CC BY
14
Предложена: практические рекомендации для математического метода прогнозирования прочности и долговечности термопластичных клеевых соединений древесины. Для этого разработано соответствующее компьютерное обеспечение, которое позволяет прогнозировать прочность и долговечность термопластичных клеевых соединений древесины при минимальных затратах и без специальных навыков. При прогнозировании необходимо выбрать породу древесины, ее плотность, степень нагрузки клеевой композиции, необходимые коэффициенты для определенной породы древесины и средневзвешенную суточную, месячную или годовую температуру и влажность окружающей среды. Результаты прогнозирования прочности и долговечности термопластичных клеевых соединений древесины получены в числовых значениях и графической интерпретации.
Kshyvetsky B.Ya. Some Operational Recommendations for Predicting the Strength and Durability of Thermoplastic Adhesive Wood Joints
Some operational recommendations concerning the prediction of strength and durability of thermoplastic adhesive wood joints by means of mathematical modelling are proposed. Relevant computer software that will make it possible to predict the strength and durability of thermoplastic adhesive wood joints under operating conditions at minimum cost and without special user's skills has been developed. The prediction procedure involves identification of the wood species, its density, the degree of the adhesive composition loading, relevant coefficients for the wood concerned, as well as the average daily, monthly or average annual temperature and humidity of the environment. The results of prediction the strength and durability of thermoplastic adhesive wood joints are presented numerically and in graphic form.
Key words: thermoplastic adhesive wood joints, strength, durability, software, wood species.
УДК 674.[06+21] Доц. В.О. Маевський, д-р техн. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв;
викл. М.В. Удовицька - ТКНЛТУ Украти, м. Львiв
ОСНОВН1 НАПРЯМИ ДОСЛЩЖЕНЬ У ВИРОБНИЦТВ1 КЛЕ6НИХ ЩИТОВИХ КОНСТРУКЦ1Й З ДЕРЕВИНИ 13 ДОТРИМАННЯМ ТЕКСТУРНИХ ОСОБЛИВОСТЕЙ
Охарактеризовано основш способи виготовлення клеених щитових конструкцш. Проаналiзовано традидшш технолопчш шдходи щодо забезпечення !х мщност та фор-мостшкосй, наголошено на недолiках наявного виробництва. Запропоновано проектно-технологiчнi ршення виготовлення клеених щитових конструкдiй, а також варiанти схем !х набору iз дотриманням текстурних особливостей, мщност та формостiйкостi. Запропоновано шляхи забезпечення стабшьност форми дих конструкцш, що проявляеться в здатностi збертати сво! структурнi розмiри в змшних кл1матичних умовах.
Ключовi слова: клееш щитовi конструкций текстурнi особливостi, формостшюсть, схеми набору, проектно-технологiчнi рiшення.
Актуальшсть дослщжень. Одними з найпоширенiших формоутворю-ючих конструкцiйних та фасадних елементш виробiв з деревини е клееш щитовi конструкцií (КЩК). Номенклатура виробш, що мiстять 1х у своему склад^ над-звичайно рiзноманiтна. Насамперед це меблевi i паркетнi вироби, двер^ стiновi панелi тощо. Яккть цих виробiв здебшьшого визначаеться якктю виготовлення КЩК, тому до них висувають високi вимоги щодо мщносп, формостiйкостi та естетичностi.
Можливостi сучасних технологiй дають змогу виготовляти матерiали, що дуже близько 1миують текстуру деревини. Однак штучно вщтворити природний малюнок (текстуру) деревини залишаеться практично неможливим, зокрема на цей час вiдсутнi технологiчнi ршення щодо вiдтворення об'емностi текстури де-
ревини. О^м цього, у натурально!' деревини е й iншi характернi особливосп, ят практично неможливо вiдтворити в шших матерiалах, зокрема композицшних, що найчаспше використовують як замiнники деревини. До таких особливостей натурально!' деревини варто вщнести: практично вiдсутнiй вмiст токсичних речо-вин, можливiсть оновлення 11 поверхш, здатнiсть до вiдтворювання попередньо1 форми за змiни вологи, стабшьшсть механiчних показникiв за перепаду темпера-тури, вiдсутнiсть розшарування за товщиною та вiдклеювання крайки.
Забезпечення якосп КЩК, обумовлено1 властивостями 11 окремих далянок (заготовок, ламелей), потребуе диференцшованого пiдходу з урахуванням вимог шцносп, формостiйкостi та естетичностi КЩК. Тому пошук ефективних рiшень щодо виробництва КЩК iз дотриманням текстурних особливостей, мiцностi та формостiйкостi е актуальним завданням.
