автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Разработка конструкций и технологий щитовых деталей мебели пониженной материалоемкости

РГ6 од

БЕЛОРУССКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ?! ИНСТИТУТ ИМЕНИ С. II КИРОВА

На правах рутением

БОГУШ ВЛАДИМИР ДМИТРИЕВИЧ

уда 674. 05

ГДИРДЕОТКЛ ПГСГСТРКПЩП П ТЕЖОЛОГШ СЛТСВ«X ДЕШИ НЕШЯ ПШЯГЗВГОЯ ИШЗДвЖаЯОСП!

Специальность 05.21.05 "Технология и оборудование деревообрабатывающих производств, дрэвесшюведениегг

Д И, О СЕРТЛЦИЯ в виде научного доклад^ на соискание учбноЯ степени кандидата технических наук

Минск 1993

Работа выполнена на ЦЦО "Речицадрев" и в Белорусскоэд технологическое инстй2уте им.С.М.Кирова на кафедре технологии деревообрабатывающих производств.

Научный руководитель профессор А.А.БАРТАШЕВИЧ Официальные оппоненты: доктор технических чаук,

профессор А.Н.КИРИЛЛОВ; • авдидат технических наук

в.и.лшнь

Ведущее предприятие Гомельское производственное

деревообрабатывающее объединение "Гомельдрев"

Защита диссертации состоится " 1993 года

в _ часов на заседании специализированного совета

К.056 01.01 в Белорусском ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте им. С.М.Кирова (220630, г.Минск, ул. Свердлова, 13.$, корпус 4, зал заседаний).

С основными научным работали по теме диссертации и научньм докладом можно ознакомиться в библиотеке Белорусского ордена Трудового Красного Знамени технологического института и««. С.М.Кирова.

Научный доклад разослан Тс1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

С.П.ТРОФИМОВ

- з-

. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АМУАПЬЮСТЬ ТЕШ. Необходимость удовлетворения населения и организаций в изделиях мебели при ограниченных возможностях расширения сырьевой базы выдвигают на первый план проблему рационального использования материалов. В качества основного конструкционного материала при производстве корпусной мебели используют древесностружечные плиты, которые берут как правило одинаковой толщины для всех деталей изделия, хотя размеры их разные и они воспринимают неодинаковые нагрузки.

Выбор оптимальных конструкций и размеров щитовых деталей является, таким образом, одним из важнейших направлений снижения материалоемкости мебели и представляет важное практическое значение.

Параду с древесноструяечны-'и плитами, в производстве мебели используЬтся и другие конструкционные материалы, в частности, стекло. Область применения стеклч >»ожот -быть расширена, если его облицевать пленками или строганым шпоном. Разработкой режимов облицовывания стекла ран.э не занимались и изучение данной проблем также представляет практическое значение.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ заключается в повышении реактивности производства щитовых деталей "ебели (основного конструктивного элемента издел-Ч) путе« выбора их опти"альных размеров, применения эффективных материалов и технологии изготовления.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ:

0 - дать енализ различных вариантов изготовления щитовых деталей "ебели и их относительную -зкономическую эффективность;

■• - дать теоретическое и эйсперччентальноо обоснование примешрюоти в производство мебели древесностружечных плит различных тс$щин; , '

- разработать технологи» облицошвакия листового стекла разли'гны^и облицовочни»'!! материалами и изучить свойства порученного '»атериала;

~ - дать обоснование <$ор"оустойчивости клееных 'кон^трук-' ций;

- разработать принципиальное устройство установки для облицовывания листовых »атериалов;

НА ЗАИШУ ШЮСЯТСЯ: ... _ ..

1. Результаты анализа при«еняе"ых вариантов изготовления щитовых деталей и их эконо'«ической эффективности.

2. Результаты теоретических исследова1 чй: по обоснованию оптимальных толщин древесностружечных плит для изделий "ебели; по обоснованию 'эрчоустойчивости облицованного листового стекла. .... ■

3. Результаты экспериментальных исследований по разработке технологии облицовывания листового стекла и конструкция щитов на основе стекла и разработке установки для облицовываг ния, по изучению ползучести щитовых элементов '»ебели.

4. Результата внедрения разработок в производство.

НАУЧНАЯ ЮВШНА работы заключается в обосновании выбора оптимальной толщины древесностружечных плит для производства мебели;

разработке технологии облицовывания листового стекла и расширении воэ"ожностей его применения в производстве "ебели

разработке оборудования для облицовывания хрупких »»а-териалов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦВНЮСТЬ работы заключается в то-«, что результаты исследований послужили основой для освоения производства древесностружечных плит толщиной 12 мн, внедрения экономичных конструкций и технологии изготовления щитовых де талей в производстве "ебели. По результатам работ получено 3 авторских свидетельства.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Освоено производство »ебели с использование*' древесностружечных-•плит толщиной 15 Освоено изготовление пли"* толщиной 12

Изготовляла опытная установка для облицовывания листов го стекла и изготавливаются опытные изделия с при"0нением такого стекла.

АПРОБАЦИЯ РАВОТИ. Работа одобрена на расширенном заседании кафедры технологии деревообрабатывающих производсиз Белорусского технологического институт :!".СЛ.Кирова.

Основные результаты доложены и обсуждены на научно-технических конференциях БТИ им.С;М.Кирова (1987...1993 г?.), на республиканской научно-технической конференции (г.Минск, 1989 г.), изложены в отчетах кафедры технологии деревообрабатывающих производств по НИР (гос.регистрация Р 01860012003).

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 печатных работ, в том числе монография, получено 3 авторских свидетельства, представлен нау- ¡¿ый отчет по теме.

СОДЕНКАШЕ РАБОШ ВВЕДЕНИЕ

Щитобыэ детали в изделиях мебети являются основными конструкционны- 'и эле"ента,'и, а на их долга приходится большая часть "атериалов. Поэтов создание рациональных конструкций и технологии изготовления щитовых деталей и»?еет большое значение с конструктивной, технологической, экономической и других точек зренНя.

