ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2022.240.175-185isplta-166Research ArticleТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОЗАГОТОВОКTECHNOLOGY AND EQUIPMENT OF LOGGING INDUSTRIESТеоретическое исследование брикетирования древесных отходов с учетом нелинейного упрочнения сырьяTheoretical study of wood waste briquetting taking into account nonlinear strengthening of the raw materialshttps://orcid.org/0000-0002-0962-1490МихеевскаяМ. А.MikheevskayaM. A.

МИХЕЕВСКАЯ Марина Александровна – доцент кафедры технологии и транспортно-технологических машин, кандидат технических наук

169300, ул. Первомайская, д. 13, г. Ухта, Республика Коми

MIKHEEVSKAIA Marina A. – PhD (Technical), Associate Professor of the Department of Technology and Transport and Technological Machines

169300. Pervomaiskaya str. 13. Ukhta. Komi Republic

voronin.mary@yandex.ruБурмистроваД. Д.BurmistrovaD. D.

БУРМИСТРОВА Дарья Денисовна – аспирант кафедры технологии лесозаготовительных производств

169300, ул. Первомайская, д. 13, г. Ухта, Республика Коми

BURMISTROVA Daria D. – PhD student of the Department of Logging Technology

169300. Pervomaiskaya str. 13. Ukhta. Komi Republic

https://orcid.org/0000-0002-4925-8542СтородубцеваТ. Н.StorodubtsevaT. N.

СТОРОДУБЦЕВА Тамара Никаноровна – заведующий кафедрой промышленного транспорта, строительства и геодезии, доктор технических наук

394043, ул. Тимирязева, д. 8, г. Воронеж

STORODUBTSEVA Tamara N. – DSc (Technical), Head of the Department of Industrial Transport, Construction and Geodesy

394043. Timiryazeva str. 8. Voronezh

tamara-tns@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8566-2326ШвецоваВ. В.ShvetsovaV. V.

ШВЕЦОВА Виктория Викторовна – доцент кафедры начертательной геометрии и инженерной графики

190005, 2-я Красноармейская ул., д. 4, Санкт-Петербург

SHVETSOVA Viktoria V. – PhD (Technical), Associate Professor of the Department of Descriptive Geometry and Engineering Graphics

190005. 2nd Krasnoarmeyskaya str. 4. St. Petersburg

vikt.schvetzova2012@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1735-1942РябухинП. Б.RyabukhinP. B.

РЯБУХИН Павел Борисович – профессор кафедры технологий лесопользования и ландшафтного строительства

680033, ул. Тихоокеанская, д. 136, г. Хабаровск

RIABUKHIN Pavel B. – DSc (Technical), Professor of the Department of Forest Management and Landscape Construction Technologies

680033. Tikhookeanskaia str. 136. Khabarovsk

https://orcid.org/0000-0002-6368-3967ГригорьевГ. В.GrigorevG. V.

ГРИГОРЬЕВ Глеб Владимирович – доцент кафедры промышленного транспорта, кандидат технических наук

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург

GRIGOREV Gleb V. – PhD (Technical). associate professor of the Department of Industrial Transport

194021. Institutskii per. 5. St. Petersburg

vtl-lta@mail.ruИготтиМ. М.IgottiM. M.

ИГОТТИ Марта Михайловна – аспирант кафедры технологии лесозаготовительных производств

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург

IGOTTI Marta M. – PhD student of the Logging Technology Department

194021. Institutskii per. 5. St. Petersburg

tp_mlk@spbftu.ruУхтинский государственный технический университетРоссияUkhta State Technical UniversityRussian FederationВоронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. МорозоваРоссияVoronezh State Forest Engineering University named after G.F. MorozovaRussian FederationСанкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университетРоссияSt. Petersburg State University of Architecture and Civil EngineeringRussian FederationТихоокеанский государственный университетРоссияPacific State UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. КироваРоссияSt.Petersburg State Forest Technical UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. КироваRussian Federation2022260220240240175185Copyright © Михеевская М.А., Бурмистрова Д.Д., Стородубцева Т.Н., Швецова В.В., Рябухин П.Б., Григорьев Г.В., Иготти М.М., 20242024Михеевская М.А., Бурмистрова Д.Д., Стородубцева Т.Н., Швецова В.В., Рябухин П.Б., Григорьев Г.В., Иготти М.М.Mikheevskaya M.A., Burmistrova D.D., Storodubtseva T.N., Shvetsova V.V., Ryabukhin P.B., Grigorev G.V., Igotti M.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/166

