Разработка технологии гнутья массивной древесины с использованием СВЧ-нагрева

• Автор: Данков, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.21.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 153 с.

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Обзор способов получения криволинейных деталей из древесины и древесных материалов.

1.2 Влияние температуры, влажности и нагрузки на реологические свойства древесины.

1.3 Обзор способов пластификации и стабилизации древесины.

1.4 Совершенствование способов и разработка нового оборудования для гнутья заготовок.

1.5 Теоретические и прикладные аспекты промышленного производства гнутой древесины.

1.6 Выводы.

1.7 Цель и задачи исследования.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ИССЛЕДУЕМОМУ ВОПРОСУ

2.1 Исследование деформативных свойств древесины.

2.2 Определение момента сил, необходимого для гнутья.
2.3 Выводы.
3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТ А
3.1 Обоснование выбора древесных пород для проведения исследований и методика подготовки образцов
3.2 Экспериментальная установка для пластификации древесины перед гнутьем и методика СВЧнагрева
3.3 Методика исследования стабилизации формы древесины в зависимости от различных температурновлажностных условий
3.4 Методика исследования зависимости напряжений, возникающих в древесине дуба, от вдавливания метачлического ролика при различных температурновлажностных условиях.
3.5 Экспериментальная установка для гнутья древесины на разный радиус кривизны и методика исследования способности древесины к гнутью.
3.6 Разработка математических регрессионных моделей для процессов пластификации и гнутья древесины
3.7 Выводы
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
4.1 Построение математических моделей процесса пластификации древесины.
4.2 Построение математической модели стабилизации формы дубовых заготовок.
4.3 Исследование зависимости напряжений, возникающих в древесине дуба, от вдавливания металлического ролика при различных температурновлажностных условиях
4.4 Математические модели технологического процесса гнутья
4.5 Определение коэффициента момента сил при сложном поперечном гнутье.
4.6 Многокритериальная оптимизация процесса гнутья.
4.7 Разработка конструкции промышленной СВЧустановки для пластификации древесины перед гнутьем
4.8 Промышленная технология производства гнутых изделий из массивной древесины
4.9 Расчет основных показателей поточной линии для гнутья задних ножек стула
4. Промышленная апробация полученных результатов.
4. Технологический расчет затрат на обычную и стабилизационную сушку заготовок
4. Выводы
5 ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ ГНУТЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ
5.1 Расчет себестоимости продукции предприятия, работающего по традиционной технологии
5.2 Расчет себестоимости продукции предприятия, работающего по предлагаемой технологии гнутья.
5.3 Выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ Л Статистический анализ полученных уравнений рецессии.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Многокритериальная оптимизация процесса гнутья
РИЛОЖЕНИЕ В Копия патента РФ на полезную модель
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Акт промышленного апробирования режима гнутья
заготовок из массивной древесины с использованием СВЧна1рева
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Акт о внедрении технологии гнутья массивной древесины в
производственный процесс.
Г1РИЛОЖЕ1ШЕ Е Акт о внедрении технологических режимов пластификации
массивной древесины в производственный процесс.
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Акт о внедрении полученных результатов в учебный процесс в высшем учебном заведении.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Оно также применяется при изготовлении планеров и учебнотренировочньтх самолетов, футляров телевизоров и радиоприемников, фанерных труб, профильной фанеры, фанерных бочек, транспортных поддонов и других деталей. Выпиливание из массивных заготовок. Изготовление арочных конструкций путем торцевого соединения коротких прямолинейных брусков по дуге окружности. Склеивание из шпона с одновременным гнутьем. Гнутье предварительно пластифицированных заготовок из массивной древесины с последующей стабилизацией формы. Выход заготовок может быть повышен за счет склеивания их в щиты с последующим раскроем по шаблонам, однако это связано с резким увеличением трудозатрат. Второй способ позволяет более эффективно использовать древесину и обеспечить достаточную прочность, но наличие стыков не позволяет использовать его при изготовлении высокохудожественных изделий, например мебели. Третий способ также обеспечивает эффективное использование древесины, причем могут применяться малоценные породы. При этом возможно получение деталей с малым радиусом кривизны и достаточно высокой прочностью , однако наличие клеевых швов позволяет использовать этот способ лишь в производстве изделий невысокого класса. Кроме того, к недостаткам следует отнести высокую стоимость исходных материалов шпона и клея и повышенную токсичность. Наиболее перспективным представляется четвертый способ, который лишен недостатков, характерных для первых грех. Существенным недостатком, однако, является высокая энергоемкость процесса, связанная с необходимостью пластификации древесины традиционными способами и последующей стабилизации формы, а также более длительный технологический цикл. Таблица 1. Р а А 5 о о. С о и СЯ Й 5 сэ В О 2 м У У 2 С1. К о о. В таблицах 12 представлен сравнительный анализ способов получения криволинейных деталей. Таблица 1. Наименование способа изготовления криволинейных деталей Расход круглых лесоматериалов на 1 м3 продукции, м3 Расход клея на 1 м3 продукции, кг Затраты электроэнергии и пара на 1 м3 продукции, руб. Итого затраты на сырье и энергоно сители, т. Продол житель ность процесса, ч. Наибольшее распространение в производстве криволинейных деталей из массивной древесины получили два способа с помощью выпиливания фрезерования и посредством гнутья. Преимущества и недостатки каждого из этих способов отражены в таблице 1. Судя по таблице 1. Кроме того, в ряде случаев технологию гнутья нельзя заменить выпиливанием производство гнутых стульев из массивной древесины. Существенно расширить области использования гнутья можно путем устранения недостатков, присущих способу. Специальным оборудованием являются пропарочные котлы, гнутарные станки и шаблоны. Использование пропарочного котла сопряжено с потреблением пара, что требует наличия котельной. Замена пропарочных котлов на СВЧпечи может устранить этот недостаток, так как электроэнергия доступна повсеместно. Таблица 1. Уменьшить количество шаблонов, задействованных в технологическом процессе, можно снижением влажности при гнутье , в результате чего продолжительность стабилизационной сушки уменьшается. Гнутарные станки не являются сложным оборудованием и могут быть изготовлены на заказ по имеющимся чертежам. Длительность технологического процесса обуславливается пропариванием и сушкой. Например, для нагрева заготовки задней ножки стула с размерами xx мм в пропарочном котле примерно до 0С на оси нужно минут. Такую же заготовку молено нагреть с помощью СВЧ за минуты. Кроме того, при начальной влажности менее время пропаривания увеличивается на 5 минут на каждый процент влажности ниже . Снижение влажности при гнутье в этом случае затруднительно. Для обеспечения требуемой прочности при выпиливании принимается большее сечение, чем при гнутье, так как перерезание волокон резко снижает прочность. Увеличение поперечного сечения приводит к снижению выхода изделий из одного и того же объема древесины. Расход древесины на производство гнутого и столярного стула по представлен в таблице 1. Таблица 1. Из таблицы видно 1.