CC BY
31
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 10 20 30 40
Рис. 1. Залежшсть гiдравлiчного опору шару сухого матерiалу (зерен солоду) вiд фжтивноХ швидкостiруху теплоноыя за умов: Т = 20 С, Н = 610'2 м
Рис. 2. Змша вологосmi матерiалу (зерен солоду) в процеЫ суштня його у
нерухомому шарi за умов: 1 - со = 1,2 м/с; 2 - со = 0,75 м/с; 3 - со = 0,48 м/с;
Т = 80 °С, Н = 610-2 м
Однак порiвняно iз сушшням в промислових умовах, процес штенси-фжуеться в 1,5-2,0 рази за одночасного зменшення питомих енерговитрат.
Висновок. Вивчення пдродинамши i кшетики сушшня зерен солоду в нерухомому шарi у випадку, коли теплоносш рухаеться в напрямку до перфо-ровано! перегородки (напрям ди сили ваги зб^аеться з напрямом руху тепло-ношя), дало змогу встановити ютотну перевагу дослщжуваного процесу сушшня порiвняно iз сушшням, коли теплоносш рухаеться у протилежному напрямку.
Лггература
1. Лыков А.В. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. - 471 с.
2. Аэров М.Э., Тодес О.М., Наринский Д.А. Аппараты со стационарным зернистым слоем. - Л.: Химия, 1979. - 176 с.
3. Ханик Я.М., Римар Т.1., Креховецький О.М. Пдродинамка 1 кшетика процесу сушшня глини в щшьному шар1 тд час 1Ч нагр1вання// Наук. вюник НЛТУ Украши: Зб. наук-техн. праць. - Льв1в: НЛТУУ. - 2006, вип 16.5. - С. 310-312.
4. Гузьова 1.О., Ханик Я.М. Пдродинамша фшьтрацшного процесу сушшня диспер-сних матер1ал1в// Вюник ДУ "Льв1вська пол1техшка": Х1м1я, технология речовин та !х застосу-вання. - Льв1в: ДУ "Льв1вська полггехнка". - 2000, № 414. - С. 168-172.
УДК674.047 Ст. наук. ствроб. В.С. Коваль, канд. техн. наук;
асист Н.В. Марченко; проф. Г.Б. 1ноземцев, д-р техн. наук -Нащональний аграрний утверситет, м. Кит
ЩОДО ОЦ1НКИ ПРИПУСК1В НА УСИХАННЯ ПИЛОМАТЕР1АЛ1В Р1ЗНОГО ВИДУ РОЗПИЛЮВАННЯ
Дослщжено величину усихання пилопродукци листяних порiд pi3HOi товщини, ширини та рiзного виду розпилювання при застосуванш м'яких режимiв сушiння.
Науковий вкник НЛТУ Укра'1'ни. - 2008, вип. 18.3
Встановлено: припуски на усихання для листяних порщ деревини товщиною та шириною вщ 16 мм до 300 мм для кшцево! вологосп вiд 5 % до 34 % з дотриманням ди-ференщацп припускiв за шириною та товщиною.
Ключов1 слова: усихання, сушшня, величина припуску на усихання, змша-ний, тангенцiальний, радiальний вид розпилювання.
Senior research officer V.S. Koval; assist. N.V. Marchenko; prof. G.B. Inozemzev - National agrarian university, Kyiv
Question of the estimation of quantity shrinkage of saw-timbers of the different kind of sawing up
The size of shrinkage saw-timbers from hardwood of different thickness, width and a different kind of sawing up with application of soft regimes of drying is investigated. Quantity of shrinkage for hardwoods thickness and width from 16mm up to 300mm for final moisture from 5 % up to 34 % are established. Thus the differentiation of shrinkage quantities on width and thickness of saw-timbers adhered.
Keywords: shrinkage, drying, size of shrinkage quantity, the mixed, tangential, radial kind of sawing up.
