CC BY
13
бом, у середньому бiльший на 2,8...9,4 % (для дiаметрiв 14... 24 см), 3,0...11,9 % (для дiаметрiв 26.40 см), тж об'емний вихiд пилопродук-ци, випиляно! на лiсопильних рамах за шших однакових умов.
Лггература
1. Руководящие технико-экономические материалы по нормированию рас хода сырья и материалов в производстве пиломатериалов/ Захарьин Г.И. - Архангельск: ЦНИИМОД, 1991. - 219 с.
2. Европейские стандарты на круглые лесоматериалы и пиломатериалы. Справочник. -М.: ООО "Лесэксперт", 1999. - 133 с.
3. Вивчити та провести обгрунтування ефективних способ1в розпилювання круглих ль соматер1ал1в та структури технолопчних потоюв на баз1 стр1чкопильного обладнання. Зв1т з НДР/ НЛТУ Украши; кер1вник В.М. Максим1в. - Тема № 282 д-04. - Льв1в: УкрДЛТУ. -2005 р. - 102 с.
4. Розробити науково-обгрунтоват нормативи витрат деревини у виробницга пиломатер1-ал1в. Звгг з НДР./ НЛТУ Украши; кер1вник О.Б. Ференц - Тема № 316 д-05. - Льв1в: УкрДЛТУ. -2005 р. - 73 с. _
УДК 674.047 Ст. викл. М.В. Дендюк; проф. Я.1. Соколовський,
д-р техн. наук - НЛТУ Украти
ВПЛИВ ПАРАМЕТР1В АГЕНТА СУШ1ННЯ НА ВОЛОГ1СНИЙ I НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМ1ВНИЙ СТАН ПИЛОМАТЕР1АЛ1В У ПРОЦЕС1 IX ПДРОТЕРМ1ЧНО1 ОБРОБКИ
Розглянуто вплив температури, вщносно'1' вологостi й швидкосп руху агента сушiння на розвиток волопсних i напружено-деформiвних полiв пиломатерiалiв у процесi ix riдротермiчноi обробки.
Senior teacher M.V. Dendyuk; prof. Ya.I. Sokolowskyy -
NUFWT of Ukraine, L'viv
Influence of parameters of agent of drying on the moist and tensely-deformed state of saw-timbers in the process of their hydrothermal treatment
Influence of temperature, relative humidity and rate of movement of agent of drying is considered on development of the moist and tensely-deformed fields of saw-timbers in the process of their hydrothermal treatment.
Актуальшсть i постановка задачь Проведет рашше дослщження пол1в вологовмюту у деревиш тд час сушшня методом кшцевих елемеш!в [1, 2] отримали подальший розвиток в [3, 4], а створене програмне забезпе-чення дало змогу виявити вплив геометричних розм1р1в пиломатер1ал1в на розвиток як волопсного, так i напружено-деформ1вного стану [5] при пос-тшних параметрах технолопчного процессу. На практищ застосовують бага-тоступенев1 режими [6, 7], а критер1ем переходу до наступного ступеня е во-лопсть матер1алу i таким чином рашше запропонований алгоритм визначен-ня напружено-деформiвного стану висушуваноi деревини [4] у цш роботi до-повнений блоком контролю середньоi вологи, на основi якого вщбуватиметь-ся змiна параметрiв агента сушiння, тобто переxiд до наступного ступеня тех-нологiчного процесу.
Для проведення числового експерименту взято пиломатерiали дереви-ни сосни товщиною 25 мм i початковою вологiстю Ж0 = 30 % при м'якому ре-жимi [6]. При цьому рiвноважну вологiсть Жр, коефщенти вологообмiну Рх = ву i вологопровiдностi ах ф ау визначимо з [6], а коефщенти всихання - з [8]. Значення параметрiв ядер релаксаци й модулiв пружностi визначаемо на пiдставi [9]. З метою виявлення впливу параметрiв агента сушшня на розви-ток напружено-деформiвного стану пиломатерiалiв у процесi сушшня змши-мо вiдносно вказаного вище режиму температуру в межах ±10 оС, вiдносну вологiсть - на ±10 % i швидкiсть руху агента сушшня - до 6 м/с.
