Повышение качества сушки пиломатериалов на основе учета анизотропии древесины при составлении схем раскроя бревен

• Автор: Глухих, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.21.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 291 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙИ

1.1. О традиционном групповом способе распиловки бревен

на пиломатериалы

1.2. Потери пиломатериалов изза

коробления и растрескивания при сушке

1.3. Анизотропия усушки один из главных факторов, определяющих качество сушки пиломатериалов.
1.4. Характеристики упругости древесины, определяющие напряженнодеформированное состояние

древесины как ортотропного тела.

1.5. Сопротивляемость пиломатериалов предотвращению коробления .

1.6. Выводы
1.7. Задачи исследований.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
В ДРЕВЕСШ1Е КАК ЦИЛИДРИЧЕСКИ А1ИТР1НОМ ОРТОТРОПНОМ ТЕЛЕ
2.1. О напряжениях и их влиянии на качество пиломатериалов.
2.2. Упругая задача по определению напряжений усушки в
круглой пластинке с цилиндрической анизотропией
2.3. Соотношение напряжений изза анизотропии усушки и от градиента гигроскопической влажности в прямоугольных пластинках.
2.4. Приближенное решение задачи усушки для пластинки с сердцевиной в центре.
2.5. риближенное решение задачи усушки в прямоугольной пластинке с сердцевиной в центре при параболическом распределении гигроскопической влажности.
2.6 .Выводы
3.ПЛОСКОЕ НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ДРЕВЕСИНЫ КАК ЦИЛИНДРИЧЕСКИ АНИЗОТРОПНОГО ОРГОТРОПНОГО ТЕЛА
3.1. Основные уравнения. Гипотезы.
3.2. Дифференциальное уравнение в частных производных для цилиндрически анизотропного ортотропного тела в
декартовых координатах
3.3. Решение в полиномах плоской задачи теории упругости в декартовых координатах для цилиндрически анизотропной орготропной полосы.
3.4. Взаимосвязь между постоянными интегрирования дифференциальных уравнений в декартовых координатах
3.5. Уравнения для напряжений.
3.6. О соотношении постоянных упругости древесины как цилиндрически анизотропного тела
3.7. Выводы.
4. А ИЗОТРОПИЯ УСУШКИ ДРЕВЕСИНЫ ПОПЕРЕК ВОЛОКОН
4.1. Деформация усушки древесины поперек волокон.
4.2. Неодинаковость усушки пластей доски.
4.3. Сравнение усушки среднего участка наружной и внутренней пластей доски.
4.4. Взаимосвязь постоянных упругости и коэффициентов усушки древесины
4.5. Связь модуля упругости древесины с коэффициентом усушки по ширине пласти доски
4.6. Напряжения в сжатой по концам цилиндрически анизотропной полосе
4.7. Выводы
5. СОПРОТИВЛЯЕМОСТЬ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ПОПЕРЕЧНОГО КОРОБЛЕНИЯ ПРИСУШКЕ.
5.1. Одноосная задача по определению силы коробления.
5.2. Среднее значение коэффициента усушки по ширине нласти
5.3. Улучшение качества сушки пиломатериалов, полученных при распиловке бревен по схемам вразвал и с брусовкой
5.3.1. Определение размерных параметров пиломатериалов с наибольшей сопротивляемостью предотвращению коробления.
5.3.2. Определение величины поперечного коробления пиломатериалов.
5.3.3. Диаграммы безопасных размеров пиломатериалов
5.3.4. Примеры использования диаграммы при составлении
плана раскроя бревен.
5.4. Методика и оборудование экспериментальных исследований сопротивляемости пиломатериалов предотвращению поперечного коробления при сушке.
5.4.1. Общие положения методики исследований
5.4.2. Обоснование размера образца вдоль волокон
5.4.3. Экспериментальная сушильная камера.
5.4.4. Приборы и устройства для измерения силы коробления образцов древесины при сушке
5.4.5. Исследование влияния угла наклона годичных слоев на величину силы коробления
5.5. Результаты теоретических и экспериментальных исследований сопротивляемости пиломатериалов предотвращению поперечного коробления
5.6. Дополнительные напряжения в пиломатериалах при предотвращении поперечного коробления при сушке с учетом анизотропии древесины.
5.7. Выводы.
6. ИЗМЕНЕНИЕ ПОСТОЯННЫХ УПРУГОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ПРИ ПОВОРОТЕ ОСЕЙ КООРДИНАТ
6.1. Постоянные упругости древесины как цилиндрически анизотропного тела
6.2. Изменение модуля сдвига древесины в плоскости ХУ при повороте осей вокруг оси
6.3. Изменение коэффициента Пуассона при поворо те системы
координатных осей вокруг оси Ъ
6.4. Изменение коэффициента усушки и упругих постоянных
при повороте системы координат вокруг оси У
6.5. Изменение коэффициента усушки и постоянных упругости древесины при повороте осей координат вокруг оси X
6.6. Упругие постоянные древесины, удовлетворяющие соотношению
в 5а2.
6.7. Упругие постоянные некоторых намоточных стеклопластиков
6.8. Выводы.
7. У1ТРУ1 А Я ДЕФОРМАТИВНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ В ПЛОСКОСТИ
ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОЙ ВОЛОКНАМ
7.1. Анизотропия упругой деформативности древесины поперек волокон.
7.2. Сравнение деформативности пиломатериалов по ширине
пласти.
7.3. 1фактические рекомендации для использования фактора деформативности при составлении схем раскроя бревен на пиломатериалы.