Огляд стану питання. КЩК з масивно! деревини отримують склеюван-ням пилопродукцií рiзного виду розпилювання за шириною або товщиною. Мож-ливий також варiант склеювання за довжиною (зрощування, здебiльшого на зуб-частий шип) перед склеюванням за шириною або товщиною. На цей час вiдомi два способи виготовлення КЩК: традицшний - склеювання пилопродукцц за шириною в КЩК - та альтернативний - склеювання пилопродукцц за шириною i товщиною у блок (пакет), який розпилюють на КЩК. Альтернативний споаб у зв'язку з шдвищеними трудовитратами та неможливктю використання отрима-них КЩК у виготовленш фрезерованих фасадних поверхонь складного профшю (площинного або об'емного) набув меншого розповсюдження. Традицiйний спо-аб виготовлення клеених щитiв е придатшшим для 1'х подальшого використання та реалiзуеться за однiею з чотирьох визначених технологiчних схем [1].
Вщомо, що текстура пилопродукцц, отримано!' шсля розпилювання коло-ди, е дуже рiзноманiтною. Макроскопiчнi анатомiчнi елементи формують текстуру деревини, оригiнальнiсть i неповторнiсть яко1' визначаеться складнiстю будови i сукупнiстю окремих 11 елемештв. Зi всiх макроскопiчних елементiв, що характеризуют текстуру деревини, можна виокремити рiчнi юльця. Особливiсть тексту-ри деревини залежить вiд таких основних характеристик рiчних юлець: форми на поперечному перетиш, ширини, кшькосп на 1 см, вiдмiнностi ранньо!' i пiзньоí зони та рiвношаровостi. Рiчнi юльця добре вираженi у хвойних i листяних кшь-цесудинних породах помiрного клшатичного поясу, завдяки чому текстура деревини у таких породах рiзноманiтна i добре помина на перетинах колоди [2, 3]. Пилопродукщя, випиляна рiзними способами традицшними напрямами (пара-лельно до ос або твiрноí колоди), е загальновживаною. Тому використання тако1' пилопродукцц у виготовленнi вироб1в iз деревини певною мiрою обмежуе потен-цшш дизайнерськi рiшення через узвичаенiсть текстурних особливостей деревини. Отримати пилопродукцда з оригiнальною текстурою можна, змiнивши кут розпилювання колоди вiдносно 11 осi на декiлька градусiв [6-8], а вироби, виго-товленi з тако1 пилопродукцií, характеризуватимуться високими художньо-есте-тичними властивостями.
Для забезпечення мiцностi та формостшкосп КЩК зазвичай використовують традицшш технологiчнi пiдходи. КЩК, яш мають велику ширину, необхiдно склеювати з вузьких дшянок пилопродукцií. Це зумовлено тим, що широкi КЩК шд час експлуатацií, внаслiдок кашлярно-пористо1 будови деревини та ашзот-ропностi 11 властивостей, якi характеризуються розмiщенням волокон, напрям-
ком pi4HHx шар1в у дiлянках i наявнктю рiзних зон деревини в дшянщ, шддають-ся деформуванню (коробляться). Короблення (вiдхилення форми вiд задано!') зде-бiльшого виявляеться на поперечному перетиш пилопродукцií або li дшянки. Так, для випадку, коли КЩК склеювати з широких дiлянок тангенцiального ви-пилювання iз розмiщенням рiчних шарiв в одному напрямку, короблення тако!' КЩК односторонне i мае гладку поверхню. Якщо ж дшянки у КЩК розмктити почергово з рiчними шарами у двох напрямках, то короблення тако!' КЩК буде складним, з хвилястою поверхнею.
Викривлення пилопродукцп тангенцiального та змiшаного випилювання зумовлене рiзною величиною всихання ранньо!' i шзньо! зон рiчних юлець. З огля-ду на те, що тзня зона всихаеться бшьше нiж рання, рiчне юльце прагне до вир1в-нювання, а сама пилопродукщя коробиться. У випадку використання пилопродукцп змiшаного розпилювання для склеювання КЩК li короблення буде мати випад-ковий характер i залежатиме вiд розмiщення дшянок у КЩК. КЩК з широких да-лянок радiального випилювання, рiчнi шари яких розмiщенi вiдносно площини близько до перпендикуляра, короблення не зазнае, але li поверхня може бути не-рiвною через нерiвномiрне всихання заболонно'' i ядрово'' частини дшянки. Важли-вим яшсним критерiем виготовлення КЩК е забезпечення належно'' формос-тiйкостi. Для покращення формостiйкостi КЩК И потрiбно склеювати з вузьких дшянок (iз заболонно'' або ядрово'' частини) радиального розпилювання, якi потрiб-но розмiщувати так, щоб напрямок волокон на сусiднiх дшянках був розвернутий на 180°, але при цьому не втрачалися декоративнi властивосп поверхнi [4-6].
