRICULTURE CREATE BIOENERGY
PLANTATIONS OF POPLARS AND WILLOWS IN UKRAINE. EXPERIENCE
AND ACHIEVEMENTS OF THE UKRAINIAN RESEARCH INSTITUTE OF
FORESTRY AND FOREST MELIORATION NAMED AFTER G. N.
VYSOTSKY
Vysotska N.Yu.
Specified silvicultural, environmental and biological properties of promising
hybrids of willows and poplars selection of Ukrainian Research Institute of Forestry
and Forest Melioration named after G. N. Vysotsky, causing high productivity and
sustainability of bioenergy plantations. The results of trials and experience in the
development of technologies of creation of plantation crops promising clones and
hybrids of willows and poplars in Ukraine specified.
УДК 630*363.7
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РУБИЛЬНОЙ МАШИНЫ НА ШАССИ
ФОРВАРДЕРА
Германович А.О.
(Белорусский государственный технологический университет)
В статье рассмотрены моделирование динамических процессов
возникающих при работе мобильной рубильной машины. Представлена
адекватность разработанной математической модели рубильной машины на
шасси форвардера.
Переработка отходов лесозаготовок при помощи мобильных рубильных
машин является одной из наиболее доступных и в то же время эффективных
технологий переработки древесины на топливную щепу. Однако работа
мобильной рубильной машины связана с резко переменным характером
воздействия технологической или полезной нагрузки, вследствие этого при
измельчении древесного сырья появляются колебания, учет которых необходим
при проектировании рубильной машины.
На основании экспериментально-теоретических исследований физической
модели рубильной машины на шасси форвардера, отражающей взаимодействие
подсистем машины, таких как рама, кабина, рубильная установка, кресло
оператора, а также возмущающий фактор, была разработана математическая
модель работы машины.
Математическая модель рубильной машины включает множество упругих и
демпфирующих элементов, массы которых при наличии возмущений колеблются,
что отражается на динамике работы машины, нагруженности агрегатов и узлов, а
также оказывает негативное влияние на работу на оператора. Исследование
117
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. динамических процессов, происходящих при работе рубильной машины на
мобильном шасси, позволяет обосновать ее рациональные параметры с точки
зрения динамики.
Математическая модель включает в себя расчетную схему (рис. 1),
математические зависимости, которые описывают процессы, возникающие при
измельчении древесного сырья в щепу, а также решения систем
дифференциальных уравнений и анализа полученных результатов.
Проведенный обзор работ по исследованию колебаний лесотранспортных
машин показывает, что колебания в поперечной плоскости можно считать не
связанными с продольно-вертикальными, так как рубильная машина на
мобильном шасси симметрична относительно продольной вертикальной
плоскости, проходящей через центр тяжести, что упрощает эквивалентную
расчетную схему.
При построении расчетной схемы математической модели мобильной
рубильной машины были приняты следующие общепринятые допущения [1, 2]:
машина рассматривалась, как плоская симметричная система относительно
продольной оси, проходящей через центр тяжести машины; распределенные
массы машины заменены сосредоточенными, которые соединены между собой
безинерционными упругодемпфирующими связями; высокочастотные колебания
шестерен, валов и других деталей трансмиссии и двигателей, как со
сосредоточенными, так и распределенными параметрами не рассматривались;
упругие характеристики шин – квазилинейные, а силы неупругого сопротивления
– пропорциональные скорости деформации.
Распределенная масса элементов рубильной машины заменена на
сосредоточенные
массы,
соединенные
безинерционными
упругодемпфирующими связями, т.е. реальная динамическая система с бесконечным
числом степеней свободы заменена схемой с конечным числом степеней свободы.
Каждой дискретной массе исследуемой машины соответствует независимая,
изменяющаяся во времени координата (степень свободы). Основной задачей
динамического исследования являлось определение движения системы, т. е.
нахождение независимых, изменяющихся по времени координат, определяющих
положение всех масс данной системы. Расчетная схема математической модели
имеет семь степеней свободы, описывающих колебания в продольной
вертикальной плоскости. Положение рубильной машины на мобильном шасси
определяется следующими обобщенными координатами: вертикальными
перемещениями центров тяжести остова (рамы) машины, рубильной установки,
кабины, кресла оператора – z1, z2, z3, z4,соответственно; угловыми перемещениями
центров тяжести остова (рамы) машины, рубильной установки, кабины – Q1, Q2,
Q3 соответственно. Основными упого-демпфирующими элементами рубильной
машины являются: шины, элементы креплений технологического оборудования и
базовой машины.
118
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Mp
Z2
Q2
c6
c2
Z
O
m2
m4
k6 c5
k5
Q1
k2
Z3
Z4
Q3
k7
c7
Z1
m3
c4
c3
k4
m1
k3
Y
X
l9
l7
l10
c1
k1
l8
l6
l2
l11
l4
l5
l3
l1
Рисунок 1. Расчетная схема математической модели мобильной рубильной
машины
Для составления системы дифференциальных уравнений, входящих в
состав математической модели, описывающей колебательные процессы,
которые происходят с мобильной рубильной машиной во время ее работы,
воспользовались уравнением Лагранжа второго рода, с последующей
проверкой на основе анализа равновесия действующих сил и моментов:
  T  T П R


 Qi


t  qi  qi qi qi
,
(1)
где Т и П – кинетическая и потенциальная энергии системы соответственно,
Дж; R – диссипативная функция Релея, Дж; qi – обобщенная координата; Qi –
внешние обобщенные силы, Н.
Выражения, по которым определялись кинетическая, потенциальная энергии
и диссипативная функция Релея, рассматриваемой мобильно рубильной машины,
имеют следующий вид:
1
T  m1z12  I112  m2 z22  I 2 22  m3 z32  I3 32  m4 z42
2
;
(2)


119
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. 1
Ï  [ñ1(z1  l11)2  ñ2(z1  l21)2  ñ3(z3  l33  z1  l41)2 
2
 ñ4(z3  l53  z1  l61)2  ñ5(z2  l72  z1  l81)2 
ñ6(z2  l92  z1  l101)2  ñ7 (z4  z3  l113)2
;
1
R  [k1(z1  l11)2  k2(z1  l21)2  k3(z3  l33  z1  l41)2 
2
 k4(z3  l53  z1  l61)2  k5(z2  l7 2  z1  l81)2 
k (z  l   z  l  )2  k (z  z  l  )2
(3)
.
(4)
где m1, m2, m3, m4 – масса остова, включающая массу рамы, мостов,
автономного двигателя привода рубильной установки, двигателя базовой машин,
гидроманипулятора; масса рубильной установки; масса кабины, масса
нагруженного кресла оператора, соответственно, кг; I1, I2, I3 – моменты инерции
остова машины, рубильной установки, кабины, соответственно, кг·м2; с1, с2, с3, с4,
с5, с6, с7; k1, k2, k3, k4, k5, k6, k7 – коэффициенты вертикальной жесткости и
сопротивления шин, креплений рубильной установки, кабины, кресла оператора,
соответственно, Н/м; l1, l2, l3, l4, l5, l6, l7, l8, l9, l10, l11 – горизонтальные координаты
(рис. 1), м.
В качестве внешнего возмущающего воздействия выступает, периодически
изменяющийся в процессе измельчения древесного сырья, момент услилия
резания Mр. Специфика работы мобильной рубильной машины связана с резко
переменным характером воздействия технологической или полезной нагрузки, в
виду непостоянной подачи древесного сырья к рубильному барабану, а также его
неоднородных (непостоянных) физико-механических свойств. Такое изменение
усилий резания приводит к вынужденным колебаниям рубильной установки, что
и было подтверждено при проведении экспериментальных исследованиях.
Подставив выражения кинетической (2), потенциальной энергий (3) и
диссипативной функции Релея (4) мобильной рубильной машины в уравнение
Лагранжа второго рода (1), получена система дифференциальных уравнений,
которая описывает колебательные процессы, происходящие с машиной в
процессе измельчения древесного сырья.
Исходные параметры (массо-геометрические, жесткостные), необходимые
для описания исследуемой динамической системы, были определены
экспериментально в ходе исследовательских испытаний опытного образца
мобильной рубильной машины «Амкодор 2904», а также расчетным путем.
Решение системы дифференциальных уравнений второго порядка
производилось методом Рунге-Кутта 4-го порядка точности с переменным
шагом интегрирования и контролем величины шага интегрирования 5-го
порядка с помощью системы программирования MathCAD 14. В результате
решения системы дифференциальных уравнений получены матрицы
отклонений каждой степени свободы и их первые производные в зависимости
6
2
9 2
1
10 1
7
120
4
3
11 3
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. от времени протекания процесса. Математическая модель работы мобильной
рубильной реализована в виде компьютерной программы в пакете MathCAD 14.
С помощью результатов полученных при решении системы
дифференциальных уравнений определены динамические реакции на опорах
корпуса передней и задней осей Rд1 и Rд2. Выражения для их определения
имеют следующий вид:
Rä1  ñ1 ( z1  l11 )  k1 ( z1  l1 1 );
(5)

Rä2  ñ2 ( z1  l2 1 )  k2 ( z1  l2 1 ).
(6)
Результаты математического моделирования динамических процессов,
происходящих при измельчении древесного сырья в щепу, позволили
установить значения коэффициентов динамичности, которые определялись по
формуле:
R
k д  дi
Rстi ,
(7)
где Rдi – динамическая реакция i-того моста, Н; Rстi – реакция i-того моста
на установившемся режиме движения, Н.
Оценка адекватности разработанной математической модели выполнена с
помощью теста нормированных спектральных плотностей S1(fi) и S2(fi),
полученных в результате статистической обработки теоретических и
экспериментальных данных (рис. 2).
Sσ(f), c
1,5
1
0,5
1 – теоретическая
зависимость
f, Гц
1
2
3зависимость;
4
5 2 – экспериментальная
6
8
9
7
Рисунок 2. Нормированные спектральные плотности опорных реакций колес
оси энергетического модуля мобильной рубильной машины
0
Применение теста нормированных спектральных плотностей для
результатов, полученных теоретическим и экспериментальным способами,
позволило сделать вывод об адекватности разработанной математической модели.
Величина статистики D2 нормированных спектральных плотностей сравниваемых
параметров находится в пределах 34,9–48,5 при значении области принятия
гипотезы равном 55,76 (уровень значимости =0,05).
121
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. В результате на основе анализа конструкций, с учетом ранние проводимых
близких исследований в данном направлении, разработана математическая
модель работы мобильной рубильной машины, позволяющая на стадии
проектирования упростить и сократить время выбора рациональных
параметров основных узлов и составляющих рубильной машины.
Список литературы
1.
2.
Жорин А.В. Обоснование параметров трелевочной машины на базе
сельскохозяйственного трактора кл. 1,4: Автореф. дис. канд. техн.
наук:05.21.01 / БГТУ. – Минск, 1997. – 18 с. 69.
Бычек А.Н. Обоснование параметров бесчокерной трелевочной машины на
базе трактора МТЗ-82: Автореф. дис … канд. техн. наук. 05.21.01/БГТУ. –
Минск, 2000. – 20 с. 70.
Анотація
МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ РУБАЛЬНІ МАШИНИ НА ШАССИ
ФОРВАРДЕРІВ
А. О. Германович
У статті розглянуті моделювання динамічних процесів виникають при
роботі мобільного рубальною машини. Представлена адекватність розробленої
математичної моделі рубальною машини на шасі форвардера.
Abstract
MATHEMATICAL MODEL FOR CHASSIS CHIPPER FORWARDER
A. O. Hermanovich
The article describes the modeling of dynamic processes for mobile chipper.
Submitted adequacy of the developed mathematical model chopper chassis forwarder.
УДК 631.2.15
МЕТОДИ ТЕХНІЧНОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ ЛІСОВИХ МАШИН
Тітова Л.Л., Роговський І.Л., к.т.н.
(Національний університет біоресурсів і природокористування України)
В статті охарактеризовані існуючі методичні підходи до формування
системи технічного обслуговування лісових машин.
122
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Постановка проблеми. Необхідною умовою ефективного виконання планів
заготівлі, вивезення та вироблення промислової деревини є справний технічний
стан лісозаготівельної техніки. Під технічним станом машини (агрегату, вузла)
розуміється стан, що характеризується сукупністю його експлуатаційних
властивостей, що змінюються в процесі роботи, виміряних і оцінених кількісно в
даний момент часу.
До основних експлуатаційним властивостям машин відносяться: надійність,
паливна економічність, динамічність (швидкісний) і безпеку руху. В результаті
тривалої експлуатації машини кількісні показники параметрів зазначених
властивостей знижуються, а отже, погіршується технічний стан машини, що
призводить до часткової або повної втрати її працездатності.
Аналіз останніх досліджень і публікацій. В основі ефективного
користування та функціонування системи лежить знання основних причин і
закономірностей зміни працездатності та технічного стану машини, які
обумовлені роботою самих механізмів, а також зовнішніми умовами, дією
випадкових факторів (прихованих дефектів, перевантажень) [1]. Постійно
діючими причинами зміни технічного стану лісозаготівельних машин і
устаткування є: зношування, пластичні деформації, втомні руйнування, корозія,
фізико-хімічні і температурні зміни деталей [2].
Знання кількісної характеристики зміни параметрів технічного стану вузлів,
агрегатів і машин в цілому дозволяє управляти їх працездатністю і технічним
станом в процесі експлуатації [3].
Ці роботи поділяються на дві великі групи: технічне обслуговування, які
структурно ув'язані в певну систему, що складається з комплексу положень і
норм, що визначають порядок проведення робіт з технічного обслуговування з
метою забезпечення заданих показників якості машин і устаткування. У лісовій
промисловості прийнята попереджувальна система технічного обслуговування
лісозаготівельної техніки.
Мета досліджень – на основі аналізу існуючих методичних підходів
обґрунтувати раціональні методи технічного обслуговування лісогосподарських
машин.
Результати досліджень. Досвід роботи лісозаготівель показує, що найбільш
прийнятною є система попереджувального ТО (рис. 1), яка передбачає проведення
робіт за змішаним принципом: примусово і по фактичної потреби.
У лісовій промисловості ця система базується на Положенні про технічне
обслуговування і ремонті лісозаготівельного устаткування, яке є нормативнотехнічним документом, що встановлює принципові засади ТО.
Воно містить перелік обов'язкових операцій ТО нових лісосічних машин,
нормативи періодичності, трудомісткості і тривалості ТО, нормативи грошових
витрат на ТО, рекомендації з планування та обліку роботи машини, складом і
оснащенню ремонтно-обслуговуючої бази, організації проведення ТО.
Періодичні технічні обслуговування виконуються в обов'язковому порядку
після певної напрацювання машин. Головна мета їх - запобігти передчасному
123
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. зносу і поломку деталей і вузлів машин, перевірити і відновити регулювання
вузлів і робочих органів, забезпечити економічність і безпеку роботи.
На рис. 2 приведена структура періодичних ТО за термін служби машини до
ремонту.
Рисунок 1. Принципова схема ТО лісових машин.
Рисунок 2. Структура періодичних ТО за термін служби машини до ремонту
(на прикладі валочно-пакетувальної машини ЛП-19).
В останні роки через конструктивні складності нової техніки все більшого
поширення набуває діагностування машин при виконанні ТО. Однак діагностика
124
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. є складовою частиною системи ТО. Діагностування дозволяє звести до мінімуму
простої високопродуктивних машин в процесі роботи з причини невиявлених
дефектів при проведенні технічних обслуговувань, скоротити час знаходження
техніки в ремонті.
Число ТО за видами і обсягами для лісових машин розраховуються щорічно
для визначення обсягів робіт і чисельності потрібного техобслуговуючого
персоналу і щомісяця уточнюються для конкретного планування роботи об'єктів
техобслуговуючої бази лісозаготівельних підприємств. Розрахунок числа ТО на
запланований рік проводиться за формулами:
W
Wr  N ; N
 Wr  ( N  N
  r  (N  N
); N

N
).
N

ТО 3
WТО3
кр
ТО 2
WТО2
ТО 3
кр
ТО 1
WТО 1
кр
ТО 3
ТО  2
де W r – річне напрацювання машин, мото-год; WТО3 , WТО 2 , WТО 1 – періодичність
проведення відповідно ТО-3, ТО-2, ТО-1; N кр , N ТО 3 , N ТО 2 , N ТО1 – кількість
проведення відповідно ремонтів, ТО-3, ТО-2, ТО-1 на запланований рік.
При складанні місячних планів ТО методика розрахунку не змінюється,
проте враховується фактичне напрацювання машини на момент складання плану.
Поточний ремонт не планується за кількістю, а визначаються приблизні витрати
праці і потрібний час на усунення відмов, які коректуються залежно від
фактичного стану машини.
