Geum.ru
Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям  

На правах рукописи

  Щепкин Владимир Борисович 

Повышение объемного и качественного выхода радиальных пиломатеарилов при секторно-совмещенном способе раскроя бревен

05.21.05 - Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени 

                                        кандидата технических наук

Воронеж - 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования УВоронежская государственная лесотехническая академияФ (ФГБОУ ВПО ВГЛТА)

       Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

  Болдырев Владимир Семенович

       Официальные оппоненты: Шамаев Владимир Александрович

  доктор технических наук, профессор,

  профессор кафедры древесиноведения

  ФГБОУ ВПО УВоронежская

  государственная лесотехническая академия Ф

  Меркелов Владимир Михайлович

  кандидат технических наук, доцент,

  заведующий кафедрой технологии

  деревообработки ФГБОУ ВПО

  УБрянская государственная инженерно-

  технологическая академияФ

       Ведущая организация:  ФГБОУ ВПО УМосковский                                                     государственный университет лесаФ

Защита состоится 29 мая 2012 г.  в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 212.034.02 при Воронежской государственной лесотехнической академии (394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, зал заседаний - ауд. 240).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежской государственной лесотехнической академии (ФГБОУ ВПО ВГЛТА).

       Автореферат размещен на официальном сайте ВАК Минобрнауки РФ

Автореферат разослан 28 апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

  Скрыпников А.В.

ОБЩАЯ ХАРАТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Актуальность темы.

В последнее время, в России и за рубежом, отмечается стабильный спрос на высококачественные пиломатериалы, особенно при изготовлении столярно-строительных изделий. Причем предпочтение отдается пиломатериалам радиальной распиловки (угол наклона годичных колец к пласти ) и клееным. Первые имеют меньшую склонность к растрескиванию и усушке, короблению, большую прочность на изгиб и истирание, по сравнению с тангенциальными. Такие пиломатериалы вырабатывают развально-секторным и брусово-секторным способами только из толстомерных бревен (диаметром  40 см и более). Причем их объемный выход составляет не более 40 % при общем расчетном выходе обрезных пиломатериалов 58-62 %. Из тонкомерного сырья (диаметром 14-24 см), распиливаемого, как правило вразвал, получают обрезные пиломатериалы смешанной распиловки (являющиеся менее качественными и ценными), с расчетным выходом не более 50-55 %. Вторые обладают высокой формоустойчивостью, что обусловлено отсутствием в них внутренних напряжений, имеют большую прочность по сравнению с массивной древесиной. Однако и в этом варианте объемный выход конечной продукции составляет не более 50 %.

Для повышения объемного (до 70 % и более) и качественного выхода пилопродукции предложен (в виде патентов) ряд способов, согласно которым бревна подлежат раскрою вдоль на фрагменты непрямоугольного сечения и склеиванию в блоки. В этом ряду наиболее рациональным является секторно-совмещенный способ, который предусматривает получение из бревна секторов (секторных пиломатериалов) и формирование из них двух-, трех- и многослойных клееных блоков. Последние могут служить самостоятельной продукцией или распилены на спецификационные заготовки. При этом вся продукция может быть радиальной. Однако для реализации в промышленности указанных способов необходима разработка методологии получения и склеивания фрагментов бревен в блоки.

В связи с реализацией стратегии сбережения лесных ресурсов в качестве ее научного сопровождения актуальной задачей является разработка способов позволяющих увеличить объемный выход (до 70 % и более) и повысить качество обрезных пиломатериалов, в том числе и радиальных за счет склеивания секторов.

Цель настоящей работы - увеличение объемного и качественного выхода радиальных пиломатериалов за счет разработки и оптимизации параметров технологических операций получения и склеивания секторов.

Для достижения поставленной цели, в работе предусматривается решение следующих задач:

1. Разработать аналитический аппарат, позволяющий планировать раскрой бревен на сектора и на всех стадиях технологического процесса изготовления клееных секторных блоков, а также в условиях переменной влажности, определять параметры их поперечных сечений.

2. На основе экспериментальных исследований обосновать параметры размерно-качественной характеристики секторов для последующего их склеивания в блоки.

3. Теоретически обосновать и экспериментально исследовать продолжительность сушки секторных пиломатериалов.

