Численное моделирование взаимодействия еловых балансов неодинакового диаметра в корообдирочном барабане
Автор: Васильев С.Б., Доспехова Н.А., Колесников Г.Н.
Журнал: Resources and Technology @rt-petrsu
Рубрика: Цифровое имитирование и моделирование систем
Статья в выпуске: 10 (1), 2013 года.
Бесплатный доступ
Характер и интенсивность взаимодействия балансов при их соударениях в корообдирочном барабане определяют эффективность процесса окорки. Этот сложный процесс мало изучен, что не позволяет обосновывать технологические решения, направленные на повышение качества очистки балансов от коры. В статье рассмотрена модель, позволяющая учитывать влияние диаметра балансов на силу их соударения в корообдирочном барабане. Цель работы: определение наибольших значений сил контактного взаимодействия при соударениях балансов неодинакового диаметра. Для определения данных сил использовано численное моделирование. В качестве исходных данных использованы результаты экспериментальных исследований жесткости еловых балансов. Приведены результаты ситуационных исследований процесса соударений балансов, диаметром 0,12 м (масса 9 кг) и 0,20 м (масса 31 кг), имеющих одну и ту же длину (1,2 м). Результаты исследований показали, что с уменьшением диаметра балансов возрастает частота соударений, но уменьшаются максимальные значения сил при соударениях.
Балансы, окорка групповая, барабан корообдирочный, соударения, моделирование, силы контактные, закономерности изменения сил
Короткий адрес: https://sciup.org/147112287
IDR: 147112287
Simulation of unequal diameter spruce pulpwood interaction in debarking drum
Interaction type and intensity are the main factors that influence the efficiency of pulpwood debarking in debarking drum. This technological process is a scantily known complex subject. That is why new decisions on improvement of pulpwood debarking process have met difficulties. The article deals with computer simulation, which explains the pulpwood diameter (mass) effect on its collision characteristics in debarking process by means of drum. Work goal: the determination of maximum interaction force at collisions of pulpwood of unequal diameter (or mass). Earlier offered mathematical simulation for numerical determination of this force is applied. The experimental data for spruce pulpwood stiffness were used as initial data for calculation. A simulation application has been demonstrated by six case-studies. In all of them pulpwood 1.2 m length was taken into account. Two different diameters of spruce pulpwood (0.12 m with a mass of 9 kg and 0.20 m with a mass of 31 kg) were used to reconstruct pulpwood collisions in the numerical experiment. As a result of the work, it was established that pulpwood diameter decrease leads to the increase of collisions number in the unit of time. The forces of contact interaction reach maximum more quickly. However, the maximum of pulpwood collisions force is decreased in the considered cases.
Список литературы Численное моделирование взаимодействия еловых балансов неодинакового диаметра в корообдирочном барабане
- Бойков С.П. Теория процессов очистки древесины от коры. -Л.: Изд-во Ленинградского гос. ун-т, 1980. -152 с.
- Бураго Н.Г., Кукуджанов В.Н. Обзор контактных алгоритмов//Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. -2005. -№ 1. -С. 45-87.
- Васильев С.Б. Технология и моделирование очистки круглых лесоматериалов в установках барабанного типа/С.Б. Васильев, Ю.В. Никонова, Г.Н. Колесников. -Петрозаводск: Изд-во Петрозаводский гос. ун-т, 2012. -88 с.
- Васильев С.Б., Колесников Г.Н., Никонова Ю.В., Раковская М.И. Исследование закономерностей изменения силы соударений с целью снижения потерь при окорке древесины в барабане//Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. -2008. -№ 185. -С. 195-202.
- Васильев С.Б., Колесников Г.Н., Никонова Ю.В., Раковская М.И. Влияние локальной жесткости корпуса корообдирочного барабана на изменение силы соударений и величину потерь древесины//Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки. -2008. -№ 96. -С. 84-91.
- Газизов А.М., Шапиро В.Я., Григорьев И.В. Моделирование процесса разрушения коры при роторной окорке древесины//Вестник Красноярского государственного аграрного университета. -2008. -№ 5. -С. 271-279.
- Девятникова Л.А. Потенциал ресурсосбережения в технологии подготовки круглых лесоматериалов к переработке на щепу//Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. -2013. -№ 88. -С. 188-206.
- Никонова Ю.В. Обоснование конструктивно-технологических параметров корообдирочных барабанов с применением численного моделирования динамического взаимодействия балансов: автореф. дисс. … канд. техн. наук. -Петрозаводск: Петрозаводский гос. ун-т, 2009. -20 с.
- Никонова Ю.В., Раковская М.И. Методика определения жесткости балансов, результаты численных экспериментов и испытаний образцов//Resources and Technology. -2010. -№ 8. -С. 100-106. -До 2012 г. загл. Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ.
- Оскерко В.Е. Новый принцип окорки лесоматериалов//Строительные и дорожные машины. -2007. -№ 3. -С. 13-16.
- Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Гулько А.Е. Анализ методов расчета параметров и обоснование математической модели разрушения коры при групповой окорке древесины//Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки. -2011. -№ 8. -С. 92-96.
- Янюк Ю.В. К вопросу об оценке эффективности автоматизации процесса окорки древесины в барабанах//Resources and Technology. -2010. -Т. 8. -С. 172-74. -До 2012 г. загл. Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ.
- Baroth R. Literature review of the latest development of wood debarking. -Oulu: University of Oulu, Control Engineering Laboratory, 2005. -29 c.
- Dahl O., Jylhä P., Laitila J., Kärhä K. Effect of raw wood supply system on the wood paying capability of a kraft pulp mill using Scots pine//Finbio. -2005. -Вып. 44. -С. 371-379.
- Duchesne I., Nylinder M. Measurement of the bark/wood shear strength: practical methods to evaluate debarking resistance of Norway spruce and Scots pine pulpwood//Forest Products Journal. -1996. -Т. 46. -№ 11/12. -С. 57-62.
- Hatton J.V. Debarking of frozen wood//Tappi Journal. -1987. -Т. 70. -№ 2. -С. 61-66.
- Isokangas A., Leiviskä K. Optimization of wood losses in log debarking drum//Paperi ja Puu. -2005. -Т. 87. -№ 5. -С. 324-328.
- Isokangas A., Hyvonen A., Pollanen K., Leiviska K. Analysis of debarking times using pilot scale drum//59th Appita Annual Conference and Exhibition: Incorporating the 13th ISWFPC (International Symposium on Wood, Fibre and Pulping Chemistry), Auckland, New Zealand, 16-19 May 2005. -Appita Inc., 2005. -C. 95.
- Isokangas A., Laitinen O., Leiviska K., Hyvonen, A. Mechanical abrasion of logs in a pilot tumble debarking drum//Proceedings of 60th Appita Annual Conference and Exhibition, Melbourne, Australia, 3-5 April 2006. -Appita Inc., 2006. -C. 319.
- Jonkka A. Method for controlling a drum debarker. U.S. Patent № 6546979. 15 Apr. 2003.
- Kärhä K., Jylhä P., Laitila J. Integrated procurement of pulpwood and energy wood from early thinnings using whole-tree bundling//Biomass and Bioenergy. -2011. -Т. 35. -№ 8. -С. 3389-3396.
- Niinimaki J. Method for optimizing the debarking result of logs debarked in a debarking drum. U.S. Patent Application 10/539680.
- Öman M. Influence of log characteristics on drum debarking of pulpwood//Scandinavian Journal of Forest Research. -2000. -Т. 15. -№ 4. -C. 455-463.
- Pfeiffer F. On non-smooth multibody dynamics//Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal of Multi-body Dynamics. -2012. -Т. 226. -№ 2. -C. 147-177.
- Piggott R.R., Thompson R. A. Drum debarking: key factors for design and performance//Tappi Journal. -1987. -Т. 70. -№ 8. -P. 37-41.