Річна кількість виробничих робітників для виконання ТО і Р лісових машин
визначається за формулою:
P
Т М  Т об
,
Ф
де Т М – сумарна трудомісткість ТО машин, люд.-год; Т об – сумарна
трудомісткість робіт з обслуговування устаткування, люд.-год; Ф – річний фонд
часу робочого, год.
Розрахунок числа виробничих робітників здійснюється по об'єктах
техобслуговуючої бази підприємства залежно від конкретних обсягів планованих
робіт. Для виконання ТО лісових машин на підприємствах створений і діє ряд
виробничих об'єктів. Структура техобслуговуючої бази лісозаготівельних
підприємств приведена на рис. 3 (РМЗ – ремонтно-механічні заводи; ТОП –
технічні обмінні пункти; РММ – ремонтно-механічні майстерні; ПТО – пункти
технічного обслуговування; ППТО – пересувні пункти технічного обслуговування
на майстерень і вахтових ділянках; ПЦТО – пункти централізованого технічного
обслуговування; взаємодія об'єктів ремонтно-обслуговуючої бази).
125
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Рисунок 3. Техобслуговуюча база підприємств.
В пересувних пунктах технічного обслуговування на місцях експлуатації
машин рекомендується проводити ЩТО, ТО-1 (а у випадках віддаленості місць
роботи лісозаготівель більше 90 км від робочого селища - і ТО-2). ЩТО лісових
машин виконується машиністами. Усунення несправностей, виявлених при ЩТО
або в процесі роботи і потребують спеціального інструменту, періодичні ТО
машин на місцях експлуатації виробляються за допомогою пересувних ремонтних
майстерень ЛВ-8А, СРПМ-3А.
Для оцінки й планування технічного стану парку однотипних машин і
устаткування в лісовій промисловості використовують коефіцієнт технічної
готовності Кт.г. Він характеризує одночасно технічний і організаційний рівень
обслуговування та ремонт та. Коефіцієнт технічної готовності розраховується по
формулі:
KТ . Г 
МД С МД Г  МД ТОР

.
МД Г
МД Г
де МД С - машино-дні в справному стані; МД Г - машино-дні перебування в
господарстві; МД ТОР - машино-дні простоїв, відповідно в технічному
обслуговуванні.
Машино-дні перебування в господарстві отримують підсумовуванням
календарних днів перебування в господарстві (включаючи вихідні та святкові)
кожної машини (обладнання) за аналізований період часу. Машино-дні простоїв в
технічному обслуговуванні, ремонті і в очікуванні ремонту отримують
підсумовуванням числа днів, протягом яких машини (обладнання) були в
технічному обслуговуванні і ремонті у власних майстернях і в майстернях інших
підприємств, РМЗ, і числа днів, протягом яких машини (обладнання) простоювали
в господарстві в очікуванні ремонту. До машино-дням у технічному
126
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. обслуговуванні, ремонті і в очікуванні ремонту відносяться машино-дні по
машинам (обладнанню), підметом списанню, але не списаним протягом
аналізованого періоду з балансу господарства.
Машино-дні в справному стані отримують шляхом віднімання машино-днів
простоїв у технічному обслуговуванні, ремонті і в очікуванні ремонту з машиноднів перебування в господарстві. Загальне число днів справного стану машин і
устаткування включає дні роботи (експлуатації) та дні простою машин і
устаткування в справному стані (вихідні та святкові, простої через відсутність
доріг, сильних морозів, хвороби механізаторів і т. д.).
Висновок. Надаючи важливого значення якості та своєчасності проведення
ТО, при сучасному рівні лісозаготівельної техніки, потрібно виключати
необхідність виконання обсягів робіт по усуненню відмов.
Список літератури
1.
2.
3.
Тітова Л.Л. Обґрунтування особливостей технічного обслуговування МЕЗ /
Л.Л. Тітова, І.Л. Роговський // Збірник тез доповідей VІ Міжнародної
наукової конференції «Energia 2012». – К., 2012. – С. 148–149.
Тітова Л.Л. Вагомість критеріїв при визначені технічного рівня МЕЗ в
системі технічного обслуговування / Л.Л. Тітова, І.Л. Роговський // Вісник
Харківського національного технічного університету сільського господарства
імені Петра Василенка. – Х.: ХНТУСГ, 2013. – Вип. 134. – С. 282–286.
Титова Людмила. Эффективность технической эксплуатации лесных МЭС /
Людмила Титова, Иван Роговский // Motrol: Motorization and power industry in
agriculture. – 2014. – Tom 16, №3. – P. 313–321.
Аннотация
МЕТОДЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ЛЕСНЫХ МАШИН
Титова Л.Л., Роговский И.Л.
В статье охарактеризованы существующие методические подходы к
формированию системы технического обслуживания лесных машин.
Abstract
METHODS OF TECHNICAL MAINTENANCE OF FOREST MACHINE
Titova L.L., Rogovskiy I.L.
The paper described the existing methodological approaches to the formation of
maintenance of forest machines.
127
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. УДК 674.048.5
ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ИМПУЛЬСНОЙ ИМПРЕГНАЦИИ
ДРЕВЕСИНЫ
Овсянников С.И., к.т.н., доц.; Ковшик Д.В., Грошиков В.В. студенты-магистры
(Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени
Петра Василенко)
На основе анализа структуры молекул растворов защитных веществ от
поражения грибками, насекомыми и огня и структуры древесины различных
пород установлены причины ограничения проникновения растворов в поры
древесины. Для улучшения процесса обработки древесины предложен метод
импульсного изменения давления в период снижения скорости поглощения
жидкости.
Актуальность. Древесина при эксплуатация на открытом воздухе или
влажной среде подвергается поражению грибками, что значительно сокращает
срок ее службы. Не редко уже в изделиях из массивной древесины размножаются
личинки насекомых, которые повреждают древесину. Для защиты древесины
применяют пропитку антисептиками, после чего срок эксплуатации резко
возрастает и может составлять десятки лет. Для огнезащиты древесины
используют антипирены, которые предотвращают горение и тление древесины.
Процессы пропитки защитными растворами называют импрегнацией.
С развитием деревянного домостроения и других изделий из дерева,
эксплуатируемых на открытом пространстве, все более актуальной становится
задача повышения качества импрегнации путем увеличения глубины обработки.
Анализ последних исследований. Значительный вклад в разработку и
оптимизацию процессов импрегнации внесли выдающиеся ученые: Калниньш
А.Я. [1], Воробьев Г. И., Атрохин В. Г., Виноградов В. Н, Баракс А. М.,
Никифоров Ю. Н., И. К. Черкасов [5]. Однако до сих пор не разработан способ
глубокой обработки сердцевинной древесины и не установлены причины
ограничения глубины проникновения растворов. В основном пропитка проникает
в заболонную часть и на несколько миллиметров в сердцевинную.
Свойства пропиточных растворов представлены в работах [6, 7].
Поэтому, целью работы является разработка метода глубокой
импрегнации древесины путем применения импульсного избыточного давления.
Задачи исследования.
- на основе обзора методов обработки и химического состава защитных
средств для древесины определить размеры молекулярных соединений и процесс
насыщения древесины растворами;
- на основе исследований структуры древесины различных пород
определить размеры капилляров, трахеид и их узловых соединения;
128
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. - обосновать методику глубокой импрегнации древесины путем применения
импульсного избыточного давления.
Результаты исследований. С технической точки зрения, средства для
пропитки древесины делится на солевые импрегнаты, пропитки на водной основе,
и красящие пропитки на основе растворителей.
Виды обработки и глубина насыщения импрегнантов представлена в табл.
1.
Таблица 1. Глубина обработки импрегнантами в зависимости от способа
обработки.
Методы обработки
Глубина проникновения
Поверхностное нанесение: (кисточкой, валиком)
1 – 2 мм.
краскораспылителем
0,5 – 1 мм.
Окунание
3 – 10 мм.
Вакуумно-атмосферный
до 20 – 30 мм.
Чередования вакуум - давление
50 – 80 мм. и более
Пропитка способом вакуум-давление-вакуум (ВДВ) на сегодняшний день
является наиболее производительным. Процесс заключается в чередовании таких
операций: удаление воздуха из капилляров древесины под воздействием вакуума,
заполнение емкости раствором и создание избыточного давления, удаление
остатков раствора из капилляров под воздействием вакуума. Схематично процесс
представлен на рис. 1.
Рисунок 1. Процесс автоклавной пропитки:
а - способ полного поглощения (ВДВ); б - способ ограниченного поглощения
(ДЦВ); в - многоцикличный способ; г - вакуумный способ (ВАДВ)
129
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Качество пропитки определяется породой, размерами и назначением
пропитываемой древесины, а также режимами обработки: продолжительность
операции, величина давления и разряжения в камере, температура раствора. Как
правило, температура растворов составляет 20...60 С, а масел 85...95°С. Давление
в камере составляет 10-12 МПа, вакуума – 45-50 кПа. Продолжительность
обработки зависит от породы древесины, размеров заготовок, температуры
раствора и составляет 420 – 1200 часов.
При определении размеров молекул химических растворов импрегнантов, за
основу приняты результаты работы [8], в которой указывается, что строение
комплексной молекулы дигидрокверцетина (представлена на рис. 2) состоит из
заключенные в оболочку макромолекул арабиногалактана и представляют собой
уникальный наноматериал с размерами комплексных частиц от 5 до 20 nm.
Рисунок 2. Строение молекулы арабиногалактана (2 — зелёный цвет) одна
или несколько молекул дигидрокверцетина (1 — красный цвет), которые в свою
очередь обволакиваются водной «оболочкой» (3 — синий цвет).
Исследованиями строения древесины различных пород [9] установлено, что
пучки молекул в элементарной фибрилле образуют упорядоченные структуры –
мицеллы, строение которых считают кристаллическим. Макрофибриллы,
состоящие из 2000 молекул целлюлозы имеют в поперечнике размер около 25 nm.
Трахеиды сообщаются между собой при помощи окаймленных пор, в мембранах
которых имеются субмикроскопические поры размером 50 nm, через которые
двигается влага в древесине (рис. 3).
Рисунок 3. Схема строения пор древесины.
130
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Следовательно, размеры пор древесины сопоставимы с молекулами
защитного раствора, что приводит к образованию заторов в местах сужению
капилляр и отверстий поровых камер. Для продвижения раствора через заторы
предлагается применять кратковременно периодическое повышение давление
внутри камеры. Повышенное давление проталкивает заторы дальше по сосудам и
обеспечивает дальнейшее проникновение раствора по древесине.
Для подтверждения выдвинутой гипотезы предполагается провести серию
опытов с целью определения оптимальных режимов обработки, а именно
определить влияние частоты и амплитуды импульсного давления
Вывод:
На основе анализа литературных источников установлено, что молекулы
растворов импрегнантов сопоставимы с размерами пор капилляров древесины,
что приводит к заторам раствора внутри капилляр. Для улучшения
проникновения защитного раствора по капиллярам и увеличения глубины
обработки древесины предлагается применять импульсное изменение давления в
период снижения поглощающей способности древесины. Данная методика
позволит повысить глубину пропитки и сократить время обработки
приблизительно на 30%.
Список литературы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Калниньш А.Я./ ФИЗИКА ДРЕВЕСИНЫ; Кострома 2009. – 75с 146с.
http://www.kstu.edu.ru/univer/misc/Fizika%20drevesiny.pdf
ГОСТ
16588-91.
Пилопродукция
и
деревянные
детали.
Методы определения влажности. – М. : ИПК Изд-во стандартов, 1992.
Воробьев Г. И./ Лесная энциклопедия: В 2-х т. /: Анучин Н. А., Атрохин В. Г.,
Виноградов В. Н. и др./ – М. : Сов. энциклопедия, 1985. -563 с.,
Баракс
А.М./
ГЛУБОКАЯ
ПРОПИТКА
ДРЕВЕСИНЫ
ПУТЕМ
ПРИМИНЕННИЯ НАКАЛОВ. Никифоров Ю. Н. – Москва. – 1969. – 176 ст.
http://www.booksite.ru/fulltext/rusles/baraks/text.pdf
Черкасов И. К./ Консервирование и защита лесоматериалов, Москва. - 1971.
ДСТУ ГОСТ 20022.14-84. Защита древесины. Методы определения
предпропиточной влажности. – М. : ИПК Изд-во стандартов, 1985
Вакуумні
установки
[Електронний
ресурс]
:
Режим
доступу
http://www.intervesp-stanki.ru/item/vakuumnye-ustanovki-altesa--dliaimpregnatsii.htm (Дата обращения: 19.11.2014)
Производство нанокомпозита древесины – учимся у природы [Электронный
ресурс] // Режим доступа http://www.nanonewsnet.ru/articles/2011/proizvodstvonanokompozita-drevesiny-uchimsya-u-prirody. Опубликовано tosura 18 апреля,
2011.
Микроскопическое строение древесины [Электронный ресурс] : Режим
доступа http://www.drevesinas.ru/woodstructura/micro/
131
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Анотація
ОБҐРУНТУВАННЯ МЕТОДУ ІМПУЛЬСНОЇ ІМПРЕГНАЦІЇ ДЕРЕВИНИ
Овсянніков С.І., Ковшик Д.В. Грошиков В.В.
На основу аналізу структури молекул розчинів захисних речовин від
уражень деревини грибками, комахами та полум’я та структури деревини різних
порід встановлені причини обмеження проникності розчинів у пори деревини. Для
покращення процесу обробки деревини запропоновано метод імпульсної зміни
тиску під час зменшення швидкості поглинання розчину.
Abstract
GROUND OF METHOD OF IMPULSIVE IMPREGNATION OF WOOD
Ovsyannikov S.I., Kovshyk D.V., Groshikov V.V.
On the basis of analysis of structure of molecules of solutions of protective
matters from a defeat fungi, by insects and fire and structure of wood of different breeds
reasons of limitation of penetration of solutions are set in the pores of wood. For the
improvement of process of treatment of wood the method of impulsive change of
pressure in the period of decline of speed of absorption of liquid is offered.
УДК 674.2
КЛЕЕНЫЙ ДЕРЕВЯННЫЙ БРУС КАК ОСНОВА ЕВРООКОН
Чаплыгин Е.Н., к.с.-г.н., доцент; Руденко А.Ю., магистр
(Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства
имени П. Василенко)
Приведен анализ ресурсосберагающих технологических приемов в
производстве деревянного клееного бруса. Трехслойный клееный брус считается
правильно изготовленным только тогда, когда годовые кольца соседних ламелей
направлены в противоположных направлениях. Таким образом деревянные окна,
изготовленные только из такого бруса можно считать долговечными и
надёжными и лучше сохраняют тепло.
Вступ
Деревянные евроокна — это удачный вид окон из натуральной древесины по
новым, европейским технологиям производства, ведь именно, деревянные
евроокна имеют положительные качества, которых недоставало
простым
деревянным, классическим окнам — шумоизоляция, теплоизоляция, прекрасные
132
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. эксплуатационные характеристики, прочный профиль, а также применение в
конструкции окон вместо обычных стекол, стеклопакетов.
Цель работы: Провести анализ ресурсосберагающих технологических
приемов в производстве деревянного клееного бруса при изготовлении евроокон.
Результаты работы.
Главными составляющими деревянных евроокон (рис.1) есть компоненты:
клееный брус (из сосны, лиственницы или дуба, фурнитура, стеклопакет).
Основу деревянных евроокон, а, следовательно, его прочность, надежность и
долговечность обеспечивает трехслойный клееный брус. Клееный брус для
современных деревянных евроокон – это высокотехнологичный продукт с
уникальными физико-механическими показателями. Клееный брус на 30 %
прочнее бруса из массива, совершенно неподвержен деформации (при
соблюдении технологии изготовления), долговечен и просто красив, что
немаловажно для будущих евроокон.
Рисунок 1. Конструкция деревянного евроокна.
Для получения трехслойного клееного бруса используются только
разнонаправленные радиально распиленные ламели.
Чтобы распилить доски радиально - надо, чтобы плоскость распила
проходила максимально ближе к сердцевине ствола. В этом случае цвет и
текстура получаются однородными и межкольцевые размеры минимальными.
Доски радиального распила гораздо прочнее по сравнению с досками
полученными путем тангенциального распила. Кроме того радиально
распиленные доски имеют минимальные коэффициенты усушки и разбухания.
133
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Краткие технические характеристики трехслойного клееного бруса,
используемого для производства евроокон:
 евробрус имеет радиальное сечение ламелей;
 евробрус не имеет пороков (сучков, сколов, трещин);
 влажность бруса составляет порядка 12%;
 для производства бруса может быть использована древесина хвойных,
благородных лиственных и экзотических деревьев (сосна, лиственница, дуб и
другие);
 возможно использование комбинированного бруса (с одной или двумя
ламелями из благородных пород, и одной или двух сосновых).