4. Разработать технологические структурные модели, участвующих в склеивании поверхностных слоев радиального среза древесины сосны и ели и выявить условия формирования прочности радиального клеевого соединения.

5. Обосновать технико-экономическую эффективность изготовления клееной секторной пилопродукции. Аппробировать и внедрить результаты исследований в промышленность.

Объектом исследования является секторно-совмещенный способ раскроя бревен.

Методы исследования. Поставленные задачи решались посредством теоретических и экспериментальных исследований. Методика исследований соответствовала общепринятым в деревообработке стандартам и нормативам. Полученные данные обрабатывались методами математической статистики.

Научная новизна работы:

1. Разработан аналитический аппарат для определения размерных параметров поперечного сечения секторов и радиальных клееных секторных пиломатериалов на всех стадиях технологического процесса изготовления продукции и в условиях переменной влажности, отличающийся тем, что учитывает механическую обработку древесины, её линейную радиальную и тангенциальную усушку и разбухание, а также радиальную направленность клеевых швов.

2. Разработана методика оптимального планирования раскроя пиловочных бревен на спецификационные радиальные секторные пиломатериалы, отличающаяся учетом формы поперечного сечения, величины центрального угла и окончательных размеров секторов после высушивания.

3. Разработаны технологические структурные модели, участвующих в склеивании поверхностных слоев радиального среза древесины хвойных пород - сосны и ели, отличающиеся учетом размеров и количеством трахеид ранней и поздней зоны древесины и позволяющие определять емкость и контактную поверхность заполненного клеем слоя, а также условия формирования клеевого соединения.

4. Предложена методика определения продолжительности сушки секторов, отличающаяся учетом формы поперечного сечения пиломатериалов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Аналитический аппарат для определения размерных параметров секторных клееных пиломатериалов на всех технологических стадиях их изготовления и в условиях переменной влажности.

2. Методика оптимального планирования раскроя пиловочных бревен на спецификационные секторные пиломатериалы.

3. Методика определения продолжительности и кинетики сушки секторных пиломатериалов.

4. Структурная технологическая модель, участвующего в склеивании поверхностного слоя радиального среза древесины сосны и ели.

Значимость для теории и практики:

Расширены и дополнены теоретические основы получения секторных клееных пиломатериалов, учитывающие:

- изменение поперечного сечения секторов на различных технологических стадиях;

- размерно-качественную характеристику секторов и продолжительность их сушки;

- структуру, участвующего в склеивании поверхностного слоя радиального среза древесины сосны и ели;

- напряженное состояние радиальных клееных соединений;

- физико-механические свойства древесины сосны и ели в радиальном направлении бревна.

Деревообрабатывающая отрасль России получает основы технологического процесса изготовления формоустойчивых клееных секторных пиломатериалов:

- методику планирования оптимального раскроя бревен на сектора;

- рациональные параметры размерно-качественной характеристики секторов для последующего их склеивания;

- технологию формирования клееных радиальных секторных пиломатериалов;

- конструктивные решения по модернизации горизонтального ленточнопильного станка для производства секторов;

- модель поточной линии для производства секторных клееных блоков, включающую участки оцилиндровки и раскроя бревен на сектора, их сушку и склеивание в блоки.

Полученные результаты внедрены в производство на ООО Ниса и ООО ТД Воронежсрубдизайн (г. Воронеж), включены в два учебных пособия с грифом УМО по дисциплине Технология лесопильно-деревообрабатывающих производств.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы отмечены золотой медалью на Всероссийском студенческом конкурсе на лучшую научную работу за 2008 г, докладывались на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава ГОУ ВПО УВГЛТАФ  (2009 - 2011 г.г.), международной научно-практической конференции, посвященной 55-летию лесоинженерного факультета ВГЛТА УРесурсосберегающие и экологически перспективные технологии и машины лесного комплекса будущегоФ (г. Воронеж 2009 г.), международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию факультета УТехнология деревообработкиФ ВГЛТА (г. Воронеж 2010 г.), международной научно-технической конференции стран, участниц ЕврАзеС (г. Екатеринбург, 2010 г.), 11-ой международной научно-технической интернет-конференции УЛесной комплекс: состояние и перспективы развитияФ (г. Брянск, 2010 г.).