Результати дослвджень. Змша температури призведе до перерахунку фiзико-механiчних характеристик матерiалу: коефiцiентiв вологопровiдностi й вологовщдач^ рiвноважноl вологостi, модулiв пружностi, параметрiв ядер релаксаци, тощо i, вщповщно, до iншого розвитку вологiсного i напружено-деформiвного станiв.
На початку процесу сушшня змша температури не впливае на волопс-ш поля всередиш матерiалу (рис. 1, а), а на поверхш вiдрiзняеться на величину, пропорцшну змiнi рiвноважноl вологостi (рис. 1, б). З плином часу сушшня за рахунок змши коефщенпв вологопровiдностi й вологовiддачi при рiз-них температурних режимах спостер^аеться збiльшення у центрi рiзницi во-логостi. При шдвищенш температурi (рис. 1, залежнiсть 3) видалення вологи вiдбуваеться швидше ^ вiдповiдно, швидше досягаеться значення 20 % воло-гостi матерiалу, при якому вщбуваеться перехiд до наступного ступеня тех-нологiчного режиму i змiни параметрiв агента сушiння. Це знову приводить до змши фiзико-механiчних характеристик деревини.
35 30 25 20 15 10 5 0
10
15
20
25
30
10
15
20
25
30
а б
Рис. 1. Вплив температури агента суштня на динамжу вологи в центрi (а) i на поверхш при х=Ь/2 (б) у пиломатерiалiрозмiром 25*50 мм деревини сосни, де температура: 1 -за нормативними документами; 2 - знижена на 10 оС;
3 - тдвищена на 10 оС
Змша волопсних полiв викликае змшу напружено-деформiвного стану. На початку процесу сушшня при вказаних вище температурних режимах вщмшшсть буде незначною (рис. 2-3), але не стшьки за максимальною величиною напружень, як за швидюстю 1х зростання. При ще високш вологост на початку процесу сушшня, шдвищення температури агента сушшня на 10оС спричиняе стрiмкiше зростання напружень, як можуть перевищити гра-ничш значення. Зменшення температури на 10оС уповшьнюе крутизну росту
0
5
0
5
напружень, максимальш значення яких хоч i ненабагато бiльшi за вiдповiднi напруження при шших температурах, але в момент досягнення максимуму волопсть в матерiалi е нижчою за волопсть при iнших режимах i, вщповщно, значення максимально допустимих напружень будуть бiльшими.
У регулярному перiодi видалення вологи, пiдвищений температурний режим спричиняе як швидше видалення вологи, так i швидше зменшення напружень (рис. 2-3, залежшсть 3). Зниження ж температури (рис. 2-3, залежшсть 2) збiльшуе час технологiчного процесу сушшня. Змiна температури у перiодi нерегулярного видалення вологи найбiльш небезпечна як крутизною росту напружень, так i 1х максимальними значеннями порiвняно з критични-ми для даного матерiалу вщповщно! вологостi. У регулярному перiодi температура агента впливае на тривалють технологiчного процесу i 11 пiдвищення зменшуе час сушшня без збшьшення напружень.
охх, Па
, Па
1 3
т, год
т, год
10
15
20
25
30
б
Рис. 2. Вплив температури агента сушшня в центрi пиломатерiалу деревини сосни розмiром 25*50 мм на динамжу напружень о^ (а) i оуу (б), де температура:
1 - за нормативными документами; 2 - знижена на 10 оС; 3 - тдвищена на 10 оС
0 5 10 15 20 25 30
10
15 20 25 30
а б
Рис. 3. Вплив температури агента сушшня на динамжу напружень охх (а) i оуу (б) на поверхш пиломатерiалу деревини сосни розм1ром 25*50 мм, де температура:
1 - за нормативними документами; 2 - знижена на 10 оС; 3 - тдвищена на 10 оС
Для дослщження впливу вщносно! вологост агента сушшня на напру-жено-деформiвний i волопсний стани висушувано! деревини змоделюемо вказаний вище технолопчний режим сушшня пиломатерiалiв, змшивши вщ-носну волопсть агента сушшня на ±10 % для кожного ступеня та залишивши iншi параметри технолопчного процесу зпдно з нормативними документами.