Кроме повышенных эксплуатационных свойств и механической прочности,
трехслойный клееный брус также имеет очень низкий коэффициент
теплопроводности. Окна из евробруса примерно на 15% процентов теплее
обычных окон из массива дерева.
Карта раскроя бревна с максимальным выходом ламелей радиального
сечения показана на рисунке 2.
Рисунок
2.
Карта
раскроя
бревна
с
максимальным
выходом
ламелей
радиального
сечения.
Технологический процесс изготовления евробруса.
Сушка древесины. Перед тем, как преступить к производству деревянных
окон, поступившая на производство древесина проходит обязательную сушку.
Сушка позволяет свести к минимуму внутренние напряжения и исключить
растрескивание древесины в процессе её обработки. Процессом сушки управляет
компьютер по заданной программе для каждой породы древесины.
После того, как древесина достигла влажности 10 % её перемещают в
закрытое помещение, в котором она лежит некоторое время для достижения
134
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. баланса влажности. Только после этого пиломатериалы будут готовы к
дальнейшей обработке.
Распиловка древесины на ламели. После завершения процессов этапов сушки,
древесина (доска) распускается на ламели заданных размеров.
Стружка ламелей. Получившиеся ламели строгают и обрезают на отрезки
определённой длинны для удобства дальнейшей обработки.
Устранение дефектов. На следующем этапе мы производим устранение
природных недостатков древесины – сучков, смоляных карманов и т.п. Этот этап
называется оптимизация, после него мы получаем идеальный материал для
дальнейшего изготовления деревянных окон.
Нарезание шипов. Для производства трехслойного бруса нам необходимы
идеальные ламели. Следовательно, получившиеся после оптимизации бруски
необходимо срастить уже в идеальную ламель. Для этого мы производим нарезку
шипов с обеих сторон брусков.
Сращивание. Далее, бруски, на автоматической линии совмещаются и
склеиваются, а получившиеся ламели дополнительно стругаются. На этом, этап
получения идеальных ламелей заканчивается.
Склейка ламелей в трёхслойный брус. После того, как мы получили
идеального качества ламели их необходимо склеить в трёхслойный брус. Для
этого на них наносится клей, они помещаются в специальный пресс, где под
большим давлением, в течении нескольких десятков часов происходит склеивание
ламелей в трехслойный брус.
Трёхслойный клееный брус. После склеивания ламелей мы получаем
трёхслойный клееный брус (рис. 3), являющийся основным конструктивным
материалом для изготовления деревянных окон.
135
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Рисунок 3. Примеры сечений трехслойных брусковых заготовок для оконных
блоков по ГОСТ 24700
Выводы. Трехслойный клееный брус считается правильно изготовленным
только тогда, когда годовые кольца соседних ламелей направлены в
противоположных направлениях. Деревянные окна, изготовленные только из
такого бруса можно считать стабильными и надёжными. Клееный брус,
произведенный с соблюдением всех технологических требований, обладает
максимально высокими показателями качества и удовлетворяет самым высоким
требованиям покупателя.
Список литературы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
ГОСТ 24699–2002 Блоки оконные деревянные со стеклами и
стеклопакетами. Технические условия.
ГОСТ 24700–99 Блоки оконные деревянные со стеклопакетами.
Технические условия.
ГОСТ 30972-2002 Заготовки и детали деревянные клееные для оконных и
дверных блоков.
Ференц О.Б. Технологія столярних виробів / О.Б.Ференц, В.М.Максимів.
Навчальний посібник. – Львів: НЛТУ України, 2011. – 400 с.
Производство деревянного бруса, http://okna- info.com.ua/ book/export/html/10
[Электронный ресурс]. (Дата обращения: 12.11.2014)
Волынский В. Выбираем деревянные окна. [Электронный ресурс] //
Информация
по
лесозаготовке,
лесопилению,
деревообработке
ЛесПромИнформ,
2002−2014.
URL:
http://lesprominform.ru/
jarchive/articles/itemshow/3344 (Дата обращения:17.11.2014)
Анотація
КЛЕЄНИЙ ДЕРЕВ'ЯНИЙ БРУС ЯК ОСНОВА ЄВРОВІКОН
Чаплигін Е.М., Руденко О.Ю.
136
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Приведено аналіз ресурсосберагающих технологічних прийомів у виробництві
дерев'яного клеєного бруса. Тришаровий клеєний брус вважається правильно
виготовленим лише тоді, коли річні кільця сусідніх ламелей направлені в
протилежних напрямах. Таким чином дерев'яні вікна, виготовлені лише з такого
бруса можна вважати довговічними і надійними і краще зберігають тепло.
Abstract
GLUED TIMBERS AS BASIC FOR THE WINDOW
Chaplygin E. Rudenko A.
This article analyzes resursosberagayuschih technological methods in the
production of wood glued beams showed that three-layer laminated board
manufactured properly considered only when the annual rings of adjacent slats are
directed in opposite directions. Thus we learned that the glass windows, made only from
such a timber can be considered reliable and durable and retains heat better.
УДК 621.86.063.2
МОДЕЛЮВАННЯ ПЕРЕХІДНОГО РЕЖИМУ ПУСКУ КАНАТНОЇ ЛЕБІДКИ
Сердюченко Ю.Ю., Ловейкін В.С., д.т.н.
(Національний університет біоресурсів і природокористування України)
В статті розглянуто моделювання перехідного режиму пуску канатної
лебідки під час горизонтального переміщення вантажу. Наведено закони руху та
їх графічну інтерпретацію.
Постановка проблеми. Як відомо, під час роботи канатних лебідок
(особливо при великих швидкостях переміщення вантажу), у приводі та канаті
виникають пульсуючі навантаження, які під час перехідних режимів руху (розгінгальмування) можуть сягати великих значень [1]. Це може призвести до
руйнування канату чи елементів приводу. Тому визначення пікових навантажень
у тяговому органі є необхідною умовою під час аналізу режимів роботи канатних
лебідок.
Аналіз досліджень. Дослідженню динамічних навантажень у лебідкових
механізмах присвячена значна кількість наукових робіт [2, 3]. Це обумовлено
широким використанням лебідкових механізмів в багатьох галузях народного
господарства.
В лісовому господарстві для переміщення (трелювання) вантажів
застосовуються різноманітні трелювальні лебідки [3]. Основною проблемою при
роботі таких лебідок є високі зусилля у канаті на перехідних режимах роботи.
137
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Для аналізу пікових зусиль у канаті розглянемо процес роботи мобільної
канатної лебідки. Динамічна модель системи «трелювальна лебідка – канат –
вантаж» приведена на рис. 1.
Рисунок 1. Динамічна модель системи «лебідка – канат – вантаж»: 1 – візок; 2
– нерухома опора; 3 – розтяжка; 4 – приводний барабан; 5 – тяговий канат; 6 –
вантаж.
Згідно рис. 1 динамічна модель досліджуваної системи містить три маси –
приводний барабан 4, візок 1 та вантаж 6. Дві останні маси рухаються лінійно, а
барабан є обертовим елементом. За узагальнені координати прийнято лінійні
координати положення візка
і вантажу
, а також кутову координата
повороту барабана.
При побудові динамічної моделі були використані такі припущення:
 візок та вантаж є абсолютно жорсткими тілами із зосередженими та
незмінними масами
і
відповідно;
 приводний барабан є абсолютно жорстким тілом із зосередженим та
незмінним моментом інерції ;
 не враховуються коливання приводного механізму, оскільки їх частота на
порядок вище, ніж частоти коливань розтяжки та тягового канату;
 через невелику довжину масою розтяжки нехтують;
 жорсткості розтяжки
та тягового канату
приймаються постійними та
зосередженими;
 вертикальні коливання тягового канату та розтяжки не враховуються, тобто
розглядається плоска задача.
В наведеній динамічній моделі (рис. 1) візок 1 фіксується біля нерухомої
основи 2 (дерева, пенька тощо) за допомогою розтяжки 3. На візку 1 розміщена
приводна станція, що обертає барабан 4, на який намотується тяговий канат 5 із
вантажем 6, що трелюється (умовно зображений у вигляді прямокутника).
З боку приводного двигуна на барабан 4 діє крутний момент
, величина
якого в загальному випадку є змінною і залежить від механічних характеристик
двигуна та привода. Також на візок діє сила тертя , яка залежить від зчеплення
рушіїв із ґрунтом, а на трельований вантаж – сила опору . Для дослідження
характеру зміни робочих зусиль та моментів у наведеній системі «трелювальна
138
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. лебідка – канат – вантаж» для неї необхідно скласти та розв’язати рівняння руху
при певних зовнішніх впливах.
Перший етап. Починає обертатись приводний барабан із канатом,
в приводі (провисання канату, зазори
відбувається вибирання сумарного зазору
у виконавчих механізмах привода). Приводний двигун не навантажено, тобто він
працює у режимі холостого ходу. Рух системи описується диференціальним
рівнянням:
,
(1)
– крутний момент на канатному
де – приведений момент інерції барабана;
барабані (визначається з механічної характеристики приводного двигуна);
–
маса тягового канату; – прискорення вільного падіння; – діаметр барабану.
Крапка над символом означає диференціювання за часом. Рух барабану
починається із стану спокою, тому початкові умови для розв’язування рівняння
(1) є нульовими, тому:
(2)
тяговий канат натягується. Зусилля
в
Другий етап. При умові
канаті починає зростати до значення
. Маси
і
знаходяться в стані
спокою, а приводний барабан продовжує рух, котрий описується
диференціальним рівнянням 2-го порядку:
,
де
– приведений коефіцієнт жорсткості тягового канату;
дисипації тягового канату;
Початкові умови другого етапу наступні:
(3)
– коефіцієнт
(4)
– кутова швидкість барабана в кінці 1-го
де – час закінчення першого етапу;
етапу.
Третій етап. Подальше обертання приводного барабану призводить до
зростання зусилля
у тяговому канаті в межах
. Оскільки зусилля в
канаті
вже перевищує силу тертя , починає рухатись візок, тобто маса
.
Вантаж залишається нерухомим. Рух двох мас описується системою
диференціальних рівнянь другого порядку:
(5)
– приведений коефіцієнт жорсткості тягового канату;
– коефіцієнт
де
– кутова координата приводного барабану в кінці 1дисипації тягового канату;
го етапу.
Початкові умови третього етапу – це кінцеві умови для другого:
139
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. (6)
де
– час закінчення другого етапу;
та
– відповідні кутові координата та
швидкість приводного барабану в кінці другого етапу.
Четвертий етап. Зусилля в канаті продовжує зростати та сягає значення
, що призводить до зрушування маси
. Зміна сили опору
під час
переміщення вантажу є незначною, тому подальший режим роботи можна
охарактеризувати, як усталений рух. Таким чином, режим трелювання описується
системою з трьох диференціальних рівнянь другого порядку. Слід зауважити, що
ліва частина третього рівняння має знак «-» оскільки лінійна координата
вантажу зменшується:
Початкові умови для четвертого етапу мають вигляд:
(7)
де – час закінчення третього етапу;
та
– відповідні кутові координата та
швидкість приводного барабану в кінці третього етапу;
та
– відповідні
координата та швидкість руху візка в кінці третього етапу.
У виразі (5) зусилля та визначаються, як зусилля опору руху мас
та
по поверхні трелювальної траси (переважно ґрунт). При їх визначенні
необхідно враховувати поверхню елементів, які представлені зосередженими
масами: для
– це гума (рушії лісової машини), а для
– кора дерева
(стовбура, хлиста, сортименту).
У приводу лебідки використовується гідравлічний двигун об’ємного
регулювання. Динамічна характеристика такого двигуна описується наступним
рівнянням [5]:
,
(8)
де
– внутрішній об’єм гідравлічної магістралі високого тиску;
– коефіцієнт
– модуль об’ємної пружності робочої рідини;
–
витоку робочої рідини;
– характеристичний
продуктивність насоса; – передавальне число привода;
об’єм гідравлічного двигуна.
Моделювання роботи канатної лебідки виконано при наступних параметрах
системи:
м3
Н/м2
м2/с
;
м
м
м;
140
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. кг
Н
кг
Н
Н·с/м
Н·с/м
Н/м
Н/м
Підставляємо необхідні параметри в рівняння (9) та отримуємо графік
динамічної механічної характеристики гідроприводу трелювальної лебідки (рис.
2).
, рад c
50
40
30
20
10
М, Н м
50
100
150
200
250
300
Рисунок 2. Динамічна механічна характеристика гідроприводу лебідки.
Для оцінки перехідного режиму роботи канатної лебідки слід розв’язати
рівняння (1), (3), (5) та (7) із відповідними початковими умовами (2), (4), (6) і (8).
За результатами чисельного інтегрування рівнянь (1), (3), (5) та (7), за допомогою
пакету Wolfram Mathematica, отримано графічну інтерпретацію поведінки
системи «лебідка – тяговий канат – вантаж». Для зручності аналізу графіків, що
представлені на рис. 3 – 4, етапи руху системи відображаються різними
кольорами. Аналіз графіків, що наведені на рис. 3 – рис. 4, дозволяє встановити,
що характер зміни параметрів системи є коливним, а пікові значення досягають
великих значень. Такий режим пуску лебідки є небажаним. Для зменшення
наявних динамічних навантажень на елементи системі доцільно провести
оптимізацію перехідного режиму роботи.
141
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. , рад c
5
0
500
0
..
, рад c2
500
1000
0
2
, рад 4
а
x1 , м c
0.05
x2 , м c
0.00
0.5
0.05
0.0
0
30
500
20
..
x2 , м c2
..
x1 , м c2
1000
10
1500
0
0.000
0.0
0.002
0.1
x1 , м
0.004
б
0.2
x2 , м
0.3
в
Рисунок 3. 3D фазові портрети руху мас привода: а – рух барабана; б – рух
візка; в – рух вантажу.
142
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Fкан , Н
20 000
15 000
10 000
5000
0.5
1.0
1.5
2.0
1.5
2.0
t, c
а
Fкан. p , Н
3000
2000
1000
0.5
1.0
t, c
б
М, Н м
2500
2000
1500
1000
500
500
0.5
1.0
1.5
2.0
t, c
в
Рисунок 4. Силова характеристика привода: а – зусилля в тяговому канаті; б –
зусилля в канаті-розтяжці; в – крутний момент на валу барабана.
Висновок. В роботі розглянуто перехідний режим роботи канатної лебідки
при горизонтальному переміщенні вантажу. Наведено динамічну модель
досліджуваної системи. Робочий процес поділено на 4 етапи. Для кожного етапу
складені рівняння руху та отримано графічну інтерпретацію поведінки системи.
На основі аналізу отриманих даних доцільно провести оптимізацію перехідного
режиму роботи лебідки.
Список літератури
1.
Малащенко В.О. Дослідження перехідних процесів роботи приводів
транспортуючих і вантажопіднімальних машин із канатною тягою /
143
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. 2.
3.
В.О. Малащенко, М.П. Мартинців, В.В. Бариляк // Підйомно-транспортна
техніка. – Дніпропетровск, 2004. – №4. – С. 41–48.
Мартинців М.П. Дослідження перехідних процесів роботи, привідної системи
канатної установки / М.П. Мартинців, О.М. Удовицький, В.М. Мартинців //
Науковий вісник. Лісівницькі дослідження в Україні. – Львів: УкрДЛТУ,
1999. – Вип. 9.12. – С. 277–286.
Мартинців М.П. Розробка математичних моделей та аналіз роботи канатних
лісотранспортних систем / М.П. Мартинців, В.М. Мартинців //
Машинознавство. – 2001. – №3. – С. 40–45.
Аннотация
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНОГО РЕЖИМА ПУСКА КАНАТНОЙ
ЛЕБЁДКИ
Сердюченко Ю.Ю., Ловейкин В.С.
В статье рассмотрено моделирование переходного режиму пуска канатной
лебёдки при горизонтальном перемещении груза. Приведены законы движения и
их графическая интерпретация.
Abstract
MODELLING OF STARTER ROPE WINCHES
Serdyuchenko Yu.Yu., Loveykin V.S.
In paper the modelling of the starting rope winch for horizontal movement of
cargo. Given the laws of motion and their graphic interpretation.
UDC 621.891
INVESTIGATION INTO ANTI-WEAR PROPERTIES OF THE WORKING
LIQUID LUBRICATION FILM IN HYDRAULIC DRIVES OF
HARVESTING MACHINES
Litovka S., Candidate of Technical Sciences; Vasilenko G.
(Kharkiv Petro Vasylenko National Technical University of Agriculture)
Influence of carrying capacity of lubricating film in contact of tribounits in a mode
of a boundary lubrication on anti-wear properties of lubricating film of the working
liquid while in service the hydraulic drive of harvesting machines has been investigated.