7.4. Оценка основных параметров качества сушки по критерию деформативности.
7.5. Диаграмма деформативности некоторых пород древесины без промежуточной экстремальной точки.
7.6. Об анизотропии неупругих деформаций
7.7. Выводы.
8. ПРОДОЛЬНОЕ КОРОБЛЕНИЕ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ ПРИ СУШКЕ.
СОПРОТИВЛЯЕМОСТЬ ПРЕДОТВРАЩЕ1МО ПРОДОЛЬНОГО
КОРОБЛЕНИЯ
8.1. Причины продольного коробления.
8.2. Сопротивляемость пиломатериалов предотвращению продольного
коробления.
8.2.1. Теоретический анализ напряжений усушки в косослойных
радиальных пиломатериалах
8.2.2. Сопротивляемость досок предотвращению кромочного
коробления
8.2.3. Определение величины кромочного коробления.
8.2.4. Определение силы прижима для предотвращения кромочного коробления
8.3. Определение оптимальной длины косослойных пиломатериалов.
8.4. Выводы.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Сам факт анизотропии известен давно, однако, связь ее характеристик изучена не до конца. При уменьшении гигроскопической влажности в процессе сушки происходит уменьшение линейных размеров и объема древесины. Наибольшая линейная усушка в тангенциальном направлении поперек волокон составляет 6. В радиальном направлении эта усушка равна . В направлении вдоль волокон усушка незначительна, всего 0,,3. При расчете влажностных деформаций удобно пользоваться относительной деформацией усушки, представляющей собой усушку в или долях, появившуюся при изменении содержания связанной влаги в древесине на один процент. В древесиноведении эта относительная усушка представлена как коэффициент усушки. В реальных условиях усушка может реализоваться свободно или ограничена, т. Относительно свободно происходит усушка тонких листов шпона. В более толстых сортиментах при неравномерном распределении гигроскопической влажности, а следовательно и при неравномерной усушке, появятся внутренние напряжения. В зонах с напряжениями сжатия усушка реализуется полностью и к ней суммируется деформация, соответствующая возникшему напряжению. В растянутой зоне усушка стеснена действующим напряжением и полностью не реализуется. Даже в стандартных образцах сечением x мм неравномерность усушки неизбежна с самого начала высушивания. В справочной литературе, в том числе и в Руководящих технических материалах Древесина, показатели физикомеханических свойств г. В литературе 1 имеются и пересчитанные значения коэффициентов усушки, используемые ниже в расчетах. Для расчета влажностных деформаций необходимо знать зависимость коэффициента усушки от размерных характеристик материала. В работе Куликова Н. Кх КгСо2в К,Мп2в 1. В этом случае коэффициент усушки плавно изменяется от наибольшего значения в тангенциальном к наименьшему в радиальном направлении. Согласно этой функции при переходе от одного значения К, к другому Кг промежуточного экстремального значения коэффициент усушки не принимает. С использованием ее можно вычислять деформацию усушки пластей доски. Уоггейег Ь. Принятая функция 1. Н.П. Куликова. В авторских работах , 0 с помощью функции 1. При исследовании напряженного состояния пиломатериалов в процессе сушки проф. Б.Н. У тлев в своих работах , 2 принял коэффициент усушки неизменным по ширине доски. Изменение его по толщине доски от одной пласти к другой подчинялось линейному закону. Эго позволило аналитически обосновать характер изменения напряжений усушки по толщине доски при сушке с прижимом и без прижима. В радиальных досках коэффициент усушки в некотором приближении равномерно распределен и по толщине, и по ширине. Отрицательное влияние анизотропии усушки у таких пиломатериалов наименьшее по сравнению с пиломатериалами смешанной и тангенциальной распиловки. Кроме размерных характеристик материала на усушку оказывают влияние и режимные параметры. Курьянова Т. К. исследовала усушку дуба при различных режимных параметрах. Самая малая усушка 5, имела место при сушке с температурой 5 С и относительной влажности агента сушки рь. При сушке повышенной температурой эС, но при низкой степени насыщенности агента фг, усушка составляет 2,. С повышением температуры от С и выше усушка древесины дуба увеличивается, если степень насыщенности агента р и выше. Максимальная усушка по опытам наблюдается мри гС и ср и составляет 6,. Каждому режиму обработки соответствует определенная величина усушки. Шитовой А. К. 7 установлено, что величина усушки уменьшается при повышении температуры среды. К такому выводу пришли авторы исследования , установив, что с увеличением скорости сушки снижается усадка. Тниапп ЛЛ. В работе авторы отмечают, что у древесины во вторичной стенке клеточной оболочки микрофибрилы ориентированы вдоль продольной оси клеток, поэтому при снижении гигроскопической влажности происходит сокращение попоречных сечений анатомических элементов. Усушка в тангенциальном направлении примерно в 1, раза больше, чем в радиальном. Экспериментальные результаты, полученные в работе приведены в табл. Таблица 1.