Технология и оборудование изготовления модифицированной топляковой древесины

Литература

1. Вагнер, В.Ф. Основы триботехники. Процессы в трибомеханических системах: учеб. пособие / В.Ф. Вагнер, Б.И. Ковальский, В.Ф. Терентьев. - Красноярск: Изд-во КГТУ, 1998. - Ч. 1. - 212 с.

2. Гжиров, Р.И. Краткий справочник конструктора / Р.И. Гжиров. - Л.: Машиностроение, 1983. - 464 с.

3. Трение, изнашивание и смазка: справ. / под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. - М.: Машиностроение, 1987.

4. Терентьев, В.Ф. Нестационарные движения оси вала в подшипниковом узле скольжения / В.Ф. Терентьев, Н.В. Еркаев, Н.А. Нагайцева // Машиностроение. - 2003. - № 11. - С. 3-11.

5. Галахов, М.А. Дифференциальные и интегральные уравнения математической теории трения / М.А. Галахов, П.П. Усов. - М.: Наука, 1990.

---------♦-------------

УДК 674.05 В.А. Иванов, С.Н. Некрасов

ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ТОПЛЯКОВОЙ ДРЕВЕСИНЫ

В статье рассматриваются способы технологии и оборудования изготовления модифицированной топляковой древесины.

Применительно к практике, авторы выделяют два способа модифицирования -термо-механический и химико-механический - и приводят их подробное описание.

К началу XXI столетия накопился большой экспериментальный материал по получению модифицированной древесины и исследованию ее свойств. Фундаментальными трудами в области технического древесиноведения П.Н. Хухрянского, В.В. Вихрова, В.И. Патякина, В.М. Иванова, В.А. Баженова, В.А. Шамаева, В.Е. Москалевой, Б.И. Огаркова, В.М. Хрулева были заложены теоретические основы модифицирования древесины. Способы модифицирования можно подразделить на термо-механический, химико-механический, термо-химический и химический.

Применительно к переработке топляковой и затопленной древесины наибольший интерес представляют два первых из вышеперечисленных способов, так как деструктуированную древесину наиболее целесообразно модифицировать уплотнением.

Достаточно глубоко в настоящее время разработаны следующие виды уплотнения древесины:

- одноосное прессование, когда древесину уплотняют поперек волокон в одном направлении;

- контурное прессование, когда древесину уплотняют в радиальном направлении по внешнему или внутреннему контуру. Прессование по внешнему контуру происходит при проталкивании заготовки через конический (или иной с суживающимся к выходу) приемник. Прессование по внутреннему контуру (изнутри) производят для полых деталей стержнем, снабженным коническим наконечником;

- осевое прессование с торцевым гнутьем.

В книге П.Н. Хухрянского [1] приведены схемы, иллюстрирующие виды прессования и гнутья древесины. Подробно описаны технологии получения модифицированной древесины.

Химико-механическое модифицирование древесины включает химическую пластификацию перед уплотнением, например, аммиаком [2]. Модифицированная древесина, получаемая по этому способу, обладает повышенной, по сравнению с непластифицированной древесиной, формостабильностью. При реализации этого способа стадии сушки и уплотнения древесины совмещены по месту и времени.

Недостатком способа является необходимость работы с токсичными пластификаторами и, как следствие, сложность технологического оборудования.

Для обеспечения прессования переувлажненной топляковой и затопленной древесины без ее предварительной пластификации в Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии разработан способ уплотнения древесины с использованием механических колебаний высокой интенсивности, которые обеспечивают интенсификацию процесса уплотнения за счет воздействия нескольких физических эффектов, таких, как акустические потоки, давление, кавитация и др. Действие звуковых колебаний на вещество обу-

словлено интенсивностью звука, который обуславливает возникновение деформаций и напряжений. Причем, интенсивность воздействия упругих колебаний на вещество зависит не только от интенсивности звука, но и от его частоты [3].

Ультразвуковые технологии при уплотнении переувлажненного древесного сырья могут быть реализованы на базе семейства многофункциональных ультразвуковых аппаратов, способных обеспечить на рабочих поверхностях пресс-форм колебания с интенсивностью 3-10 Вт/см2 , амплитудой колебаний 30-70 мкм и частотой 22 кГц.

При уплотнении древесины в поле ультразвуковых колебаний ее плотность может достигать до 1,41,45 г/см3. При такой плотности древесина воспринимает усилия почти одинаково во всех направлениях, то есть превращается в качественно новый материал.

Древесина одноосного прессования может быть использована для изготовления трущихся деталей: ползуны прессов, лесопильных рам; вкладыши крупных подшипников, подпятники. При ударных и вибрационных нагрузках: шестерни, пальцы соединительных муфт, кулачки люнетов, виброгасящие подкладки и подкладки в разных механизмах и машинах.

Древесина контурного прессования рекомендуется для следующих деталей: пальцы соединительных муфт, сальниковые уплотнения и уплотнительные кольца в насосах с давлением до 20 МПа, втулки и вкладыши подшипников.

Начальной операцией в технологии производства прессованной древесины является раскрой заготовок. При этом надо рассчитывать на переработку различного сырья и отходов, что обуславливает выбор универсального оборудования. Как правило, для этой операции можно использовать торцово-круглопильные станки, тарно-брусующие и тарно-делительные станки.

Наиболее рациональным размером диаметров пильных дисков на этих станках является размер 400700 мм. Скорость резания 50-80 м/с.

Для производства втулок контурного прессования производится наружная обточка и расточка или сверление по центру круглых заготовок. В ряде случаев, например, для производства заготовок торцовых шашек можно рекомендовать вырубку цилиндрических заготовок из вершинок хлыстов на гидравлическом прессе.

Для производства брусков необходимо производить фугование поверхностей.