It has been established, that at increase of loading in contact and operating time of the
working liquid the growth of wear of friction surfaces has been observed. Decrease of
144
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. load carrying capacity of lubricating film of the working liquid of the hydraulic drive is
observed at increase in its operating time that leads to wear increase of tribounits.
These results from the fact that while in service the hydraulic drive there is a wear of
additives and destruction of lubricating film on microasperities.
Introduction. The analysis of reliability index of hydraulic saturated mobile
harvesting machine shows that about 30% of failures in operation conditions account
for fluid hydrodrives of transmissions (FHT). This leads to unplanned costs associated
with downtime of machinery during repair process. This is especially relevant to
harvesting machines called as "Forwarder" because reducing process conditions of
logging entails to decrease in performance machines and at the same time increases the
working cost of products. These machines contain a large number of hydraulic units that
are constantly working under unfavorable conditions in a way that facilitates the rapid
wear and further failure [1, 2].
Analysis of publications. The adjustable axial piston pumps with swash plate and
axial piston motors with fixed swash plate have been found in fluid hydrodrives of
transmissions of forwarders as the most widely used. Manufacturers of this class of
hydraulic machines are leading enterprises such as «Hamilton Sundstrand», «Eaton»
(USA), «Danfos» (Denmark), «Sauer-Danfoss» (Denmark), «Rexroth-Bosch»
(Germany), «Europarts» (Slovakia) "Hydromash" (Russia), "Hydrosila" (Ukraine) and
others.
The analysis of defects of FHT have been evidenced that the main process leading
to the loss of their performance should be considered as the wear process of pumping
unit and rather the working surfaces of the pistons and cylinder sleeves (piston pair), the
distributor and the end surfaces of attached bottom (distributive pair), and surfaces of
shoe pair [3,4].
The boundary mode of lubrication is the most dangerous in terms of hydraulic
drive surface wear. This lubrication mode runs under high contact loads, low speeds of
two sliding surfaces, and increased temperatures of the working liquid. In such
conditions the destruction of the lubrication film occurs leading to direct contact of
friction surfaces on individual microstructures which results in their increased wear.
From time to time all hydraulic aggregates of harvesting machines perform in such
unsteady modes therefore the working liquid should be capable of forming a strong
lubricant layer working under various loading conditions on friction surfaces. However,
the effect produced by the working liquid composition and loading modes on its antiwear properties has been explored insufficiently.
The aim of this article is to explore anti-wear properties of the lubricant film layer
of the working liquid in hydraulic drives of harvesting machines in the process of their
operation in mode of boundary friction.
The task of the investigation is to determine the impact produced by working
liquid operating time and load in surface contact under boundary friction on antiwearing
properties of a lubricant film layer when the hydraulic drive of harvesting machines
while in service.
145
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Experimental setup. The most popular hydraulic oil with various operating time
was selected as a lubricating liquid for the experiment. The properties of the working
liquid are in compliance with the standard DIN 51524 Part 2 (2006), ISO 11158 L-HM
(2006).
The subject of research was a pyramid from balls, which is used in four-ball
machines of friction. The 7.938 - 60 pyramid balls used were of National Standard
3277-81. The friction pair "ball-to-ball" schematic is shown in Fig. 1.
Fig. 1. The schematic diagram of friction pair "ball-to-ball"
The friction pair selected was tested on the updated machine of friction MACT 1, Fig. 2.
Fig. 2. The schematic installation for determining the carrying capacity of an
lubricating film of surface-active-agent molecules: I - glass; 2 - rotating ball; 3 - bottom
block of balls; 4 - heating element; 5 - engine of the top-ball drive; 6 - thermo-resistor; 7
- heat controller; 8 - ohmmeter; 9 - set of weights; 10 - mobile platform; 11 - computer;
12 - tachometer.
The moving platform 10 presses the bottom balls 3 to a rotating ball 2 with a set of
weights 9 with the given effort N. The ball 2 rotates at rotational frequency set by the
electric motor 5.
During tests the temperature of the working liquid was maintained by means of the
heating device 4 with heat controller 7. To measure oil temperature in glass 1, thermoresistor 6 connected to computer 11 was employed. The resistance in "ball-to-ball"
contact is controlled with ohmmeter 8. Indications of tachometer 12, ohmmeter 8 and
tensoresistor 6 were displayed on computer 11.
146
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. The moment when the friction pair transit into mode of boundary lubrication
corresponds to the moment when metal contact of surfaces occur on individual
microasperities. At this point the value of electrical resistance reaches its minimum,
which was fixed by ohmmeter 8.
To hold accelerated friction-surface wear tests, it was necessary to determine the
range of loads within which the effect of the lubricating film becomes evident in
metallic contact. The range of loads varied from the moment of squashing the
lubricating layer of the surface-active-agent until the film layer creates essential effect
on surface wear.
In order to establish the variation range of the load and the rate of ball rotation,
preliminary tests were conducted. Loads and the rate of ball rotation varied at working
liquid temperature t = 323K until the point of transition from boundary lubrication to
liquid lubrication and point at which the film does not play an essential role were
identified. The tests established that the first point was determined by values N = 0.5 N,
n = 0.4 s-1 (v = l,84·10-3 m/s); the second point - N = 1.5 N, n = 0.4 s-1.
The purity class of the working liquid, speed of sliding surfaces, and the
temperature of the working liquid were maintained constant throughout the tests.
The experimental investigations into dependence of friction surface wear vs. load
in contact in mode of boundary friction while the working liquid is in operation were
conducted under the following conditions: the temperature of the working liquid, t =
323K; the rate of ball rotation, v = 1.84·10-3 m/s; the load in contact was within N =
0.5...1.5 N with 0.5 N step; the operating time of the working liquid was within T =
0...1000 machine-hours with a step of 500 machine-hours; the purity of the working
liquid during the tests was not below 10 according to National Standard 17216-2001;
the time of friction pair staying under load was assumed as 800 s.
Experimental results. The results of experimental investigations are shown in the
diagrams Fig. 3,4.
Fig. 3. The function graph of the wear stain diameter size vs. the operating time of
the working liquid (v = 1,84·10-3 m/s, t = 323 K): 1 - load in contact is 1.5 N; 2 - load in
contact is 0.5 N
147
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. The analysis of wear functions (Fig. 3) vs. the operating time of the working liquid
at boundary load values within the load range under investigation (0.5 N, 1 N) shows
the following. The wear fiinction can conditionally be divided into two ranges, one
being 0...600 motor-hours and the other being 600...1000 motor-hours; when the
operating time of the lubricant is 0...600 machine-hours, the wear function is of
nonlinear growing character, and if the operating time is 600...1000 motor-hours the
function is approaching to the linear one. The lubricant wear rate with the operating
time 0...600 machine-hours at load of 0.5N is higher in comparison with the wear rate at
load of 1.5 N (at smaller absolute value of wear); when the operating time exceeds 600
machine-hours the wear rate at various loads in contact is leveling.
Fig. 4. The function graph of the wear stain diameter size vs. the load in contact (v
= 1,84·10-3 m/s, t = 323 K): 1 - the operating time of the working liquid is 1000 motorhours ; 2 - the operating time of the working liquid is 0 motor-hours .
The analysis of the wear functions (Fig. 4) vs. load in contact at boundary values
of the operating time of the working liquid (0 and 1000 motor-hours ) shows that the
wear function vs. load in contact at a various operating time of the working liquid in
mode of boundary friction is close to linear. The higher is the load the larger is the wear
stain diameter size; the effect of load on the wear stain diameter size decreases as the
operating time of the working liquid increases.
Conclusions. As the operating time of the working liquid grows the increasing
wear of friction surfaces is observed. If compared to the working liquid which is being
delivered, the wear of friction surfaces in the range under investigation amounts to 120225% depending on load in contact of friction surfaces. This essential gain is explained
by the fact that in the process of operation the additive depletion occurs forming a
lubricant layer on friction surfaces.
When the load in contact is getting higher, the wear of friction surfaces is
increasing, and the effect that the load produces on the wear lows down as the load
148
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. increases. This fact suggests a decrease in the carrying ability of the film and a
destructing lubricant layer on microasperities.
Thus, the working liquid with a high carrying capacity of a lubricant film layer
should be applied to prevent the increased wear of friction surfaces in hydraulic drives
of harvesting machines .
References
1.
2.
3.
4.
Кондаков Л.А. Рабочие жидкости и уплотнения гидравлических систем /
Кондаков Л.А. – М.: Машиностроение, 1982. – 216 с.
Надежность объёмных гидроприводов и их элементов / [Беленков Ю.А.,
Нейман В.Г., Селиванов М.П., Точилин Ю. В.]. – М.: Машиностроение, 1977.
– 167 с.
Проников А.С. Параметрическая надежность машин / Проников А.С. – М.:
Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002. – 560 с.
Чичинадзе А.В. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) /
Чичинадзе А.В., Берлинер Э.М., Браун Э.Д. – М.: Машиностроение, 2003. –
576 с.
Аннотация
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОТИВОИЗНОСНЫХ СВОЙСТВ СМАЗОЧНОЙ
ПЛЕНКИ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ ГИДРОПРИВОДА
ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН
ЛитовкаС.В., к.т.н; Василенко А.А.
Исследовано влияние несущей способности масляной пленки в контакте
трибосопряжений в режиме граничной смазки на противоизносные свойства
смазочной пленки рабочей жидкости в процессе эксплуатации гидропривода
лесозаготовительных машин. Установлено, что при повышении нагрузки в
контакте и наработки рабочей жидкости наблюдается увеличение износа
трибосопряжений. Это объясняется тем, что в процессе эксплуатации
гидропривода происходит срабатывание присадок и разрушение смазочной
пленки на микронеровностей.
Анотація
ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОТИЗНОСНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ МАСТИЛЬНОЇ
ПЛІВКИ РОБОЧОЇ РІДИНИ ГІДРАВЛІЧНОГО ПРИВОДУ
ЛІСОЗАГОТІВЕЛЬНИХ МАШИН
ЛітовкаС.В., к.т.н; Василенко Г.О.
149
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Досліджено вплив несучої здатності мастильної плівки в контакті
трибосполучень в умовах граничного мащення на протизносні властивості
мастильної плівки робочої рідини в процесі експлуатації гідроприводу
лісозаготівельних машин. Встановлено, що при підвищенні навантаження в
контакті і наробітку робочої рідини спостерігається збільшення зносу
трибосполучень. Це пояснюється тим, що в процесі експлуатації гідроприводу
відбувається спрацьовування присадок і руйнування мастильної плівки на
мікронерівностях.
ON THE QUESTION OF DESIGNING FURNITURE FOR DEVELOPING
COUNTRIES
Omar Afshari
(Ph.d. of Imam Hossein University, Faculty of Woodworking technologies and
Woodworking Science Research)
The article deals with the specific features of the project as corrugated material
in environmental art design furniture.
Actuality
The need for quality furniture - one of the basic human needs, who lives in
society. The activity of the designer is to create furniture that will be involved in a
specific material and artistic culture that best meets the needs of man.
Modernity creates new demands on the quality of the individual changes and
furniture, without excluding the traditional ties with the man.
Research tasks
Universalization of certain parts of residential or industrial building and the need
for efficient use of space it requires optimal balance unification equipment and
opportunities to meet individual needs.
With quality organization habitat complex design of furniture allows efficient use
materials, including and wood. Designers are a variety of solutions that help improve
material specifications, technology and practicing new opportunities and extraordinary
use of existing materials.
The purpose of the study is that appealing to specific artistic and design
developments and identify potential research direction of design furniture from
cardboard, furniture designs reveal features of the above material to analyze which areas
of material culture and design culture could corrugated take their rightful place.
The main advantages of this material - light weight, inexpensive cost, ease of use,
very high strength.
Recently, a number of proposed processes for the manufacture of corrugated
cardboard furniture [3]
150
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Technologists and designers say that a person"... inherent desire to form multifunctional, lacking sufficiently stringent restrictions" [1, p.86]. Before designers are
challenged to provide furniture that surround a man of such qualities that make them
different, such that appeals to a surprising unexpected features. This unexpected [2.
193] often provides furniture and more attractive.
Developing a particular model of furniture should take into account the inclusion
in real life, having in mind the different types and characteristics of consumers, their
conditions of life.
Creating furniture is a very complex and creative process, which requires a
systematic approach to design. Thus the main feature of the formation of art and design
solutions furniture - a thorough analysis of anthropological, aesthetic, functional,
physiological and spiritual factors that affect the whole person. It should also be
remembered that "the form of furniture, its plastic solution and three-dimensional
structure are always in close relationship with each other and some dwelling" [4, p. 67].
Going back to the corrugated board and its specific application in, furniture, we
note that this material is sealed relative moisture. Another important and relevant
advantage of corrugated board - its environmental friendliness. The process of recycling
can follow the example of the production of corrugated board, because it is often used
paper and cardboard, derived from waste paper and waste wood production, which is a
significant advantage as the material terms of saving resources and environmental
reasons. Used corrugated again becomes the raw material for the manufacture of a new
party or corrugated recycled without harming the environment [2, p.96]
Modern designers appreciated the possibilities of this material. It can be noted
that in recent years many famous furniture factories in Europe, and has launched into
production batch manufacturing of corrugated cardboard. It combines the low cost and
practicality. Some modules are easily cut or squeezed from gofrolist and using
transformations connected in durable and comfortable piece of furniture.
Often, designing furniture from cardboard, artists, designers take a sample of the
structure of living organisms, or designs that are created animals. For example, the
hornet's nest. To create the furniture used methods of computer design and cutting.
Have become a textbook furniture Office Technology Jason Newill from the center of
technology and art in Jelltowny (Colorado, USA).
The problem of relative humidity on corrugated board today also solved
successfully. Cardboard humidity gets after treatment with liquid water-based
polyurethane. One feature of polyurethane is creating quite strong on the surface of the
films.
As for the mounting of furniture can mark it simple: almost all comes down to
basic manipulations on the intended use of the excesses of locks made of cardboard and
cut, requiring no additional hardware [1, p.47].
Furniture corrugated very comfortable during various outdoor events when the
city will come a large number of tourists and journalists use such convenient, practical
and standardized furniture would solve many problems creating tourist infrastructure. It
can be a variety of chairs, benches, equipment, relaxation areas and mobile press centers
151
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. and so on. Keep in mind that the seats and other furniture can be used repeatedly. They
can advertise, and other information.
When folded corrugated chairs are very compact and easy to transport.And your the load by relying on back up to 120 kg.
Back in those seats empty. This void can be used for the preparation of rubbish,
which made it possible to partially address the issue of its collection and disposal.
For furniture is mostly used two- and three-stratified cardboard. In the production
of furniture made of this material should take into account the direction of cardboard,
which determines the strength and durability. For example, when overlapping walls of
different parts, the first cut with a knife or laser cardboard in which wave (strata)
directed vertically, in the second, though, the layers horizontally. In addition, the
material in question provides unlimited opportunities to create interesting shapes and
decorating surfaces.
Cutting and cutting is often carried out controlled laser that allows you to not
deform edge detail and most efficiently connect the different parts together. It should be
noted that the most technologically justified use for furniture corrugated cellulose. It is
more durable and economical compared with recycled cardboard.
Clearly, this furniture can not satisfy furniture gourmet, but they can be
successfully used, for example, in dormitories, youth homes and more. Space-plastic
solutions that allow ribs provide products with greater strength corrugated board,
expanding segment of the possible application of this type of furniture.
It should give you an example. In Iran, India and Jordan, which have a long
tradition of using the materials of wood, use of office furniture made of corrugated
cardboard is over 21% [2,45]. This gives optimism and shows that out of the domestic
furniture market - a matter of time.
Conclusions
Furniture corrugated often preferred in comparison with furniture with traditional
materials. This is thanks to these advantages furniture:
- They are much cheaper than conventional furniture, corrugated inexpensive in
processing and does not require complex manufacturing processes and equipment;
- They weigh far less than traditional furniture;
- They are easy to understand, so have advantages in transportation, in
disassembled they look like cardboard;
- They are easily utilized.
On the other hand Furnishings strong enough and have enough attractive. This
circumstance defines the field of design and technological innovations that can offer
more in the future. It should ensure that the production of corrugated cardboard
furniture will be developed. To do this, our country has reasonable grounds.
List of literature
1.
2.
3.
Wooden matherial: path to the future, Omion books, England, 2008
Crafting wood. Using and expluatation, Toronto, 2013
K. Lewis, A. Watson Progecting furniture, 2014
152
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. 4.
New World of Science of Iran, Imam Hossin Univercity Digest, #8, 2014
Анотація
ДО ПИТАНЬ ПРОЕКТУВАННЯ МЕБЛІВ ДЛЯ РОЗВИВАЮЧИХСЯ КРАЇН
Омар Афшарі
(Ph.d. of Imam Hossein University, Факультет дерево оброблювальних
технологій та наукових досліджень)
В статі розкривається основні тенденції в проектуванні меблів з недорогих,
матеріалів які могли б бути використані в проектуванні країнами з
розвиваючими промисловими потенціалами.
