4. Экспериментальные данные обработки древесностружечных плит калиброванием и термопрокатом

В результате проделанной серии экспериментов с помощью пакета прикладных программ Statgraphics была получена поверхность отклика на параметры входных управляемых факторов, что позволило полно отразить характеристику получаемой шероховатости поверхности плиты и определить оптимальные режимы работы термопротяжного узла и всей экспериментальной опытной установки. [94]

Рисунок 3.24. Поверхность отклика на параметры входных управляемых факторов,

где :

R_m – шероховатость поверхности плиты мкм;

X₁ – входной фактор давления прижима МПа;

X₂ – входной фактор температура ⁰С.

На полученном нами 3D графике входной фактор X₁ представлен в величине опорного давления МПа.,а входной фактор X₂ - температура пластины в ^оС. Из данной модели отчётливо прослеживается параболическая кривая, которая смещена в сторону увеличения температурного фактора. Полученная математическая модель не противоречит теоретическим выводам в структуре зависимости шероховатости поверхности плиты от создаваемого опорного давления термопротяжной пластины. Объяснение такого характера связано с разрушением структуры поверхностного слоя плиты при достижении критического и, таким образом, оптимального опорного давления на поверхность плиты, после которого происходит данный процесс. Из полученной математической модели также можно заключить, что изменение шероховатости поверхности плиты будет зависит линейно от температуры прижима, так как видно прямолинейное смещение точки получаемой шероховатости в сторону увеличения температуры прижима. Разделение такой зависимости представлено на следующем рисунке 3.25.

Из полученных с помощью пакета прикладных программ Statgraphics зависимостей величины шероховатости поверхности плиты от управляемых входных факторов видно, что величина минимальной шероховатости плиты R_m достигается при некоторых значениях Х₁ и Х₂, являющимися оптимальными.

Рисунок 3.25. Зависимость получаемой шероховатости поверхности плиты от изменяемых величин входных управляемых факторов

На рисунке 3.26 показано, что изменение температурного фактора не вызывает изменение характера зависимости изменения шероховатости плиты от величины давления прижима пластины на плиту.

Рисунок 3.26. Кривые изменения входного фактора Х₁ при минимальной и максимальной температурах прижима

Рисунок 3.27. График диагностики отклонения ошибок прогноза значений выходного параметра (residuals) от нормального распределения

На рисунке 3.27 показан график диагностики отклонения ошибок прогноза значений выходного параметра (residuals) от нормального распределения. При расчёте средней погрешности аппроксимации использовался регрессионный анализ многофакторных экспериментальных исследований (cм. приложение 1), который выполнялся в сертифицированной программной среде ЕREGRE [64] и составил 1,86%.

Необходимо отметить, что при рассмотрении графика зависимости шероховатости поверхности плиты R_m от внешнего давления прижима возникает квадратичная функция. Это подтверждается теоретическими исследованиями и объясняется следующим образом. При увеличении давления прижима до некоторой критической точки шероховатость поверхности плиты уменьшается по экспоненте. При достижении этой точки шероховатость поверхности становится минимальной. При дальнейшем увеличении давления прижима на поверхность плиты возникают остаточные деформации, при которых происходит разрушение поверхностного слоя связующего плиты , что влечёт за собой увеличение шероховатости поверхности плиты. Такая квадратичная функция не зависит от температурного фактора, что подтверждается результатами экспериментов.

При рассмотрении температурного фактора, влияющего на шероховатость поверхности плиты, можно наблюдать линейную зависимость (см. рисунок 3.25).

Таким образом, можно заключить следующий факт. Изменение шероховатости поверхности плиты будет зависеть как от температуры нагрева поверхности термопротяжной пластины, так и от силы давления прижима пластины. При этом с изменением температурного фактора снижение шероховатости можно достичь без увеличения силы давления прижима на плиту. Получаемая при этом поверхность отклика выходных параметров показывает, что парабола изменения шероховатости поверхности смещена к температурному фактору.

На основании полученной модели поверхности отклика на параметры входных управляемых факторов с помощью пакета прикладных программ Statgraphics обработки экспериментальных данных получается таблица зависимости величины шероховатости поверхности от управляемых входных факторов, представленных в таблице 3.12.

Таблица 3.12. Зависимость величины шероховатости поверхности от управляемых входных факторов

X1	X2	Rm
0,723	200,0	184,167
0,743	200,523	182,311
0,763	201,085	180,588
0,783	201,695	178,997
0,803	202,363	177,535
0,823	203,105	176,199
0,843	203,942	174,982
0,863	204,911	173,877
0,883	206,067	172,869
0,903	207,519	171,932
0,923	209,511	171,005
0,943	212,857	169,877
0,963	225,488	166,505
0,983	218,078	168,525
1,003	214,807	169,572
1,023	212,810	170,413
1,043	211,401	171,232
Продолжение таблицы 3.12
1,063	210,326	172,099
1,083	209,467	173,045
1,103	208,757	174,089
1,123	208,157	175,243
1,143	207,640	176,512
1,163	207,190	177,902
1,183	206,793	179,418
2,003	206,440	179,418

В результате была получена поверхность отклика зависимости выходных значений шероховатости от входных факторов (см.рисунок 3.24). На основании обработанных в программе Statgaphics экспериментальных данных по термопротяжке древесностружечных плит с целью снижения шероховатости их поверхности были получены оптимальные параметры обработки таких плит, при которых достигается минимальная шероховатость поверхности. Из таблицы 3.12., видно, что минимальная шероховатость, которая составляет R_m = 166,505 мкм, достигается при соответствующих входных факторах. Они составляют следующие значения: X1 – давление прижима термопротяжной пластины на плиту равно 0,963 МПа , X2 – температура нагрева термопротяжной пластины равна 225,488 ⁰С. При больших или меньших значениях давления прижима пластины на плиту получается более шероховатая поверхность плиты, которая объясняется соответствующей связью давления прижима с температурой нагрева. При недостаточном давлении температура пластины не оказывает негативных воздействий на плиту. Но и это давление недостаточно для минимального значения шероховатости плиты. При дальнейшем увеличении давления прижима уменьшается и шероховатость плиты. На полученном графике (см. рисунок 3.25) на этом участке можно заключить, что в первом приближении существует линейная зависимость силы давления прижима и шероховатости поверхности. При увеличении силы давления прижима и температуры пластины на плите возникают прожоги и разрушение структуры связующего плиты. Это приводит вновь к увеличению шероховатости поверхности плиты. Таким образом, увеличение силы давления прижима и температуры пластины не является линейной зависимостью для шероховатости поверхности плиты. Из рисунка 3.12 также очевидно, что при большей температуре нагрева пластины кривая зависимости шероховатости поверхности плиты от температуры нагрева пластины смещена вниз, к уменьшению шероховатости поверхности.