Публикации результатов исследований.

По материалам диссертационной работы опубликовано 25 печатных работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК, получено четыре патента РФ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и приложений.  Содержание диссертации изложено на 169 страницах печатного текста и включает 90 рисунков, 35 таблиц. Список использованных источников имеет 67 наименований, в том числе 3 на иностранном языке. Приложение содержит акты внедрения и другие материалы по теме диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, изложена научная новизна, практическая значимость, апробация и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проанализированы способы изготовления клееной пилопродукции из фрагментов бревен непрямоугольного сечения и обоснован выбор для проведения исследований секторно-совмещенного способа.

В последние десятилетия в России и за рубежом предлагаются и разрабатываются способы раскроя бревен на пиломатериалы сложного сечения (трапеции, пятиугольники и т.п.), которые позволяют оптимальнее вписать их в поперечное сечение сортиментов и тем самым значительно увеличить объемный выход конечной клееной продукции. В патентах и авторских свидетельствах предлагается выпиливать и склеивать: трапециевидные бруски из тонкомерных бревен в щиты; четвертины из оцилиндрованных бревен в пустотелый четырехкантный строительный брус; пиломатериалы непрямоугольного сечения в прямоугольные блоки  и др. Эффективный способ получения клееной продукции предложен в АС 490651, суть которого заключается в том, что бревно распиливают на сектора с одинаковой величиной центральных углов которые, после сушки, склеивают в блоки путем совмещения радиальных поверхностей, причем присердцевинную часть одного сектора совмещают с периферийной частью другого (рис.2). При раскрое блока, направив пропилы перпендикулярно годичным кольцам, получают клееные пиломатериалы радиальной распиловки. Объемный выход клееных заготовок увеличивается не менее, чем на 10 % по сравнению с классическими способами раскроя. Способ не реализован в производственных условиях вследствии отсутствия теоретической и экспериментальной базы.

Во второй главе представлен аналитический аппарат для определения размеров геометрических элементов сечения сырых, сухих, строганых и клееных секторных пиломатериалов в зависимости от центрального угла и диаметра бревен.

Сектора, используемые для изготовления секторных клееных пиломатериалов могут быть необрезными (рис. 1,а), обрезными по высоте (рис.1,б) и хорде (рис.1,в).

а, б, в - соответственно необрезной, обрезанный по высоте и по хорде сектора

R - радиус верхнего торца бревна, см; R1 - радиус сырого сектора, см;  - толщина пропила, мм; - центральный угол, град.; H - высота (толщина) сектора, мм; B - ширина обрезного сектора, мм; C  - хорда сектора, мм

Рисунок 1 - Схема сечения сектора

Параметры секторов, обрезанных по высоте и хорде, выражены следующими формулами:

       - для сырых секторных пиломатериалов

  (1); (2); (3); (4)

       - для сухих секторных пиломатериалов

или (5)

(6); (7);  ,  (8) 

где  R2, H2, B2, C2 - соответственно радиус, высота, ширина и хорда сухого  сектора, мм;

- центральный угол после тангенциальной усушки, град.;

- величина радиальной усушки, мм;

        - для сухих строганых секторных пиломатериалов

;  (9)

  (10);   (11); , (12)

где R3, H3, B3, C3 - соответственно радиус, высота, ширина и хорда сухого строганого сектора, мм;

- толщина снимаемого слоя при строгании, мм.;

- соответственно центральный угол сырого, сухого и строганого секторов (с погрешностью в доли градуса углы равны между собой), град.

Параметры клееных секторных блоков  (рис.2) выражаются следующими формулами:

  (13);   (14);

  (15); (16)

Учитывая, что в процессе эксплуатации вследствии изменения относительной влажности воздуха клееные секторные блоки могут изменять свое первоначальное сечение была разработана методика расчета окончательных размеров клееных секторных пиломатериалов после завершения усушки или разбухания древесины. Формулы для расчета указанных размеров показаны ниже:

  (17);    (18)

(19); , (20)

где Н, НУ, НР  - соответственно толщина секторной доски первоначальная, после окончания усушки и после разбухания, мм;

В, ВУ, ВР - соответственно ширина секторной доски первоначальная, после окончания усушки и после разбухания, мм;

,- соответственно тангенциальная усушка и разбухание по толщине,мм;

