Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1. Исследования и разработки в области использования топливной древесины 9
1.2. Исследования в области способов производства топливной щепы 11
1.3. Исследования и разработки в области оборудования для производства топливной щепы 16
1.4. Физико-механические свойства и теплотехнические характеристики топливной древесины 22
1.5. Выводы и задачи исследования 28
2. Исследование ресурсов и влажности топливной древесины 30
2.1. Ресурсы топливной древесины в Приволжском федеральном округе 30
2.2. Цель и задачи полевых наблюдений за изменением влажности древесного сырья топливного назначения в процессе сезонного хранения 32
2.3. Методика полевых наблюдений за естественной сушкой пачек деревьев на лесосеке 34
2.4. Результаты полевых наблюдений и условия их корректного использования 39
2.5. Выводы по разделу 2 49
3. Теоретическое исследование измельчающе-транспортной машины для производства сухой топливной щепы на лесосеке 51
3.1. Описание измельчающе-транспортной машины для заготовки подсушенной топливной щепы на лесосеке 51
3.2. Математическая модель функционирования ИТМ с газогенераторным двигателем Стирлинга 58
3.2.1. Математическая модель динамики ИТМ 58
3.2.2. Математическая модель контейнера-сушилки 62
3.2.3. Математическая модель газогенератора 66
3.2.4. Математическая модель двигателя Стирлинга 68
3.2.5. Математическая модель рубительной установки и манипулятора 70
3.2.6. Математическая модель природно-производственных условий лесосеки 72
3.3. Выводы по разделу 3 73
4. Теоретическое исследование технологических процессов производства сухой топливной щепы на лесосеке 74
4.1. Методика расчета мощности двигателя Стирлинга ИТМ 74
4.2. Системы машин и технология производства сухой топливной щепы на лесосеке 76
4.3. Обоснование критериев оптимизации параметров ИТМ 81
4.4. Вычислительный эксперимент на математической модели работы ИТМ 84
4.4.1. Разработка плана вычислительного эксперимента 84
4.4.2 Результаты вычислительного эксперимента и их анализ 87
4.5. Оптимизация основных конструктивных параметров двигателя Стирлинга ИТМ 92
4.6. Выводы по разделу 4 98
5. Экспериментальные исследования физической модели контейнера-сушилки ИТМ 100
5.1. Цель и задачи экспериментального исследования 100
5.2. Применение теории подобия и размерности для определения масштабов моделирования при исследовании накопительного контейнера-сушилки ИТМ 100
5.3. Описание экспериментальной установки 104
5.4. Планирование эксперимента 106
5.5. Результаты экспериментальных исследований и их анализ 108
5.6. Выводы по разделу 5 119
6. Оценка экономической эффективности разработанных решений 120
6.1. Сравнение системы машин с ИТМ с базовым вариантом системы машин 120
6.2. Экономический эффект применения ИТМ с двигателем на щепе 125
6.3. Экономический эффект естественной сушки топливной древесины и конвективной сушки щепы 126
6.4. Выводы по разделу 6 129
Основные выводы, рекомендации и перспективы дальнейшей разработки темы 131
Заключение 133
Список литературы 134
Приложение А. Таблицы с результатами измерений влажности древесины 158
Приложение Б. Расчётные модули математической модели функционирования ИТМ 182
Приложение В. Планы вычислительных экспериментов на математической модели функционирования ИТМ 186
Приложение Г. Ранжирование факторов полнофакторного эксперимента 188
Приложение Д. Патент на изобретение 190
Приложение Ж. Патент на полезную модель 192
Приложение И. Акт об использовании результатов научных исследований 194
Приложение К. Акт о проведении производственной проверки 195
Приложение Л. Акт внедрения результатов диссертационной работы 196
Приложение М. Расчёт экономической эффективности применения ИТМ при рубках ухода и санитарных рубках 197