Конструкции щитовых деталей используются разные [I] . Наиболее широкое распространение получили щиивГ из древесностружечной плиты, облицованные древесным шпоном (в первую очередь строганым), пленками на основе <5у*»аг, пропитанных синтетическ1!"и со л а-и и ре:хе - другими облицовочными >«ате» риалами (искусственными кожами, полизшшлллориднуи пленками, пергаментными буога-'и). Изготовление таких щитов наиболее технологично, лоросга поддается автоматизации.

Для изготовления добрйтной мебели, особенно на экспорт, используют щитобыэ детали, полученные из массивной древесницы. Но изготовление таких деталей требует большого расхода качественной древесины и более трудоемко по сравнению со щитами из -древесностружечных плит. Более рациональными являются ра-о'гнко конструкции щитов. Филенки, вставленные в рамки таких щитов, но^'т быть малых сечений. Б их -ачестве ^ могут исполйзоваться стекло, облицованные древесноволокнистые . п.\ ли, тонкие древесностружечное плиты, фа1ирч и др.

Рациональными конструкции) с точки зрения материалоемкости являются п-^стотолыз щиты, при изготовлении которых в качестве л<? 'олнитеяя могут использоваться отходи лисискх и

- Ь -

плитных материалов, пластмассы и бумага. Такие щиты больше применятся в строительстве, а в мебельном производстве их использование ограничено из-за слабой механизации процесса изготовления. За рубежом щиты с сотовъ»' заполнение-» используются достаточно пп'роко.

Различные элементы "ебели -огут изготавливаться из стружечно-клеевой композиции методом прессования. За рубеже» применяют технологию изготовления -»ебели для сидения из стружечно-клеевой >»ассы а сочетании с мягкими элементами. Крепежные детали закладываются в сесь перед (формованием детали. Из стран СНГ изготовление щитовых и брусковых деталей для мебели из стружечно-клеевой «ассы наибольшее распространение получило на Украине.

Снижение материалоемкости наиболее распространенных видов щитов, т.е. из облицованных древесностружечных плит, • осуществлялось в основном эа счет уменьшения толщины плит [ I ] . Значительная экономия была .достигнута при переходе с толщины 19 мм на толщину 16 '<•» (1976-1980-е гг.), затем с 16 га 15 «ч. Кроме того, возможно изготовление щита и из плит двух толщин, например, 15 и 10 •«». За рубежом ассортимент выпускаемых древесностружечных плит по толщинам большой (ф, 8, 10, Т< "»' и др.) и в производстве мебели они находят применение для изготовления различных деталей малых размеров или малонагруженных. ВПКШоч совместно с ВН1Ю "Сопэнаучплитпром" разработаны рекомендации по соединениям щитов различной толщины. Показано, что при испог зовании плит толщиной 14 мм может использоваться существующая фурнитура, а при меньшей толщине плит необходима специальная. Однана в этих рекомендациях не указывается, как выбирать толщину плит в зависимости от габаоитов изделия и размеров деталей, а также (что особенно важно) от величины эксплуатационных нагрузок.

Одним из пс зспективных г.уте? снижения материалоемкости при производстве "ебели является использование стекло-зеркальных элементов. Применение 1000 таких элементов дает уменьшение расхода круглого леса в объеме примерно СО м3. йэ кро*»е общепринятой области применения стекол (полки и стеклянные двери) они могут иметь и нетрадиционное использ вание: в качеств китовых элементов (после облицовывания)

или для изготовления полностью стеклянных изделий. Например, из листов стекла "огут собираться различные варианты выставочных или аптечных шка^юв (последние приобретаются по импорту) [I] .

Определение оптимальных толщин щитовых деталей из облицованных древесностружечных плит, а также всестороннее изучение различных аспектов облицовывания и применения облицованного стекла является основным предметом дг^сертации.

При назначении функциональных и конструктивных размеров изделий и отдельных щитовых элементов из тонких плит необходимо с большой точностью учитывать величины возникащих напряжений и деформаций деталей. Ранее, при исг^льзовании - плит толщиной 16 и те*' более I? «•» запасы прочности были такими, что конструктору достаточно было назначать размеры интуитивно.

I. ОБОСШВАШЕ ШБОРА ОПТШЛЬШХ ТОЛЩИН ДЕТАЛЕЙ М^ЕЛИ

Элементы мебели работают в условиях длительных экплуа-тационных нагрузок. Во времени конструкционной материал снижает прочностные характеристики, поэтому при проектировании мебели значение жесткости ее элементов необходимо принимать с учетом срока эксплуатации. Для этого необходимо знать характеристики вязко-упругих свойств облицованных плит.

Ползучесть древесностружечных плит начиналась изучаться при испытания^ на растяжение и сжатие, затем на изгиб. ВНЖЩрёвом предложено г 1979 г. длительную жесткость прогнозировать по результатам измерения прогиба образца в течение 18 суток. ВГПСЧМом исследование ползучести плит проводилось еще в 60-х годах, а БТИ №».С.'!.Кирова совместо с НПО "Минск-проектмебель" - в 1977-1978 гг, пн этом образцы под нагрузкой вьщерживались до 300 суток [I] . В 1990 г. били проведены опыты по изучении вязко-упругих характеристик плит, выпускаемых ЦЦО "Речицрчрев"-

Реологические'характеристики модулей упругости (мгно-• Ьинноги Е0 и длительного Ед..) и времени релаксации п оп--ределялись по кривым ползучести. При определении длительного м^чуля упругости принималось значение прогиба пл -ты при длительном времени, т.е. когда скорость дег^огуацин была равна

нулю. Результаты этих опытов приведены на рис.1 и в табл.1.

, : , Таблица I

Результаты испытаний плит не ползучесть

Вид плиты

!Мгновен- !Длитель-1 Е (Время 1ный модуль!ный "О- !—-! релаксации (упругости 1дуль уп-:Зпя! /г , сутки !Е_, МПа !ругости I дл(

Необлицованная, толщиной 16 чч

Облицованная пленкой на основе бумаг:

толщиной 13 мм

толщиной 16 ММ

Облицованная строганьм шпоном дуба:

толщиной 14 мм

Толщиной 17 мм

МПа !ругости I 0 .

