автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Повышение объемного и качественного выхода радиальных пиломатериалов при секторно-совмещенном способе раскроя бревен

005005322

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

- 8 ЛЕН 2011

Воронеж -2011

005005322

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Воронежская государственная лесотехническая академия" (ФГБОУ ВПО ВГЛТА)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Болдырев Владимир Семенович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Платонов Алексей Дмитриевич

кандидат технических наук, доцент Меркелов Владимир Михайлович

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО "Московский

государственный университет леса"

Защита состоится 23 декабря 2011 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.034.02 при Воронежской государственной лесотехнической академии (394613, 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 http://vak.ed.gov.ru/

Автореферат разослан 23 ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Скрыпников А.В.

ОБЩАЯ ХАРАТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Известно, что спрос на высококачественные пиломатериалы при изготовлении столярно-строительных изделий и другой продукции постоянно растет как в России, так и за рубежом. Причем предпочтение отдается пиломатериалам радиальной распиловки 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. Причем их объемный выход составляет не более 40%. Из тонкомерного сырья, распиливаемого, как правило, вразвал, получают обрезные пиломатериалы смешанной распиловки (являющиеся менее качественными и ценными), с расчетным выходом не более 50-55%. Вторые обладают высокой формоустойчивостыо, что обусловлено отсутствием в них внутренних напряжений в следствие вырезки дефектных мест, имеют большую прочность по сравнению с массивной древесиной. Однако и в этом варианте объемный выход конечной продукции составляет не более 50%.

В связи с реализацией стратегии сбережения лесных ресурсов актуальной задачей является разработка способов увеличения объемного выхода и повышение качества обрезных радиальных пиломатериалов. Для этого предложен (в основном в виде патентов) ряд способов, согласно которым бревна раскраивают вдоль на фрагменты непрямоугольного сечения и склеивают в блоки. В этом ряду наиболее рациональным является секторно-совмещенный способ, который предусматривает получение из бревна секторов (секторных пиломатериалов) и склеивание их в двух-, трех- и многослойные блоки таким образом, что вся продукция является радиальной. Ее объемный выход может составлять 70% и более. Для развития и реализации указанного способа необходима разработка методологии получения и склеивания фрагментов бревна в блоки.

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. Разработка аналитического аппарата, позволяющего 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. Экспериментальное исследование размерно-качественной характеристики сырых и высушенных секторов и разработка технологических требований для последующего их склеивания в блоки.

3. Теоретическое обоснование продолжительности и экспериментальное исследование кинетики сушки секторных пиломатериалов.

4. Разработка технических моделей поверхностного слоя радиального среза древесины и выявление условий формирования прочности радиального клеевого соединения.

3 ч

5. Выявление особенностей технологии изготовления клееной секторной пилопродукции и определение экономической эффективности ее изготовления. Внедрение результатов исследований в промышленность.

Объектом исследования является способ раскроя бревен на сектора и последующее их склеивание в двух-, трех- и многослойные блоки.

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 с использованием стандартных пакетов прикладных программ для персонального компьютера.

Научная новизна работы:

1. Разработан аналитический аппарат для определения размеров 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, 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 усушки.

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 и напряженное состояние клеевого соединения.

4. Предложена методика определения продолжительности сушки секторов, отличающаяся учетом поперечного формы 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 техническая модель поверхностного слоя радиального среза древесины хвойных пород.

Значимость для теории и практики:

Разработана теория получения секторных клееных пиломатериалов, учитывающая:

- изменение поперечного сечения секторов на различных технологических стадиях;

- размерно-качественную характеристику секторов и кинетику их сушки;

- структуру радиального среза поверхностного слоя древесины сосны и ели;

- напряженное состояние радиальных клееных соединений;

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

Практика России получает основы технологического процесса изготовления формоустойчивых клееных секторных пиломатериалов:

- методику планирования оптимального раскроя бревен на сектора;

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

- режимы формирования клееных радиальных секторных пиломатериалов;