На сучасному еташ розвитку деревообробно! галуз1 Укра!ни актуаль-ним е питания рацюнального використання деревини або проблема безвыходного виробництва. Це пов'язано з тим, що наша кра!на е одшею з найменш зашснених держав Свропи. Важливе значення у виршенш цього питання мае зниження питомо! витрати деревини, а також шдвищення якост продукцп з не!. Сушшня деревини е необхщною та важливою технолопчною операщею, яка спрямована на покращення якост готово! продукцп.
Деревина належить до категорп коло!дних кашлярно-пористих тш, як при зниженш вологосп всихають пропорцшно кшькосп видалено! пгроско-тчно! або зв'язано! води. Усихання деревини вщбуваеться в перюд зниження швидкосп сушшня шсля досягнення критично! вологосп - меж1 насичення кшткових стшок та е ютотним недолжом деревини як матер1алу [1].
Одним з1 шлях1в ршення проблеми рацюнального використання деревини е встановлення оптимальних припусюв на мехашчну обробку та усихання деревини. До основних чинниюв, що безпосередньо впливають на величину усихання деревини вщносяться: щшьшсть та волопсть деревини, роз-м1ри матер1алу за перетином та режими сушшня, !! анатом1чна та субмжрос-кошчна будова.
Питання величини припусюв на всихання пиломатер1ал1в р1зного виду розпилювання з деревини основних л1сотв1рних порщ в Укра!ш, що мають широке використання в деревообробщ, залежно вщ режим1в сушшня дос не вир1шено. Тому, показник у 6 % на всихання, який закладаеться у баланс си-ровини в люопильному виробнищш, досить вщносний, i втрати деревини вщ цього ще досить великi.
Найбiльше всихання деревини спостер^аеться поперек волокон, а найменше - поздовж волокон. У площиш поперек волокон деревина також всихае нерiвномiрно - бшьше в тангенщальному та менше в радiальному напрямку. Вiдомо, що припуски на всихання вiдрiзняються для пиломатерь алiв рiзного виду розпилювання (радiальних, тангенщальних, змiшаних), i це
вимагае встановлення припусюв вщповщно до напрямку pi4Hrn шарiв. Ос-кiльки зараз бшьшим попитом користуються пиломатерiали радiального розпилювання, то для них необхщно встановлювати не усереднений припуск на всихання, а припуск - в радiальному напрямку. За умов сучасного рiзнома-шття лiсопильного устаткування е доцшьшсть у застосуваннi спецiальних способiв розпилювання з можливiстю отримування бшьшо1 кiлькостi пилома-терiалiв чи то радiального, чи то тангентального розпилювання. Отже, нап-риклад, при отримуванш з колоди бiльшоï кiлькостi пиломатерiалiв радiаль-ного розпилювання буде менша втрата сировини на всихання, а при отриму-ваннi з колоди пиломатерiалiв тангентального розпилювання - вiдповiдно бшьша.
Змiна форми та розмiрiв сортименту шд час сушiння мае складний характер та визначаеться взаемодiею деревини iз середовищем. Характер ще1* взаeмодiï i ïï вплив на юнцевий стан деревини повнiстю не вивчеш, хоча проведено досить велику юльюсть робiт. Дослiдження I.A. О^хи [2], присвяче-нi вивченню впливу рiзних чинникiв на величину усихання деревини листя-них порщ лягли в основу встановлення норм припусюв на усихання. В проце-с дослщжень було встановлено, що найбшьш впливають на величину усихання таю чинники, як порода деревини, волопсть, кут нахилу рiчних шарiв, розмiр пиломатерiалу за товщиною або шириною, щшьшсть деревини, мюце вирощування. Виходячи з цього, величини припусюв на усихання, що увш-шли в дiючий стандарт ГОСТ 6782.2-75 [3], були встановлеш залежно вiд цих чинникiв.