На початку процесу сушшня змша вщносно! вологост агента сушшня не впливае на волопсть всередиш матерiалу (рис. 4, а), а на поверхш -вiдрiз-няеться на величину змши рiвноважноl вологост (рис. 4, б). З плином часу на
0
5
0
5
поверхнi пиломатерiалу вологiсть вирiвнюеться до рiвноважноl, а в цен^ -починае спадати. При пониженш вiдноснiй вологостi агента сушшня перехщ на наступний стушнь технологiчного режиму вiдбуватиметься швидше (рис. 4, залежшсть 2), як при шших 11 значеннях для критерш переходу - во-
10
15
20
25
30
10
15
20
25
30
б
Рис. 4. Вплив вiдносноi вологостi агента сушшня на динамщ вологи у пиматерiалi деревини сосни розм1ром 25*50 мм у центрi (а) i на поверхн при х = Ь/2 (б), де вiдносна вологкть: 1 - за нормативними документами; 2 - знижена на 10 %;
3 - тдвищена на 10 %
Змша вщносно! вологост агента сушшня, насамперед, приводить до вщносно бшьшо! змши рiвноважноl вологост й коефщенпв вологообмшу порiвняно зi змшою температури. Тому динамша напружень на початку процесу сушшня для рiзних значень вщносно! вологост агента сушшня буде вщ-рiзнятися за величиною напружень таким чином: при зменшенш вщноснш вологост до ( = 0,52 вщносно технологiчного режиму за нормативними документами для (= 0,62, що становить приблизно 19 %, величина максималь-них напружень на поверхш <хх зросте вщ -3,2 МПа до -3,7 МПа (рис. 5, а), а < - вiд -5,3 МПа до -6,2 МПа (рис. 5, б), тобто на 16-17 %. У цен^ пилома-терiалу при згаданш вище змiнi вщносно! вологостi напруження також зрос-туть: <хх вщ 4,2 МПа до 4,8 МПа (рис. 6, а), а <- вщ 4,7 МПа до 5,3 МПа (рис. 6, б), тобто на 13-14 %.
10
15
а
20
25
30
10
15 б
20 25
30
Рис. 5. Вплив вiдносноi вологостi агента сушшня на динамжу напружень на
поверхт сТхх при х=а/2 (а) i сгуу при у=Ь/2 (б) пиломатерiалу деревини сосни розм1ром 25*50 мм, де вiдносна волог^ть: 1 - за нормативними документами; 2 - знижена на 10 %; 3 - тдвищена на 10 %
0
5
0
5
0
5
0
5
При збшьшенш вiдноснiй вологостi до $>=0,72 вщносно технолопчно-го режиму за нормативними документами для ^=0,62, що становить приб-лизно 16 %, на поверхш пиломатерiалу величина максимальних напружень вiдповiдно зменшиться для схх вiд -3,2 МПа до -2,6 МПа (рис. 5, а), а для < - вiд -5,3 МПа до -4,2 МПа (рис. 5, б), тобто на 23-26 %. У цешр пилома-терiалу при згаданiй вище змiнi вщносно! вологостi напруження також бу-дуть меншими: схх - вiд 4,2 МПа до 3,4 МПа (рис. 6, а), а < - вщ 4,7 МПа до 3,9 МПа (рис. 6, б), тобто на 20-23 %.
