Разработка технологии получения строганого шпона из древесины березы с ядровой гнилью (стр. 1 )

На правах рукописи

Шарапов        Евгений        Сергеевич

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ

СТРОГАНОГО ШПОНА ИЗ ДРЕВЕСИНЫ

БЕРЕЗЫ С ЯДРОВОЙ ГНИЛЬЮ

05.21.05 Древесиноведение, технология

и оборудование деревообработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Архангельск 2008

Работа выполнена в Казанском государственном технологическом

университете (КГТУ)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки республики Марий Эл,

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ; кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Ведущая организация:

(424000, г. Йошкар-Ола, ул. Пугачева, 1)

Защита состоится  9 июня 2008 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.008.01 при Архангельском государственном техническом университете (АГТУ) (наб. Северной Двины, 17, главный корпус, ауд. 1228).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АГТУ

Автореферат разослан  8 мая 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. 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 ядровой гнилью, так и вершинной оставляется в лесу после рубок.

Распределение плотности (соответственно, механических характеристик) и характеристик внешнего вида по радиусу ствола неравномерно, и в большинстве своем изменяется от сердцевины к заболони, что наиболее сильно проявляется в комлевой древесине.

В существующих способах раскроя, в том числе и древесины, пораженной ядровой гнилью, получают выходную продукцию с различной плотностью и характеристиками внешнего вида, используя при этом сердцевинные зоны лесоматериала.

В большинстве своем, раскрой осуществляется радиальными пропилами (плоскостями деления). Применение тангенциальных плоскостей деления (или близких к тангенциальным) лесоматериала  позволит добиться разделения (сортировки) получаемых частей по качественным, механическим характеристикам и характеристикам внешнего вида.

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

Получение продукции с варьируемыми характеристиками по качеству позволит в условиях современного рынка обеспечить всесторонние нужды потребителей.

Одним из перспективных направлений использования древесины, пораженной ядровой гнилью, является технология производства качественной выходной продукции путем получения криволинейного строганого шпона и его выпрямления.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка и научное обоснование технологии получения строганого шпона из древесины березы с ядровой гнилью.

В соответствии с поставленной целью и основными направлениями работы необходимо решить следующие основные задачи:

Исследовать изменения величины плотности древесины березы, пораженной ядровой гнилью, по радиусу лесоматериала в комле. Выполнить теоретические и экспериментальные исследования влияния геометрических характеристик круглых лесоматериалов, пораженных ядровой гнилью, и вариантов раскроя по новым технологиям на величину объемного выхода строганого шпона. Исследовать влияние геометрических параметров криволинейных образцов шпона на величины усилий и напряжений, возникающих в растягивающихся и сжимающихся слоях, при их выпрямлении. Выполнить экспериментальные исследования процесса строгания по криволинейной образующей режущего инструмента. Экспериментально установить влияние геометрических параметров криволинейного строганого шпона на степень его выпрямления в ходе гидротермической обработки.

Предмет и методы исследований. Предмет исследований – технология получения строганого шпона из древесины березы с ядровой гнилью.

В диссертационной работе были использованы: 1) аллометрический метод и математические модели для описания образующей хлыстов и изменения величины плотности древесины березы, пораженной ядровой гнилью; 2) морфологический метод для поиска новых технологий переработки древесины березы, пораженной ядровой гнилью; 3) метод конечных элементов при моделировании процесса выпрямления криволинейных образцов шпона в пакете Mechanical Desktop Power Pack.

Для теоретических исследований и обработки экспериментальных данных применялись методы математической статистики и программы: Statgraphics 2.1, Statistica 5.0, Origin 6.1, MathCAD 2001i Professional, TableCurve 2D, Excel XP.