!

3,55

5,98 5,26

8,85 7,62

1,62 2,18 10,8

3,15 2,70

5,_6 4,21

1,90 1,95

1,75 1,81

11,3 12,0

12,5 10,5

с«

43

!С

О

о. с

3 12

1 1

С-,

$0

- . ....... -•• —

•

чз

—

• ____ ---

— — —

Рис.1. Зависимость прогиба плит от времени и величины нагрузки (л - толщина плиты):

1- /г =16 »«»: о =1,5 кПа

2- А- -13 -"••1=1,0 кПа

3-Л =16 5 к Па

4-Л =17 м».; 1=1 5 кПа

5-Л =14 =1 0 кПа

НО

Поодолжитс

во 120 1£0

•ность выдержки,сутки

В практических целях Едд можно оценивать по величине Е0, определение которой не требует длительного времени и больших затрат. Для облицованных древесностружечных плит отношение Е0^ЕДЛ можно принимать равны»» 1,8...1,95 [I].

При выборе оптимальной толщины щитовых деталей мебели эа критерий надежности следует брать: для вертикальных щитов - их устойчивость, для горизонтальных - величину допустимой деформации (прогиба). Аналогичные критерии г инимат и за рубежом.

Устойчивость щитов характеризует показатель гибкости Д, . Че«* тоньше и длиннее щит, тем больше значение Л . В таких случаях предельное напряжение на устойчивость будет мальм, значительно меньше предельного напряжения на смятие. Поэтому в конструкциях изделий с тонкими вертикальными стенками и большими свободными пролетами основным критерием прочности стенок будот устойчивость.

Для практики следует знать чначэния допустимых внешних нагрузок и напряжений, возникающих в щитах и связанных о • показателе" гибкости.

Расчетные значения пределышх нагрузок РКр можно определять по формуле

Р -уТ Ее 'Эт£л .

где ЛС » 3,14;^,/^ - момент инерции; ¿п - расчетная длина образца; г- коэффициент Пуассона, равный для древесностружечных плит 0,25;^/ - коэффициент приведенной длины, для незакрепленных по длине, щитов ^ а I, для закрепленных

л<1-

Расчетные значения предельных напряжений можно определять по формула

тСп. 5 ¿/7?¿п. - наименьший рр^иус инерции, '¿тСл " » Р ~ плс:;здь образца в направлении,

^перпендикулярном направленна сжатия. -

Результаты испытаний плит на устойчивость приведив табл.2.

- 1С -

Таблица 2

Результаты испытаний на устойчивость плит

Расчетная

дл :на • 4

Гибкость!Предельная нагрузка!Предельное напряже-

^ } Ркр» Н |ние О пр» МПа

!опытное (расчетное!опытное !расчетное значение ! (значение (

Толщину плиты 13 му, облицовка - строганый шпон

1030 299 2450 2410 0,86 0,85

630 183 6400 6450 2,26 2,27

330 96 25140 25850 3,50 9,10

230 67 38340 48380 13,50 17,0

Толщина плиты 16 мм, облицовка - строганый шпон

1230 240 2450 2500 0,75 0,76

630 127 9500 9180 2,89 ■ 2,79

430 87 . 18910 . 19830 5,76 6,10

230 47 60750 69240 17,50 21,1

Толщина плиты 16 мм, облицовка - пленка

1230 266 ,л 1472 1448 0,46 0,45

630 136 5472 5530 1,71 1,73

430 93 НОЮ 11849 3,44 3,70

230 50 29?80 41410 9,15 12,94

Сравнение опытных и расчетных значений ркр и показывает, что расчетные методы нахождения предельных нагрузок и напряжений пригодны при определенных их значениях -в разках применимости закона Гука. Но и этого достаточно, так как большие нагрузки, т.е. за пределами пропорциональности, в мебели не допускаются.

Условия применимости формул I и 2 выражаются неравенствами: 6кр<^ пц или • г*е <^пц " пРеДел '

пропорциональности. Они приведены также в табл.3 (получены на основании экспериментальных исследований [I] ).

Таблица 3

Условия применимости формул I и 2

Вид облицо-. !Толщина обли-!Минимальное зна-!Чаксимальное вочногс "ате-!цованной пли-! ;> !значение преде-

риала | ты, ж ^Гс°тГ°-_!_¡МЫ формулы I и 2, МПа

Строганый 17,0 97 4,48

шпон из дуба 14>2 Ю5 4>7д

11,2 108 5,10

9,1 НО 6,04

..Пленки на 16,0 НО 2,91

ОСНОВе ПрОПИ- тл п ттп р ол

танных бумаг 1и»° 11' 4»У4

Приведенные опытные данные показателя (ГПц и формул I и 2 соответствуют значению мгновенного модуля упругости Е0. Для практический расчетов необходимо прини-ать значение Едл, т.е. вводить поправку ^7= Е0/Едл, которую можно принимать равной 2,0, т.е. с округление" в пользу запаса прочности.

При расчетах допустимте напряжения принимаются с учетом запаса устойчивости, а коэффициент .запаса.устойчивости, Ку для щитов мОЖНо принимать таким же как для деревянных стоек, т.е. равны«' 3,0...3,2. Тогда допустимые расчетные напряжения в вертикальных щитах определятся из выражен: я

6^=6-,о»

Для верти -альных щитов расчетные значения напряжений "ожно принять: для плит, облицованных строган»», шпоном толщиной 0,8 мм, <Урасч*0,75...1,Р МПа (большое значение для малых толщин плит), для плит, облицованных пленками - 0,5 МПа.

Заметим, что у такого нагруженного изделия как шкаф книжный пря^голщчне вертикальной стенки 14 мм сжимающие натяжения составят 0,34"МПа, а у шкафа для платья и белья -■около 0,09 МПа. Длина же стеуок, при которой гарантирована •устойчивость с принятым коэффициентом'запаса, у первого шкафе- составит примерно 650 чм, у другого 1270 «г», '.аким образом, вици"| что по прочностны» показателям для крупногабариг-

ных изделий в первую очередь важен критерий устойчивости.