Вплив режиму сушшня, за ствердженням [2], становить 8-10 % вщ ступеня впливу основного чинника - вологосп деревини, i чим жорстюший режим, тим бiльшi внутршш напруження та менше кiнцеве усихання пило-матерiалiв. У дослщницькш працi [4] зроблено висновок про значний вплив температур на величину колапсу та необхщност уникати пщвищених температур у початковий перюд сушшня ясена маньчжурського.
При дослщженш процесу всихання дубових пиломатерiалiв [5] зазна-чено, що за умов тривало!" присутностi нагрiтоï води в деревиш слабiшають структурнi зв'язки, з'являеться деструкцiя целюлозного волокна та стшки кль тинок стають пластичними, здатними легко деформуватись при видаленш вшьно1' води, що призводить до колапсу. Встановлено, що всихання за товщиною та шириною пиломатерiалiв мае рiзнi значення та змшюеться залежно вщ режимiв сушiння. У зв'язку з цим необхiдна диференщащя припускiв на всихання по шириш та товщинi пиломатерiалiв. Важливим результатом цих робгг е виявлення явища колапсу в деревинi листяних порщ та пщтвердження теори про те, що його виникнення викликане високою початковою волопстю та пiдвищеною температурою сушшня. Але юльюсш характеристики колапсу не встановлеш.
О. О. Пшчевською [6] було розроблено феноменолопчну модель утво-рення колапсу, яка базуеться на врахуванш особливостей будови деревини листяних порщ та закошв фiзики капiлярiв. Визначено [7], що збiльшення всихання за рахунок колапсу деревини за умови сушшня рiзними режимами становить 30 %-45 %.
Науковий вкник НЛТУ УкраТни. - 2008, вип. 18.3
Результати наявних робгг з вивчення впливу сушшня на величину усихання деревини суперечливь За даними одних авторiв з шдвищенням темпе-ратури сушiння величина усихання зменшуеться, а за даними шших дослщ-никiв - збшьшуеться. Але в наш час масово використовуються низькотемпе-ратурнi сушарки, тому доцшьним буде проведення дослiджень величини при-пускiв на усихання саме за умов низькотемпературних режимiв.
Ддачий ГОСТ 6782.2-75 [3] встановлюе залежшсть величини усихання вщ вологост деревини, розмiрiв сортимента, породи деревини та напрямку рiчних шарiв. Вiн розроблений на основi дослщв, якi було проведено в УкрНД1МОД у 1950 р. тiльки для комбшованого атмосферно-камерного су-шiння (атмосферне шдсушування до вологостi 15 % та камерне сушшня до кшцево1 вологост^ та не враховуе впливу режиму сушшня на величину усихання деревини. К^м того, у ддачому стандарт не здiйснено диференщаци припускiв залежно вiд розмiрiв пиломатерiалiв за товщиною та шириною. О^м того, недостатньо обгрунтовано приймання припусюв на усихання для пиломатерiалiв змшаного розпилювання такими ж, як для пиломатерiалiв тангенцiального розпилювання. Це призводить до втрат деревини на тонко-мiрностi пиломатерiалiв внаслiдок недостатнього припуску чи, навпаки, через надлишковий припуск.
Чинний ГОСТ 6782.1-75 [8] встановлюе припуски на усихання для пи-ломатерiалiв змшаного розпилювання, а величини усихання в тангентально-му напрямку приймають такими ж, як при змшаному розпилюваннi. Це по-яснюеться тим, що за умов масового розпилювання на люопильних рамах об-сяг пиломатерiалiв тангентального розпилювання не перевищував 7-10 %. Величини ж усихання в радiальному напрямку встановлюють шляхом мно-ження величин усихання для змшаного розпилювання на коефщент 0,6 для пилопродукцiï з деревини сосни, ялини, ялищ, модрини. Щ данi також потре-бують додаткових дослщжень. Тим бiльше, що щшьтсть та анатомiчна будо-ва наведених порщ не е однаковими.