Научная новизна. Установлены закономерности изменения величины плотности древесины березы, пораженной ядровой гнилью, по радиусу лесоматериала в комле; установлены взаимодействия геометрических характеристик круглых лесоматериалов, пораженных ядровой гнилью, и вариантов раскроя по новым технологиям с величиной объемного выхода строганого шпона; установлены взаимосвязи геометрических параметров криволинейных образцов шпона с величинами усилий и напряжений, возникающих в растягивающихся и сжимающихся слоях при их выпрямлении; предложены новые технологии раскроя круглых лесоматериалов, пораженных ядровой гнилью, защищенные патентами РФ № 000, № 000, № 000, № 000, №  2301145, № 000.

На защиту выносятся следующие научные положения:

Новые технологии раскроя круглых лесоматериалов, пораженных ядровой гнилью. Математическая модель и результаты моделирования процесса выпрямления криволинейных образцов шпона. Математическая модель и результаты экспериментальных исследований величины объемного выхода строганого шпона при раскрое круглых лесоматериалов по новым технологиям. Результаты экспериментальных исследований процесса строгания по криволинейной образующей режущего инструмента. Результаты экспериментальных исследований процесса выпрямления строганого шпона в ходе гидротермической обработки.

Достоверность выводов и результатов исследований. Научные положения и выводы, изложенные в данной работе, обоснованы теоретически и отражают физическую сущность рассматриваемых явлений. Достоверность результатов исследований обеспечена применением системного подхода при разработке математических моделей и методик.

Практическая значимость.

Способы раскроя круглых лесоматериалов, пораженных ядровой гнилью, могут быть использованы при раскрое низкокачественной древесины и позволяют повысить величину объемного выхода строганого шпона при повышении качества выходной продукции.

Математические модели и результаты экспериментальных исследований величины объемного выхода строганого шпона, а также результаты морфологических исследований способов раскроя могут быть использованы при проектировании новых рациональных технологий переработки круглых лесоматериалов, пораженных ядровой гнилью.

Математические модели, результаты моделирования и экспериментальных исследований процессов раскроя круглых лесоматериалов, пораженных ядровой гнилью, по новым технологиям могут быть использованы для определения рациональных геометрических характеристик выходной продукции.

Реализация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований прошли производственную проверку и использованы при получении строганого шпона для фанерования опытной партии дверей в условиях .

Апробация работы. Основные научные положения и результаты исследований докладывались, обсуждались и были одобрены на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (Вологда, 2004 г.), научных конференциях профессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов, сотрудников МарГТУ в 2002, 2003, 2004 гг., международной выставке «Сиблес. Деревообработка 2007» (Новосибирск, 2007 г.), всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука – региону» (Вологда, 2008 г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, из них 1 по списку ВАК. Получено 6 патентов на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, 4 раздела, выводы и рекомендации, список литературы и приложения. Объем работы: основного текста – 120 с., иллюстраций – 35, таблиц –19, список литературы – 156 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель, научная новизна, практическая значимость и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен обзор используемых в диссертации работ, посвященных исследованию способов раскроя и переработки древесины, пораженной ядровой гнилью, сформулированы задачи исследований.

В работе использованы материалы исследований способов раскроя и переработки древесины, пораженной ядровой гнилью, ученых: , , ,  , , и других.

В основном данные работы посвящены исследованиям различных способов раскроя древесины, пораженной ядровой гнилью, выявлению способов, позволяющих получить наибольший объемный и качественный выход различных видов конечной продукции, анализу и описанию закономерностей распространения внутренних гнилей по разным породам древесины.

В результате обзора способов раскроя и использования древесины выявлено два основных направления развития исследований: производство технологической щепы и балансов для различных отраслей промышленности и производство короткомерной пилопродукции. Приводятся обоснования использования раскроя низкокачественной древесины различными способами. Исследованы объемы поступления низкокачественной древесины, которые во многом зависят от состояния лесов, интенсивности и методов их эксплуатации. Для перспективного планирования и проектирования выхода качественного сырья после обработки низкокачественной древесины необходимы сведения о запасах спелых и перестойных насаждений, породном составе произрастающих древостоев.