Определить толщину вертикальных щитовых элементов изделий исходя из условия Устойчивости "ОЖНО сгедупци"и путя»»и.

I. Зная функциональное значение изделия, его размеры и ве-шчицу эксплуатационной нагрузки /'факт» "ини,,альцую толщину щита определи*» в такой последовательности:

бпи, — &1ДК/71/р}

Л--&

Птш ~

з, 46 и-п.

2. Если все раэ"вры, в то» числе и толщина щита, уже назначены, то остается проверить устойчивость вертикальных щитов. Сделать это «южно так:

Рхр - $ Рср&нт ;

р

С°--Л у .--

V» VП>Ч1

Полученное значена Е0 сравнивав"« с фактически" значение" этого показателя для тех плит, из которых изготавливается »ебель (Ефакт).

Если Е0 «а. Е^акт, принятая толщина щитовых деталей взята правильно.

При нагружении горизонтальных щитов критического значения быстрее достигает допустимая величина деформации (стрела прогиба У ), а не напряжения ( б^р). Поэтсу при изготовлении «ебели практическая задача состоит не в определении "ини»'альн0 доПусти«»ой толщины плиты, а в нахождении конструктивных прие"ог.увеличения жесткости тонких горизонтальных щитовых деталей, если они должны воспринимать значительные нагрузки. Наиболее нагруженными деталячи являются, например, полки книжных шкафов. Прогиб посередине полки определяется по формуле

* их~ т&Едл9 (4)

где £ - длина полки; - «0"ент инерции поперечного

сечения полки.

Допустимый прогиб горизонтальных щитов может быть принят 3...5 Если он получается больше, тогда необходимо найти конструктивные способы увеличения жесткости щита (крепление его к задней стенке шурупами, постановка дополнительного ребра жесткости в виде накладного декоративного бруска и т.п.). За-ети", что за рубежом допустимую веничку проги-

елять по формуле

2. ЭКШШЕНГАЛЬШЕ И ТЕСТЕтаЧЕСШ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ЩИТОШХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСШВЕ СТЕКЛА

2.1. Варианта облицовываниг стекла

В современных конструкциях корпусной м°бели стекло составляет до 15% от общей поверхности изделий и ожидается дальнейший рост его применения. Область применения стекол может быть расширена, если производить их облицовывание с одной или двух сторон [2, 3J .

На рис.2 показаны различные варианты облицовывания листового стекла. При несплошном облицовывание оно должно быть односторонним (из эстетических соображений), а при сплошном его следует делить двухсторонним. Интересны варианты, когда при несплошном облицовывании обратная сторона окрашивается в яркие насыщенные тона и служит фоном (рис.2, г).

Облицованное стекло лучше использовать в качестве филенок, но можно применять и как самостоятельные щиты, например, в качестве дверок изделий, устанавдивао-их на пятниковых петлях ¡4, 5] .

2.2. Исб'ледойание' режи-'ов облицовьзания стекла

Цель исследований - изучение прочности склеивания строганого шпона древесины дуба и стекла в зависимости от трех факторов: расхода клея Q, , продолжительности тдерчки пакета под давлением при облицовывании Т и процентного

соответствует значе-

Рис.ч2. Варианты облицовывания стекла:

а - двухстороннее сплошное; б, в - одностороннее фигурное; г - одностопоннее фигурное с крашение«» обратной стороны: д одностороннее пленкой с вырезкой фипурнои полосы; е - одностороннее наклеивание фиг; рной полосы

количества М карбамидофор--альдегидного клея в составе композиционного клея (ПВА-дисперсия+клей КФ-БЖ). Облицовывалось стекло толщиной 4 мм шпоном толщиной 0,8 мм вакууны» способом при давлении 0,1 МПа, температуре эластичной диафрагмы 100°С и вязкости композиционного клея 80 с по ВЗ-4. Испытания проводились на неравномерный отрыв по ГОСТ 15867-79 не ранее чем через 3 суток после облицовывания {33 .

Были пришлы следующие диапазоны варьирования факторов:' 903(2*150 (г/м2); (»ин); 10 * М 6 40 (%).

Обозначим <3=Х{5 Г^; М =х3; Х^, X2, Х3 - натуральные значения факторов, соответственно О. , Т , М . В В-плане второго порядка каждый фактор х варьируем на трех уровнях. Матрица В-плана эксперимента в нормализованных и натуральных

N

обозначениях факторов приведена в табл.4. Каждый опыт дублировался 10 раз. Средние значения выходной величины предела прочности на неравномерный отрыв ( ^ ) приведены в табл.4.

Л

Здесь же даны значения дисперсий ¿у , а также значения выходной величины £ .вычисленные по уравнению регрессии (5).

Полученное уравнение регрессии в нормализованных обозначениях имеет вид

и* 1,04ч0,445хт+0,ПхР-0,29х„-0 ,Пхт2+0,09х92+ 3 з .4 (5)

^0,17х3?+0,0125х1Х2-0,0625Х1Х3 .

С помощью р-критерия Фишвра установлена адекватность регрессивной додели (5).

Уравнение регрессии в натуральных обозначениях имеет

вид

^=.2,177ч0,04б£ -0,285 Г -0,036Л/-0,00012 й2+ +0,0225 Г2А00075М2«0,0002 <3Г -0,00014 йМ. ^

Для анализа функций отклика удобнее пользоваться уравнение*» (5) в нормализованных обозначениях факторов.

Рассматриваем семейство £ = ^ (х2) при различных значениях Х{ и фиксированном уровне хд. Подс.авив в (5) и хэ=+1, получу

^»1,19<0,12ч^2*0,09х22. (7)

При Х|=»-1 И х3=+1 получим

^■=0,42ч0,0975х2+0,09х2*. (8)

Аналогично получаем уравнения для х3=-1 при ^1,89-Ю,122х2^,09х22; (9)

при х^-1 ^=0,88-10,¿975х2+0,09х22 (10)

Результаты расчетов сводим в табл.5.