, - соответственно радиальная усушка и разбухание по ширине, мм; 

а, б - соответственно блок, склеенный из 2-х и 3-х секторов

1 - сухие строганные секторы; 2 - клеевой шов; H2бл и Н3бл - соответственно высота двойного и тройного клееных блоков; и - соответственно ширина блока обрезанного по высоте и хорде; hЦ толщина клеевого шва

Рисунок 2 - Схема клееного блока из секторов

В третьей главе изложена методика планирования раскроя бревен на секторные пиломатериалы, позволяющая определять их объем и объемный выход, оптимальную длину сырья и точность его сортировки.

Объемные выходы необрезного сырого Ос, сухого Осух и строганого сухого Остр секторов, равны:

,% ; (21)

,%; (22)

,%; (23)

где L - длина бревна, м;

n - количество выпиливаемых секторов из бревна, шт;

Vб - объем бревна, м3.

На объемный выход обрезных секторов значительное влияние оказывает величина центрального угла и способ обрезки секторов (рис.3). Наибольший объемный выход (70% и более) имеют сектора с , обрезанные по хорде (рис.3,б).

а)

б)

а, б - соответственно сектора, обрезанные по высоте и по хорде

1, 2, 3, 4, 5 - соответственно для бревен диаметром 14, 20, 30, 40 и 50 см.

Рисунок 3 - Зависимость объемного выхода сырых секторовот угла из цилиндрической части бревен

Для уменьшения потерь объема древесины при выработке секторов необходимо соблюдать точность сортировки  пиловочных бревен, которая не должна превышать 0,5 см (рис.4,а). При такой точности сортировки потери древесины, в диапазоне диаметров 14-40 см, равны 3-7% (рис.4,б).

а)

1Ц14 см; 2Ц20 см; 3Ц30 см; 4Ц40 см

б)

1Ц0,25 см; 2Ц0,5 см; 3Ц0,75 см; 4Ц1 см

Рисунок 4 - Зависимость относительной величины потери цилиндрического объема от отклонения радиуса бревна от номинального (а) и от диаметра бревна при заданной величине отклонения (б)

Установлено, что превышение объемного выхода цилиндров из короткомерных бревен над объемным выходом цилиндров из шестиметровых бревен очень велико (рис.5). Для бревен диаметром 14Ц 26  см оно составляет 10Ц15 % для бревен двухметровых и 5Ц10 % для бревен четырехметровой длины. На основе этих данных для выработки секторных пиломатериалов была определена оптимальная длина бревен, равная 2Ц 2,5 м.

а)

б)

1, 2, 3 - соответственно для бревен длиной 2, 4 и 6 м

Рисунок 5 - Зависимость объемного выхода цилиндров из бревен разной длины от их диаметра и зависимость превышения объема цилиндров длиной 4 и 2 м. по сравнению с цилиндрами шестиметровой длины от диаметра бревен

На основе проведенного во 2-ой и 3-ей главе аналитического анализа разработаны методики планирования раскроя оцилиндрованных бревен на сектора. Первый вариант предусматривает определение размеров сухих обрезных секторов, их количества, объема и объемного выхода из имеющегося объема оцилиндрованных бревен одного диаметра и длины. Второй вариант позволяет по заданным размерам и количеству сухих обрезных секторов определять необходимые для их выработки объем сырья требуемого диаметра, оптимальную величину угла , количество и объемный выход сухих секторов из одного бревна.

В четвертой главе изложены экспериментальные исследования размерно-качественной характеристики сырых и сухих сосновых секторов, а также методика определения продолжительности и кинетика их камерной сушки.

Сектора с центральным углом 22,5; 30 и , вырабатывали на горизонтальном ленточнопильном станке Wood-Maiser и круглопильном станке Ц-6 из оцилиндрованных свежесрубленных, а также высушенных в СВЧ-печи до влажности 20-22 %  сосновых бревен 1, 2 и 3 сортов диаметром 20-25 см, длиной 2 м, заготовленных в Левобережном лесничестве ВГЛТА.  Основными пороками секторов после их сушки в условиях отапливаемого помещения до влажности 12-15 % были продолговатые (свыше 70 %) и округлые (около 30 %) сучки, а также коробление. Наибольшее (до 4 мм, у 80 % образцов) ее значение по пласти в зоне продолговатых сучков имели сектора с . У секторов с коробление по пласти практически отсутствовало, а по кромке (до 8 мм) наблюдалось у всех секторов. Сектора из предварительно высушенных бревен коробления не имели. То есть наиболее качественными являются сектора с , получаемые из сырых бревен, или с , выработанные из сухих бревен.

