РАЦИОНАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ТОРЦОВОГО ПРЕССОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ШИПОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

О.А. Рублева

Скачать

№ 2 (38)

Деревопереработка. Химические технологии

Сведения об авторе

Рублева Ольга Анатольевна – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры машин и технологии деревообработки

ФГБОУ ВО «Вятский государственный университет», г. Киров, Российская Федерация

e-mail: olga_ru@vyatsu.ru

 

Аннотация: 

Клеевые шиповые соединения широко применяются в изделиях из древесины. Способ торцового прессования элементов шиповых соединений является экономичной альтернативой традиционному фрезерованию. Промышленное внедрение нового способа требует обоснованного выбора режимных параметров процесса, обеспечивающих высокое качество обработки при минимальных ресурсных затратах. Эта многокритериальная задача относится к области исследования операций и решается методами математического моделирования. В работе поставлена цель определить рациональные значения параметров процесса торцового прессования прямоугольных проушин в заготовках из древесины типичных пород: хвойной (сосны), лиственной рассеянно-сосудистой (березы), лиственной кольцесосудистой (дуба). Разработку целевой функции для процедуры оптимизации осуществили на основе принципа справедливого компромисса с приведением частных критериев к безразмерному виду. Для построения целевой функции использовали регрессионные модели, описывающие выходные параметры процесса: усилие прессования, твердость дна проушин, глубину деформированной зоны. Поиск решений задач оптимизации выполнили по методу обобщенного приведенного градиента в программном пакете Microsoft Excel. Определены рациональные значения входных параметров (влажности, глубины и ширины проушин) и ожидаемые значения выходных параметров для каждой из исследованных пород. Рекомендуемые значения влажности для заготовок из древесины сосны 8 %, березы – 9,5 %, дуба – 7 %; глубины прессуемых проушин – 11, 8 и 9 мм соответственно, ширины проушин – 4 мм. Целевая функция имеет потенциал в направлении уменьшения ширины проушин, что может быть использовано для совершенствования прочностных показателей клеевых соединений на многократные прессованные шипы.

 

Ключевые слова: 

шиповые соединения, прессование древесины, технологические параметры, исследование операций, оптимизация, многокритериальная задача, метод обобщенного приведенного градиента

 

Для цитирования: 

Рублева, О. А. Рациональные значения параметров процесса торцового прессования элементов шиповых соединений / О. А. Рублева // Лесотехнический журнал. – 2020. – Т. 10. – № 2 (38). – С. 179–187. – Библиогр.: с. 184–187 (25 назв.). – DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2020.2/18.

 

Литература: 

1.  Барташевич, А.А. Конструирование мебели / А. А. Барташевич, С. П. Трофимов. – Минск : Современная школа, 2006. – 336 с.

2.  Вентцель, Е. С. Исследование операций: задачи, принципы, методология / Е. С. Вентцель. –2-е изд. – Москва : Наука, 1988. –208 с.

3.  Гороховский, А. Г. Оптимизация режимов сушки пиломатериалов / А. Г. Гороховский, Е. Е. Шишкина, А. А. Гороховский // Вестник МарГТУ. – 2011. –№ 1. – С. 52–58.

4.  Дубов, Ю. А. Многокритериальные модели формирования и выбора вариантов систем / Ю. А. Дубов, С. И. Травкин, В. Н. Якимец. – Москва : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. – 296 с.

5.  Катулев, А. Н. Математические методы в системах поддержки принятия решений / А. Н. Катулев, Н. А. Северцев. – Москва : Высшая школа, 2005. – 311 с.

6.  Леоненков, А. В. Решение задач оптимизации в среде MS Excel / А. В. Леоненков. – Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2005. – 704 с.

7.  Мазуркин, П. М. Статистическое моделирование процессов деревообработки / П. М. Мазуркин, Р. Г. Сафин, Д. Б. Просвирников. – Казань : Изд-воКНИТУ, 2014. – 342 с.

8.  Моисеев, Н. Н. Математические задачи системного анализа / Н. Н. Моисеев. – Москва : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит, 1981. – 488 с.

