Обоснование процесса пропитки при получении прессованной древесины с улучшенными антифрикционными и физико-механическими свойствами

• Автор: Губанова, Наталья Владиславовна
• Шифр специальности: 05.21.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 158 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Состояние проблемы и задачи исследований
1.1 Основные направления по улучшению физико - механических характеристик древесины
1.2 Композиционные материалы на основе прессованной
древесины и различных наполнителей
1.3 Технологические режимы процесса пропитки древесины под давлением модифицирующими составами
1.4 Цель и задачи исследований
1.5 Выводы по главе
2 Теоретическое обоснование процесса пропитки древесины под давлением
2.1 Методика моделирования
2.1.1 Выбор метода моделирования
2.1.2 Представление древесины в модели
2.1.3 Представление пропитывающей жидкости в модели
2.1.4 Расчет сил, действующих на элементы жидкости
2.1.5 Решение системы дифференциальных уравнений
2.1.6 Программная реализация модели
2.1.7 Особенности проведения компьютерного эксперимента
2.2 Теоретическое исследование процесса пропитки древесины на микроуровне
2.2.1 Стратегия теоретического исследования
2.2.2 Проверка работоспособности модели
2.2.3 Исследование начальных стадий пропитки сосны
2.2.4 Исследование начальных стадий пропитки березы
2.2.5 Влияние температуры жидкости на эффективность пропитки

2.3 Теоретическое исследование процесса пропитки древесины на мезоуровне
2.3.1 Модель пропитки древесины на мезоуровне
2.3.2 Программная реализация модели
2.3.3 Анализ кинетики пропитки древесины березы
2.3.4 Описание процесса пропитки аналитическими выражениями
2.4 Выводы по главе
2.5 Направления возможных дополнительных исследований
3 Методика исследований
3.1 Методика и аппаратура пропитки древесины
3.2 Методика введения наноцеллюлозы в древесину
3.3 Методика определения коэффициента трения и износа
3.4 Методика планирования эксперимента и оптимизации результатов
3.5 Характеристика используемых модификаторов (НКЦ и Biol)
3.6 Методика определения физико-механических свойств древесины
4 Экспериментальная часть
4.1 Разработка и оптимизация технологических параметров
пропитки натуральной древесины березы
4.2 Исследование процесса пропитки прессованной древесины
смазкой Biol и наноцеллюлозой
4.3 Результаты многофакторного эксперимента, построение математических моделей и оптимизация технологических
параметров
4.4 Использование наноцеллюлозы для увеличения прочности
древесины и прочности при склеивании
4.5 Результаты испытаний на трение и износ
4.6 Физико - механические свойства прессованной древесины
4.7 Выводы по главе
5 Технико-экономическая эффективность применения прессованной древесины в узлах трения
5.1 Разработка конструкции, технология изготовления и производственные испытания деталей трения из прессованной древесины
5.2 Расчет экономической эффективности применения деталей из прессованной древесины
Основные выводы и рекомендации
Библиографический список
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г

Анализ литературных данных показал, что, несмотря на значительный объем исследований, в современном древесиноведении по модифицированию древесины мономерами и олигомерными смолами с целью улучшения физикомеханических свойств, имеется незначительное количество исследований, направленных на улучшение ее триботехнических характеристик.
Специфические же свойства уплотненной древесины: высокая
механическая прочность, износостойкость, невозможность внезапного аварийного выхода из строя деталей, изготовленных из нее, - делают природный полимер незаменимым для создания на его основе недефицитных самосмазывающихся антифрикционных материалов.
Прессованная древесина, пропитанная минеральными маслами, работоспособна при температуре до 40-50 °С, при повышении которой смазка в капиллярно-пористой системе разжижается, интенсивно выделяется в контактную зону и быстро удаляется из нее.
Синтетические полимеры, обладающие хорошими антифрикционными самосмазывающимися свойствами, не выдерживают больших нагрузок и размягчаются задолго до температуры их плавления. Кроме того, они дефицитны и изготовление всей детали из них неэкономично, так как на трение работает только малой толщины приконтактный слой, ограниченный предельным износом подшипника.
При степени уплотнения на 35-40 % древесина по механическим свойствам превосходит антифрикционные полимеры. При этом наличие до 25-30 % недопрессованных сообщающихся микрополостей обеспечивает аккумулирование во всем ее объеме антифрикционных полимеров.
В последнее время появился перспективный класс полимерных материалов - нанокомпозитов. Небольшие добавки нанодисперсных наполнителей (1-5 об. %) способны кардинальным образом изменить не только механические, но и триботехнические свойства полимеров.