Ще у 1978-1982 рр. в УкрНДIМОДi та ЦНДIМОДi були проведет дослщи з визначення величин всихання основних листяних та хвойних порщ залежно вiд ïx розмiрiв та вологост з урахуванням вимог до режимiв камерного сушiння пиломатерiалiв, якi показали, що за умов камерного сушшня пиломатерiалiв нормативними режимами величина усихання для товщин пи-ломатерiалiв до 60мм бiльша, а для товщин понад 60 мм - менша вщ вщпо-вщних величин, визначених ГОСТ 6782-75 [3, 8].
Свропейськими стандартами на усихання деревини EN 1313-1:1997 [9] та EN 1313-2:1998 [10] величина припусюв на всихання пиломатерiалiв виз-начаеться або за умовами контракту, або з мiркувань, що збшьшення товщи-ни i ширини хвойних та листяних пиломатерiалiв на 0,25 % на кожен вщсо-ток збшьшення вологост в iнтервалi вiд 20 % до 30 % i зменшення розмiрiв сортименту на 0,25 % на кожен вщсоток зниження вологост нижче за 20 %. Такий шдхщ також не виршуе проблеми тому, що не враховуеться вплив виду пиломатерiалiв за перерiзом рiчниx шарiв, породи деревини, режиму сушшня та розмiру пиломатерiалiв.
Враховуючи необхщшсть рацiонального використання сировини пос-тала потреба у переглядi наявних стандарта з припускiв на усихання пилома-терiалiв залежно вiд виду розпилювання та режимiв сушiння.
Метою досл1дження е визначення припускiв на усихання за шириною та за товщиною для пиломатерiалiв рiзних порiд та рiзного виду розпилювання за умов сучасних м'яких режимiв сушшня на базi закладення дослiдних зразюв. Вiдповiднi експерименти проводились в камерах Copcal та Nardi на ВАТ "ВидубичГ' у м. Ки!в для сушшня пиломатерiалiв хвойних та листяних порщ рiзного виду розпилювання, розмiрiв за перетином та рiзноl початково! вологостi.
Фiксувалися розмiри пиломатерiалiв до та тсля сушiння. Вимiряно близько 150 зразюв листяних порiд деревини (дуб, вшьха, береза, ясен, липа, бук) та близько 80 зразюв пиломатерiалiв з деревини сосни. Дiапазон розмь рiв зразкiв за товщиною та шириною змшювався вiд 16 мм до 300 мм, почат-кова волопсть була вища вщ межi насичення клiтинних стiнок.
0 50 100 150 200 250
Рис. 1. Величини усихання пиломатерiалiв для ктцевоХ вологостi
5-7 %, 14-16 %, 29-31 %
Результати експериментальних дослщжень з визначення припусюв на усихання для пиломатерiалiв листяних порщ - дуба, берези, клена, ясеня, вшьхи, осики, тополi порiвняно з наявними наведено на рис. 1 - до юнцево! вологи 5-7 %, 14-16 %, 29-31 % для сортименпв товщиною та шириною 19 мм, 25 мм, 32 мм, 40 мм - 300 мм з градащею 10 мм.
Як видно з рис. 1, визначеш дослщним шляхом припуски на всихання пиломатерiалiв розмiрами в дiапазонi вщ 19 мм до 60 мм бiльшi через колапс, величина якого явно менше при низькотемпературних режимах. Для пилома-терiалiв розмiрами в дiапазонi вщ 70 мм та вище вони е меншими через роз-тягувальш по центру внутрiшнi напруги, яю за знаком протилежнi всиханню.