9.  Пижурин, А. А. Моделирование и оптимизация процессов деревообработки / А. А. Пижурин, А. А. Пижурин. – Москва : МГУЛ, 2004. – 375 с.

10.  Редькин, А. К. Математическое моделирование и оптимизация технологий лесозаготовок / А. К. Редькин, С. Б. Якимович. – Москва : МГУЛ, 2005. – 504 с.

11.  Рублева, О. А. Способ формирования элементов шиповых соединений деревянных заготовок // Пат. 2741614 Рос. Федерация. № 2011116271/13; заявл. 25.04.2011; опубл. 10.01.2013, приоритет 25.04.11.

12.  Рублева, О. А. Формирование прямоугольных шипов способом торцового прессования / О. А. Рублева // Лесотехнический журнал. – 2013. –Т. 3. – № 4 (12). – С. 126–133. – DOI: 10.12737/2191.

13.  Рублева, О. А. Экспериментальная оценка прочности склеивания древесины по длине на прямоугольные прессованные шипы / О. А. Рублева, А. Г. Гороховский // Лесной журнал. – 2020. – № 3. – С. 128–142. – DOI: 10.37482/0536-1036-2020-3-128–142.

14.  Спиридонов, А. А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов / А. А. Спиридонов. – Москва : Машиностроение, 1981. –184 с.

15.  Струченков, В. И. Методы оптимизации в прикладных задачах / В. И. Струченков. – Москва : Солон-пресс, 2012. – 320 с.

16.  Яцун, И. В. Исследование физико-механических и рентгенозащитных свойств деревокомпозиционного слоистого материала «Фанотрен Б» / И. В. Яцун, А. Г. Гороховский, С. А. Одинцева // Лесной журнал. – 2019. –№ 3. – С. 110–120. – DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.3.110.

17.  Dependence of roughness change and crack formation on parameters of wood surface embossing / M. Gaff, M. Sarvašová-Kvietková, M. Gašparík, M. Slávik // Wood Research. – 2016. – Vol. 61. – № 1. – P. 163-174.

18.  Hesselbach, J. Punching in industrial wood machining: an alternative production process to drilling / J. Hesselbach, H. W. Hoffmeister, T. Loohß // Production Engineering. – 2007. – Vol. 1. – №. 4. – P. 365–370. – DOI: 10.1007/s11740-007-0061-5.

19.  Jokerst, R. W. Finger-Jointed Wood Product / R. W. Jokerst. – Forest Products Lab Madison Wi, №. FSRP-FPL-382, 1981. – 26 p.

20.  Özçifçi, A. Structural performance of the finger-jointed strength of some wood species with different joint configurations / A. Özçifçi, F. Yapıcı // Construction and Building Materials. – 2008. – Vol. 22. – №. 7. – P. 1543–1550. – DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2007.03.020.

21.  Prekrat, S. Effect of glueline shape on strength of mortise and tenon joint / S.Prekrat, J. Smardzewski // Drvna industrija. – 2010. – Vol. 61. – №. 4. – P. 223–228.

22.  Rubleva, O. A. Structural changes of Scots pine wood caused by local pressing in the longitudinal direction / O. A. Rubleva // Drewno. – 2019. – Vol. 62. – № 204. – P. 23-39. – DOI 10.12841/wood.1644-3985.268.06.

23.  Rubleva, O. A. Prediction model for the pressing process in an innovative forming joints technology for woodworking / O. A. Rubleva, A. G. Gorokhovsky // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2019. – Vol. 537. – № 2. – P. 022064. – DOI 10.1088/1757-899X/537/2/022064.

24.  Strickler, M. D. Finger jointing of lumber / M. D. Strickler // Патент. 3262723 США, 1966.

25.  Tankut, A. N. The effects of joint forms (shape) and dimensions on the strengths of mortise and tenon joints / A. N. Tankut, N. Tankut // Turkish Journal of Agriculture and Forestry. – 2005. – Vol. 29. – №. 6. – P. 493–498.