Исследование технологии получения однородных заготовок из березы, пораженной сердцевинной гнилью

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ОДНОРОДНЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ БЕРЕЗЫ, ПОРАЖЕННОЙ СЕРДЦЕВИННОЙ ГНИЛЬЮ

Торопов А.С. , Шарапов Е.С.

The results of researches new technologies of reception homogeneous production from the wood struck by central rotten stuff are submitted.

Одним из приоритетных направлений развития деревообрабатывающей промышленности является внедрение в производство ресурсосберегающих технологий, позволяющих максимально использовать древесное сырье. На сегодняшний день большое количество древесины, как комлевой, пораженной сердцевинной гнилью, так и вершинной оставляется в лесу после рубок.

В результате анализа существующих технологий использования древесины, пораженной сердцевинной гнилью можно сделать следующие выводы: существующие приоритетные направления использования древесины, пораженной сердцевинной гнилью не позволяют рационально использовать здоровую заболонную часть низкокачественной древесины; необходимо проектирование и внедрение специализированных технологий по переработке древесины, пораженной сердцевинной гнилью, способствующих максимальному выходу однородной продукции.

Под однородностью выходной продукции следует понимать относительное постоянство качественных характеристик и характеристик внешнего вида (в определенных пределах варьирования), получаемых вследствие использования технологий переработки древесины, позволяющих получать заготовки с различными характеристиками древесного материала, и сортировки полученных заготовок по данным характеристикам.

Одним из перспективных направлений использования древесины, пораженной сердцевинной гнилью является технология производства однородной выходной продукции путем получения криволинейных однородных заготовок и их выпрямления.

Проведены исследования плотности древесины березы, пораженной сердцевинной гнилью с целью выявления, и анализа влияния распространения сердцевинной гнили на здоровые заболонные и прилегающие к гнили участки древесины по радиусу лесоматериала.

Для повышения точности математической модели изменения плотности в древесине, пораженной сердцевинной гнилью, необходимо применять кусочную аллометрию (сплайн-функцию). Применительно к данным исследованиям необходимо разделение описания математическими моделями здоровых участков древесины и участков, пораженных сердцевинной гнилью. В соответствии с этим:

Г Рп = Pon±an*Lb£

,

где рп, р3 - плотность пораженной гнилью и здоровой частей исследуемого

"5

предмета труда соответственно, кг/м ; роп, р03 - начальная плотность пораженной

"5

гнилью и здоровой частей исследуемого участка керна соответственно, кг/м ; аП,

аЗ, ЬП, ЬЗ - константы начального состояния и равновесия пораженной гнилью и здоровой частей исследуемого предмета труда соответственно; ЬП, ЬЗ - расстояние по радиусу от оси исследуемого образца пораженного и здорового частей исследуемого предмета труда соответственно, м.

Уравнение изменения плотности здоровой заболонной части древесины березы: р = 480.0055 +1.4042Е - 8 * X415815

Уравнение изменения плотности пораженной гнилью части древесины березы: р = 419,579 + 0,33Е - 3 * X2'76329

Проведены морфологические исследования, в результате которых была построена морфологическая таблица технологий раскроя древесины, пораженной сердцевинной гнилью.

На основании данной морфологической таблицы синтезированы новые технологии использования древесины, пораженной сердцевинной гнилью, защищенные патентами РФ № 2237573, № 2252135.

Выделены четыре варианта деления древесины, пораженной сердцевинной гнилью, согласно морфологических исследований новых технологий раскроя древесины, пораженной сердцевинной гнилью: 1. Деление на заготовки по криволинейной поверхности (раскрой осуществляется по годичным слоям). а) совместное расположение оси пораженного слоя и оси лесоматериала, б) расположение оси пораженного слоя смещено относительно оси лесоматериала, 2. Деление на заготовки по криволинейной поверхности (раскрой осуществляется по одному радиусу кривизны), в) совместное расположение оси пораженного слоя и оси лесоматериала, г) расположение оси пораженного слоя смещено относительно оси лесоматериала. 1- лесоматериал, 2- пораженный слой, 3- получаемые заготовки, 4- контуры смещения рабочего органа (траектория движения).

Рисунок 1 Варианты получения однородных криволинейных заготовок из древесины, пораженной сердцевинной гнилью

Выпрямление криволинейной заготовки, с точки зрения сопротивления материалов, рассматривается как изгиб бруса. Практика применения и расчета балок, а также результаты предэксперимента по выпрямлению криволинейных заготовок показали, что в подавляющем большинстве опасным является то сечение, где М = М^ , поэтому практический проверочный расчет заготовок на прочность состоит в применении условия прочности по нормальным напряжениям.

Максимальные напряжения, возникающие в растягивающихся и сжимающихся слоях соответственно (заготовка большой кривизны формулы, малой кривизны формулы соответственно):

^ Мтах^! ^ Мтх * К о =- о =-

тх * ^ * е * тах с ^ * е *

о = Мтх * К1 о _Мтах * К

тах р ^ тах р ^

/г

12*7? - расстояние от оси криволинейной заготовки до нейтрального слоя,

К = К *0,5 ~е - расстояния от внутреннего слоя до нейтральной линии, К = К * 0,5 + е - расстояния от внутреннего слоя до нейтральной линии, Я - радиус кривизны до внутреннего слоя. Я - радиус кривизны заготовки, м., М - изгибающий момент, Нм., Е -модуль упругости, МПа., I - момент инерции сечения м4, равный Ь * к3 /12, Ь - ширина заготовки м., Ъ - высота, м.

Для проведения исследований процесса получения криволинейных заготовок резанием по криволинейной поверхности вдоль волокон был использован маятниковый копер. Целью проведения экспериментальных исследований процесса получения криволинейных заготовок резанием по криволинейной поверхности вдоль волокон являлось установление влияния толщины срезаемого слоя (Т, м.), углов резания (3 , 0.0175 рад.) и величины разности радиусов закругления волокон древесины и криволинейного ножа (А, м.) на энергосиловые показатели - работа (А, Дж.), удельная работа резания (и, Дж/м3).

и = 0,918031 - 0,788188*Т + 0,001706* А - 0,00396* 8 +0,385156*ТЛ2 + 0,00325*Т* А - 0,00825*Т* 8 +0,0000842* А Л2 - 0,000063* А * 8 + 0,00018125*

8 Л2,

3

где толщина заготовки Т, 10- м; величины разности радиусов закругления волокон древесины и криволинейного ножа А, 10-3м; угол резания 8, 0.0175 рад.; удельная работа резания и, *10Л-7 Дж/м3.

Целью проведения экспериментальных исследований процесса выпрямления криволинейных однородных заготовок в ходе гидротермической обработки являлось установление влияние толщины (В) заготовки на выходную величину - изменение радиуса изгиба образца А Я при высушивании до абсолютно сухого состояния. В результате проведения экспериментальных исследований была получена зависимость изменения радиуса изгиба образца А Я 10-3м. при высушивании до

-5

абсолютно сухого состояния от толщины В 10- м. 2500,00

ё

Р? 2000,00 «

и

| 1500,00 «

а

я 1000,00 х

а

щ

м

0,00

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50

Фактическая толщина В, 10А-3м.

Рисунок 2 - График изменения радиуса изгиба образца А Я 10-3м. при высу-

-5

шивании до абсолютно сухого состояния от толщины В 10-3 м

*

• •

#

•

1 V

Применение новых технологий использования древесины, пораженной сердцевинной гнилью, при производстве однородной продукции позволит рационально использовать ресурсы низкокачественной древесины.