Известно, что продолжительность камерной сушки пиломатериалов выбирается в зависимости от наибольшего расстояния, которое проходит влага из центра сечения к пластям. В прямоугольных пиломатериалах оно равно их толщине, в секторных пиломатериалах - сумме размеров перпендикуляров, восстановленных из точки пересечения биссектрис к пластям. На рисунке 6,а эта величина (сопоставимая толщина) обозначена как H1. Для выбора по известной толщине Н сектора (см. рис.1,б) разработан график, представленный на рисунке 6,б.

H1=OB1+OC1 (24)

Сравнительные экспериментальные исследования камерной сушки (температура 100, скорость движения агента сушки - воздуха - 1,5 м/с) прямоугольных пиломатериалов и секторов сопоставимой толщиной 25-60 мм до влажности показали, что продолжительность сушки секторов  меньше, а скорость их сушки выше на 27 %, чем у пиломатериалов прямоугольного сечения (рис.7).

а)

б)

Рисунок 6 - Схема (а) и график (б) для определения сопоставимой толщины H1  в зависимости от толщины сектора H

а)

б)

1, 2 Цсоответственно  прямоугольные и секторные пиломатериалы

Рисунок 7 - Кривая продолжительности (а) и скорости (б) сушки пиломатериалов толщиной 25 мм.

В пятой главе представлены результаты теоретического анализа прочности радиальных клеевых соединений древесины и экспериментальных исследований прочности при статическом изгибе секторных клееных пиломатериалов.

Для выявления условий формирования прочности радиального клеевого соединения разработаны технические структурные модели  поверхностного слоя радиального среза древесины сосны и ели, учитывающие их анатомическое строение, а также позволяющие определять расход клеевых материалов и проводить анализ прочности и долговечности клеевых соединений (табл. 1).

Таблица 1 - Технические параметры поверхностного слоя древесины сосны и ели на площади  1 см2 радиального среза

  Порода

Параметр 

Сосна

Ель

Поздняя

Ранняя

Поздняя

Ранняя

Площадь полости, см2

все на 1 см2, см2

0,15 0,62

0,77

  0,136  0,65

0,786

Площадь стенок, см2

всех  на 1 см2, см2

0,15 0,07

0,22

  0,1134  0,1

0,2134

Максимальная емкость поверхностного слоя, см3

 

 

Максимальная полная, см3

Средняя емкость поверхностного слоя, см3

 

Средняя полная, см3

Максимальная боковая контактная поверхность, см2

 

0,9 1,26

  0,7937  1,3

Максимальная полная, см2

3,12

3,1

Средняя боковая контактная поверхность, см2

0,45 0,68

  0,467  0,65

Средняя полная, см2

2,13

2,117

Средняя емкость поверхностного слоя на

1 м2,

36,18

39,05

       На основе технических параметров поверхностного слоя древесины сосны и ели был рассчитан оптимальный расход связующего (табл. 2), при толщине клеевой прослойки равной 0,1 - 0,5 мм [19].

Таблица 2 - Расход связующего при склеивании древесины, г

Марка клея

Порода

Kleiberit 304.1

КФ-БЖ

СФЖ-309

Сосна

95-135

110-160

110-150

Ель

100-140

120-167

108-156

На основе структурных моделей показано, что для достижения максимальной прочности клеевого соединения древесины необходимо, чтобы расход клея обеспечивал полное заполнение всех полостей трахеид радиальной поверхности и образование промежуточного слоя клеевого состава между склеиваемыми поверхностями.