конструктивные предложения 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 Всероссийского студенческого конкурса на лучшую научную работу за 2008 г, докладывались на конференциях профессорско-преподавательского состава ГОУ ВПО "ВГЛТА" (2009 - 2011 г.г.), международной научно-практической конференции, посвященной 55-летию лесоинженерного факультета ВГЛТА "Ресурсосберегающие и экологически перспективные технологии и машины лесного комплекса будущего" (г. Воронеж 2009 г.), международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию факультета "Технология деревообработки" ВГЛТА (г. Воронеж 2010 г.), международной научно-технической конференции стран, участниц ЕврАзеС (г. Екатеринбург, 2010 г.), 11-ой международной научно-технической конференции "Лесной комплекс: состояние и перспективы развития" (г. Брянск, 2010 г.). Публикации результатов исследований.

По материалам диссертационной работы опубликовано 16 печатных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК. Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и приложений. Содержание диссертации изложено на 173 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 оцилиндро ванных 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 а 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 утла а и диаметра бревен.

Сектора, используемые для изготовления секторных клееных пиломатериалов могут быть необрезными (рис. 1,а), обрезными по высоте (рис. 1,6) и хорде (рис.1,в).

Я - радиус верхнего торца бревна, см; Л/ - радиус сырого сектора, см; 6 - толщина пропила, мм; а - центральный угол, град.; Н - высота (толщина)

сектора, мм; В - ширина обрезного сектора, мм; С - хорда сектора, мм Рисунок 1 - Схема сечения сырого необрезного (а), обрезанного по высоте (б)

и хорде (в) сектора.

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

- для сырых секторных пиломатериалов

(I); H = Rrsma (2); в = л,-cosa (3); С =

/?1 - sinn

(4)

$т(90-а/2)

- для сухих секторных пиломатериалов

R2 = J(R, - sincos^--(5P)2 или R1=Rl-SP- (5)

Hi = /?2 sin a, (6); cosa; (7); С, = , (8)

s¡n(90-a2/2)

где И}, В2, С2 - соответственно радиус, высота, ширина и хорда сухого сектора, мм;

а - центральный угол после тангенциальной усушки, град.; ¿>,- величина радиальной усушки, мм;

- для сухих строганых секторных пиломатериалов

Я,=(Я,-со8(а3/2)-Д,- у )■—!—; (9)

sm(a3/2) cosa3

//3 = /?3-sina3 (10); B} = Ri-cosa3 (11); C3 = , (12)

sm(90-a3/2)

где R_i, H¡, Й). C'( - соответственно радиус, высота, ширина и хорда сухого строганого сектора, мм;

у - толщина снимаемого слоя при строгании, мм.;

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

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

//2¡, = Srsinü2+— (13); H¡út =2Н,= 2(Л3 • sin а, н---—) (14);

cosa3 cosa,

B£c=VC0saJ U5); Кор =Ri (2-cosa3) + A-sina3 (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:

Ну =Н ~(ЛТУН + tg(a/2) (17); НР = И +

Ь-ТРН + ^РП

■íg(a/2) (18)

8y=B-(Am/ ■tg(a/2) + Arys) (19); Br=B + ATrH ■tg(a/2) + Arl,3, (20) где Я, Ну, НР - соответствеЕшо 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;

а„, , дт, - соответственно тангенциальная усушка и разбухание по толщине,мм; , Д,„ - соответственно радиальная усушка и разбухание по ширине, мм;

1 - сухие строганные секторы; 2 - клеевой шов; Н2б„ и Hi&, - соответственно высота двойного и тройного клееных блоков; в^ и в;; - соответственно ширина блока обрезанного по высоте и хорде; h- толщина клеевого шва Рисунок 2 - Схема двойного (а) и тройного (б) 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 Осш и строганого сухого Остр секторов, равны:

- а ■ L- п сыр= 360 • vs 1 _ zcR; • а, • L n

°cVx = —--и

' 360 ■ V.