Исследование направлено на развитие теоретического описания процесса брикетирования древесного сырья. Цель исследования – унифицировать подход к построению модели прессования древесного материала как упруго-вязко-пластического тела и рассмотреть его упрочнение в соответствии со степенной зависимостью предела пластичности от плотности. Исследование строится на анализе результатов, полученных ранее в области математического моделирования прессования упрочняющихся древесных материалов. Реализация предлагаемых зависимостей выполняется с использованием методов приближенного решения дифференциальных уравнений в системе компьютерной математики Maple. Разработанная унифицированная модель позволяет прогнозировать напряжение, возникающее в брикетируемом древесном материале и, следовательно, оценивать давление прессования, требующееся для формирования брикета с заданной прочностью. Важной особенностью предлагаемой модели является то, что замена уравнения для предела пластичности либо его параметров не требует пересмотра всей ее структуры. Установлено, что реализация численного решения дифференциального уравнения связи напряжения и деформации упруго-вязко-пластического тела со включением нелинейной зависимости предела прочности в современной системе компьютерной математики Maple не вызвала вычислительных сложностей. Перспектива дальнейших исследований состоит в проведении дополнительных экспериментов с целью уточнения нелинейной зависимости предела пластичности от плотности и других физико-механических и качественных параметров обрабатываемого сырья.

The study is aimed at developing the theoretical description of the process of briquetting wood raw materials. The purpose of this article is to unify the approach to building a model for pressing a wood material as an elastic-viscous-plastic body and consider its hardening in accordance with the power-law dependence of the plasticity limit on density. The study is based on the analysis of the results obtained earlier in the field of mathematical modeling of the pressing of hardening wood materials. The implementation of the proposed dependencies is carried out using the methods of approximate solution of differential equations in the Maple computer mathematics system. The developed unified model makes it possible to predict the stress that occurs in the briquetted wood material and, therefore, to estimate the pressing pressure required to form a briquette with a given strength. An important feature of the proposed model is that the replacement of the equation for the plasticity limit or its parameters does not require a revision of its entire structure. It has been established that the implementation of the numerical solution of the differential equation of the relationship between stress and strain of an elastic-viscous-plastic body with the inclusion of a nonlinear dependence of the ultimate strength in the modern Maple computer mathematics system did not cause computational difficulties. The prospect of further research is to conduct additional experiments in order to clarify the nonlinear dependence of the plasticity limit on density and other physical, mechanical and qualitative parameters of the processed raw materials.