Экспериментально (на примере древесины сосны, с применением клея на основе поливинилацетатной дисперсии УКлейберит 304.1Ф) показана возможность получения клееных двух- и трехслойных радиальных пиломатериалов из секторов с пределом прочности при статическом изгибе, превышающим на 10Ц30 % этот показатель у клееных пиломатериалов из радиальных досок прямоугольного сечения. Объясняется это характером изменения плотности древесины ствола сосны в поперечном направлении и особенностью формирования секторных клееных пиломатериалов. При формировании клееных секторных пиломатериалов присердцевинная зона древесины полностью перекрывается перефирийной зоной, имеющей плотность на 40-50 кг/м3 выше. Причем это перекрытие в секторных пиломатериалах наиболее значительное по сечению, чем у прямоугольных пиломатериалов. Это ведет к усреднению общей плотности в секторных пиломатериалах и приближается к наибольшему его значению.

В шестой главе изложены технологические особенности изготовления клееных секторных блоков и экономическая эффективность их производства.

Особенностью предлагаемой технологии является: оцилидровка бревен на станках, устраняющих их кривизну и формирующих цилиндрическую поверхность с шероховатостью, приближающейся к строганой; продольный раскрой по диаметральной плоскости на сектора с заданным центральным углом на однопильном ленточнопильном станке, оснащенном специальным манипулятором для зажима и поворота бревна; обрезка секторов по хорде (обрезка может не проводиться, если цилиндрическая поверхность секторов является лицевой, например, в стеновых и декоративный панелях); после сушки возможна вырезка дефектных мест, которая по объему в 4 раза меньше, чем у прямоугольных пиломатериалов; калибрование секторов (при  необходимости, например, при излишней шероховатости, нестабильности центрального угла и кривизне по длине сектора); холодное склеивание секторов в многослойные блоки путем совмещения их радиальных поверхностей; раскрой многослойных блоков на пиломатериалы или щиты.

Модели поточных линий по получению секторов и формированию клееных секторных блоков применительно к производственным условиям  ООО УДондревФ (г. Бобров Воронежской области) представлены на рисунках 8 и 9.

Представленные поточные линии позволяют получать при работе в одну смену 680 тыс. секторов с центральным углом выработанных из бревен диаметром 16-28 см., длиной 2 м 56970 шт. клееных секторных панелей размером: толщина 75-128 мм, ширина 600 мм, длина 2000 мм.

1 - бревнотаска; 2 - окорочный станок; 3 - оцилиндровочный станок;

4,6 - роликовый конвейер;  5,13 - поперечный цепной конвейер;  7 - бревноперекладчик; 8 - горизонтальный ленточнопильный станок; 9 - склиз; 10,15 - продольный ленточный конвейер; 11 - строгальный станок; 

  12 - сбрасыватель; 14 - тележка на рельсовом ходу.

Рисунок 8 - Модель поточной линии по раскрою бревен на сектора

1 - этажерка; 2 - поперечный конвейер; 3 - загрузочный конвейер; 

4 - калибровочный станок; 5 - клеенаносящий станок; 6 - разворотное устройство; 7 - ленточный конвейер; 8 - гидравлическая вайма;  9 - подвесной кран;

10 - траверсная тележка.

Рисунок 9 - Модель поточной линии по производству клееных секторных блоков

Для приведенных технологических и планировочных потоков расчет экономической эффективности показал, что чистый дисконтный доход равен 9151,43 тыс.руб., срок окупаемости 2,5 года. Это дает основания признать предлагаемые решения экономически эффективными и реальными к реализации.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разработан аналитический аппарат, позволяющий планировать раскрой бревен на сектора и на всех стадиях технологического процесса изготовления клееных секторных блоков, а также в условиях переменной влажности, определять параметры их поперечных сечений.

2. Теоретически и экспериментально установлено, что технологически обоснованными (наименьшее количество пропилов при раскрое бревен, наибольший объемный выход - 70 % и более, отсутствие покоробленности по пласти, наименьшее количество выходящих на пласти пороков и др.) являются сектора с центральным углом 30 - 45 град, обрезанные по хорде.

3. Разработана методика определения размеров (сопоставимой толщины) секторов, позволяющая подбирать режимы их камерной сушки, скорость которой выше, а продолжительность меньше на 27 %, чем у пиломатериалов прямоугольного сечения.