-16 -Матрица В-плана

Таблица 4

* ! Норчалиэо- ! Зн чения на-огш-1 ванные ' туральных та 1обозначения!факторов !факторов I

|Х1 |х2 1хз |Х1 ¡*2 | Хз

Среднее?Диспер-!Значение значе- !сия (выходной ние ( I (величины

и- \ | У: по

V** | » | уравнению

1 2

3

4

5 в

7

8 9

10

11

12

13

14

♦ +

+

♦ -+

*

О О

о о

о о

о о

150 150 150 150 90 90 90 90 150 90 120 120 т20 120

9 9 5 5 9 9 5 5 7 7 9 5 7 7

40 10 40 10 40 10 40 10 25 25 25 25 40 10

1,45 2,10 1,10 1,85 0,60 1,10 0,40 0,80 1,35 0,50 1,25 1*00 0,90 1,50

0,050 0,110 0.034 0,С81 0,011 0,030 0,009 0,013 0,040 0,012 0,050 0,010 0,010 0,036

1,40 2,10 1,13 1,86 0,61 1,07 0,42

0.87

1,Ь7 0,48 1,24 1,06 0,92 1,50

Таблица 5

Результаты расчетов у по'уравнения»« (7).,.. Ш)

х2 | V1 | V-1

) т ! 1 | 1 Х1~т ! ХГ'Т

♦I -I 0 1,405 Т 15 • 1,19 0,61 0,42 0,42 2,10 1,86 1,89 1,07 0,87 0,88 '

По данньг' табл.5 построены графики завиеи-'оек! для и хг=-1 при х3=+1 (рис.3, а) и при хд=-1 (рис.3, б

Так как коэффициенты при ^ > 0 и при х^ $2. > 1с

(7)...(Ю) описывают'вогнутую монотонно возрастающую функцию.

Аналогичны» образе рассматривав" семейства £ « £ (х^ иРезультата расчетов сводим соответственно в табл.б и 7 и по их данньг» строим графики (рис.3 в, г, д, в).

Таблица б

Результаты расчетов ^

Х1 ! 1 3 1 1 V-1

! х2=Л I х2>-1 \ х2=*1 1 х2-1

♦I 1.41 1,15 2,11 1,86

-I 0,61 0,42 1,07 0,87

0 1,12 0,90 1,70 1,48

Таблица 7

- Результаты расчетов £' V

! ' *1=+1 1 |

хз Г х2=+1 Г х2«-1 ! Х2Я+1 ! х2=-1

«■I 1,40 0,89 0,61 0,42

-I 2,10 1,87 1,07 0,71

0 1,59 1,34 0,67 0,48

Анализ данных рис.3 показывает, что оптимальные значения переменных факторов внутри диапазона их варьирования, при которых значение выходной величины оказывается максимальны-, сл°дующие: х2=ч-1; хэ«-1. Подставив эти значения в (5), найдем соответствующее значение отклика:

^»1,04^,445>П,11чО,29-0,1140,09^),17^),0125ч0,0б25 » =2,11 (кН/Ь).

Нормативный показатель прочности облицовывания плитных материалов строга«ьт' шпоно" толщиной 0,8 мч равен 1,7 кН/м. На графиках рис.3 нормативный показатель прочности отмечен горизонтальными пунктирными линиями. По графикам можно определить, при каких значениях х2 и х3 достигается нормативный показатель прочности « 1,7 кН/м. Например, при

всех сочетаниях х^ Х£ и л3, соответствующих рис.3 а, в,

показатель ^< 1,7 кН/м, а при х3«-1, х^+1 и любых значениях х^ (сч.^ с.З б) показатель ^ выпе нормативного.

а.

к 1,8

/,5

«8

0,6 АЗ

— — - — —-—

—<"

— — - - — —

—

-1 +1 г/ Хг Н -1 Х1

V

1 V

Н -1 X, Н е: Х.Г=+1 и -1

Рис.3. Зависи"Осгь прочности облицовывания от различных факторов; ■

а: -1<х2<1; и -I

б: -IХ£>< I; и -I

в: и -I

г: х£=+-1 и -I

д: хр+1 и -I

х «—I:

х3»+1;

X а-1 ' х2*~1

На основании проведенных исследований предлагается следующий технологический режи" облицовывания стекла.

Облицовывание неооходи^о осуществлять при эластичной передаче давления т.е. в вакууных прессах. Величина да;>. зния прессования при составляет примерно 0,1 'Ша.

Оптимальное значение тч/'пературы эластичной диафрагмы вакуумное пресса равно Ю0°С.

Приемлемы« клеем для облиц'. ывания является композиционный следующего с --тава: ПВА-дисперсий (90%) с добавление" гчрба- дофор'альдегидного (КШ.

Вязкость клея 80 с по ^3-4.

Расход клея 110-120 г/м2. . -

Продолжительность вьщержки под давление«' 8-9 "ин.

Продолжительность вьщержки после облицовывания - до охлаждения облицованных стекол, но не менее 2 ч.

2.3. Исследование прочностных характеристик облицованного стекла

Для сравнения прочностных характеристик облицованного и необлицованного стекла были определены предел прочности при изгибе и "дарная вязкость облицованных и не облицованных шпоно" образцов йэ стекла по действующи" стандарта«. Стекла облицовывали шпоном в двух"е-»бранной вакуумном прессе, испытания на изгиб проводили на разрывной испытательной «шпине Р-05 [б^ . •

Предел прочности при статическо« изгибе находили пс формуле

к-м -Реб.зы ...

ч (П)

где - предел прочности при изгибе, МПа;А/ - изгибающий момент, МН-м; У - момент сопротивления, «э; Р - изгибающая сила, МН; I - расстояние между опорами, »»; £ - ширина образца, «• - высота образца, »#,

Испытания на ударную прочность проводили на маятниковом копре типа МК-05-1. При это« рассчитали ударную вязкость (цДж/ч2) по формуле

Й- (12)

где Д - энергия, затраченная на разрушение образца, Дж; & - ширина образца, «•»; ¡1 - толщина образца, »««.

Оба вцда испытаний были проведены с образцами из необлицованного стекла и стекла, облицованного с одной ияи двух сторон строганым шпоно« из древесины дуба. При испытании образцов, облицованных с одной стороны, нагрука прилагалась как со стороны стекла, так и со стороны облицовки.