предел пластичностиупруго-вязко-пластическое телонелинейностьстепенная зависимостьplasticity limitelastic-viscous-plastic bodynonlinearitypower dependenceReferencesБирман А.Р., Хитров Е.Г., Угрюмов С.А., Власов Ю.Н. Совершенствование производства круглых топливных брикетов из древесных опилок // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2020. № 1. С. 41–46.Birman A.R., Khitrov E.G., Ugriumov S.A., Vlasov Iu.N. Sovershenstvovanie proizvodstva kruglykh toplivnykh briketov iz drevesnykh opilok [Improving the production of round fuel briquettes from sawdust]. Vse materialy. Entsiklopedicheskii spravochnik, 2020, no. 1, pp. 41–46. (In Russ.)Власов Ю.Н. Теоретическое исследование влияния времени и скорости прессования на плотность брикетов из древесных опилок // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2019. № 227. С. 188–198.Vlasov Iu.N. Teoreticheskoe issledovanie vliianiia vremeni i skorosti pressovaniia na plotnost briketov iz drevesnykh opilok [Theoretical study of the influence of time and speed of pressing on the density of sawdust briquettes]. Izvestiia Sankt-Peterburgskoi lesotekhnicheskoi akademii, 2019, iss. 227, pp. 188-198. (In Russ.)Власов Ю.Н., Григорьев И.В., Куницкая О.А., Хитров Е.Г. Анализ исследований по тематике прессования древесных отходов // Resources and Technology. 2020а. № 2. С. 1–22.Vlasov Iu.N., Grigorev I.V., Kunitskaia O.A., Khitrov E.G. Analiz issledovanii po tematike pressovaniia drevesnykh otkhodov [Analysis of research on the pressing of wood waste]. Resources and Technology, 2020а, no. 2, pp. 1–22. (In Russ.)Власов Ю.Н., Григорьев И.В., Куницкая О.А., Хитров Е.Г., Рунова Е.М. Моделирование физико-механических свойств сырья для производства топливных брикетов // Системы. Методы. Технологии. 2020а. № 2 (46). С. 40–46.Vlasov Iu.N., Grigorev I.V., Kunitskaia O.A., Khitrov E.G., Runova E.M. Modelirovanie fiziko-mekhanicheskikh svoistv syria dlia proizvodstva toplivnykh briketov [Modeling of physical and mechanical properties of raw materials for the production of fuel briquettes]. Sistemy. Metody. Tekhnologii, 2020, no. 2 (46), pp. 40–46. (In Russ.)Ильюшенко Д.А. Разработка технологии производства брикетов из отходов окорки : автореф. дис. СПб.: СПбГЛТУ, 2012Iliushenko D.A. Razrabotka tekhnologii proizvodstva briketov iz otkhodov okorki [Development of technology for the production of briquettes from debarking waste]: avtoref. dis. SPb.: SPbGLTU, 2012. (In Russ.)Коршак А.В., Бирман А.Р., Онегин В.И., Хитров Е.Г. Брикетирование опилок на прессах ударного типа // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2011. № 197. С. 175–181.Korshak A.V., Birman A.R., Onegin V.I., Khitrov E.G. Briketirovanie opilok na pressakh udarnogo tipa [Briquetting sawdust on impact presses]. Izvestiia Sankt-Peterburgskoi lesotekhnicheskoi akademii, 2011, no. 197, pp. 175–181. (In Russ.)Куницкая О.А., Помигуев А.В., Бурмистрова Д.Д., Тихонов Е.А. Теоретический анализ процесса брикетирования измельченных древесных материалов в условиях лесного терминала // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2021. № 9. С. 25–33.Kunitskaia O.A., Pomiguev A.V., Burmistrova D.D., Tikhonov E.A. Teoreticheskii analiz protsessa briketirovaniia izmelchennykh drevesnykh materialov v usloviiakh lesnogo terminala [Theoretical analysis of the process of briquetting of crushed wood materials in the conditions of the timber terminal]. Remont. Vosstanovlenie. Modernizatsiia, 2021, no. 9, pp. 25–33. (In Russ.)Помигуев А.В., Куницкая О.А., Тихонов Е.А., Чжан С.А. Математическая модель брикетирования измельченных древесных материалов на лесных терминалах // Системы. Методы. Технологии. 2021. № 3 (51). С. 129–134.Pomiguev A.V., Kunitskaia O.A., Tikhonov E.A., Chzhan S.A. Matematicheskaia model briketirovaniia izmelchennykh drevesnykh materialov na lesnykh terminalakh [Mathematical model of briquetting of crushed wood materials at timber terminals]. Sistemy. Metody. Tekhnologii, 2021, no. 3 (51), pp. 129–134. (In Russ.)Хитров Е.Г., Власов Ю.Н., Угрюмов С.А. Топливные брикеты из древесных опилок и математическое описание процесса их брикетирования // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2019. № 10. С. 34–40.Khitrov E.G., Vlasov Iu.N., Ugriumov S.A. Toplivnye brikety iz drevesnykh opilok i matematicheskoe opisanie protsessa ikh briketirovaniia [Fuel briquettes from sawdust and mathematical description of the process of their briquetting]. Vse materialy. Entsiklopedicheskii spravochnik, 2019, no. 10, pp. 34–40. (In Russ.)Чибирев О.В., Власов Ю.Н., Кучер С.В., Куницкая О.А. Оценка упругих свойств конгломерата древесных частиц // Системы. Методы. Технологии. 2017. № 1 (33). С. 140–146.Chibirev O.V., Vlasov Iu.N., Kucher S.V., Kunitskaia O.A. Otsenka uprugikh svoistv konglomerata drevesnykh chastits [Estimation of the elastic properties of a conglomerate of wood particles]. Sistemy. Metody. Tekhnologii, 2017, no. 1 (33), pp. 140–146. (In Russ.)Chibirev O.V., Kunitskaia O.A., Grigorev M.F. Raschet potrebnogo davleniia pressovaniia opilok pri formirovanii briketa [Calculation of the required pressure for pressing sawdust when forming a briquette]. Remont. Vosstanovlenie. Modernizatsiia, 2019а, no. 2, pp. 22–25. (In Russ.)Chibirev O.V., Kunitskaia O.A., Grigorev M.F. Raschet potrebnogo davleniia pressovaniia opilok pri formirovanii briketa [Calculation of the required pressure for pressing sawdust when forming a briquette]. Remont. Vosstanovlenie. Modernizatsiia, 2019а, no. 2, pp. 22–25. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.