Таким образом, при проектировании участка по производству прессованной древесины необходимо предусмотреть установку токарного (с высотой центров 200 мм) и фуговального станков.

В заготовительном отделении можно принять следующее оборудование:

- резка, раскрой заготовок: торцово-круглопильный станок с производительностью в смену 1500 шт.;

- фугование заготовок: фуговальный станок с производительностью в смену 500-800 шт.;

- производство черновых заготовок: токарный станок или пресс с высеченным штампом с производительностью в смену 500-800 шт.

Заготовительное отделение в этом случае может разместиться на площади « 50-60 м2.

Для складирования заготовок целесообразно проектировать контейнеры-кассеты из 5-6-миллиметровой проволоки, расположенные на подвесном конвейере.

Формообразование прессованных изделий из древесины осуществляется в пресс-формах.

Для одноосного прессования древесины могут быть использованы гидравлические прессы с усилием 60-160 т, ходом ползуна 350-500 мм и размерами стола от 500x500 мм до 800x800 мм. Скорость перемещения ползунов 2-3 мм/с.

Для контурного прессования могут быть использованы гидравлические прессы с усилием 25-60 т, ходом ползуна 300-350 мм и средними размерами стола 500x500 мм и скоростью рабочего хода до 25 мм/с.

Детали из прессованной древесины после формообразования, без выемки из пресс-форм или обойм подвергаются сушке до 6-8% влажности. Сушка осуществляется в термокамерах при температуре 1051100С в течение 4-6 часов.

Может быть рекомендован и другой способ сушки - в петролатумных ваннах, снабженных подогревом до температуры петролатума 110-120 0С.

Пресс-формы или обоймы с деталями в проволочных кассетах погружаются в ванну на 2-2,5 часа. Петро-латумная сушка обычно совмещается с последующим охлаждением (в пресс-формах) в течение 2-3 часов в масляных ваннах. За этот период детали из прессованной древесины полностью пропитываются маслом.

Высушенные детали свободно удаляются из пресс-форм и поступают на окончательную обработку. Это могут быть операции подрезки торцов, склеивания, сверления отверстий, консервации окраской или окунанием в парафин и т.д.

В случае предъявления к деталям из прессованной древесины жестких эксплуатационных условий, целесообразно организовать контроль на их твердость, что можно осуществлять с помощью приборов для испытания деталей из прессованной древесины на твердость.

Литература

1. Хухрянский, П.Н. Опыт применения прессованной древесины для изготовления деталей машин / П.Н. Хухрянский. - М.: ГОСИНТИ, 1962. - 382 с.

2. Берзиньш, Г.В. Модифицирование древесины и использование ее в народном хозяйстве / Г.В. Бер-зиньш, А.Э. Змемелис. - Рига: ЛатНИИНТИ, 1983. - 61 с.

3. Наволокин, А.А. Обоснование технологии подготовки древесины осины для получения древесного угля с повышенными физико-механическими свойствами: дис. ... канд. техн. наук / А.А. Наволокин. - СПб., 2002. - 139 с.

---------♦-------------

УДК 674.023 В.А. Иванов, А.Н. Сухих

ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕСОПИЛЕНИЯ В ПЕРЕСТОЙНЫХ ХВОЙНЫХ НАСАЖДЕНИЯХ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ И ПОЛУЧЕНИЕ РАДИАЛЬНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

В настоящее время на предприятиях, заготавливающих древесину в районах Восточной Сибири, приоритетно получение экспортных и высококачественных лесоматериалов, в результате чего сокращается использование низкосортной древесины. В связи с этим возникает необходимость обеспечивать расширение комплексной переработки сырья для увеличения выхода деловой древесины не за счет роста объемов вывозки, а за счет получения из низкокачественной древесины продукции непосредственно на лесосеке в виде радиальных досок, брусьев, шпал и пиломатериалов общего назначения.

Авторами разработаны модели лесопильных установок, предложена технология и схемы раскроя низкосортной древесины для организации лесопиления на лесосеке и лесном складе при малообъемных лесозаготовках.

Диаметр пиловочника в значительной степени влияет как на выход полезной продукции, так и на ее качество (стоимость). Как правило, с увеличением диаметра пиловочника увеличивается процент использования сырья на 1 м3 и одновременно падает его себестоимость. Также диаметр пиловочника оказывает существенное влияние на качество вырабатываемой из него продукции. При прочих равных условиях больший диаметр комлевых бревен обеспечивает больший выход высококачественных пиломатериалов. Это объясняется главным образом тем, что с большим диаметром связывается, как правило, больший размер бессуч-ковой, т.е. наиболее качественной зоны древесного ствола, что особенно значимо для выработки радиальных пиломатериалов [1].

Древесное сырье должно обеспечивать как достаточно большой выход, так и возможно меньшую себестоимость получаемой из древесины продукции. Это гарантируется лишь тогда, когда размеры исходного сырья позволяют с достаточной полнотой использовать мощности перерабатывающих древесину механизмов без дополнительных операций.

На лесопромышленном факультете Братского государственного университета кафедрой «Лесоинженерное дело» разработаны модели лесопильных установок и предложены схемы раскроя низкосортной древесины для организации лесопиления на лесосеке, лесном складе при малообъемных лесозаготовках и береговой зоне водохранилищ. Для продольной радиальной распиловки лесоматериалов предлагается модель передвижной лесопильной установки (рис. 1). На установку для продольной радиальной распиловки лесоматериалов с применением круглопильного устройства получен патент на полезную модель № 55325, зарегистрированный 10.08.2006. в Государственном реестре РФ.

Установка на рис. 1 состоит из сборной рамочной станины 1, на которую установлены две направляющие трубы 2, винтовых стоек 3, служащих для подъема полок с поворотным устройством 4, обеспечи-