Табл. 1. Величины усихання пилопродукци змиианого розпилювання з деревини бука, тьма, липи, граба для номшальнихрот'цпв за вологостг вгд 20 % та будь-яког вологостг на момент перев1рки_
розм1ри \Ук = 6 % \Ук = 8 % V/ к=12% к=14% ЧУ к= 18% ЧУ к = 20 % ЧУ ^ = 24 %
пилома- * # * * * # * * * * * # * *
териалов, о о # я * & о о * Я * О, о о * я * & о * я * с. о о * я * & « о * я * р. У о * я * &
мм ч 0) и ч я У ч Й и ч Й У ч Й V ч о »1—1 Й V ч Й V
32 -1,3 -1,0 -1,12 -1,1 -0,7 -0,96 -0,8 -0,3 -0,64 -0,6 0,0 -0,48 -0,2 0,3 -0,16 0,0 0,7 0,0 0,3 1,0 0,32
40 -1,8 -1,3 -1,40 -1,3 -0,8 -1,20 -1,0 -0,4 -0,80 -0,7 0,0 -0,60 -0,2 0,4 -0,20 0,0 0,8 0,0 0,3 1,3 0,40
50 -2,1 -1,6 -1,75 -1,6 -1,0 -1,50 -1,2 -0,5 -1,00 -0,8 0,0 -0,75 -0,3 0,5 -0,25 0,0 1,0 0,0 0,3 1,6 0,50
60 -2,5 -1,9 -2,10 -2,0 -1,3 -1,80 1,5 -0,6 -1,20 -1,0 0,0 -0,90 -0,5 0,6 -0,30 0,0 1,3 0,0 0,3 1,9 0,60
65 -2,6 -2,0 -2,28 -2,0 -1,4 -1,95 1,5 -0,7 -1,30 -1,0 0,0 -0,98 -0,5 0,7 -0,33 0,0 1,4 0,0 0,5 2,0 0,65
70 -2,8 -2,2 -2,45 -2,2 -1,5 -2,10 -1,7 -0,7 -1,40 -1,1 0,0 -1,05 -0,5 0,7 -0,35 0,0 1,5 0,0 0,5 2,2 0,70
80 -3,1 -2,5 -2,80 -2,4 -1,7 -2,40 1,8 -0,8 -1,60 -1,2 0,0 -1,20 -0,6 0,8 -0,40 0,0 1,7 0,0 0,6 2,5 0,80
100 -3,8 -3,2 -3,50 -3,1 -2,1 -3,00 -2,2 -1Д -2,00 -1,5 0,0 -1,50 -0,7 1,1 -0,50 0,0 2Д 0,0 0,6 3,2 1,00
120 -4,3 -3,8 -4,20 -3,4 -2,5 -3,60 -2,5 -1,3 -2,40 -1,7 0,0 -1,80 -0,8 1,3 -0,60 0,0 2,5 0,0 0,7 3,8 1,20
140 -4,9 -4,4 -4,90 -3,9 -3,2 -4,20 -2,8 -1,6 -2,80 -1,9 0,0 -2,10 -0,8 1,6 -0,70 0,0 3,2 0,0 0,9 4,4 1,40
160 -5,7 -5,0 -5,60 -4,5 -3,4 -4,80 -3,3 -1,7 -3,20 -2,2 0,0 -2,40 -1Д 1,7 -0,80 0,0 3,4 0,0 1Д 5,0 1,60
200 -7,1 -6,2 -7,00 -5,6 -4,2 -6,00 -4,2 -2,1 -4,00 -2,7 0,0 -3,00 -1,3 2,1 -1,00 0,0 4,2 0,0 1,3 6,3 2,00
260 -9,4 -8,2 -9,10 -7,3 -5,5 -7,80 -5,4 -2,7 -5,20 -3,5 0,0 -3,90 -1,7 2,7 -1,30 0,0 5,5 0,0 1,6 8,2 2,60
300 -10,8 -10,0 -10,5 -8,5 -6,3 -9,00 -6,4 -3,1 -6,00 -4,2 0,0 -4,50 -2,1 3,1 -1,50 0,0 6,3 0,0 2,0 9,5 3,00
Примггка: * - дос. - величини припуск ¡в на всихання за результатами експерименту; ** - юн. - величини прилусюв на всихання за ГОСТ 6782.2-75; *** - евр. - величини припусюв на всихання за европейськими стандартами EN 1313-1:1997 та EN 1313-2:1998
В табл. 1 вщображено порiвняльну характеристику припусюв на вси-хання пилопродукци змшаного розпилювання з деревини бука, шьма, липи, граба для номiнальних розмiрiв за вологостi вiд 20 % та будь-яко! вологостi на момент перевiрки за дiючими стандартами, европейськими стандартами та результатами експериментальних дослщжень. З цих даних видно, що визна-ченi внаслiдок дослiджень припуски на всихання близью за значеннями евро-пейським стандартам. Очевидно, це пов'язано з тим, що в наведених стандартах та дослщах припуски на всихання встановлювались для м'яких режимiв, в той час, як в дшчих стандартах - для бшьш жорстких режимiв сушшня.