УДК 630.36
ВИКОРИСТАННЯ ПОЛІМЕРНИХ МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ ПОТОЧНОГО
РЕМОНТУ ЛІСОПРОМИСЛОВОЇ ТЕХНІКИ
Градиський Ю.О., к.т.н., доцент; Гафаров Р.Л., магістр
(Харківський національний технічний університет сільського господарства імені
Петра Василенка)
В результаті проведених досліджень визначена область застосування
полімерних композиції в практиці ремонту лісової техніки, яка забезпечує
надійність і високу якість відремонтованих деталей. Проведені випробування
відремонтованих деталей полімерною композицією в лабораторних умовах,
показали високі експлуатаційні характеристики. Розроблений технологічний
процес дозволяє без значних трудових і матеріальних витрат проводити ремонт
деталей як в стаціонарних, так і в польових умовах, скорочуючи при цьому
трудомісткість робіт на 30 %.
Вступ. Технічний прогрес неможливий без широкого впровадження нових
технологічних процесів, що забезпечують підвищення ефективності використання
матеріальних і трудових ресурсів. Одним з основних аспектів вирішення цієї
задачі є підвищення експлуатаційного ресурсу нової і відремонтованої техніки
лісового господарства. Важлива роль в забезпеченні поставленого завдання
відводиться ремонтному виробництву, покликаному підтримувати на належному
рівні кількісний склад технічного парку. Перед ремонтним виробництвом стоїть
завдання по широкому впровадженню прогресивних технологічних процесів,
передових методів організації праці і виробництва.
Аналіз досліджень. Аналіз показує, що необхідність в ремонтних роботах
обумовлена економічними міркуваннями, оскільки при ремонті відновлюється, як
153
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. правило, лише частина виробів, що економніше за повне відновлення. Об'єктом
ремонту є виріб, до собівартості ремонту якого найбільший відсоток (34-60)
складають витрати на матеріали і запасні частини. Це приводить в ремонтному
виробництві до проблеми відновлення деталей. Невизначеність технічного стану
деталей техніки, що вимагають ремонту, приводить до стохастичности
виробничих процесів ремонтного виробництва. Існуючий в теперешній час розрив
економічних зв'язків з основними постачальниками запасних частин і агрегатів
для лісової техніки ще більше обусловлює необхідність у відновленні і ремонті
пошкоджених вузлів і деталей, що вийшли з ладу [1 - 3].
В результаті аналізу стану дослідження в області створення полімерних
композицій і всебічного вивчення специфіки процесу отримання адгезійного
з'єднання і існуючих розробок направлених на підвищення фізико-механічних
характеристик таких з'єднань нами були сформульовані наступні завдання
дослідження:
1. Виконати аналіз існуючих способів ремонту деталей з метою вибору
раціонального способу їх ремонту.
2. Теоретично обгрунтувати можливість застосування епоксидних
композицій для ремонту деталей.
3. Дослідити вплив компонентів на фізико-механічні характеристики
з'єднання.
4. Розробити оптимальний склад епоксидних композицій і провести
дослідження фізико-механічних властивостей з'єднань.
5. Розробити рекомендації по впровадженню в ремонтне виробництво нових
епоксидних складів і технології їх застосування.
Результати досліджень. У зв'язку з позитивними результатами проведених
експериментальних досліджень, була вивчена можливість застосування в практиці
ремонту деталей пропонованою епоксидною клейовою композицією.
В процесі експлуатації лісової техніки часто доводиться проводити ремонт в
умовах безпосереднього виходу їх з ладу. При цьому використання традиційних
способів ремонту (заміна деталей, зварювання і т.д.) неможливе або утруднене.
Застосування полімерних клеїв полегшує ремонт і забезпечує його високу
надійність. Проте широке використання таких матеріалів стримується через їх
високу чутливість до режимів склеювання (обмеження відносної вологості,
температури склеювання і стану склеюваних поверхонь) [4]. Пропонована
епоксидна клейова композиція відповідає технологічним вимогам, які були
визначені на підставі отриманих даних і вивчення умов експлуатації, для
проведення поточного ремонту в несприятливих умовах.
Епоксидна композиція у складі епоксиднодіанової смоли ЕД-20,
низькомолекулярного рідкого каучуку СКДН-Н, модифікованого поверхневоактивною речовиною металевого наповнювача і високоактивного амінного
затверджувача УП-583Д відповідає наступним технологічним вимогам: дозволяє
твердіти клейовому шву при коливаннях температури оточуючого середовища від
278 до 308К за час 3-4 години; дозволяє склеювати металеві поверхні з маслянножировими забрудненнями при підвищеній вологості, забезпечує довговічність
154
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. клейового з'єднання в умовах експлуатації у воді; володіє достатньо мінімальною
в'язкістю і достатньою життєздатністю.
Перевагою пропонованої композиції є можливість зміни співвідношенням
смоляної частини і затверджувача в широкому діапазоні концентрації без значної
зміни адгезійних і когезійних параметрів [4]. Це має важливе практичне значення,
оскільки в умовах приготування клею (особливо в польових умовах) буває дуже
важко визначити точну кількість компонентів. Крім того, при знижених
температурах через в'язкість буває досить складно рівномірно розподілити
затверджувач за об'ємом смоляній частині. Внаслідок цього можливе виникнення
ділянок із зниженою щільністю хімічної сітки, що несприятливо відобразиться на
багатьох експлуатаційних характеристиках. Проведені дослідження про характер
впливу кількості затверджувача УП-583Д на властивості клейового з'єднання
показали, що при зміні вмісту затверджувача від кількості, в 1,5 рази менше від
експериментально отриманого, до кількості в 1,5 рази того, що перевищує його,
не дивлячись на сильну зміну щільності хімічної сітки, теплостійкість композиції
і її деформаційна здатність залишаються практично без змін [5].
Використання як пластифікатора рідкого низькомолекулярного каучуку
дозволяє використовувати композицію як герметизуючий склад для герметизації
з'єднань деталей і вузлів, що працюють у водяному і повітряному середовищах,
для ущільнення різьбових і заклепувальних з'єднань і т.д.
Відновлення деталей епоксидною клейовою композицією має ряд
специфічних особливостей в порівнянні з відновленням деталей металами
(наплавленням, зварюванням і т.д.), обумовлених перш за все використанням
хімічної енергії для перетворення олігомера на полімер. В цьому випадку
необхідно в ході технологічного процесу управляти формуванням властивостей
полімерного матеріалу.
Особливостями цього процесу є необхідність приготування епоксидної
композиції на робочому місці, з одного боку, а з іншої - обмежена кількість
композиції, що готується, для одноразового застосування зважаючи на її малу
життєздатність.
Технологічні карти ремонту деталей лісопромислової техніки приведені в
роботах [6, 7] (рис. 1).
Висновки. 1. Проведений аналіз патентної і науково-технічної літератури
показав можливість застосування полімерних композицій для склеювання і
герметизації пошкоджених деталей. В результаті аналізу доведена актуальність і
перспективність розробки саме епоксидних композицій для ремонтних робіт.
2. Встановлено, що модифікація поверхні алюмінієвого порошку
аміноутримуючими з'єднаннями - амідазалінами з різним вмістом аміногруп і
введення такого наповнювача в епоксидну композицію дозволяє досягти вищого
ступеня її затвердіння і зменшити вплив концентрації затверджувача на фізикомеханічні характеристики клейового з'єднання.
155
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Рисунок 1. Схема технологічного процесу ремонту деталей епоксидними
композиціями
3. Показано, що існує оптимальний вміст затверджувача, каучуко-пластифікатора
і модифікованого дисперсного металевого порошку, при якому фізико-механічні
характеристики клейового епоксидного з'єднання досягають оптимальної
величини, причому абсолютне її значення залежить від природи і якості
підготовки поверхні металу перед склеюванням.
4. Аналіз фізико-механічних та експлуатаційних досліджень показали, що
пропонована епоксидна композиція може бути рекомендована для ремонту
деталей лісової техніки як в стаціонарних, так і в польових умовах.
Список літератури
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Шаталов В.Г. Эксплуатация лесохозяйственных машин и орудий. Изд. 4-е,
испр. и доп. М.: Лесная пром-сть, 1975. - 96 с.
Шаталов В.Г., Казарцев И.С. Техническое обслуживание и ремонт
лесохозяйственных машин.— М.: Лесн. пром-сть, 1980.— 88 с.
Андреев В.Н., Миляков В.В., Балихин В.В., Романенко В.И. Ремонт и
техническая эксплуатация лесохозяйственного оборудования. — Л.:
Агропромиздат, 1989. — 312 с.
Ремонт техники, используемой в сельском хозяйстве. М: ГосНИТИ, 1979. 132 с.
Черепанов С.С. Ремонт и техническое обслуживание машин используемых в
сельском хозяйстве. - М.: ГосНИТИ, 1983. - 180 с.
Черепанов С.С. Ремонт и восстановление сельскохозяйственной техники.- М:
ГосНИТИ, 1988. - 132 с.
Технология ремонта деталей и узлов сельскохозяйственной техники с
применением полимерных материалов. - М.: ГосНИТИ, 1975. - 144 с.
Аннотация
156
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ТЕКУЩЕГО
РЕМОНТА ЛЕСОПРОМЫШЛЕННОЙ ТЕХНИКИ
Градыский Ю.А., Гафаров Р.Л.
В результате проведенных исследований определена область применения
полимерных композиций в практике ремонта лесной техники, которая
обеспечивает надежность и высокое качество отремонтированных деталей.
Проведенные испытания отремонтированных деталей полимерной композицией
в лабораторных условиях, показали высокие эксплуатационные характеристики.
Разработанный технологический процесс позволяет без значительных трудовых
и материальных затрат проводить ремонт деталей как в стационарных, так и в
полевых условиях, сокращая при этом трудоемкость работ на 30%.
Abstract
THE USE OF POLYMER MATERIALS FOR MAINTENANCE
FORESTINDUSTRIAL EQUIPMENT
Y. Gradysky, R. Gafarov
The studies determined the scope of the polymer compositions in the practice of
forestry equipment repair, which ensures reliability and high quality reconditioned
units. The tests reconditioned units of the polymer composition in the laboratory,
showed high performance. The technological process allows without considerable labor
and material costs to repair parts both in stationary and in the field, reducing the
volume of work by 30%.
Рецензент д.т.н., проф. В.А. Войтов
УДК 684.49
ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ МЕБЕЛИ ДЛЯ ЛЮДЕЙ С
ОГРАНИЧЕННЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ
Савицкая О.А, магистрант
(Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени
Петра Василенко)
В работе представлены результаты опроса людей с ограниченными
возможностями с нарушением опорно-двигательного аппарата относительно
пожеланий в конструкциях мебели в жилых помещениях. Разработаны и
157
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. предложены особенности конструкций и основные размеры мебели для
инвалидов-колясочников, в частности кухни, прихожие, спальни, рабочих
кабинетах.
Актуальность. Большинство инвалидов в Украине проживают в обычных
квартирах, которые не приспособленных к их потребностям. В последнее время
в нашей стране проблемами улучшения быта и обслуживания инвалидов,
создания для них безбарьерной среды обитания занимаются ряд научноисследовательских
институтов
и компаний.
Разработаны
нормативные
документы, которыми руководствуются проектные и строительные организации
при возведении жилища для престарелых и инвалидов.
Наиболее сложная проблема — создание современного удобного жилища,
которое должно отвечать основным требованиям инвалидов, пользующихся для
передвижения кресло-колясками.
Анализ исследований и публикаций. СН 62-91 Проектирование среды
жизнедеятельности с учетом потребностей инвалидов и маломобильных групп
населения.
Целью работы является установить тенденции в конструировании мебели
для инвалидов-колясочников и обосновать основные виды конструкций и их
размеры.
Результаты работы. Для установлений тенденций в разработке
конструкций мебели для инвалидов-колясочников была разработана анкетаопросник, в которой было предложено ответить на следующие вопросы:
1) В какой мебели больше всего нуждаетесь (кухня, гостиная, рабочее
место)?
2) С какими неудобствами вы сталкиваетесь при пользовании мебелью?
3) Какими функциональными качествами должна обладать мебель?
4) Какой диапазон цен будет вам приемлем?
5) Дизайн мебели играет для вас важную роль?
6) Имеет для вас значение из какого материала изготовлена мебель?
7) Нуждаетесь ли вы в мебели с повышенной мобильностью?
По результатам опроса установлено, что основные пожелания можно
сгруппировать в такие группы:
- по виду мебели большинство опрошенных ответили, что больше всего
нуждаются в специфической кухонной мебели и продуманном рабочем месте под
инвалидов.
- по качеству и функциональности мебель для инвалидов должна быть
удобной, надежной, безопасной. Она должна соответствовать индивидуальным
особенностям людей, которые ограничены физически, т.е. конструироваться
индивидуально.
- стоимость не должна превышать 2500 грн (данные 2014г.), материалы
предпочли выбрать тот, который прослужит 10-20 лет. Желательно оснащение
158
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. подъемниками, каруселями, выдвижными полками и другими приспособлениями
уменьшающими перемещение инвалида.
Каждый день они сталкиваются с одной и той же проблемой: громоздкость,
высокие полки. Все опрошенные ответили, что нуждаются в передвижных
элементах мебели (выдвижные столы и полки, ящики, вешалки и .т.п.) .
Для расчета необходимых площадей помещений, ширины дверных проемов,
подъездов к сантехническим приборам и т.д. эталоном служит инвалидная
коляска шириной 670 и высотой сиденья 520 мм. Не исключается использование
и других моделей, если их длина не превышает 1200 и ширина 700 мм.
На основе результатов опросов разработаны основные рекомендации по
конструкциям мебели, размерам и комплектации.
Мебель прихожих.
Въехав в квартиру, инвалиду на кресле-коляске необходимо снять верхнюю
одежду. Поэтому вешалки для одежды, размещенные в передней, должны быть
укреплены на высоте 150–160 см.
Вешалка может быть собрана из деревянных реек, досок, мебельного щита.
К ней прикрепляют деревянные или металлические колки для одежды. Под
вешалкой оставляют свободное пространство для подъезда и разворота креслаколяски. На высоте 15–20 см от пола рядом с вешалкой укрепляют полки или
ящики для хранения домашней и уличной обуви. Рекомендуемые габариты этих
емкостей: высота и глубина 30 см, ширина 40–60 см. Наружные дверцы
необходимо сделать в виде раздвижных створок.
Кухни.
В помещении кухни целесообразно устанавливать электрическую плиту.
При размещении настенных шкафов и полок необходимо помнить, что высота
крепления оборудования должна быть на 10–15 см ниже, чем в обычных кухнях.
Желательно, чтобы мебель на кухне, в прихожей и жилых комнатах не имела
острых углов.
Чтобы инвалид в кресле-коляске мог подъехать к плите, необходимо, чтобы
пространство под плитой было свободно. Поэтому духовой шкаф устанавливают
отдельно от печи. Он может быть смонтирована рядом с рабочим столом или
приподнята над ним.
Высота крепления шкафных полок снижается, у рабочих столов убираются
выдвижные ящики, что также облегчает подъезд кресла-коляски к столу.
Холодильник целесообразно установить на подставку, приподняв его на 20–30 см
над уровнем пола. В этом случае инвалид может сам достать любые продукты,
находящиеся в глубине холодильника.
Учитывая, что инвалиду трудно дотянуться до верхних полок шкафов или
антресолей, рекомендуется верхние полки кухонных настенных емкостей
размещать на высоте не более 170см от пола.
В жилых и подсобных помещениях в наиболее травмоопасных местах
используются в качестве предупреждения яркий цвет или дополнительное
освещение (подсветка).
159
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Рисунок 1. Конструкция и размеры мебели для прихожих.
В последнее время за рубежом во многих жилых квартирах, специально
предназначенных для проживания инвалидов, разработаны блоки настенного
кухонного оборудования. Их особенность заключается в том, что весь блок,
включающий в себя мойку, электрическую плиту, напольную тумбу, настенные
полки и шкафы, соединен в жесткую единую конструкцию, которая может
двигаться вверх-вниз по специальным вертикальным направляющим, которые
устанавливаются между полом и потолком.
Движение вверх-вниз осуществляется при помощи гидравлического
подъемника. Благодаря такой конструкции инвалид может установить удобную
для себя высоту оборудования, которая позволит ему, не напрягаясь, пользоваться
плитой, полками и шкафами, самостоятельно готовить пищу, не обращаясь за
посторонней помощью.
160
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Спальни.
Рисунок 2. Конструкция и размеры мебели для кухонь.