4. Разработана структурная модель участвующего в склеивании поверхностного слоя радиального среза древесины сосны и ели, учитывающая их анатомическое строение. На основе их моделей теоретически исследованы условия формирования максимальной прочности клеевого соединения и определены оптимальные расходы клеев для склеивания секторных пиломатериалов. Для достижения максимальной прочности клеевого соединения необходимо, чтобы:

а) расход клея обеспечивал полное заполнение всех полостей трахеид и образование промежуточного слоя клеевого состава между склеиваемыми радиальными поверхностями;

б) предел прочности поверхностного слоя, заполненного клеем, был больше предела прочности клеевой прослойки и предела прочности древесины.

5. Экспериментально показана возможность получения клееных радиальных пиломатериалов из секторов с пределом прочности при статическом изгибе, превышающим на 15-30 % этот показатель у клееных пиломатериалов из досок прямоугольного сечения радиальной или смешанной распиловки.

6. Применительно к деревообрабатывающему предприятию ООО УДондревФ разработана поточная линия, включающая в качестве основного оборудования оцилиндровочный станок позиционного типа, секторнопильный станок мощностью 680 тыс. секторов в год, и вертикальный пресс ПВС-3 для склеивания секторных панелей (размером 128x500x2000 мм) мощностью - 56900 штук в год. Экономическая эффективность предлагаемой поточной линии составляет 9151,43 тыс.руб. в год или при выпуске 1 м3 клееных секторных панелей - 2135,9 руб.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

В изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России

1. Щепкин, В.Б. Исследование клееных пиломатериалов из секторов [Текст] / В.Б. Щепкин // Вестник МГУЛ. Лесной вестник - Москва, 2011. - №3 - 140-144 с.

2. Щепкин, В.Б. Планирование раскроя бревен на секторные пиломатериалы [Текст] / В.Б. Щепкин // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2011. - №70(06). - Режим доступа:

3. Щепкин, В.Б. Влияние заполнения объема радиальной поверхности древесины клеевыми материалами на прочность клеевых соединений  [Текст] / В.Б. Щепкин // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2011. - №70(06). - Режим доступа:

4.Болдырев В.С., Щепкин В.Б. Способ изготовления клееных секторных блоков [Текст] / В.С. Болдырев, В.Б. Щепкин // Вестник МГУЛ. Лесной вестник - Москва, 2011. - №5 - 113-117 с.

В статьях и материалах конференций

5. Щепкин, В.Б. Новые способы производства пиломатериалов для последующего склеивания [Текст] / В.Б. Щепкин // Лес. Наука. Молодежь. Ц  2008. - С. 144-149.

6. Щепкин, В.Б. Исследование точности сортировки круглых лесоматериалов при их раскрое секторно-совмещенным способом [Текст]  / В.Б. Щепкин // Лес. Наука. Молодежь. - 2008. - C. 140-144.

7. Щепкин, В.Б. Оптимизация и границы применимости способа раскроя бревна на секторы для последующего склеивания [Текст] / Технология и оборудование деревообработки в XXI веке. - 2008. - №4 - C. 69-73.

8.  Щепкин, В.Б. Получение секторов одной толщины из бревен разных диаметров [Текст] /  В.Б. Щепкин // Технология и оборудование деревообработки в XXI веке. - 2008. - №4 - C. 66-69.

9. Щепкин, В.Б. Влияние величины центрального угла сектора на размеры его геометрических элементов [Текст] / В.Б. Щепкин // Вестник ВГЛТА. -  2009. - №2(7) - C. 86-93.

10. Щепкин, В.Б. Сравнительная сушка секторных и прямоугольных пиломатериалов [Текст]  / В.Б. Щепкин // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления. - 2008. - №13 - С. 24-28.

11. Кожухова, И.Г. Сбег бревна и цилиндрический выход [Текст] / И.Г. Кожухова, В.Б. Щепкин // Актуальные проблемы лесного комплекса. - 2009. -  №1 - С. 38-42.

12. Щепкин, В.Б. Структурная модель поверхностного слоя радиального среза древесины хвойных пород [Текст] / В.Б. Щепкин, В.А. Червинский, В.С. Болдырев // Ресурсосберегающие и экологически перспективные технологии и машины лесного комплекса будущего [Текст] : материалы международной

научно-практической конференции, посвященной 55-летию лесоинженерного факультета Воронежской лесотехнической академии. - 2009. - С. 62-69.