З викладеного вище видно, що величина всихання пиломатерiалiв за-лежить вщ режимiв сушiння, розмiрiв пиломатерiалiв, породи та початково! вологостi деревини. При низькотемпературних режимах пиломатерiали бшь-ших розмiрiв мають меншi припуски на всихання, а пиломатерiали менших розмiрiв - бiльшi припуски на всихання, шж при стандартних режимах [11] за рахунок колапсу анатомiчних елемент1в та залишкових розтягувальних напружень.
Лггература
1. Лыков А.В. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. - 467 с.
2. Нормы припусков на усушку древесины лиственных пород. Отчет по науч.-исслед. работе. - К.: УкрНИИМОД, 1950. - 172 с.
3. ГОСТ 6781.2-75. Пилопродукция из древесины лиственных пород. Величина усушки.
4. Тупицын В.П. Клеточный коллапс в древесине ясеня маньчжурского// В кн.: Сушка древесины. Матер. Всесоюзной науч.-техн. совещания. - Архангельск, 1975. - С. 146-147.
5. Курьянова Т.К. Исследование усадки древесины дуба в зависимости от режима сушки: Дис. ... канд. техн. наук. - М., 1981. - 155 с.
6. Пинчевская Е.А. Усадка пиломатериалов лиственных пород: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - М., 1988. - 18 с.
7. Пинчевская Е.А., Коваль В.С. Некоторые закономерности усадки дубовых пиломатериалов// Деревообрабат. пром-сть. - Харьков. - 1987, № 4. - С. 10-11.
8. ГОСТ 6781.1-75. Пилопродукция из древесины хвойных пород. Величина усушки.
9. EN 1313-1:1997. Round and sawn timber - Permitted deviations and preferred sizes. Part 1: Softwood sawn timber.
10. EN 1313-2:1998. Round and sawn timber - Permitted deviations and preferred sizes. Part 2: Hardwood sawn timber.
11. ГОСТ 19773-84. Пиломатериалы хвойных и лиственных пород. Режимы сушки в камерах периодического действия.
УДК 620.178.16: 620.193 Доц. О.Б. Гасш, канд. техн. наук -
НЛТУ Украти, м. Льв1в
ПРОМИСЛОВ1 ВИПРОБУВАННЯ 1НСТРУМЕНТУ ТА ТЕХНОЛОГ1ЧНОГО ОСНАЩЕННЯ З ВАКУУМНИМИ ЙОННО-ПЛАЗМОВИМИ ПОКРИТТЯМИ
Наведено результати промислових випробувань стшкосп металор1зального шструмент-ту та технологичного оснащення з вакуумними йонно-плазмовими пок-риттями та !х корозш-но! стшкосп в р1зних робочих середовищах.
Ключов1 слова: вакуумш йонно-плазмов1 покриття, коефщент стшкосп, коро-зшна стш-юсть, демпферна тдкладка.