До недолiкiв наявного виробництва КЩК за технологiчними схемами тра-дицiйного та альтернативного способ1в варто вiднести переважне неврахування текстурних особливостей деревини та використання знеособлено'' пилопродукцп, яка зокрема характеризуеться ввдсутшстю яскраво виражених особливостей тек-стури деревини. Використання пилопродукцп радiального розпилювання для виробництва КЩК не е оптимальним варiантом з огляду на малу ресурсоощаднiсть та складшсть li отримання, трудовитрати та витрати коштiв.
Аналiз вiдомих технологiй виробництва КЩК свдаить, що врахування текстурних особливостей у процес виготовлення КЩК, зокрема на еташ форму-вання пакета, е малодослiдженим питанням, позаяк основна увага науковщв та виробничнитв спрямована на забезпечення мiцностi та формостшкосп КЩК.
Постановка проблеми. З метою врахування текстурних особливостей у процес виготовлення КЩК iз забезпеченням вимог 'х мiцностi та формоспйкос-тi доцiльно реалiзувати такi проектно-технолопчш рiшення: запропонувати схе-ми набору КЩК, здшснити попередне моделювання формостшкосп запропоно-вано'' КЩК, а у випадку шдтвердження регламентованих нормативними документами показниюв КЩК, реалiзувати запропоноваш схеми набору у виробни-чих умовах.
Цшавим пiдходом у виробництвi КЩК з урахуванням текстурних особливостей е використання пилопродукцп з оригшальною U- та О-подiбною текстурою деревини [6-8]. Як свщчать результати попередшх дослiджень, використання тако'' пилопродукцп у виробництвi КЩК забезпечить 'х належну формос-тiйкiсть, але позаяк зменшаться 'х мiцнiснi показники, то таю КЩК можна буде використовувати лише в конструкщях, що не несуть значних навантажень, зокре-
ма таких, як фасадш поверхш. Прогнозована належна формостiйкiсть КЩК з пи-лопродукцп, випиляно'1 пiд кутом до осi колоди, буде забезпечена завдяки змен-шенню внутрiшнiх напружень у дшянках цих КЩК, порiвняно з КЩК, для яких використано пилопродукцiю, випиляну паралельно до осi колоди.
Рис. Варiанти схем набору КЩК з урахуванням текстурных особливостей:
а-з) комбтоваш з дыянокрадiального, тангенщального та змжаного розпилювання; ^ —л) Iз пилопродукщ, випиляног тд кутом до ос колоди 5°, 10 °, 15 ° вiдповiдно
Зменшення внутрштх напружень зумовлено тим, що шд час розпилю-вання колоди шд кутом до ii oci ввдбуваеться перерiзання рiчних кiлець i дерев-них волокон, тому випиляна шд кутом пилопродукця не мiстить довгих дiлянок рiчних приростiв з неперерiзаними волокнами. Це призводить до зменшення внутрштх напружень у пилопродукцп шд час ii експлуатацц. Зменшення напружень сприяе зменшенню величини внутршньо! (результуючо!) сили в далянках рiчних приростов.
Окремi запропонованi варiанти схем набору КЩК з урахуванням текстур-них особливостей наведено на рисунку.
Передумовою реалiзацil запропонованих варiантiв (рис.) у виробничих умовах е виртення таких основних завдань, як дослщження перспективного по-питу (соцiологiчний показник) на пропоновану продукцда та забезпечення експлуатацiйних показникiв КЩК, зокрема 1х формостiйкостi. Висновки:
1. З метою урахування текстурних особливостей у процес виготовлення КЩК i3 дотриманням вимог i'x мiцностi та формостшкосп запропоновано проек-тно-технологiчнi рiшення, реашзащя яких у виробничих умовах сприятиме як вирiшенню поставлених завдань, так i рацiональному використанню дере-вини.
2. Запропоноваш варiанти схем набору КЩК з урахуванням текстурних особливостей дадуть змогу урiзноманiтнити дизайнерсьы ршення у виробництвi виробiв i3 деревини.
Лггература
1. Рыбицкий П.Н. Технологические варианты производства мебельных щитов / П.Н. Рыбиц-кий, Н.В. Лебединская // Современные проблемы конструирования и производства художественных изделий из древесины. - Архангельск : Изд-во АГТУ. - 2006. - С. 161-167.
2. Боровиков А.М. Справочник по древесине / А.М. Боровиков, Б.Н. Уголев / под ред. Б.Н. Уголева. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1989. - 294 с.
3. Wood Handbook, Wood as on Engineering Material. Gen. Tech. Rep. / FPL-GTR-190. Madison, WI: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory. - 2010. - 508 p.
4. Войтович 1.Г. Основи технологи виробгв з деревини : навч. пойбн. / 1.Г. Войтович. - Л^в : Вид-во УкрДЛТУ, "1нтелект-Захщ". - 2004. - 143 с.