Па
1
----3
1,Е+06
0,Е+00
т, год
^ N
У //■я *
я» 9» * ч » X »
1* •» . > х г \ г * ч^ч
1 \
т, год
20
25
30
Рис. 6. Вплив вiдносно'iвологостi агента сушшня на динамжу напружень < (а) i оуу (б) в центрi матерiалу розмiром 25*50 мм, де вiдносна вологкть:
1 - за нормативними документами; 2 - знижена на 10 %; 3 - тдвищена на 10 %
З плином часу сушшня при меншш вщноснш вологост агента на 10 % (рис. 5-6, залежшсть 2) за вщносну волопсть зпдно з нормативними документами (рис. 5-6, залежшсть 1), перехщ до наступного ступеня технолопчного режиму вщбуватиметься швидше, при бшьшш вщноснш вологостi на 10 % (рис. 5-6, залежшсть 3) - шзшше, а максимальш напруження для вибраних значень вщносно! вологост вiдрiзнятимуться у межах 10 %. Змша вщносно! вологостi агента у бж збiльшення чи зменшення вщ значення, рекомендовано-го в нормативних документах, на початку технолопчного процесу сушшня не впливае на волопсть у цен^ пиломатерiалу, а вщповщно зумовлена змiна рiв-новажно! вологост та коефiцiентiв вологообмiну значно змшюють величину вологостi у поверхневих шарах. Величина перепаду вологи мiж центром i по-верхнею безпосередньо впливае на величину напружень. При зменшенш вщ-носно! вологостi агента сушшня перепад вологи буде бшьшим, а отже, i величина напружень у всьому об,емi матерiалу зростатиме. При збшьшенш вщносно! вологост агента - величина напружень вщповщно спадатиме.
Крiм того, iз отриманих залежностей випливае, що при зменшенш вщносно! вологостi агента сушшня досягаеться швидше значення вологост ма-терiалу, при якому вiдбуваеться перехщ до наступного ступеня технолопчно-го режиму навпаки, при збiльшеннi - до пiзнiшого переходу. Чим пiзнiше iнтенсифiкуеться технологiчний режим, тим змша напружень при переходi до наступного ступеня технолопчного режиму буде бшьшою, а !х максимальна величина все ж таки буде меншою за вiдповiднi напруження при цш же вологостi матерiалу для шших значень вщносно! вологостi агента сушшня.
Швидюсть руху агента сушшня (у) впливае на коефщенти вологообмь ну, тому видалення вологи при шдвищенш циркуляци на поверхнi буде швид-ша, нiж в об,емi матерiалу, де коефiцiенти вологопровiдностi не залежать вiд
0
5
V. З плином часу при пiдвищенiй швидкост руху агента до 6 м/с у цен^ мате-рiалу вщбуваеться також прискорене видалення вологи (рис. 7) за рахунок збшьшення градiента вологи мiж поверхнею i внутршшми точками пиломате-рiалу. Таким чином, збшьшення швидкост руху агента зменшуе тривалiсть технологiчного процесу, але при цьому величина напружень зростае (рис. 8-9).
т, год
10
15 20
а
25 30
10 15 20 25 б
30
Рис. 7. Вплив швидкостiруху агента сушшня V на динамщ вологи в центрi (а) i на поверхн при х=Ь/2 (б) у пиломатерiалiрозмiром 25*50 мм деревини сосни, де швидшсть руху: 1 - за нормативними документами; 2 - тдвищена до 6 м/с
5Е+06 4Е+06 3Е+06 2Е+06 1Е+06 0Е+00 -1Е+06 -2Е+06
т, год
6Е+06 5Е+06 4Е+06 3Е+06 2Е+06 1Е+06 0Е+00 -1Е+06
<уу, Па
т, год
5 10
15 а
20 25 30
5 10 15 20 25 30
б
Рис. 8. Вплив швидкост1 руху агента сушшня V на динамжу напружень стхх (а) i сгуу (б) в ценmрi пиломатерiалу деревини сосни розм1ром 25*50 мм, де швидшсть руху: 1 - за нормативними документами; 2 - тдвищена до 6 м/с
т, год
0 5 10
15 а
20 25 30
0 5 10
15
б
20 25 30
Рис. 9. Вплив швидкост1 руху агента сушшня V на динамжу напружень схх (а) i Суу (б) на поверхн пиломаmерiалу деревини сосни розмiром 25*50 мм, де швидшсть руху: 1 - за нормативними документами; 2 - тдвищена до 6 м/с
Висновки. Таким чином, при змш параметрiв агента сушшня волопсш поля у пиломатерiалi мають подiбний розвиток (рис. 1, 4, 7), але при цьому напруження розвиваються по^зному. На початку процесу сушшня найбшьш
0
5
0
5
0
0
впливае на величину напружень як на поверхш, так i в центр^ змша вщносно! вологостi агента (рис. 5-6), змша температури призводить до незначно! змши напружень (рис. 2-3), а швидюсть руху агента ютотно змшюе величину напружень на поверхш (рис. 9) та фактично не впливае в цен^ (рис. 8). З плином часу, в регулярному перiодi видалення вологи, при змш вщносно1 вологостi зга-дана вище змша напружень зменшуеться (рис. 5-6), зi змiною ж температури та швидкост руху агента - зростае рiзниця мiж напруженнями (рис. 2-3, 8-9).