13. Щепкин, В.Б. Исследование влияния степени заполнения объема радиальной поверхности древесины клеевыми материалами на прочность клеевых соединений [Текст] / В.Б. Щепкин, В.А. Червинский, В.С. Болдырев // Ресурсосберегающие и экологически перспективные технологии и машины лесного комплекса будущего [Текст]: материалы международной научно-практической конференции, посвященной 55-летию лесоинженерного факультета Воронежской лесотехнической академии. - 2009. - С. 57-62.

14. Червинский, В.А. Напряженное состояние клеевого шва от задержанной усадки при склеивании радиальных пиломатериалов [Текст] / В.А. Червинский, В.С. Болдырев, В.Б. Щепкин // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления. - 2009. - №14 - С. 16-21.

15. Червинский, В.А. Влияние усушки и разбухания древесины на форму пиломатериалов из секторов и деформацию клеевых швов [Текст] / В.А. Червинский, В.С. Болдырев, В.Б. Щепкин // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления. - 2010. - №14 - С. 52-57.

16. Червинский, В.А. Теоретическое исследование влияния годичных слоев на величину внутренних напряжений клеевого шва [Текст] / В.А. Червинский, В.С. Болдырев, В.Б. Щепкин // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления. - 2010. - №14 - С. 52-57.

17. Щепкин, В.Б. Die experimental Vergleichende Forschung der Kinetik der Trocknung des sektor und rechtwinkligen Schnittholzes [Текст] / В.Б. Щепкин // Молодежь и наука: Реальность и будущее [Текст]: материалы III международной научно-практической конференции. - 2010. - С. 596-598.

18. Щепкин, В.Б. Планирование раскроя пиловочных бревен  [Текст] /  В.Б. Щепкин // Актуальные проблемы лесного комплекса. - 2010. - №1 -  С. 54-57.

19. Червинский, В.А. Влияние сучков на качество и объемный выход пиломатериалов [Текст] / В.А. Червинский, В.С. Болдырев, В.Б. Щепкин //  Актуальные проблемы лесного комплекса. - 2010. - №1 - С. 44-47.

20. Болдырев, В.С. Размерно-качественная характеристика сосновых секторов [Текст] / В.С. Болдырев, В.Б. Щепкин, В.С. Эськов // Актуальные проблемы лесного комплекса. - 2010. - №1 - С. 14-18.

21. Болдырев, В.С. Радиальные клееные пиломатериалы из секторов [Текст] / В.С. Болдырев, В.Б. Щепкин, Е.А. кузнецов // Актуальные проблемы лесного комплекса. - 2010. - №1 - с. 4-7.

22 . Щепкин, В.Б. Особенности сушки секторных пиломатериалов [Текст] / В.Б. Щепкин, А.И. Цуриков // Актуальные проблемы лесного комплекса. - Брянск, 2010. - Выпуск 27 - с. 126-131.

23. Щепкин, В.Б. Исследования секторно-совмещенного способа раскроя бревен на пиломатериалы [Текст] // В.Б. Щепкин, В.С. Болдырев, А.И. Цуриков // Современные технологические процессы получения материалов и изделий из древесины: материалы международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию факультета технологии деревообработки ГОУ ВПО Воронежская государственная лесотехническая академия  -  2010. - с. 147-151.

24. Болдырев, В.С. Способ получения секторных клееных пиломатериалов [Текст] /  В.С. Болдырев, В.Б. Щепкин, А.И. Цуриков // Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века: труды V международного Евро-Азиатского симпозиума. - Екатеренбург 2010 г., с. 34-38.

Просим принять участие в работе диссертационного совета Д 212.034.02 или выслать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, Воронежская государственная лесотехническая академия, ученому секретарю.

Тел./факс. 8-4732-53-74-18

Щепкин Владимир Борисович

ПОВЫШЕНИЕ ОБЪЕМНОГО И КАЧЕСТВЕННОГО ВЫХОДА РАДИАЛЬНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ ПРИ СЕКТОРНО-СОВМЕЩЕННОМ СПОСОБЕ РАСКРОЯ БРЕВЕН

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Отпечатано в УОП ГОУ ВПО ВГЛТА

394087, Воронеж, ул. Докучаева, 10

Подписано в печать 27.04.2012 тираж 100 экз.

Заказ №178 объем усл. п.л. 1,0

Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям