CC BY
9
На завершення варто вiдзначити, що створення ще! експериментально! установки, проведення попередшх замiрiв i побудови на !х основi характеристик вважаеться необхiдною передумовою для проведення наступних дослiджень. Июля проведення сери експерименпв та оброблення результата можна буде по-рiвняти отриманi результати i3 результатами комп'ютерного моделювання.
Лiтература
1. Шостак В.В., Климаш Р.Р. Перспективна конструкцiя астрацшно! системи пов^о-очищення на деревообробних пiдприемствах// Наук. вiсник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць -Львiв: УкрДЛТУ. - 2007, вип. 17.6. - С. 82-87.
2. Вахвахов Г.Г. Работа вентиляторов в сети. - М.: Стройиздат, 1975. - 102 с.
3. ISO 5801. Industrial fans. Performance testing using standardized airways.
4. ГОСТ 10921-90. "Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродинамических испытаний". - 20 с.
5. ГОСТ 12.3.018-79. Методы аэродинамических испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 10 с.
УДК 674.047 Ст. викл. М.В. Дендюк -НЛТУ Украти, м. Львiв
МЕТОДИКА КОНТРОЛЮ I ПРОГНОЗУВАННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМ1ВНОГО СТАНУ ВИСУШУВАНИХ ПИЛОМАТЕР1АЛ1В
Розроблено методику та схему системи контролю i прогнозування напружень пщ час сушшня деревини.
Senior teacher M.V. Dendyuk - NUFWT of Ukraine, L'viv Method of control and prognostication of the tensions of the dried timbers
The method and scheme of system of control and prognostication of tensions during drying of wood is developed.
Актуальшсть дослвдження. Для регулювання процеЫв гiдротермiч-но! обробки капшярно-пористих пгроскошчних матерiалiв, як тривають вщ декшькох годин до декшькох дiб, найбшьш доцшьними е системи автоматичного контролю i регулювання iз програмним керуванням [1, 2]. Теорiя автоматичного керування, залучаючи новi науковi концепци, здобутки фiзики i математики, базуючись на шформацшних (комп'ютерних) технологiях, переходить до штелектуашзаци засобiв керування [3, 4]. Отже, сучасна тенденщя розвитку автоматичних систем керування полягае у максимальному викорис-таннi комп'ютерних технологш за рахунок глобального аналiзу i розширення iнтелектуалiзацil для формування баз даних про просторово-часову структуру об'екта керування [4].
Система контролю i прогнозування напружень тд час сушшня деревини. Контролювати напруження, яю виникають у процес сушшня деревини за рахунок нерiвномiрного розподшу вологи як основного чинника короблен-ня i трiщиноутворення, можна двома шляхами:
• непрямим шляхом - перераховувати в ход1 технолопчного процесу сушшня величину напружень залежно вщ вим1ряних значень вологовмшту, усадки то-що за ввдповщними методиками, оскшьки прямих метод1в вим1рювання напружень на сьогодт немае;
• моделюванням розвитку величини напружень iз застосуванням ЕОМ до початку технолопчного процесу з метою прогнозування можливих величин напружень та обгрунтування рацюнальних параметрiв технологiчного процесу.
У обох випадках для адекватно! ощнки величини напружень необхщш математичш модел1, як б враховували залежшсть волопсних 1 напружено-де-форм1вних пол1в, що виникають у процес сушшня пиломатер1ашв, вщ основ-них ф1зико-мехашчних характеристик матер1алу (модушв пружност1, парамет-р1в ядер релаксацн, густини, геометричних розм1р1в тощо), а також параметр1в технолопчного процесу (температури, вологост 1 швидкост руху теплонос1я).
Моделювання технолопчного процесу е бшьш доцшьним, оскшьки ще до його початку можна ощнити величини напружень, що виникатимуть за за-даних параметр1в технолопчного режиму для певного виду матер1ал1в. Але за рахунок того, що ф1зико-мехашчш характеристики деревини в межах породи можуть вщр1знятися на 30 % { бшьше за рахунок високого ступеня мшливос-т властивостей [5], доцшьно поеднувати моделювання з поточним контролем ф1зико-мехашчних властивостей матер1алу у ход1 технолопчного процесу. Таке поеднання дае змогу вщмовитися вщ участ оператора у технолопчному процес { покласти виконання функцш оператора на комп'ютер з вщповщним програмним забезпеченням.
Тому в основу методики контролю { прогнозування напружено-дефор-м1вного стану пиломатер1ал1в шд д1ею температурно-волопсних навантажень покладено математичну модель, алгоритм { програмне забезпечення визна-чення двовим1рного в'язкопружного стану деревини шд час сушшня [6].