5. Маевський В.О. Дослщження формостшкост клеених щипв з масивно! деревини дуба / В.О. Маевський, Ю.В. Бенях // Науковий вюник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Львгв : РВВ НЛТУ Укра!ни. - 2005. - Вип. 15.5. - С. 199-208.
6. Пат. 91374 Украша, МПК (2009) В27 М 3/00. Спойб виготовлення клееного щита зi збере-женням текстури деревини / В.О. Маевський, В.М. Максимов, В.С. Каленський; заявник i патен-товласник ДВНЗ Нацiон. лiсот. ун-т Укрщ'ни. - заявл. 25.02.2008; опубл. 26.07.2010, Бюл. № 14.
7. Mayevskyy V. The effect of a sawing angle on wood texture / V. Mayevskyy, V. Maksymiv, I. Sopushynskyy, A. Teischinger // Folia Forestalia Polonica, Series B. - Poznan : Wyd-wo "Drzew-nictwo". - 2008. - Issue 39. - Pp. 45-54.
8. Пат. 31116 Украша, МПК (2006.01) В27В 1/00. Спойб отримання пилопродукцп з U- та O-подiбною текстурою деревини / В.О. Маевський; заявник i патентовласник ДВНЗ Нащон. лiсот. ун-т Укра!ни. - заявл. 03.12.2007; опубл. 25.03.2008, Бюл. № 6.
Маевский В.А., Удовицкая М.В. Основные направления исследований в производстве клееных щитовых конструкций из древесины с соблюдением текстурных особенностей
Охарактеризованы основные способы изготовления клееных щитовых конструкций. Проанализированы традиционные технологические подходы по обеспечению их прочности и формоустойчивости, отмечены недостатки существующего производства.
Предложены проектно-технологические решения изготовления клееных щитовых конструкций, а также варианты схем их набора с соблюдением текстурных особенностей, прочности и формоустойчивости. Предложены пути обеспечения стабильности формы этих конструкций, которая проявляется в способности сохранять свои структурные размеры в переменных климатических условиях.
Ключевые слова: клееные щитовые конструкции, текстурные особенности, формо-устойчивость, схемы набора, проектно-технологические решения.
Majevskyj V.O., Udovytska М..V. Main Research Areas in the Field of the Wood Laminated Panel Constructions Production with Textural Features Compliance
Existing ways of making laminated panel constructions are characterized. Traditional technological approaches to ensure laminated panel constructions strength and shape stability are analysed. The shortcomings of existing production are highlighted. Design and manufacturing technology solutions of making laminated panel, and also variants of a set of texture features, strength and shape stability are proposed. Ways of ensuring the shape stability of these structures, which manifest themselves in the ability to retain its structural dimensions in variable climatic conditions, are proposed.
Key words: wood panel design, texture features, shape stability, circuit set, design and technology solutions.
УДК 621.4 Науч. сотрудник К.В. Агеев - Институт газа НАН Украины
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ КОНСТРУИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РЕКУПЕРАТОРОВ СО ВСТАВКАМИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕЧНЫХ АГРЕГАТОВ1
Рассмотрены основные подходы в конструировании и приведены типичные конструкции рекуператоров для нужд промышленности. Предложена классификация рекуператоров на основе аэродинамических схем движения нагреваемого воздуха для интенсификации теплообмена на воздушной стороне. Показано, что одной из современных тенденций в конструировании рекуператоров является комбинирование различных схем взаимного движения дымовых газов и воздуха в рекуператорах, создание многозаходных теплообменников, интенсификация теплоотдачи на воздушной стороне за счет использования теплообменных труб фасонного сечения и изогнутого профиля, установки оребре-ний, применения технологии импактных струй для создания общего турбулентного вихря. Отмечено, что значительное повышение скоростей нагреваемого воздуха на входе в рекуператор (создание высокоскоростных теплообменников) применялось ранее лишь в системах горелочных устройств. Показано, что в конструировании высокотемпературных рекуператоров для крупногабаритных печей обычно прибегают к традиционной компоновке, а модернизация рекуператоров за счет установки в них активных перфорированных вставок может применяться для средних и компактных теплообменников. Приведены классификации рекуператоров по различным классификационным признакам, указаны трудности при их сравнении. Предложена классификация конструкций рекуператоров, в основу которой положена аэродинамическая схема, используемая для повышения эффективности теплоотдачи на воздушной стороне, а также предложено конструктивное решение для формирования в рекуператоре турбулентного вихревого движения нагреваемого воздуха за счет совместного действия истекающих из перфорированной вставки струй и дополнительных завихрителей.
Ключевые слова: аэродинамическая схема рекуператора, турбулентный вихрь, им-пактные струи, распорки-завихрители.
1 Автор выражает искреннюю благодарность А. А. Кадочникову и Ар. А. Кадочникову, на практике продемонстрировавшим автору высокую эффективность движения по спиральным вихревым траекториям.