0„„

n^-a-L n |Q %

360 -Ув лЯ■ а, • L ■ п

360 •

■100,%;

№ «з (R) V

-— или —

UJ a U )

100,%;

(21) (22) (23)

где £ - длина бревна, м;

п - количество выпиливаемых секторов из бревна, шт; У6 - объем бревна, м3.

На объемный выход обрезных секторов значительное влияние оказывает величина центрального угла а и способ обрезки секторов (рис.3). Наибольший объемный выход (70% и более) имеют сектора с а =22,5-45', обрезанные по хорде (рис.3,6).

а)

1, 2, 3, 4, 5 - соответственно для бревен диаметром 14, 20, 30, 40 и 50 см. Рисунок 3 - Зависимость объемного выхода сырых секторов, обрезанных по высоте (а) и по хорде (б), от угла а 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)

1-14 см; 2-20 см; 3-30 см; 4-40 см

б)

-0,25 см; 2-0,5 см; 30,75 см; 4-1 см

Рисунок 4 - Зависимость относительной величины потери цилиндрического объема д„ 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 14- 26 см оно составляет 10-15 % для бревен двухметровых и 5-10 % для бревен четырехметровой длины. На основе этих данных для выработки секторных пиломатериалов была определена оптимальная длина бревен, равная 2- 2,5 м.

[Г ; ,' -

■5 , -

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 а , 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 45', вырабатывали на горизонтальном ленточнопильном станке Шоой-МаЫг 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 1215% 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 а =22,5". У секторов с а = зо-45'коробление по пласти практически отсутствовало, а по кромке (до 8 мм) наблюдалось у всех секторов вследствии неравномерного распределения влаги по их объему. В торцевых зонах влажность секторов на 12-16% меньше, чем в их середине. Сектора из предварительно высушенных бревен коробления не имели. То есть наиболее качественными являются сектора с а = 30 -45', получаемые из сырых бревен, или с а = 22,5-45', 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 Н,. Для выбора по известной толщине Н сектора (см. рис. 1,6) разработан график, представленный на рисунке 6,6.

Н,=ОВ,+ОС1 (14)

Сравнительные экспериментальные исследования камерной сушки (температура 100 с, скорость движения воздуха 1,5 м/с) прямоугольных пиломатериалов и секторов сопоставимой толщиной 25-60 мм показали, что продолжительность сушки секторов меньше, а скорость их сушки выше на »27,6%, чем у пиломатериалов прямоугольного сечения (рис.7).

1

/Т\ 1'"■"-/■

а) б)

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

УУ^-

а) б)

Рисунок 7 - Кривая продолжительности (а) и скорости (б) сушки прямоугольных пиломатериалов (1) и секторов (2) сопоставимой толщиной 60 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 см радиального среза

--------- Порода Параметр "——-_______ Сосна Ель

Поздняя | Ранняя Поздняя | Ранняя

Площадь полости, см2 все на 1 см2, см2 0,09 0,72 0,81 0,111 0,693 0,804

Площадь стенок, см2 всех на 1 см2, см2 0,11 0,08 0,19 0,089 0,107 0,196

Максимальная емкость поверхностного слоя, см5 0,26 10"' 2,59-КГ3 0,388-Ю"3 2,7-Ю"3

Максимальная полная, см3 2,852-Ю"3 3,09-Ю"3

Средняя емкость поверхностного слоя, см3 0,1310"' 1,29-10"' 0,19-10"' 1,35-10"'

Средняя полная, см3 1,425 10"' 1,5456-10"'

Максимальная боковая контактная поверхность, см2 0,58 1,44 0,711 1,49

Максимальная полная, см2 3,02 3,02

Средняя боковая контактная поверхность, см2 0,29 0,72 0,311 0,745

Средняя полная, см2 2,01 2,06

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.

На основе разработанной методики расчета линейной усушки и разбухания пиломатериалов, склеенных из секторов, установлены условия стабильного состояния клеевого шва в процессе эксплуатации, а именно: относительная остаточная задержанная усадка клеевого шва после окончания усушки должна быть не менее нуля; относительная остаточная деформация клеевого шва при разбухании должна быть меньше относительной величины предельно-допустимой деформации разрушения клеевого шва.