Если нормальный человек проводит в спальне около 8 часов в сутки, то
время пребывания инвалида, пользующегося креслом-коляской, увеличивается до
10 и более часов. Причиной этого не только возрастные особенности, но
и сложности его передвижения по комнате, пересадка с кровати на креслоколяску и обратно и т.д. Чтобы облегчить самостоятельную жизнедеятельность
инвалида, необходимо особое внимание уделить вопросам меблировки и
расстановки оборудования в спальнях.
Не следует загромождать комнату мебелью или излишним оборудованием.
Главное - обеспечить свободный подъезд к каждому элементу меблировки. Затем
при установке кровати в спальне обеспечить подъезд к ней как минимум с двух
сторон: с торца и с длинной стороны, что упрощает возможную транспортировку
человека в другое помещение, а также позволяет оказать ему бытовую или
медицинскую помощь.
161
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Рисунок 3. Размеры мебели для спальни и варианты расположения в комнате.
Рисунок 4. Расположение мебели в рабочей комнате.
162
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Проходы между длинной стороной кровати и стеной должны быть не менее
90 см, между торцом и стеной — 80 см. Желательно, чтобы прикроватные
тумбочки были передвижными, без острых углов.
Необходимым элементом оборудования для спальни являются
прикроватные столики. Крышка столика может быть горизонтальной или
наклонной. В первом случае она предназначена для принятия пищи, во втором для чтения. Прикроватные столики желательно устанавливать на ролики с
возможностью задвигать их под кровать.
При расстановке мебели в комнатах лучше всего расставить мебель вдоль
стен, а центр помещения оставить свободным. Шкафы, серванты, мебельные
стенки должны иметь раздвижные дверцы и выдвижные полки и вешалки для
белья, что обеспечивает максимально близкий подъезд коляски к мебели.
В этом случае сидящий в кресле-коляске человек может дотянуться до
многих предметов, находящихся на полках. Удобны для пользования навесные
полки, укрепленные на стене на высоте 120–130 см. Это наиболее активная зона
досягаемости рук для тех, кто перемещается в кресле-коляске.
Учитывая небольшие площади помещений и ограниченность движения
кресла-коляски, шкафы для хранения белья и одежды рекомендуется размещать
рядом с кроватью. Его конструкция имеет ряд особенностей: дверцы шкафа
раздвижные, что позволяет максимально приблизиться к нему. Для одежды
наиболее удобна выдвижная консольная штанга. Она легко выдвигается из шкафа,
а потом задвигается обратно. Подобная выдвижная тумба, состоящая из корзинок,
выполненных из металлической проволоки, предназначена для хранения белья.
Выводы. В работе обозначены общие принципы проектирования мебели
для людей с ограниченными физическими возможностями, основанные
непосредственно на опросах и пожелания инвалидов-колясочников. Разработаны
рекомендации относительно конструкций и размеров наиболее востребованных
видов мебели: прихожие, кухни, спальни.
Список литературы
1. Архитектурная среда обитания инвалидов и престарелых.— М.: Стройиздат,
1989.
2. Калмет Х.Ю. Жилая среда для инвалидов.— М.: Стройиздат, 1990.
3. Обеспечение возможности передвижения инвалидов и престарелых в
больших городах. Серия: «Проблемы больших городов». Обзорная
информация. Вып. 26. — М.: Гос. плановый комитет РСФСР, Мос. гор.
ЦНТИ и пропаганды.
4. Степанов В.К., Шарапенко В.К.. Среда обитания для людей с недостатками
зрения— М.: ЦНТИ, 1982.
5. Рекомендации по проектированию различных типов жилища для
престарелых и инвалидов. — Иваново, 1991.
163
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. 6.
Типовая инструкция по обеспечению передвижения инвалидов,
пользующихся креслами-колясками, в проектах общественных зданий,
планировки и застройки населенных мест.— М.: Госкомархитектуры, 1988.
Abstract
FEATURES OF DESIGNING FURNITURE FOR PEOPLE WITH
DISABILITIES
Savickaya O.A
The paper presents the results of a survey of disabled people with impaired
locomotor regarding the suggestions in the construction of furniture in living rooms.
Developed and proposed features of the structures and basic furniture for wheelchair
users, in particular, kitchens, hallways, bedrooms, study.
Анотація
ОСОБЛИВОСТІ ПРОЕКТУВАННЯ МЕБЛІВ ДЛЯ ЛЮДЕЙ З
ОБМЕЖЕНИМИ ФІЗИЧНИМИ МОЖЛИВОСТЯМИ
Савицька О.А.
В роботі представлені результати опитування людей з обмеженими
можливостями з порушенням опорно-рухового апарату щодо побажань в
конструкціях меблів у житлових приміщеннях. Розроблені і запропоновані
особливості конструкцій та основні розміри меблів для інвалідів-візочників,
зокрема кухні, передпокої, спальні, робочих кабінетах.
УДК 674.11
АНАЛИЗ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ ДЕРЕВЯННОГО
ДОМОСТРОЕНИЯ
Чаплыгин Е.Н., к.с.-г.н., доцент; Трегуб А.И. магистр
(Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства
имени П. Василенко)
Рассмотрены основные плюсы и минусы программ,
сравнение их
возможностей, ориентации на строительство или дизайн, а также выявлена
164
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. наиболее лучшая программа для создания проекта деревянного строения и его
построения, определены соотношение цена-качество.
В настоящее время существует большое количество различных программ
для деревянного домостроения. В основном в этих программах можно построить
строение из оцилиндрованного, пиленого или профилированного бруса. Такие
программы: «K3-Коттедж», Archicad, cadwork 3D-CAD, HouseCreator.
Программа «K3-Коттедж» используется для проектирования деревянных
домов из оцилиндрованного бревна и профилированного бруса.
Главная задача программы - обеспечение документацией всех участков
работы
домостроительного
предприятия:
проектирование,
подготовка
производства, изготовление комплекта деталей, отгрузка и сборка домов.
Проектирование деревянных домов в программе К3-Коттедж основано на
принципе «От компьютерной модели к полному комплекту документов».
Конструктору необходимо только создать модель будущего изделия, а все
чертежи, спецификации, управляющие программы для ЧПУ, программный
комплекс К3-Коттедж подготовит в автоматическом режиме. Создание проектов
домов, проектирование коттеджей, автоматическое получение «разбревновки»,
разверток стен - это лишь небольшая часть задач, на решение которых
ориентирована программа К3-Коттедж.
Программный комплекс K3-Коттедж рекомендуется для использования в
проектных организациях и предприятиях, специализирующихся на производстве
и монтаже домов из оцилиндрованных бревен и профилированного бруса.
Программный комплекс К3-Коттедж создает все документы, необходимые
для заказчика: аксонометрические и перспективные виды, фасады, поэтажные
планы, сметную стоимость проекта.
Программный комплекс К3-Коттедж создает все документы, необходимые
для производства дома: спецификацию стеновых элементов, карты раскроя
бревен, чертежи досок, таблицу проемов, управляющие программы для станков с
ЧПУ.
А также, программный комплекс К3-Коттедж создает все документы,
необходимые для сборки дома: развертки стен; планы по венцам; планы балок;
план кровли; развертки скатов; план стропил;
Плюсы:
- К3-Коттедж поддерживает программы: Archicad, 3D-CAD.
- Создание «разбревновки» возможно только в этой программе.
- Простота в освоении.
Минусы: - визуализация, - дорогостоящая программа.
Проанализировав программу «К3-Коттедж» можно сделать вывод, что она
идеально подходит для предприятий специализирующихся на деревянном
домостроении, так как она включает в себя все возможные и нужные функции, и
соотношение цена-качество оптимальное.
Программа
ArchiCAD —
графический
программный
пакет САПР для архитекторов, созданный фирмой Graphisoft. Предназначена для
165
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. проектирования архитектурно-строительных конструкций и решений, а также
элементов ландшафта, мебели и т. п.
При работе в пакете используется концепция виртуального здания. Суть её
состоит в том, что проект ArchiCAD представляет собой выполненную в
натуральную величину объёмную модель реального здания, существующую в
памяти компьютера. После завершения работ над «виртуальным зданием»,
проектировщик получает возможность извлекать разнообразную информацию о
спроектированном объекте: поэтажные планы, фасады, разрезы, экспликации,
спецификации, презентационные материалы и пр. Поддерживает взаимодействие
с различными инженерными программами через формат IFC. ArchiCAD
предлагает мощные, но при этом простые в использовании инструменты
визуализации и трехмерного представления проекта: для создания реалистичного
изображения вам не потребуется ни специальных знаний, ни дополнительных
программ.
Программа ArchiCAD предполагает аналитические исследования
постройки, и, конечно же, обязательная возможность создания весьма сложных
конструктивных решений.
Плюсы этой программы в том, что более продуманы вопросы, связанные с
технологическими процессами энергоэффективности того или иного проектного
варианта.
Плюсы:
1) Простой процесс моделирования
2) Находится в свободном доступе
3) Продуманы процессы энергоэффективности
4) Визуализация на высшем уровне
Минусы:
1) Отсутствует «разбревновка»
2) В основном используется в ландшафтном дизайне.
Программное обеспечение cadwork − Система 3D-CAD/CAM. Создана для
всех сфер деревянного строительства. Комплексность, высокая гибкость и
простота в работе − отличительные особенности системы cadwork 3D-CAD/CAM
с 1986 г. Возможность работы во всех сферах деревянного строительства и на
всех этапах планирования деревянных конструкций в рамках единой системы −
убедительный аргумент уже более чем для 1600 клиентов (с 5000 лицензиями) во
всем мире. Идеи, пожелания и «ноу-хау» конструкторов-практиков являются
источником быстрого и максимально приближенного к практике дальнейшего
развития системы.
В cadwork интегрированная система автоматизированного проектирования
разделяет дома на составные элементы и детально конструирует элементы вплоть
до мельчайших соединительных частей. Распечатка всех необходимых
монтажных чертежей, списков, чертежей деталей и стеновых конструкций
позволяют даже небольшой плотницкой мастерской выполнять проекты «под
ключ» и предлагать деревянные дома, обеспечивая их эксклюзивность и
экономичность.
166
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Система cadwork 3D-CAD/CAM осуществляет комплексное планирование,
начиная с архитектурной проработки и конструирования, вплоть до изготовления
деталей. Модуль архитектуры позволяет легко обрабатывать планирование
самого заказа на строительные работы, а также создавать фотореалистичные
изображения/фотомонтажи.
Фотореалистичные изображения, сканированные фотографии и планы
расположения или списки лесоматериалов могут быть внесены в чертежи.
Сadwork предлагает обширные библиотеки. Они включают в себя, например,
архитектурные компоненты, а также мебель, электротехнические символы и
соединительные элементы от различных производителей. В модуле
«Архитектура» конструкцию можно разрабатывать прямо в плане, заимствуя из
него всю заданную информацию.
Разделение стен и потолков на элементы с учетом всех условий, например,
устройства углов, соединения внутренних стен, деталей устройства окон и дверей,
продольных стыков, верхних обвязок фронтонов и т.д., происходит
автоматически. Все конструктивные детали стены или потолка объединяются
модулем в конструктивные блоки.
Разделение домов на элементы происходит в модуле cadwork 3D,
результатом является 3D-Модель. Размеры и расположение каждой детали,
полученной путем разделения на элементы, можно произвольно менять. Это
распространяется и на фактические данные, например, материалы или коды для
связи с расчетными операциями. Каждый блок можно дополнять деталями из
каталога. Для этого в библиотеке 3D предлагают стандартные стальные профили
и соединительные элементы. Внесённые позднее элементы учитываются при
выдаче результатов в виде списков, детальных чертежей или данных для
управления станками.
Многолетний опыт и очень тесный контакт с пользователями способствует
дальнейшему развитию cadwork с учетом его практического применения.
Благодаря логичному и наглядному построению программа может быть легко и
быстро усвоена любым чертежником, плотником или инженером.
Плюсы:
1) Интегрированная система автоматизированного проектирования,
2) Осуществляет комплексное планирование,
3) Простота в использовании.
Минусы:
1) Визуализация.
И последняя программа, это HouseCreator – программа для проектирования
домов из бруса и брёвен. Эта программа предоставляет быстрое и наглядное
проектирование конструкции любых деревянных строений.
Все действия поделены на элементарные интуитивно понятные функции.
Именно их комбинирование и возможность использования к множеству
элементов дают программе ее мощные возможности, скорость и простоту.
Трехмерная реалистичная визуализация на любом этапе проектирования.
В любой момент работы над проектом можно легко переключиться в режим
167
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. просмотра трехмерной виртуальной модели проектируемого дома и перемещаться
по модели, осматривая дом с любой точки и в любом направлении. Это позволяет
увидеть проектировщику не только возможные архитектурные ошибки но и
оценить эстетическую красоту модели.
Программа HouseCreator 2.1 состоит из трёх основных модулей, с помощью
которых можно легко и быстро спроектировать дом и получить техническую
документацию.
1. Основной модуль программы. Включает в себя редактор фундамента,
редактор сруба, редактор стены, редактор перекрытий, 3D визуализация, редактор
чертежей.
2. Модуль проектирования крыши. Включает в себя редактор крыши, и
отчеты.
3. Модуль оптимизации раскроя бревен.
В результате работы модуля формируются отчеты по каждому профилю и
сводный отчет об оптимизации. Сводный отчет об оптимизации разделен на
секторы по каждому профилю. В конце сводного отчета имеется раздел «Итого»
подсчитывающий общую информацию по всем профилям с теми же столбцами,
что описаны выше. К достоинствам модуля оптимизации можно отнести малый
коэффициент остатков и высокую скорость работы.
Плюсы:
1) Трехмерная реалистичная визуализация на любом этапе проектирования.
2) Автоматическое генерирование технической документации по проекту.
3) Высокая скорость работы.
Минусы: - не находится в свободном доступе; - визуализация.
В итоге можно сделать вывод, что такие программы как: «К3-Коттедж»,
cadwork 3D-CAD, и HouseCreator, могут составить конкуренцию на рынке
программ для деревянного домостроения. Однако «К3-Коттедж» является самой
распространенной программой, а также она обладает самыми важными
функциями. Единственный весомый её недостаток это дороговизна. Программа
HouseCreator также обладает многими функциями, но она пока не получила
большого распространения.
Список литературы
1.
2.
3.
4.
А. В. Калугин, «Деревянные конструкции», Издательство Ассоциации
строительных вузов, 2008
Строительство деревянного дома (второе издание, дополненное) 2014 г. ©
ООО "Студия Компас" 2014
Клюшник Л.. Строим дом своими руками. Учебник. – М.: Эксмо, 2008. – 352
с.
Черных А.Г. Деревянное домостроение. Выпуск 2. Учебник. – СанктПетербург. 2010, - 344 с.
168
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. 5.
Самойлов В.С. Строительство деревянного дома. Учебник. – М.: ООО
«Аделант», 2006, 384 с.
Abstract
ANALYSIS OF COMPUTER PROGRAMS for a wooden house
Chaplygin EN, Tregub AI
The article describes the main pros and cons of programs, comparing their
capabilities, focus on the construction or design as well as identify the most best
program to create a project of the wooden structure and its construction, defined
quality-price ratio.
Анотація
АНАЛІЗ КОМП`ЮТЕРНИХ ПРОГРАМ ДЛЯ ДЕРЕВ`ЯНОГО
ДОМОБУДУВАННЯ
Чаплигін Е.М., Трегуб А.І.
Розглянуті основні плюси і мінуси компютерних програм, порівнюючи їх
можливості, зосереджено увагу на будівництво або на дизайн, а також
визначено найбільш оптимальну програму для створення проекту дерев'яної
споруди і її будівництва, визначено співвідношення ціна-якість.
EVOLUTION OF DESIGN AGRICULTURAL TRACTORS
Serge Shkursky
Dalhousie University, Faculty of Agriculture, Truro, Nova Scotia, Canada,
Lecturer Senior,
Dyachenko V.U.
Kharkiv Petro Vasylenko National Technical University of Agriculture, Ukraine
The new tendencies of designing of modern agriculture tractors and
woodworking are considered in nowadays point of view. Basic descriptions,
distinguishing this direction of design of recreation zones.
Introduction
As the technical evolution of the farm tractor got rubber pneumatic tires, rear lift,
diesel engine instead of the carburetor engine. In recent decades, they added a limitedslip differential, independent PTO, various servos, the number of speeds. Currently
implemented the double thrust, the engine power is growing at a constant decrease of
169
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. the mass of the machine to the power. Particular attention is paid to comfort control
station and safety tractor driver.