При видаленш зв'язано! вологи, поки критерш Фур'е менший за 0,1, необхщно знати експериментальш значення вологовмюту у вс1х точках, оскшьки його розподш у матер1ал1 не буде т парабол1чним, ш косинусощаль-ним [5], { тому доцшьно в основу методики способу контролю напружень схх, суу { тху на етат нерегулярного видалення вологи покласти модель розрахун-ку значення вологовмюту. Ця методика придатна { для встановленого режиму, а для контролю достов1рносп, власне, пор1внювати обчислеш значення вологовмюту у точках на поверхш й у центр1 з вим1ряними значеннями. От-же, в основу методики контролю вологовмюту и { напружень с покладемо ф1зико-математичну модель у вигляд1 [6]
де ф1зико-мехашчш характеристики деревини з врахуванням ашзотропп властивостей зв'язаш з параметрами технолопчного процесу, а напружено-деформ1вний стан залежить вщ динамжи вологовмюту в ход1 технолопчного процесу. Зокрема, коефщенти вологопровщносл для р1зних напрям1в ашзотропп входять у матрицю [К], пружш характеристики - у матриц [Б], [В1], [02], реолопчш параметри - у матрищ деформацш {£}, (бм), £} (£02), ко-ефщенти усадки { змша вологовмюту за пром1жок часу Ат - у матрищ {£0}, перемщення, як зумовлеш нер1вном1рним розподшом вологи у матер1ал1 - у
[с}=[0 ]£}-[£> ]{£-[ Д]{£01} + [ А]£ }-[ А ]{£02}+[^2 ]£}
(1)
матрицю {£•}, матрицi функцiй форми зпдно з методом скiнчених елементiв -у матрищ {£•} i [С], коефщенти вологообмiну, якi е функщею вiд параметрiв агента сушiння - у матрищ [£] i
Мiцнiсть деревини визначаеться за критерiями, якi дають змогу знайти межу руйнування у пружнш (критери короткочасно! мiцностi) та в'яз-копружнiй (критери довгочасно! мiцностi) областях деформування. Межа ко-роткочасно! мiцностi деревини см залежно вiд вологостi W визначаеться iз регресшно! залежностi [7]
(12,20)(1 + а(15 - Ж))
с
(Ж)
с
(2)
1 + 3Ж
де: с (12,20) - межа мщност деревини при вологост Ж = 12 % i температурi Т = 20 °С; а- коефiцiент поправки на волопсть, який залежить вiд характеру деформування. За даними роботи [7] для вшх порщ при стиску впоперек волокон а= 0,035, при рaдiaльному розтягу - а= 0,01, при тангентальному роз-тягу - а = 0,025.
У процес гiдротермiчноl обробки поведiнкa деревини е в'язкопруж-ною, тому для визначення допустимих значень напружень у тангентальному i рaдiaльному напрямках деформування дощльно використати кривi довгочас-ного опору деревини [8], яю незалежно вщ породи описуються зaлежнiстю
(Е - Ет) сдо
Есдо - Етсм,
1+1 ^до+1 ^ддо 2 6 Ет 3 Е
/
Е - Е
ЕЕТ
т с2
{ \ 1+с
V Ет у
1 - ехр
с
Ет V
1
Е - Ет Е
ехр
2т
' рел у
1Е - ЕТ 3 ЕЕТ
с
1
* м
т - см
т рел у Е
/ * 3т
ехр
V У рел у
= 0, (3)
*
де: с- напруження, яю за час т призведуть до руйнування мaтерiaлу; Е, ЕТ -миттевий i тривалий модулi пружностi; трел - час релаксаци; см - межа мщ-ностц сдо - межа довгочасного опору, сдо = р-см; в- коефщент пропор-цiйностi, 0,6 [8].
Виходячи зi сказаного вище, запропонований споЫб контролю поточного нaпружено-деформiвного стану висушуваних пиломaтерiaлiв охоплюе:
1) реолопчт випробовування деревини на повзучють до початку сушшня;
2) контроль параметр1в агента сушшня;
3) вим1рювання значення вологовмюту у пиломатер1алах;
4) контроль розрахованих значень вологовмюту з експериментальними;
5) розрахунок напружень за розробленою моделлю. Структурну схему системи контролю наведено на рис. 1. Реолопчт випробування зразюв проводяться за методикою [9] i за
якою визначаються параметри ядер релаксаци, час релаксаци, а також модулi пружносл.
Контроль пaрaметрiв агента сушiння здшснюеться на бaзi iснуючих автоматизованих систем iз запаралеленням вихiдних значень пaрaметрiв на пристрiй зв'язку з комп'ютером, що дае змогу визначити значення коефщен-тiв вологообмiну за поточним станом пaрaметрiв агента сушiння.