Опыты по определению ударной прочности образцов и предела прочности на статический изгиб осуществлялись согласно теории математического планирования экспер'-'ента и в соответствии с матрицей, представленной в табл.8. Каждый опыт

повторялся 10 раз.

Значения переменных факторов

Таблица 8

Номер!Значения нормализо

_ |

Значения натуральных факторов

I Х1 \ 1 х2 1 •толщина шпона ? к шп» "" 1 толщина стек-| ла чч

I -I -I 0,6 2

2 -1 -I 1,0 2

3 -I -I 0,6 б'

4 >1 •I 1.0 6

б -I 0 0,6 4

6 -I - 0 1,0 . 4

7 0 -I 0,8 2

8 0 -I 0,8 6

Результаты экспериментов обработаны на ЭВМ и представлены графически на рис.4 и рис.5 в натуральных значениях факторов.

к.

—_ У

/

/

С; Г) у М

Ъ Ч 5 6

Рис.4. Зависимость прочностных показателей

.необлицэь.нного стекла от зго толщины

По данным графиков (рис.4), при увеличении толщины стекла с 2 по б мм предел прочности при изгибе уменьшается почти в 2 раза, а ударная вязкость увеличивается в 2,5 раза. Уменьшение прочности при изгибе с увеличение" толщины испытуемых образцов связано с появление" на их поверхности "икротрещин в начальный период испытаний, которые способствуют разрушению образцов в большей степени, че" сопротивление разрушению, ва-зывае«'ое увеличением толщины образцов* Повышение ударной вязкости с увеличением толщины образцов связано с тем, что при это** затрачивается больше энергии на разрушение образцов.

Рис.5. Зависи-'ость прочностных показателей облицованных стекол от толщин

I - стекло облицовано с двух сторон; 2 - стекло облицовано с одной стороны, нагрузка приложена с необлицованной стороны; 3 - стекло облицовано с одной стороны, нагрузка приложена со стороны облицски

На рис.5 представлены графические зависимости влияния толщины стекла, толщины облицовки и направлек.я приложения нагрузки на предел прочности при изгибе и на ударную вязкость облицованного стекла. Уравнения регрессии в натуральных обозначениях факторов и^еют следующий вид. Для стекла, облицованного с двух сторон;

(13)

(14)

Для с*екла, облицс1анного шпоном с одной стороны, нагрузка приложена с необлицованной стороны:

б,из=133,4-14,85Ашп-24,5/4сг-2,и2Асг2 ; (15) й»4,96-г,8/£шп-0,2/£ст. (16)

Дяя стекла, облицованного шпоном с одной стороны, нагрузка приложена с облицованной стороны:

б;з-1б5,16-21,б5Аш-32,4бЛсг-2,81/1сг2 ; (17) , ¿2-2,9-2,8^-0,25^, (18)

Как ввдно из графиков рис.5, характер зависимостей предела прочности при изгибе и ударной вязкости облицованного шпоно" стекла аналогична зависимостям,: полученным при испытании необлицованного стекла. При этом облицовка значительно повышает ударную вязкость, но снижает предел прочности при изгибе. Объяснить это »ожно те-», что при испытаниях на статический изгиб нагрузка растет медленно, стекло при незначительной деформации разрушается, и облицовка, являясь более упругим материалом, к "Оменту, разрушения образца не оказывает существенного сопротивления его деформации 'от действующей нагрузки. Значение же толщины композиционного материала, взя-, тое в квадрате, входит в знаменатель фор«улы, по которой расчитывается его преде» прочности при изгибе. Здесь следует отметить, что разр* пение облицованных шпоном образцов не сопро-■ вовдается их разделением на множество осколков, как это происходит при разрушении неоСлицованног'о стекла.

Ис ользуя данные графиков (рис.4 и 5) и уравнения (13)... (19), можно производить прочно "ные расчеты месильных элементов из облицова -¡ого и необлицованного стекла. В случаях, когд: облицованные стекла рекомендует*..! использовать в качестве дверей или филенок дверей (которые не несут нагрузок), и

<5^103,9-12^-19,3 /гст-1,бЛст2 ; а-6 '2-0,5бДшп-0,49,6ст.

учитывоя, что облицовывание значительно повышает ударную вязкость, за оптимальную толщину стекла «»ожно принять 2...3 "

2.4. Дефор'ативность стекла при его односторонне«»

Максимальная формоустойчивость клееных плитных и листовых материалов достигается соблюдение«» известного правила сич»»етрии по сечению таких конструкций. Однако в ряде случаев по экономически-- или конструктивны»» соображения«» требуются, в частности при использовании листовых материалов, конструкции несимметричных сечений: применение разновидных облицовок на наружной и внутренней пластях деталей, одностороннее облицовывание стек.:а, ДВП и т.д. При это«» возникает задача получить клееный материал с допустимой покоробленьостью. Так," в мебельном производстве величина прогиба фасадных щитовых деталей по действующим нормативам не должна превышать

На фор-оустойчивость клееной конструкции влияет «»но-жество факторов, основными из которых являются влажностные, тв"пературные и усадочные напряжения, возникающие при склеивании в клеево** соединении. Из«'еняя некоторые из этих факторов, -охно регулировать фор-оустойчивость [43 .

.Деформатавность плитных и листовых материалов при их облицовывании изучалась различили автора"и. Поэтому на«»и была поставлена задача изучить деформативность стекла при его одностороннем облицовывании. В данном случае ожидае-ый прогиб поверхности у обусловлен в основном за счет усадочных, температурных и влажностных напряжений, который «»ожно определить по формуле

С учето" вышеуказанных факторов ожидаемая кривизна поверхности после облицовывания определится по формуле

облицовывании

(19)

где К - кривизна поверхности.

где JCf. - кривизна от Бездействия температуры; - кривизна от воздействия усадки клея; Xw ~ кривизна от воздействия влажности.