Actuality
Periodic introduction of innovation in the design of the tractor did not affect
decisively on his scheme. Not led to a fundamental change and the transition of the
Canadian and Ukrainian designers to design models mainly with four driving wheels of
the same diameter and articulation of the chassis. (The first such scheme was applied in
the beginning of the century by the Canadian firm Pavesi.) [2,146]
Traditionally an agricultural tractor is considered as "mobile energopoint"
capable of driving multiple working bodies and machines. Currently, some companies
refused to issue conventional tractors in favor of machines specifically designed as a
mobile trailer-energy system is a single set of different mechanisms.
Research tasks
In Canada is a universal chassis sales New Idea Unisystem, of mounted with
specially designed system of machines and working bodies (grain header, mower,
machine for corn, vegetables, and so on), from which excluded tillage equipment. One
Man System chassis the different is available in two versions: low and medium power.
It is equipped with front and central PTO shafts and front lift. On the front of the chassis
can be mounted a small cargo truck. On a more powerful version of the engine (The
manufacturer Deutz) [4, 46] is set with a fairly large tilt sideways in order to improve
visibility.
170
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. This same technique was used machine designers Intrac ,company Caterpillar,
closer to the architecture of the upper structure to the traditional tractor, but differs from
it in a more extensive functionality. To her the greatest extent than all currently existing
machines can be applied definition of "mobile energopoint." Angling of the engine
made it possible to place directly above it shifted forward cabin control station, freeing
up the entire rear portion on which you can mount a variety of units or transport is not
too bulky goods. But this is an inclined position of the engine and caused the need to
reduce the diameter of the drive wheels and the ground clearance, which limits the use
of machinery Intrac for arable operations.[5, 233].
By a similar scheme - a front control station - designed by
Canadian machine Metrac two (front and rear) PTO shafts and lifts. At the rear of
the chassis with a small cargo truck. Unlike cars Intrac all four driving wheels of equal
diameter. Low center of gravity with limited power (20-30 kW) makes this model
particularly suitable for use in mountainous terrain.
For mountain areas is Swiss tractor Aebi capacity of 33 kW with four driving
wheels of the same diameter (with wide tires of low pressure). And a motor control post
in order to lower the center of gravity placed near the front and rear axles. The tractor is
equipped with a PTO shafts, front and rear lift. The machine is considered by experts as
the "ideal" for use during haymaking. A successful solution has given rise to numerous
imitations produced in different countries.
Characteristically, the new ideas concerning the very structure of a farm tractor,
come mainly from Western European and North American small businesses, and not
from major international corporations. For all new models offered by companies in
Europe and Ukraine and the United States, characterized by the presence of the front
PTO shaft and the lift, which is associated with the leading trend mechanization of
agricultural work: primary use of the front working bodies.
The original solution proposed to the Institute of Agricultural Engineering in
Milan, which sold the firm Scalmana. Instead of the usual for agricultural tractors of the
front three-point lift for hanging tools and working bodies used wheel loader. [6,214].
171
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. The company Carraro Antonio (Italy,Canada) produces a small tractor 2000
model with swivel 180 ° control station. Until now, such a solution has been used
exclusively on machines of high power ( tractors for corn in the milk-wax ripeness). Its
use on relatively inexpensive tractor average power makes the most efficient use of the
advantages of the front linkage guns in the first place creates the best conditions of
visibility.
Analysis of the most successful innovations of agricultural wheeled tractor makes
it possible to reliably imagine its evolution by the year 2020.
Firstly, it is obvious that the agricultural machinery to be used for unconventional
new and generally these materials, in particular ceramics (some parts and engine parts),
synthetic resins (the details of construction elements, etc. )
Secondly, the inevitable Electronization control station, its equipment
fundamentally new instrumentation (up to the onboard computer). Thirdly, it is
necessary to transfer new tractor fuels (biogas, alcohol), and new energy sources.
Probably the use of new types of tires, improved transmission, and further search
for ways to improve the safety and comfort of the wheelhouse, improved visibility and
optimization of all of the control and management for ergonomic parameters.
Technical improvements have an impact on the overall design of the tractor, and
the design of its top structure. Reducing the size and weight of the engine will set the
control station in the optimum zone, electronic devices not only facilitate the
management of agricultural machines, but also provide the comfort of the wheelhouse.
We can assume that in the near future park agricultural tractors limited to two
types of machines: medium and high power.
In Europe and Ukraine, where the most common medium-sized farms, the most
suitable power tractors of 40-60 kW with a drive to all four wheels. Most likely the ratio
weight / power of these tractors will not exceed 45 kg / kW. It must be the machine with
172
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. front cabin, which for ease of maintenance and repair of the main engine components
and other units it is advisable to do a flip forward.
On tractors with front and rear PTO shafts and lifts should be installed wide-low
pressure tires, having good traction and does not violate the structure of soil; moreover,
they readily absorb vibration in running on the plowed ground.
Optimum transport speed of the tractor can be considered 40 to 50 km/h,
operating speeds than current should increase by 20-30%. It is assumed that the tractor
will have brakes on all wheels, automatic transmission, the ability to replace! electrical
mechanical shafts, which can accelerate aggregation tractor with various machines and
implements, to simplify control over their work.[1, 25].
Conclusions
In recent years, along with agriculture tractors begin to apply successfully ATV
motorcycles, produced in Japan. In this regard, it can be assumed in the near future the
emergence of new "mobile energopoint", which combine advantages of a tractor, fourwheeled "all-terrain" of the vehicle and the vehicle. This "hybrid" vehicle may be
subject to a deep engineering, design and ergonomic study, improve efficiency and
improve working conditions for the tractor driver.
List of literature
1.
2.
3.
Fergusson R. Using new material, Jersy, Bowle, 2012, -235p
Cloperton K. Ergonomic double obscure on design, 2005
Tractors in agriculture and Mechanique, # 4 , 2013 -324p
Анотація
ЕВОЛЮЦІЯ ДИЗАЙНУ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ ТРАКТОРІВ
Серж Шкурскі, Дяченко В.Ю.
173
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. В статті розкриваються новітні тенденції та напрямки в проектуванні
сільськогосподарських тракторів Канади та України, наводяться їх порівняльні
характеристики та порівнюються специфіки в проектуванні промислових
виробів.
УДК 684.49
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
НА СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ДРЕВЕСНЫХ
ОТХОДОВ И ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Громова А.Г., магистрант
(Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени
Петра Василенко)
Влияние на физико-механические свойства ДПП. Возможность
использования термопластичных полимеров в производстве. Добавление
термореактивных клеев.
Актуальность. Ежегодно в Украине образуется около 1,5 млрд. т. твердых
бытовых отходов в год, из них примерно 2,8-3,0 млн. м3 составляют древесные
отходы. Кроме того, в Украине нерентабельно используется около 0,8-1,0 млн. м3
дров, сюда же можно добавить еще 1,0-1,2 млн. м3 технологического сырья, не
используемого в производстве древесных плит.
Одним из перспективных направлений утилизации древесных и
полимерных отходов является их повторное использование путем изготовления
нетоксичных композиционных материалов. Это очень выгодно как для
лесохозяйственных предприятий, так и для деревообрабатывающих производств.
Для изготовления древесно-полимерных материалов (ДПМ) в качестве
наполнителей, как правило, используют опилки и древесную муку. Однако
применение таких частиц требует повышенного расхода термопластичного
полимера, что приводит к существенному удорожанию готовой продукции. К
тому же, для изготовления ДПМ на основе упомянутых выше наполнителей
преимущественно применяют метод экструзии. Использование такого метода
позволяет получать погонажные изделия неограниченной длины с небольшим
поперечным сечением, однако для производства плоских плит он непригоден.
Итак, проблема использования термопластичных полимеров в производстве ДПМ
является актуальной, но решена лишь частично и поэтому требует дальнейшего
исследования.
Анализ исследований и публикаций. Значительный вклад в
использование термопластичных полимеров при изготовлении ДПМ внёс
174
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. украинский ученый Бехта П.А. [1,2,3]. Его ученик Лютый П.В. рассматривал
закономерности влияния технологичных параметров на свойства ДПМ [4,5].
Наиболее перспективным в настоящее время является применение
полимерных материалов на основе полиэтилена в качестве связующего. Однако
прочность такого материала недостаточна, а технология изготовления требует
дальнейшего усовершенствования с поиском новых экологически чистых
материалов в качестве связующего.
Цель работы – изучить влияние технологических параметров на свойства
композиционных материалов, изготовленных из древесных отходов.
Результаты работы. Учитывая температуру термического разложения
древесины, обоснованно целесообразным для изготовления ДПМ использование
вторичного полиэтилена (ВПЭ), температура текучести которого составляет
110ºС, при температурном интервале прессования – 160-200оС.
При эксплуатации термопластичных полимеров вследствие воздействия
внешних факторов в их звеньях образуются виниловые и винилдиеновые группы,
благодаря которым создаются химические связи между элементами древесины и
ВТЭ.
Наибольшее влияние на физико-механические свойства ДПМ осуществляют
следующие группы модифицирующих добавок: агенты сцепления, температурные
стабилизаторы и смазывающие вещества. Введение таких агентов сцепления, как
малеиновый ангидрид (МА) и поливиниловый спирт (ПВС) способствуют
образованию прочных химических связей между древесиной, модифицирующей
добавкой и ВТЭ. Однако вследствие своей неустойчивости к высоким
температурам ПВС требует добавления температурного стабилизатора, которым
может выступать лигносульфонат кальция (ЛСК). К тому же, ЛСК способствует
уменьшению термической деструкции элементов древесины. Введение такого
смазочной вещества, как технический парафин (П) позволит термопластичному
полимеру легче и быстрее проникать в капиллярно-пористую структуру
древесных частиц, способствовать эффективному диспергированию ВТЭ, а также
равномерному распределению его в объеме материала.
В работе [6] рассмотрены сочетания различных связующих материалов,
конструктивных элементов плитных материалов и технологических параметров
производства ДПМ. На основании экспериментов установлено, что самые
высокие показатели прочности и водостойкости обнаружены в ДПМ на основе
стружки. В частности, их предел прочности при статическом изгибе по сравнению
с ДПМ на основе опилок и муки выше в 2,0 и 2,7 раза.
С повышением плотности плит от 800 до 1000 кг/м3, температуры от 160 до
200С и продолжительности прессования от 0,8 до 1,2 мин/мм показатели
прочности и водостойкости ДПМ растут. С повышением плотности предел
прочности при статическом изгибе возрастает вследствие увеличения количества
древесных частиц на единицу объема плиты. Кроме того, плотно прилегающие
древесные частицы не позволяют молекулам воды в значительном количестве
проникать во внутренние слои таких материалов, способствует также повышению
их водостойкости. Кроме того, при таких условиях расплав ВТЭ растекается по
175
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. всему объему ДПМ с образованием композита с однородными физикомеханическими свойствами.
Зависимость предела прочности при статическом изгибе от содержания
стружки в ДПМ имеет экстремальный характер с максимальными показателями
при ее содержании около 40 %. При невысоком содержания стружки (около 20%)
образуются области термопластичного полимера, которые не связаны с
древесными частицами. В таком случае частицы стружки выступают как
модифицирующие добавки. С повышением содержания стружки в ДПМ
распределение древесных частиц в объеме материала становится более
однородным с образованием значительного количества прочных связей
«древесина-полимер». Увеличение содержания стружки более 40-50 % приводит к
образованию непроклеенных зон. К тому же, уменьшение ее содержания от 60%
до 20 % исключает определения предела прочности при растяжении
перпендикулярно к плоскости плиты, вследствие высокой прочности образцов
ДПМ. Водопоглощение и набухание ДПП по толщине снижается с уменьшением
содержания стружки от 60 до 20%.
Добавление МА к древесно-полимерной композиции способствует
повышению предела прочности при статическом изгибе. С повышением
температуры от 160 до 180С при продолжительности прессования 0,8 мин/мм
обнаружено незначительное повышение предела прочности при статическом
изгибе ДПМ (на 1,6%), дальнейшее повышение температуры до 200С приводит к
резкому снижению этого показателя (на 15,9%). Кроме того, повышение
температуры от 160 до 200С при длительности прессования 1,0 и 1,2 мин/мм
приводит к резкому снижению предела прочности при статическом изгибе на 33,2
и 36,8 %, соответственно.
При вводе в древесно-полимерную композицию П и ЛСК наблюдаются
несколько иные зависимости. При повышении температуры от 160 до 200С при
продолжительности прессования 0,8, 1,0 и 1,2 мин/мм предел прочности при
статическом изгибе повышается, в частности в случае добавления: П - повышение
составляет 108,0%, 75,9 % и 55,6%; ЛСК-22,3%, 25,4% и 31,4%, соответственно.
Подобные зависимости обнаружены и при определении удельного сопротивления
вытягиванию шурупов из ДПМ. Так как прочность полиэтилена недостаточна
высока, можно добавить к нему термореактивный клей. Реакции отверждения у
этого клея те же самые, что и при образовании полимеров, а именно
полимеризация, полиприсоединение или поликонденсация. При этом, как
правило, образуются сшитые макромолекулы. Химические реакции могут
запускаться с помощью отверждающих систем или нагрева. В случае применения
отвердителей, речь идет о двух- или многокомпонентных клеях. В прочих
методах отверждения запуск реакции обеспечивается наличием влаги или
кислорода. Термореактивный клей поможет нам добиться желаемой прочности
ДПМ.
Выводы. Древесные отходы и вторичное использование древесины
являются значительным источником сырья для производства древесно176
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. композиционных материалов. С целью улучшения прочностных свойств и
экологичности ДПМ предложено использовать добавление стружки,
термореактивного одно- или многокомпонентого клея совместно с ВПЭ. В
результате исследований установлено, что оптимальное содержание стружки
составляет 40 %, температура прессования - 160С, введение парафина улучшает
прочностные свойства почти в два раза.
Список литературы
1.
2.
3.
4.
5.
Бехта П.А. Влияние вида древесного наполнителя на свойства древеснополимерных материалов/П.А. Бехта, П.В. Лютый // Научный вестник НЛТУ
Украины : сб. наук.-техн. работ. – Львов : РВВ НЛТУ Украины, 2010. – Изд.
20.5. – С. 91-93.
Бехта П.А. Модифицирование древесно-полимерных композиций смесью
лигносульфоната кальция и поливинилового спирта / П.А. Бехта, П.В. Лютый
// Научный вестник НЛТУ Украины : сб. наук.-техн. работ. – Львов : РВВ
НЛТУ Украины, 2010. – Изд. 20.7. – С. 68-72.
Бехта П.А. Улучшение эксплуатационных свойств древесно-полимерных
плит путем введения в их состав комбинированной модифицирующей
добавки / П.А. Бехта, П.В. Февраль // Научный вестник НЛТУ Украины: сб.
научно-техн. трудов.-Львов.: РИО НЛТУ Украины, 2010. – Изд. 20.9. – С.
100-103.
Лютый П.В. Повышение водостойкости древесно-полимерных плит путем
введения в их композицию смеси технического парафина и поливинилового
спирта / П.В. Лютый, П.А. Бехта // Научный вестник НЛТУ Украины: сб.
научно-техн. трудов.-Львов.: РИО НЛТУ Украины 2010.-Изд. 20.10.-С. 10510
Лютый П.В. Основные методы изготовления композиционных материалов на
основе древесных отходов и термопластичных полимеров/П.В. Февраль //
Научный вестник НЛТУ Украины: сб. научно-техн. трудов.-Львов: РИО
НЛТУ Украины 2009.-Изд. 19.2.-С. 109-114.
Abstract
CONFORMITIES TO LAW OF INFLUENCE OF TECHNOLOGICAL
PARAMETERS ON PROPERTIES OF COMPOSITION MATERIALS FROM
ARBOREAL WASTES AND THERMOPLASTIC POLYMERS
Gromova A.
Impact on the physical and mechanical properties of the WPP The possibility of
using thermoplastic polymers in the production. Adding thermosetting adhesives.
177
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Keywords : thermoplastic polymers, polyethylene, thermosetting adhesive.
УДК 691.175
АНАЛІЗ СКЛАДОВИХ ЧАСТИН ДЕРЕВИННО-ПОЛІМЕРНИХ
КОМПОЗИТІВ ВИГОТОВЛЕНИХ МЕТОДОМ ЕКСТРУЗІЇ
Чаплигін Є.М., к.с.-г.н.; Вакуленко К.В., магістр
(Харківський національний технічний університет сільського господарства
ім. П.Василенка)
Проведено теоретичний аналіз складу деревинно-полімерних композитів
виготовлямих шляхом екструзії. Встановлені головні переваги та недоліки
деревинно-полімерного композиту. Проаналізована технологія виготовлення
ДПК.
Актуальність. Природні і синтетичні матеріали в їх первинному вигляді
вже не цілком задовольняють потреби людей. Змінювання співвідношення
кількості деревини і кількості полімеру у деревинно-полімерних композитах
(ДПК), дає можливість варіювати фізико-механічними властивостивостями
матріалу. Сфери застосування данного продукту досить обширні та з року в рік
збільшується: фасади (панелі), балясини, перила, сходи, покрівля, огородження,
територія біля басейну, водойм, садові доріжки (декінг), альтанки, тераси, вуличні
меблі та ін., переважно, ДПК використовується на відкритих просторах.