Рис. 1. Структурна схема системи контролю плоского напружено-деформiвного
стану за значеннями вологовмкту: Оп - к1лък1стъ пари, яка надходитъ через зволожувалъш труби; 1п - температура пари у калорифер1; РО -регулюючий орган;
ВМ - виконавчий механизм; Т - термоперетворювач1; РЖ - регулятор вологост1;
РТ - регулятор температури; Ъ1...ип - вологом1ри; Р1...Рп - вих\дн\ сигнали вологом1р1в; ^ - температура калорифера; ^ - температура мокрого термометра;
^ - температура сухого термометра
Для контролю волопсних полiв пиломатерiалiв у ходi конвективного сушшня на еташ видалення зв'язано! вологи вибираемо кондуктометричш во-логомiри, як вимiрюють питомий ошр або провщшсть матерiалу залежно вщ його вологост [10]. Такi вологомiри мають малу похибку вимiрювань за во-логост матерiалу до 30 % i можуть бути пiд,еднанi через амплггудно-цифро-вий перетворювач (АЦП) до комп'ютера. До них належать переноснi експрес-вологомiри дистанцiйного контролю, зокрема, ВПК-12 з дiапазоном вимiрю-вань вмюту вологи вiд 6 до 100 % i з похибкою вимiрювань ±3,5 % або ИВ-1 (за вологост вiд 6 до 24 % похибка становить ±1,5 %), принцип роботи яких оснований на вимiрюваннi електричного опору iз спещальними датчиками голчастого типу. Перед вимiрюваннями величин вологовмюту проводиться калiбрування приладiв для вологостей Ж1 = 7 % i Ж2 = 30 % зразках деревини, яю визначаються ваговим методом.
Одшею з умов адекватностi розрахованого волопсного i напружено-де-формiвного сташв з реальними е умова, що в сушильну камеру необхiдно зак-ладати пиломатерiали з iдентичними фiзико-механiчними характеристиками.
Висновки. Розроблено практичш рекомендацiï застосування способу контролю поточного напружено-деформiвного стану в об,емi висушуваних пиломатерiалiв, яю охоплюють реологiчнi випробовування деревини на пов-зучiсть до початку сушшня, контроль параметрiв агента сушiння, вимiрюван-ня значення вологовмiсту i температури у пиломатерiалах, контроль розрахо-ваних значень вологовмюту з експериментальними та розрахунок напружень за розробленою моделлю. Отримана iнформацiя у будь-який момент часу об-робляеться розробленими програмними модулями i використовуеться у зап-ропонованш структурнiй схемi системи керування процесом сушшня
Л^ература
1. Математичне моделювання процеав конвективного сушшня/ М.Л. Прник, В.М. Гер-бей, З.Ю. Мазяк, В.О. Сафаров та ш - К.: Буд1вельник, 1993. - 248 с.
2. Прник М.Л., Воронов В.Г., Сафаров В.О., Степура О.1. та гншг. Автоматизащя процеав сушшня деревини у буд1вельн1й шдустрп. - К.: Буд1вельник, 1992. - 184 с.
3. Безрук В., Драган Я., Медиковський М., Сжора Л. Системний анашз сучасних концепцш у теорп автоматичного керування (огляд)// Вюник НУ "Льв1вська пол^ехшка". -ЛЬВГВ: НУ "Львiвська полiтехнiка". - 2005, № 543. - С. 15-18.
4. Мриглод О., Окора Л. 1нформацшний тдхщ у наукометрГï: витоки та новггт тенденци// Вiсник НУ "Львiвська полггехтка". - Львгв: НУ "Львiвська полггехтка". - 2006, № 565. - С. 64-73.
5. Билей П.В. Сушка древесины твердых лиственных пород. Издание второе. - М.: Экология, 2002. - 224 с.
6. Соколовский Я.И., Дендюк М.В., Поберейко Б.П. Моделирование деформационно-релаксационных процессов в древесине во время сушки// Известия ВУЗ России "Лесной журнал". - Архангельск: Архангельский ГТУ. - 2007, № 1. - С. 75-83.
7. Хухрянский П.Н. Прочность древесины. - М.-Л.: Гослесбумиздат, 1955. - 152 с.
8. Поберейко Б.П. Визначення кривих довгочасного опору деревини// Наук. вюник НЛТУ Украши: Зб. наук.-техн. праць. - Львгв: НЛТУУ. - 2006, вип. 16.2. - С. 73-77.
9. Дендюк М.В. Визначення реолопчних параметргв деревини// Наук. вюник НЛТУ Украши: Зб. наук.-техн. праць. - Львгв: НЛТУУ. - 2005, вип. 15.3. - С. 124-129.
10. Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений: Пер. с англ. - М.: Мир, 1990. - 535 с. _
УДК 634.31 Acnip. 1.В. Бичинюк1 - НЛТУ Украти, м. nbsis
РОЗРАХУНОК КАНАТУ ПРОМ1ЖНО1 ОПОРИ П1ДВ1СНО1 БАГАТОПРОЛЬОТНО1 КАНАТНО1 УСТАНОВКИ
Наведено методику розрахунку канату промiжноi опори, як гнучко'' нитки, кривою провисання яко'' е ланцюгова лшя. Отримано номограму для визначення натягу канату залежно вщ вантажопщшмальносп установки i геометричних параме^в опори.
Post-graduateI.V. Bychynyuk-NUFWTof Ukraine, L'viv
Calculation of the cable intermediate support of the suspended
multisection cable plant
Resulted the method of calculation to the cable of intermediate support, as flexible filament, the curve of its sags is acatenary. Graphics is got for determination of effort to the cable depending on the load setting and geometrical parameters of support.
1 Наук. кергвник: проф. М.П. Мартинцгв, д-р техн. наук - НЛТУ Украши, м. Львгв