Экспериментально (на примере древесины сосны, с применением клея на основе поливинилацетатной дисперсии "Клейберит 304.1") показана возможность получения клееных двух- и трехслойных радиальных пиломатериалов из секторов с пределом прочности при статическом изгибе, превышающим на 10-20% 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 па 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 "Дондрев" (г. Бобров Воронежской области) представлены на рисунках 8 и 9.

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

ргг—-—■Тз-г.тгтг-

• Гтт- Л <? О <2 ^

1^»{

0 0

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

Представленные поточные линии позволяют получать при работе в одну смену 680 тыс. секторов с центральным углом 45' 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.

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 покоробленное™ по пласти, наименьшее количество выходящих на пласти пороков и др.) являются сектора с центральным углом зо-45°, обрезанные по хорде.

3. Разработана методика определения размеров (толщины) секторов, позволяющая подбирать режимы их камерной сушки, скорость которой выше, а продолжительность меньше на «27,6%, чем у пиломатериалов прямоугольного сечения.

4. Разработана структурная модель поверхностного слоя радиального среза древесины хвойных пород, учитывающая ее анатомическое строение. На основе этой модели теоретически исследовано условие формирования прочности клеевого соединения для достижения максимальной прочности которого необходимо, чтобы расход клея обеспечивал полное заполнение всех полостей трахеид и образование промежуточного слоя клеевого состава между склеиваемыми радиальными поверхностями.

5. Экспериментально показана возможность получения клееных радиальных пиломатериалов из секторов с пределом прочности при статическом изгибе, превышающим на 10-20 % этот показатель у клееных пиломатериалов из досок прямоугольного сечения.

6. На основе деревообрабатывающего предприятия ООО "Дондрев" разработана поточная линия на базе специального секторнопильного станка мощностью =680 тыс. секторов в год и клееных секторных панелей (размером 128x500x2000 мм) мощностью - 56900 штук в год. Экономическая эффективность предлагаемой технологии 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. - 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: http://ej.kubagro.ru/2011 /06/pdf/52.pdf

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: http://ej.laibagro.ru/2011/06/pdf/53.pdf

В статьях и материалах конференций

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

5. Щепкин, В.Б. Оптимизация и границы применимости способа раскроя бревна на секторы для последующего склеивания / ж. Технология и оборудование деревообработки в XXI веке. - Воронеж, 2008. - №4 - С. 69-73.

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

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

8. Щепкин, В.Б. Структурная модель поверхностного слоя радиального среза древесины хвойных пород [Текст] / В.Б. Щепкин, В.А. Червинский, B.C. 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. - Воронеж,2009. - С. 62-69.

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

10. 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. - Невеномыск, 2010. - С. 596-598.

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

12. Щепкин, В.Б. Зависимость объемного выхода секторных пиломатериалов от их толщины [Текст] / В.Б. Щепкин // Актуальные проблемы лесного комплекса -Воронеж, 2010. - №1 - С. 51-54.

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

14 . 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.

15. Щепкин, В.Б. Исследования секторно-совмещенного способа раскроя бревен на пиломатериалы [Текст] // В.Б. Щепкин, B.C. Болдырев, А.И. Цуриков // Современные технологические процессы получения материалов и изделий из древесин ы: материалы международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию факультета технологии деревообработки ГОУ ВПО

«Воронежская государственная лесотехническая академия» - 2010.-е. 147-151.

16. Болдырев, B.C. Способ получения секторных клееных пиломатериалов [Текст] / B.C. Болдырев, В.Б. Щепкин, А.И. Цуриков // Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века: труды V международного Евро-Азиатского симпозиума. - Екатеринбург 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: 394613, 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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Отпечатано в УОП ГОУ ВПО «ВГЛТА» 394087, Воронеж, ул. Докучаева, 10 Подписано в печать 21.11.2011. Тираж 100 экз. Объем усл. п.л. 1,0. Заказ № 455