Опыты проведены при односторонне" облицовывании стекла толщиной 3 '««', длина образцов была 600 «««, т.е.■облицовывались стеклянные филенки книжных шкафов. Облицовывание выполнено пленкой на основе пропитанной бумаги, ко«тозиционньм клев" на основе ПВА-дисперсии с введение« 10% карбамидофор-мальдегидной смолы Расход клея был 120 г/ч2. Облицовывание выполнено в вакуумном прессе. Всего было сделано 12 замеров, по истечении 3 сут. после облицовывания.

Среднее значение стрелы прогиба у =0,3 >«ч (0,84 чч/ч). Такой «алый прогиб объяснг. тся высокой жесткостью материала-основы, т.е. стекла. Следовательно, по критерию формоустой-чивости стекло «окно облицовывать и с одной стороны.

3. 0ЧЯЩ0В0ЧШЕ МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБЛИЦОВЫВАНИЯ СТЕКЛА

Для сплошного облицовывания лучше использовать неполированные стекла, так как они дешевле полированных. В качества облицовочных материалов можно использовать строганый шпон и пленочные материалы. Хороший результат дает применение облицовочного материала на базе тонкого натурального шпона с отделанной поверхностью £8J .

Способ изготовления рулонного облицовочного "атериала включает получение строганого пг 1на "алой толщины (0,8... 0,4 "■•') и склей; жив его с поперечной подачей делянок о непрерывную ленту, отличается от общеизвестных те", что склеивание шпона осуществляется путем наклеивания его на пергамент, ' увлажненный на 3...G ' больше влажности шпона. Усадка пергамента вызывает величину напряжений, достаточную для плотного прижатия кро- ок соседних полос шпона. Полученный рулонный материал отделывают нанесете" на него лака вальцевым чето-доч и последующей сушкой лакокрасочного покр! ия.

Щима с основой из стекла ввиду их хрупкости следует ос^ицовывать в "вобранных вакуумных прессах, используя только атмосферное давление.

На ГЩО "Речицадрев" изготовлен позиционный мембранный пресс, схе-«а которого показана на рис,б.

Рис.6. Схема позицон-ного мв-»ранного пресса:

1 - верхняя дафрагма;

2 - верхняя рамка;

3 - нижняя диафрагма;

4 - нижняя рамка;

5 - склеевае-ый пакет

Пресс представляет собой две рамки с натянутьми на них элэстичньуи ме-брана-'и. Прессуемый пь/ет помещают »»езду мембранами и рамками, ме<.бранн под действие" атмосферного давления до 0,1 МПа_прижимают облицовку к подложке. Пресс имеет устройство для обогрева "в"браны - 1ЭНы.

Более производительны» оборудование*' по сравнению о по--иционнъм является "в"бранный пресс проходного типа |[9, 10]) , схема которого представлена на рис.7.

Данный пресс имеет две беспрерывные движущиеся обогреваемые "е-браны (ленты), которые с четырьмя пара««и секционных вальцев образуют три герметичные камеры. Из этих камер откачивается воздух. Две крайние камеры обеспечивают постоянную гер-'етизацию средней, являющейся рабочей. Мембраны создают на движущийся пакет давление, близкое к 0,1 МПа. По. данной Схеме можно создать оборудование практически любой производительности в зависимости от скорости движения пакетов и длины рабочей камеры.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ПГО'ШШЛЕШЯГО ВНЕДРЕНИЯ

Объем переработки древесины на ЦЦО "Речицадрев" ежегодно составляет около 300 тыс.м3. Проблема комплексного использования древесного сырья обусловлена увеличение"' потребности в лесо-атериалах, ограниченностью лесных ресурсов, прекращением

- 2С -

их ввоза из-за пределор республики, а также необходимостью охраны окружающей среды.

Рис.7. Схема мембранного проходного пресса:

I - приводные подающие шкивы; 2 - беспрерывные движущиеся обогреваемые мембраны (лен"-г); J - секционные вальцы 4, 7, 9 - кромки боковых стеног камер; 5 - пружинные баа-'аки; б - термоизлучатели или нагревательные элементы; 8 - отверстия для отсоса воздуха с помощью вакуумной

системы; 10 - склеиваемые пакеты •

. Среди многих используемых путей ресурсосбережения отметим ишь тг, кс.орыэ связаны с изготовлением щитовых деталей «ебели.

Объединение освоило'с 1983 г. при«анегге для мебельной про"ы_,.енности древесностружечных плит толщиной 15 взамен

3 чч. Годовой объем потребления пин примерно 185 тыс.м^, или экономия оа счет использования б"лее тонкг - плит - примерно 1200 ч3. Проводилась работа по снижению токсичности с

плит [н] .

В 1992 г. на объединении проведены работы по выпуску плит толщиной 12 мм. Таких плит уже выпущено 1500 «э. Показана техническая возможность выпуска плит уменьшенных толщин, правда, для этого требуются некоторые технические решения, в частности, по ускорению замены дистанционных планок и по модернизации пресса предварительной подпрессовки стружечного ковра р2) .

Выпуск тонких плит дает экономию материалов в процессе потребления, так как из одного количества сырья получается ббльшее количество (к»»2) плит меньшей толщины.

Предпогчгается, что выпуск плит толщиной 12 будет осуществляться в дальнейшем и для «ебельной промышленности, а также для производства корпусов теле- и рядиофутляров.

На объединении изготовлена и работает опытная установка д.тя облицовывания стекла вакуумньг "етодо". Она используется при изготовлении опытных партий изделий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Содержание работы можно обойпигь следующим образе»:

1. При изготовлении щитов из древесностружечных плит важнейшим источником экономии материалов является снижение толщины плит до оптимальных значений.

2. При выборе оптимальной толщины щитовых деталей мебели за критерий надежности следует брать: устойчивость для изделия с тонкими вертикальньг»и стенками больших размеров; величину допустимой деформации (прогиб) для горизонтальных щитов.

Устойчивость щитов характеризует показатель гибкости А. С ни-« связагч предельные нагрузки РКр и напряжения §"Кр» возникающие в щитах. Расчетные »етоды нахождения Р и о Кр должны вестись при их значениях, не выходящих за предел пропорциональности, т.е. в рамках при^—нимости закона Гука.

Для горизонтальных щитов величина их деформации под нагрузкой не должна превышать 3...5 Если деформация

больше, следует использовать конструктивны приели ее уменьшения (закрепление щитов, придание >г» ребер жесткости,

- ге. -

изменение длини и др.).

3. Стекло может служить эффективны"» конструкционны-» материалом при производстве мебели. Возможности использования стекла 1 „еличиваются при его облицовывании, которое монет осуществляться шпоном и пленочными материалами, вестись с двух или с одной стороны. Облицованные стекла лучше использовать е качестве филенок, но «»ожно применять и как самостоятельные элементы, например, двери, устанавливаемые на пятниковых петлях. В отом случае достаточно использовать стекло ТОЛЩИНОЙ 2...3 мм.

4. Облицовывание стекол следует производить б вакуумных прессах с эласч'-чыми диафрагмами. Для облицовывания пригоден композиционный к"ей на основе ПВА-дисперсии с введение" 10% карбамидоформальдегидной смолы. Расход клея дол-

вцдержки под давлением 8-9 мин. Давление в вакуумном прессе обеспечивается близкое к 0,1 МПа.

5. В результате облицовывания значительно повышается ударная вязкость стекла, что как раз важно для изделий мебели. При разрушении стет,ла оно не разлетается на осколки, а сохраняется в едином щите за счет облицовок.

Покоробленность стекла даже после одностороннего облицовывания незначителльная и не превышает I мм/«».

6. Для облицовывания стекла может использоваться рулонный облицовочный материал, изготавливаемый из тонкого древесного ппона и дублирсвшьый с пергаментом. При "ассоро« использовании стекла или других листовых материалов для облицовывания "озк"о использовать вакуумную установку проходного типа,

. 7. В результате анализа различных существующих техни-чсских решений в о6лр".ти изготовления щитовых дете-ей ««ебе-лк, выполненных работ автора, а такие проводившихся совмест-'ных работ с ПТИ •.С.М.Кирова НПО "Минскпроектчебель",' на ■ ЦЦО "Речицадрев" осуществлен переход на применение в произволе. ве »»обели древесностружечных плит толщи»">й 15 мм, а также в ядрено ряд других технических мероприятий, которые пс зболили за период с 1965 г. ^иеличчть производство мебели примерно на 23%, притом а 75% из сэкономленных материалов.

жен составлять не «еное

продолжительность

Список основных научных работ автора по те-е доклада

1. Барташевич A.A., Богуш В.Д. Пути снижения материалоемкости мебели. -М.,Экология, 1992. - 224 с.

2.'Богуш В.Д. О возможности облицовывания стекла ^Деревообрабатывающая промышленность. - 1991. -93,- С.8.

3. Барташевич A.A., Богуш В.Д. Технология облицовывания стекла,/Труды Белорусского технологического, института. Серия "Лесная и деревообрабатывающая промышленность". - Мн: БТИ, 1993, вып.I• - С. I0L-II0.

4. Барташевич A.A., Богуш В.Д., Минеева Е.Г., Сердега В.М. Пути экономии материалов на основе рационального проектирования, производства и ремонта мебели/' Труды Белорусского технологического институт^. Серия "Лесная и деревообрабатывающая промышленность". - Мн.: БТИ, 1993, вып.1. - C.I26-I29,

"5. Богуш В.Д., Барташевич A.A., Куцак A.A. Изготовление фасадьых элементов корпусной мебели из облицованных силикатных материалов / Ресурсосбережение в деревообработка и производстве мебели: Тезисы докладов респ. научно-техн. конф. -Мн., 1989. - C.I0-II.

6. Богуш В.Д., Барташевич A.A., Куцак A.A., Гавранина E.H. Прочность стекла, облицованного шпоном /'Респ. межвед. сб."Технология и оборудование заготовки и переработки древесины" - Мн., Вьтаэйшая школа, 1990, вып.5. -С. 51-54.

7. Бсгуш В.Д. Деформативность плитных и листовых материалов при их облицовывании / Респ. межвед. сб."Технология и оборудование заготовки и переработки древесины? - Мн., Вы-шэйшая школа, 1990, вып.5. - С. 54-Е9.

8. Барташевич A.A., Куцак A.A., Богуш В.Д. А.с.Р 1475785 (СССР). Способ изготовления рулонного облицовочного материала.

9. Барташевич A.A., Богуш В.Д., Куцак A.A., Пастушени

В.И. A.c. У1 1500478 (СССР). Установка для облицовывания плас-тей плитных и листовых материалов.

10. Богуш В.Д., Барташевич A.A., Куцак A.A., Пастушени В.И. Установка для облицовывания пластей плитных и листовых материалов^ Респ. межвед.. сб>. "Технология и оборудование заготовки и переработки древесиныГ - Мн., Ечпэйшяя школа, 1989, вып.4. - С.Сб-68.

11. Богуш В.Д., Гловацкий Г.Г., Хоровьева Л.И. и др. (всего 9 человек). A.c. № 1780522 (СССР). Способ изготовления малотоксичных древесностружечных плит.

12. Богуш В.Д., Петрашевич A.M. Производственное деревообрабатывающее объединение "Речицадрев" // Деревообрабатывающая промшленность. - 1993. - $ 4. - С.22-24.

Богуш Владимир Дмиртиевич

РАЗРАБОТКА ЮЮТКЖЦИЙ И'ИХГОЛОГИИ ЩИТОВЫХ ЧЕТА."^ МЕБЕЛИ ГОШШЮЙ МАТЕЫАЖ)ЕН©С1И .

Подписало в печать I2.I0.S3.Формат 60x84* 16. Печать офсетная.Ус*.псч.л.1,9.Усл.кр.-отт.1,9.Уч.-иэд.л.1,'

Тираж 10и экз.Заказ 1!2.Э. Белорусский ор ,ена Трудового Красного Знамени технолсгичес институт ич.С.М.Киразэ .220630.Минск,Свердлова, 13а.

Отпечатано на ротапринте Белорусского ордена Трудовог Край .го Знамени технологического института им.С.М.Кирова. 220630.Минск,Свардп.ва,13.