Л^ература
1. Соколовський Я.1., Поберейко Б.П., Дендюк М.В. Застосування методу кiнцевих елеменпв для розрахунку нестацюнарних пол1в вологоперенесення у висушуванш деревиш// Люове госп-во, люова, паперова 1 д/о пром-сть// Наук. вюн. УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. -Льв1в: УкрДЛТУ. - 2003, вип. 28. - С. 100-106.
2. Соколовский Я.И., Поберейко Б.П., Дендюк М.В, Кулешнык Я.Ф. Численное моделирование методом конечных элементов полей влажности древесины с учетом анизотропии ее свойств// Лесной комплекс: состояние и перспективы развития// Сб. научн. трудов. -Брянск: БГИТА. - 2003, вып. 6. - С. 71-75.
3. Соколовський Я.1., Бакалець А. Моделювання нелшшних тепломасообмшних процеав у висушуванш деревиш методом скшченних елеменпв// Вюник НУ "ЛП": Комп'ютерш науки та шформацшш технологп. - Льв1в: НУ "Льв1вська полггехшка". - 2005, вип. 543. - С. 129-134.
4. Соколовський Я.1., Поберейко Б.П., Дендюк М.В. Моделювання деформацшно-ре-лаксацшних процеав у деревиш тд час сушшня// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Льв1в: УкрДЛТУ. - 2004, вип. 14.1. - С. 48-57.
5. Дендюк М.В., Соколовський Я.1. Вплив геометричних розм1р1в пиломатер1ал1в на напружено-деформ1вний стан у процес 1х сушшня// Наук. вюник НЛТУУ// Наук. вюн. УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Льв1в: НЛТУ Украши. - 2006, вип. 16.2. - С. 125-133.
6. Серговский П.С., Рассев А.И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины: Учебник для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Лесн. пром-сть, 1987. - 360 с.
7. Билей П.В. Сушка древесины твердых лиственных пород. Изд. второе. - М.: Экология. - 2002. - 224 с.
8. Серговский П.С. Гидротермическая обработка древесины. - М.: Гослесбумиздат, 1975. - 400 с.
9. Дендюк М.В. Визначення реолопчних параметр1в деревини// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Льв1в: УкрДЛТУ. - 2005, вип. 15.3. - С. 124-129.
УДК 674.02:621.923 Доц. О.А. Кйко, канд. техн. наук - НЛТУ Украти
ШЛЯХИ ЗМЕНШЕННЯ К1ЛЬКОСТ1 БРАКУ ЗАСОБАМИ 1М1ТАЦ1ЙНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ТА З ВИКОРИСТАННЯМ КОНЦЕПЦП "Ш1СТЬ СИГМА" У ПРОЦЕС1 КАЛ1БРУВАННЯ-
ШЛ1ФУВАННЯ ДСП
Встановлено математичну залежнють для визначення середнього квадратичного вщхилення товщини ДСП у процеС калiбрування-шлiфування плитних деревних матерiалiв жорсткими абразивним цилшдром. Окреслено шляхи зменшення кшькос-т плит, що не вщповщають вимогам за товщиною.
Assist. prof. O.A. Kyiko - NUFWT of Ukraine, L'viv
Ways of diminishing of amount of shortage by facilities of imitation design and with the use of conception "six sigma" in the process of calibration-
polishing of particle boar d
Mathematical dependence for determination of standard deviation of thickness of particle board in the process of calibration-polishing of wooden board materials by hard