Стровення та розвиток данної галузі виробництва зумовлено причинами:
 Отримання
матеріалів
з
наперед
заданим
комплексом
фізико-механічних експлуатаційних властивостей;
 Можливість використання відходів лісо- та деревообробки, створення
безвідходних підприємств. Недосконалий процес деревообробки, що
накопичує все більшу кількість відходів деревини;
 Можливість здешевлення матеріалів;
 Підйом виробництва пластмас.
На данний момент, розвиток виробництва деревинно композиційних
материалів шляхом екструзії в Україні, знаходиться на досить низькому рівні.
Мета роботи: провести аналіз складових частин деревинно-полімерних
матеріалів та дослідити технологію процесу їх виготовлення, методом екструзії.
Викладання основного матеріалу
Композиційний матеріал – вид матреіалу, який складається з двох або
більше взаємно нерозчинних компонентів / фаз /, які мають між собою помітну
178
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. межу розділу і адгезійну взаємодію. Одну з фаз називають матрицею, а іншу –
армувальним елементом, або наповнювачем [1].
Склад деревно-полімерного композиту (ДПК):
Подрібнена деревина. Одним з основних компонентів є деревинна мука
марки 180 [2], яке може бути виготовлена з хвойних або листяних порід деревини,
або їх суміші, вологість не повинна перевищувати 8 %.
Термопластичний полімер. Поліетилен (високої щільності), поліпропілен,
ПВХ та ін. [3,4,5,];
Поліетилен - термопластичний полімер, полымеризацыъ етилену. Є
органічною сполукою.
Поліпропіле́н — синтетичний полімер, продукт полімеризації пропілену,
Полівінілхлорид (ПВХ, англ. PVC) або поліхлорвініл, поліхлорвінілова
смола — безбарвна, прозора пластмаса, термопластичний полімер, продукт
полімеризації хлорвінілу.
В залежності від різниці співвідношення кількості деревини і полімерного
матеріалу у ДПК, можна змінювати фізико-механічні властивості матріалу.
Суміш спецмодифікаторів. Спецмодифіфкатори необхідні для поліпшення
фізико-механічних властивостей матеріалу та зміни естетичних параметрів.
Антимікробні (абіотичні) добавки– підвищують стійкість до дії бактерій,
перешкоджає виникненню грибків і плісняви.
Антиоксиданти – уповільнюють процеси термоокислительной деструкції.
Антипірени – знижують займистість і горючість матеріалу.
Пігменти, барвники – надають необхідний колір матеріалу або змінюють
характеристики пропускання світла в ІК і УФ-областях. Можуть створювати різні
оптичні ефекти (перламутр, граніт, дерево, замерзле скло, металік, блиски,
флуоресценція, фосфоресценція і ін.).
Еластіфікатори (еластифікуючі) добавки – збільшують ударну міцність.
Зменшують жорсткість, міцність, теплостійкість. Для гігроскопічних матеріалів
зменшують водопоглинання, збільшують стабільність розмірів. В якості
еластіфікатори застосовують каучуки, PO, еластичні термопласти, термопластичні
еластомери [6].
Переваги деревинних композиційних матеріалів:
- матеріал піддається механічній обробці;
- стійкість до атмосферного впливу;
- стійкість до біологічного впливу;
- можливість гнуття в підігрітому вигляді.
- має можливість приймати кількість вологи без зміни форми та міцності,
- відновлює властивості та не коробиться при висиханні;
- деякі композити можна зварювати, подібно пластмасі;
Недоліки деревинних композиційних матеріалів:
- складність використання деревини в екструдері;
- при високому тиску і високих температурах деревина горить;
179
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. - швидко зношується плунжерні пари, робочі циліндри і шнеки екструдерів,
поверхні формуючих інструментів, оскільки деревина володіє серйозними
абразивними властивостями;
- відсутність методів утилізації.
Процес
виготовлення
деревинно-полімерних
композитів
Виготовлення деревинно-полімерного матеріалу можна умовно розділити на три
етапи:
- підготовлення вхідного матеріалу (дроблення, сушка, пелетування);
- екструдування;
- фінішна обробка матеріалу (шліфування, профілювання і ін.)
Підготовлення вихідного матеріалу
Подріблення - застосовуються для зменшення деревини або кускових
відходів лісопиляння і деревообробки, а також повторної переробки відходів
продукції з ДПК (тирси, стружок, тріски) в деревинну муку.
Процес сушіння необхідий для вииведення певної кількості вологи з
деревини.
Змішування муки з полімерним матеріалом, перед засипанням в екструдер,
відбувається в модулі змішування (міксер) при однокроковій технології або у
гранулятор при двокроковій технології.
Гранулятори – це вид установки, що використовуються для пелетування
сировини у гранули.
Екструдування. Однокрокові лінії – складаються з механізму подачі
сировини, дозатора, двох екструдерів, калібратора, модуля охолодження, що тягне
механізму, вузла торцювання і штабелюються пристрою. У першому екструдері
відбувається змішування компонентів і нагрівання суміші, в другому видавлювання через фильеру. В якості вихідної сировини використовують
деревну муку, полімери та добавки.
Двокрокового лінії - складаються з механізму подачі сировини, екструдера,
калібратора, модуля охолодження, вузла торцювання і пристрою для
штабелювання. В якості вихідної сировини використовують пелети [7].
Фінішна обробка матеріалу. Шліфування, фрезерування, пресування та ін. –
різновиди робіт, які дозволяють створити бажаний рельєф вихідного матеріалу та
створення певної шорсткості і текстури.
Висновок
Проведено теоретичний аналіз складу деревинно-полімерних композитів
виготовляємих шляхом екструзії. Встановлені головні переваги та недоліки
деревинно-полімерного композиту. Проаналізована технологія їх виготовлення.
Оскільки виробництво деревинно-композиційних матеріалів в Україні на
даний момент не є на досить розвиненому рівні у порівнянні з іноземними
виробництвами (США, Канада), є доцільним продовжити дослідження за для
покращення технологічних і економічних показників. Головною метою є
дослідження якості (механічних, біологічних властивостей та ін.) деревиннополімерних композитів.
180
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. Список літератури
1. Бехта, П.А. Технологія деревинних композиційних матеріалів: Навч.
посібник / П.А. Бехта – К. : ІЗМН. 1997. – 236 с.
2. ГОСТ 16361-87 «МУКА ДРЕВЕСНАЯ. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ»
3. ГОСТ 16338-85 «ПОЛИЭТИЛЕН НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ»
4. ГОСТ 26996-86 «ПОЛИПРОПИЛЕН И СОПОЛИМЕРЫ
ПРОПИЛЕНА»
5. ГОСТ 14332-78 «ПОЛИВИНИЛХЛОРИД СУСПЕНЗИОННЫЙ»
6. Абушенко А.В. Краткий справочник по добавкам (аддитивам),
используемым в производстве термопластичных ДПК [Электронный ресурс] //
«ДПК» - Производство и продажа древесно-полимерного композита. URL:
http://www.dpk-deck.ru/page/additives-vidi.html (Дата обращения: 17.11.2014).
7. Оборудование для производства террасной доски [Электронный ресурс] //
Компания «Декинг-мол». URL: http://decking-mall.ru/node/339 (Дата обращения:
17.11.2014).
Аннотация
АНАЛИЗ СОСТАВЛЯЮЩИХ ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНОГО
КОМПОЗИТА ИЗГОТОВЛЯЕМЫХ ПУТЕМ ЭКСТРУЗИИ
Чаплыгин Е.Н., Вакуленко К.В.
Проведен теоретический анализ состава древесно-полимерных композитов
изготовляемых путем экструзии. Перечислены главные преимущества и
недостатки древесно-полимерного композита. Проанализирована технология
изготовления.
Abstract
WOOD-PLASTIC COMPOSITES
Chaplygin E., Vakulenko K.
A theoretical analysis of wood-plastic composites which are manufactured by
extrusion. Main advantages and disadvantages of wood-polymer composite. Analyzed
manufacturing technologies of wood-polymer composites.
181
ЗМІСТ
Пінчевська О.О., Сірко З.С.,Петілов А.Б.
ЛИЧКУВАЛЬНИЙ МАТЕРІАЛ З ВІДХОДІВ
ЛІСОЗАГОТІВЛІ………………….…………………………………….
Богомолов В.А., Клименко В.И., Михалевич Н.Г, Ярита А.А.
ВЫБОР СПОСОБА УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ
ПРОЦЕССОМ И ПОСТРОЕНИЕ АЛГОРИТМА
УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИМ
ПРИВОДОМ СЦЕПЛЕНИЯ……..……………………………………..
ВОЙТОВ В.А., БОНДАРЕНКО М.В., БУНЕЦКИЙ В.А.
ПЕРЕРАБОТКА БИОМАССЫ В ТВЕРДОЕ БИОТОПЛИВО
ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ……………………………………………….
Буйських Н. В.
ЩОДО ДЕЯКИХ ОСОБЛИВОСТЕЙ
РОЗТАШУВАННЯ СУЧКІВ У СТОВБУРАХ
СОСНИ…………………………….……………………………………
Магура Б.О.
ОБҐРУНТУВАННЯ
КОНСТРУКЦІЇ
МАЛОГАБАРИТНОГО
ТРЕЛЮВАЛЬНОГО
ЗАСОБУ
ДЛЯ
ПЕРВИННОГО
ТРАНСПОРТУВАННЯ
ДЕРЕВИНИ
НА
ЗАБОЛОЧЕНИХ
ЛІСОСІКАХ………………………………………………………………
Костюк О.И., Гришкевич А.А.
СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ПРОДУКТОВ РЕЗАНИЯ С ПОВЕРХНОСТИ
ШЛИФОВАЛЬНОЙ
ЛЕНТЫ
ВО
ВОЕМЯ
ЕЕ
РАБОТЫ………………………………………………………..……....
Леонович О. К.
РАСЧЕТ ТЕРМОУСТОЙЧИВОСТИ И ПРОЧНОСТИ СТЕНОВЫХ
ПАНЕЛЕЙ ДОМОВ КАРКАСНОГО ТИПА УТЕПЛЕННЫХ
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫМИ
ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫМИ
ПЛИТАМИ……………………………………………………….……..
Чаевский В.В., Гришкевич А.А., Жилинский В.В., Углов В.В.,
Кулешов А.К.
ФОРМИРОВАНИЕ УПРОЧНЕННЫХ СЛОЕВ НА
ЛЕЗВИЯХ НОЖЕЙ ДЕРЕВОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
КОМБИНИРОВАННОЙ
ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ
И
ИОННОПЛАЗМЕННОЙ
ОБРАБОТКОЙ…………………………………………………………..
Овсянников С. И., Сиряк Я.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТВЕРДОСТИ И
ДЕФОРМАТИВНОСТИ
ПОЧВЫ
В
ПАХОТНОМ
СЛОЕ………………………………………………………………...……
Шевченко С.А.
КОНТРОЛЬ РЕЖИМА СМАЗКИ ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ ПО
3
6
12
23
30
36
41
47
53
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. РАСПРЕДЕЛЕНИЮ
ОГИБАЮЩЕЙ
АКУСТИЧЕСКОЙ
ЭМИССИИ…………………………...………………………………….
Кравченко К.О.
ТОРМОЗНІ ЕЛЕМЕНТИ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ………………
Овсянников С. И., Редько А.
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК НЕРОВНОСТЕЙ
ПОВЕРХНОСТИ
ДВИЖЕНИЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
АГРЕГАТОВ……………………………………………………………..
Кривошапов С.И.
ОСОБЕННОСТИ НОРМИРОВАНИЯ РАСХОДА ТОПЛИВА
ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН, РАБОТАЮЩИХ В СЛОЖНЫХ
ДОРОЖНЫХ УСЛОВИЯХ……………………………………………..
Бондаренко А.І.
НАУКОВО-ПРИКЛАДНІ ОСНОВИ СИСТЕМНОГО АНАЛІЗУ ТА
ОПТИМАЛЬНОГО КЕРУВАННЯ ГАЛЬМУВАННЯМ КОЛІСНИХ
ТРАКТОРІВ З БЕЗСТУПІНЧАСТИМИ ГІДРООБ’ЄМНОМЕХАНІЧНИМИ ТРАНСМІСІЯМИ…………………………………...
Лісовик В.Ю.
ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОЦІНКА ЕКОЛОГІЧНИХ ПОШКОДЖЕНЬ
ЛІСОВОЗНИХ АВТОМОБІЛЬНИХ ДОРІГ…………………………….
Дьяконов В.К., Сирко З.С.
ДЕФЕКТЫ ПЛАСТИ ЛАМИНИРОВАННЫХ
ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ
ИНТЕНСИВНОСТИ ПИЛЕНИЯ………………………………………..
Шевченко С.А., к.т.н., доцент; Абдин А.П.
РАСКРОЙ БРЕВЕН НА ОБРЕЗНЫЕ ПИЛОМАТЕРИАЛЫ
ТРАПЕЦЕИДАЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ……………………………………
Божелко И.К.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО
СОСТОЯНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ИЗДЕЛИЙ В
ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ………………………………………..
Висоцька Н. Ю.
ТЕХНОЛОГІЇ
ТА
АГРОТЕХНІКА
СТВОРЕННЯ
БІОЕНЕРГЕТИЧНИХ ПЛАНТАЦІЙ ТОПОЛЬ ТА ВЕРБ В УКРАЇНІ.
ДОСВІД ТА НАПРАЦЮВАННЯ УКРАЇНСЬКОГО НДІ ЛІСОВОГО
ГОСПОДАРСТВА
ТА
АГРОЛІСОМЕЛІОРАЦІЇ
ІМ. Г.М.ВИСОЦЬКОГО…………………………………………………
Германович А.О.
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РУБИЛЬНОЙ МАШИНЫ НА
ШАССИ ФОРВАРДЕРА…………………………………………………
Тітова Л.Л., Роговський І.Л.
МЕТОДИ ТЕХНІЧНОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ
ЛІСОВИХ МАШИН…………………………………………………….
Овсянников С.И., Ковшик Д.В., Грошиков В.В.
183
60
64
71
75
83
89
98
104
110
116
120
126
Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ИМПУЛЬСНОЙ ИМПРЕГНАЦИИ
ДРЕВЕСИНЫ…………………………………………………………….
Чаплыгин Е.Н., к.с.-г.н., доцент; Руденко А.Ю.
КЛЕЕНЫЙ
ДЕРЕВЯННЫЙ
БРУС
КАК
ОСНОВА
ЕВРООКОН……………………………………………………………….
Сердюченко Ю.Ю., Ловейкін В.С.
МОДЕЛЮВАННЯ ПЕРЕХІДНОГО РЕЖИМУ ПУСКУ КАНАТНОЇ
ЛЕБІДКИ……………………………………………………………………..
Litovka S., Vasilenko G.
INVESTIGATION INTO ANTI-WEAR PROPERTIES OF THE
WORKING LIQUID LUBRICATION FILM IN HYDRAULIC DRIVES
OFHARVESTING MACHINES………………………………………….
Omar Afshari
ON THE QUESTION OF DESIGNING FURNITURE FOR
DEVELOPING COUNTRIES…………………………………………….
Градиський Ю.О., Гафаров Р.Л.
ВИКОРИСТАННЯ
ПОЛІМЕРНИХ
МАТЕРІАЛІВ
ДЛЯ
ПОТОЧНОГО
РЕМОНТУ
ЛІСОПРОМИСЛОВОЇ
ТЕХНІКИ…………………………………………………………………
Савицкая О.А.
ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ МЕБЕЛИ ДЛЯ ЛЮДЕЙ С
ОГРАНИЧЕННЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ…………………………..
Чаплыгин Е.Н., Трегуб А.И.
АНАЛИЗ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ ДЕРЕВЯННОГО
ДОМОСТРОЕНИЯ……………………………………………………....
Serge Shkursky, Dyachenko V.U.
EVOLUTION OF DESIGN AGRICULTURAL TRACTORS……………
Громова А.Г.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ
ВЛИЯНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ
НА
СВОЙСТВА
КОМПОЗИЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛОВ
ИЗ
ДРЕВЕСНЫХ
ОТХОДОВ
И
ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ………………………………..
Чаплигін Є.М., Вакуленко К.В.
АНАЛІЗ СКЛАДОВИХ ЧАСТИН ДЕРЕВИННО-ПОЛІМЕРНИХ
КОМПОЗИТІВ ВИГОТОВЛЕНИХ МЕТОДОМ ЕКСТРУЗІЇ………….
184
131
136
141
148
154
157
161
168
173
178
182
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа