Разработка технологии повышения формоустойчивости шпал из прессованной древесины

• Автор: Медведев, Илья Николаевич
• Шифр специальности: 05.21.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 171 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Обзор способов модифицирования древесины для изготовления шпал

1.2 Способы повышения формоустойчивости прессованной древесины

1.3 Цель и задачи исследования

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПОВЫШЕНИЯ

ФОРМОУСТОЙЧИВОСТИ ШПАЛ ИЗ ПРЕССОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ

2.1 Разработка механизма исключающего движение воды по водопроводящей системе древесины березы
2.2 Обоснование выбора критериев стабилизаторов формоустойчивой уплотненной древесины.

2.3 К вопросу получения уплотненной древесины повышенной формоустойч ивости.

2.4 Выводы
3 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Отбор древесины и подготовка образцов.
3.2 Синтез и введение стабилизатора в древесину.
3.3 Изучение микроструктурных признаков формоустойчивой древесины березы
3.4 Проведение процесса прессования и сушки древесины.
3.5 Математическое планирование эксперимента для здоровой и фаутной древесины березы.
3.6 Определение физических свойств формоустойчивой уплотненней древесины.
3.7 Определение механических свойств формоустойчивой уплотненной древесины.
3.8 Определение усталостной прочности при чистом изгибе.
3.9 Статистический анализ результатов испытаний физикомеханических свойств формоустойчивой уплотненной древесины.
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Результаты предварительных экспериментов.
4.2 Реализация математического плана эксперимента для здоровой и
фаутной древесины березы.
4.3 Оптимизация результатов эксперимента
4.4 Физические характеристики формоустойчивой уплотненной древесины
4.5 Механические характеристики формоустойчивой уплотненной
древесины.
4.6 Характеристика усталостной прочности при чистом изгибе
4.7 Разработка способа пропитки фаутной древесины.
4.8 Выводы
5 ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ ШПАЛ ИЗ ФОРМОУСТОЙЧИВОЙ УПЛОТНЕННОЙ ДРЕВЕСИНЫ
5.1 Технологические регламенты и разработка оборудования опытнопромышленного производства шпал для железных дорог из формоустойчивой
уплотненной древесины
5.1.1 Разработка пропиточной установки.
5.1.2 Разработка сушильнопрессового комплекса СПК 5.
5.1.3 Технология получения шпал
5.2 Оценка экономической эффективности производства шпал.
5.3 Оценка экономической эффективности применения шпал.
5.4 Выводы.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Акт испытаний древесины повышенной формоустойчивости Научнообразовательный центр комплексной переработки древесины
г. Воронеж.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Результаты расчета критерия Стьюдента.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ТУ шпалы из модифицированной древесины
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Протокол технического совещания ОАО Воронежский
опыгномеханический завод
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Акт внедрения ООО Научнопроизводственная фирма
ОЛМИ г. Воронеж
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Акт изготовления шпал ООО Научнопроизводственная
фирма ОЛМИ г. Воронеж
ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Протокол лабораторных исследований 7.
ПРИЛОЖЕНИЕ 8 Акт внедрения результатов в высших учебных
заведениях.
ПРИЛОЖЕНИЕ 9 Акт укладки шпал ОАО Русская машиностроительная
компания г. Москва.
ПРИЛОЖЕНИЕ Акт обследования шпал ОАО Русская машиностроительная компания г. Москва.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В работе показано, что нагрузка на пуансон может создаваться за счет центробежной силы, возникающей вследствие вращения предложенного устройства, а не от подачи нагрузки гидроцилиндрами. Древесина мягких лиственных пород может быть спрессована поперек волокон с образованием деревянной шпалы, как равномерным, так и неравномерным прессованием,с преобразованием цилиндрической заготовки в заготовку прямоугольного сечения , 5. Существует несколько способов промышленной пропитки шпал и брусьев под давлением. Основным способом, с использованием масляных антисептиков, является способ ограниченного поглощения 4. Автором 8 разработан способ пропитки шпал под давлением от 0,2 до 0,3 МПа аэрозолем ангидрида масляной кислоты концентрацией 8 , а ацилирование и удаление продуктов реакции производится одновременно путем выдержки древесины при температуре 0 0 С и атмосферном давлении в течение ч. Известны различные способы модифицирования, направленные на повышение физикомеханических свойств, качества, морозостойкости древесины 2, 3, 6, . Интересным решением задачи пропитки является использование устройства на базе автоклава 5, где происходит плавное заполнение всех пустот древесной ткани. При этом отсутствует выдавливание жидкости из древесины, качество се не снижается, что обеспечивает равномерное распределение жидкости по всему объему заготовки и, следовательно, высокое качество пропитки. Сушка также является ответственным техническим приемом, так как изза анизотропности свойств древесины при ее высыхании, появляются внутренние напряжения, приводящие к короблению и растрескиванию изделий. Проводились исследования сушки древесины, позволяющие устанавливать рациональные режимы. В зависимости от различных условий, сушку проводят, кроме традиционных паровоздушных камер, в автоклавах 3, в поле токов высокой частоты , под вакуумом и др. В.А. Шамаевым разработана теория изготовления пластифицированной древесины с одновременной сушкой 5, которая может осуществляться как в прессформе, в которой происходит прессование, так и без прессформы. При сушке древесины в гидрофобных жидкостях, как это имеет место при получении шпал, сушка без прессформы невозможна, так как процесс сушки происходит быстро, продолжаясь всего несколько часов. Это условие выполняется при конвективной сушке древесины, когда процесс длится от 3 до 6 суток 5. Существует безотходная технология модифицирования древесины, при которой ее предварительно раскалывают на два равных полуцилиндра, пропитывают карбамидом, совмещают в плоскости разъема и сушат под давлением в матрице прямоугольной формы 4, 4. В работах , , 3, 4, при получении модифицированной древесины совмещенным способом прессование с одновременной сушкой, давление прикладывалось на всем протяжении сушки. Поддерживая прямолинейную зависимость деформации от времени, скорость деформирования необходимо задавать исходя из времени сушки и необходимой степени уплотнения, но не больше, чем скорость боковой усушки древесины. Древесину рассеянно сосудистых пород предпочтительнее уплотнять в тангенциальном направлении . При всем многообразии технологий модифицирования, в которых прессование, пропитка и сушка древесины являются отдельными технологическими операциями, предпринимались попытки совместить эти операции, как по месту, так и по времени. В работе В. Л. Шамаева 5 приведена технология получения шпал из березы, сосны, ольхи диаметром см, и длиной до 3 м запасы такой древесины имеются в достаточном количестве. Все три технологические операции пропитка, сушка и прессование древесины впервые объединены как по времени, так и по месту. Разработана и изготовлена опытнопромышленная установка для промышленной реализации данного способа , . Сущность способа заключается в том, что сырую древесину, оцилиндрованную в станке до диаметра см, уплотняют после этого в прессформе с получением сечения см. В результате неравномерного прессования средняя плотность древесины, находящаяся под металлической подкладкой, будет составлять для древесины березы 0 кгм3, то есть равна плотности древесины твердых лиственных пород.