Обоснование конструктивно-технологических параметров корообдирочных барабанов с применением численного моделирования динамического взаимодействия балансов

• Автор: Никонова, Юлия Васильевна
• Шифр специальности: 05.21.01, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Петрозаводск
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. Аналитический обзор теоретических исследований окорки

древесины

1.1. Технология групповой окорки древесины и конструкции

корообдирочных барабанов.

1.2. Процессы, происходящие при групповой окорке древесины в

барабанах

1.3. Теоретические исследования по моделированию процесса окорки

древесины в барабанах

1.4. Аналитический обзор экспериментальных исследований

процесса окорки древесины в барабанах
1.4.1. Экспериментальные исследования на моделях барабанов.
1.4.2. Исследования на экспериментальных барабанах.
1.4.3. Исследование влияния первой группы факторов на процесс
окорки.
1.4.4. Исследования влияния второй группы факторов на процесс
окорки.
2. Численное моделирование соударений балансов при их очистке в
корообдирочном барабане
2.1. Характеристика проблемы. Методологические аспекты.
2.2. О проблемах применения метода дискретных элементов при
моделировании соударений балансов
2.3. Математическая модель движения балансов с повторными
соударениями и методика численной реализации модели
2.4. Математическое описание физической модели.
2.5. Алгоритм решения системы равенств и неравенств
О критериях выбора разрешающей строки в алгоритме
жордановых исключений
Методика и результаты натурных и численных экспериментов по
определению жесткости балансов.
О необходимости определения жесткости балансов.
Экспериментальное определение жесткости еловых
балансов.
Интерпретация результатов измерений
Определение жесткости баланса с применением методов теории
упругости
Результаты определения жесткости балансов с использованием
стандартной программы конечноэлементного анализа
Обоснование формулы для приведенной жесткости баланса с
учетом деформаций коры.
Сравнение результатов и выводы.
Решение модельных задач .
Влияние степени заполнения барабана на величину и продолжительность сил контактного взаимодействия балансов. Влияние жесткости корпуса корообдирочного барабана на
изменение силы соударений балансов.
Об адекватности результатов численного моделирования по
предлагаемой методике
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В диссертационной работе использованы численные методы математического моделирования (метод конечных элементов, метод конечных разностей, вариант метода дискретных элементов, методы решения линейной задачи дополнительности). Научная новизна. Для определения сил контактного взаимодействия балансов в корообдирочном барабане предложен вариант модели движения и контактного взаимодействия системы тел с повторными соударениями, в которой применен метод дискретных элементов и в которой исключено взаимопроникновение элементов за счет применения нового алгоритма решения линейной задачи дополнительности. Обоснована методика получения количественной оценки жесткости балансов при сжатии поперек волокон в радиальном направлении. Предложена новая методика оценки влияния степени заполнения и жесткости корпуса корообдирочного барабана на величину и продолжительность сил контактного взаимодействия балансов при их соударениях друг с другом и с корпусом барабана. С использованием предложенной методики выявлен эффект локального увеличения силы и продолжительности соударений балансов с корпусом барабана, что уточняет рекомендации по ограничениям заполнения барабана и жесткости его корпуса. Практическая значимость. По результатам выполненного исследования разработаны рекомендации по учету влияния степени заполнения барабана и жесткости его корпуса при совершенствовании рассматриваемого технологического процесса, которые переданы на ЗАО «Петроза-водекмаш». Разработанные методики и результаты численного решения задач использованы в учебном процессе, в том числе по планам НИРС в Петрозаводском государственном университете. Модель динамического взаимодействия балансов в корообдирочном барабане и её численная реализация. Методика определения жесткости балансов при сжатии поперек волокон в радиальном направлении. Закономерности изменения сил контактного взаимодействия балансов и количественные оценки влияния степени заполнения и жесткости корпуса корообдирочного барабана. Обоснование рекомендаций по совершенствованию конструктивнотехнологических характеристик корообдирочных барабанов. Основное содержание и результаты работы были представлены на следующих научных форумах: VIII Всероссийский симпозиум по прикладной и промышленной математике (г. Сочи - Адлер, . IV международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (Вологодский государственный технический университет, ); Международная конференция по механике и баллистике «VI Окуневские чтения (Санкт-Петербург, ); семинары кафедры механики, кафедры целлюлозно-бумажных и деревообрабатывающих производств Петрозаводского государственного университета. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 9 «Разработка эффективных методов и алгоритмов расчета механических систем с полукоэрцитивиыми контактами»). Все вышеперечисленное обуславливает актуальность иследования на тему: «Обоснование конструктивно-технологических параметров корообдирочных барабанов с применением численного моделирования динамического взаимодействия балансов». На отечественных и зарубежных предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности окорку древесины производят в барабанах непрерывного действия. Короткомерную древесину окаривают в барабанах, имеющих диаметр до 5 м и длину до м. В соответствии с существующими регламентами окорка древесины выполняется при степени заполнения барабана . Ориентация древесины в барабане хаотичная. Для интенсификации процесса окорки в барабан подается пар или горячая вода. Барабаны для окорки короткомерной древесины имеют одну или несколько цилиндрических, горизонтально расположенных секций, опираются посредством бандажей на опорные катки. Вращение секций барабанов осуществляется с помощью приводов через зубчатую передачу. Существуют барабаны, имеющие горизонтально расположенные секции, смещенные по высоте, причем, каждая последующая секция расположена ниже, чем предыдущая. Смещение секций позволяет более равномерно распределять древесину вдоль корпуса барабана и, тем самым, повысить эффективность процесса окорки, улучшить удельные показатели работы барабанов [5]. Отечественной промышленностью выпускаются корообдирочные барабаны типа КБ-0 и КБ-5.