Деревообрабатывающая промышленность. Изделия из древесины. Переработка отходов. ДСП. Фанера. Лесопильная продукция (Мебельная промышленность- см. 684)

В связи с техногенными авариями на объектах атомной энергетики, в том числе на Чернобыльской АЭС, часть лесов Российской Федерации подверглась радиоактивному загрязнению, что создало условия, при которых в долгосрочной перспективе невозможно обычное многоцелевое использование леса и лесных ресурсов. Эти леса представляют серьезную экологическую опасность, так как возможен перенос радионуклидов в незараженные зоны вследствие возникновения техногенных и природных пожаров. Заготовка и использование древесины из этих регионов – актуальная задача, которая обеспечивает решение экологических проблем за счет снижения возможности повторного заражения радионуклидами прилегающих территорий. Одним из выходов в данной ситуации является предлагаемая нами технология комплексной переработки загрязненной радионуклидами древесины на основе мобильных комплексов машин и оборудования, работающих непосредственно на лесосеке, с приводом от двигателей внутреннего сгорания или самоходных машин для получения «чистых» пиломатериалов. При этом возникающая необходимость минимизировать продолжительность занятости машин и оборудования может быть достигнута за счет согласованной работы лесосечных машин с мобильным оборудованием по объему перерабатываемой древесины на каждой операции. Согласование объемов выработки машин и оборудования возможно при создании и поддержании (потребление, пополнение и выработка) на определенном для конкретных условий уровне оперативных запасов. С учетом разработанных ранее моделей, предусматривающих увеличение численности и/или сменности работы машин и оборудования на отстающих операциях, определяются режимы функционирования комплекта машин в целом. Данный подход к решению проблемы позволит: обеспечить объем выработки комплекта машин и оборудования, равный объему выработки ведущего оборудования комплекта; сократить количество дней, необходимое для заготовки заданного объема древесины; снизить количество загрязняющих веществ (например, по оксиду углерода), которое двигатели самоходных машин выбрасывают в атмосферу. Для цитирования: Заикин А.Н., Торопов А.С., Меркелов В.М., Сиваков В.В. Повышение эффективности работы машин и оборудования при заготовке древесины в лесах с радиоактивным загрязнением // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 113–127. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-113-127
Due to technogenic accidents at nuclear power plants, including the Chernobyl Nuclear Power Plant, part of the forests of the Russian Federation was exposed to radioactive contamination. As a result, it established the conditions under which multipurpose use of forests and forest resources is impossible over the long run. These forests pose a serious environmental hazard due to the possibility of transfer of radioactive contamination to clean areas, because of the occurrence of antropogenic and natural fires. Logging and use of wood from such regions is an urgent issue, which provides environmental problem solving by reducing the possibility of recontamination with radionuclides of surroundings. One of the solutions within the given senario is our proposed technology for the integrated processing of wood contaminated with radionuclides based on internally powered mobile packages of machinery and equipment operating directly on the cutting area or self-propelled vehicles in order to produce clear timber. Herewith, the arisen need to minimize the operating time of machines and equipment is capable of being achieved through the coordinated functioning of cutting machines with mobile equipment in terms of the volume of processed wood at each stage. Coordination of the production volumes of machines and equipment is possible through the creation and maintenance (consumption, replenishment and production) at a specific level of day-on-hand stocks for particular conditions. The operating modes of a set of machines as a whole are determined taking into account previously developed models, providing for an increase in the number and/or shift of machines and equipment functioning in logging operations. This problem solving approach will allow: to ensure the volume of production of a set of machines and equipment equal to the production volume of the leading equipment of the set; reduce the number of days required to harvest a given amount of wood; reduce the amount of pollutants (for example, carbon monoxide) that selfpropelled engines emit into the atmosphere. For citation: Zaikin A.N., Toropov A.S., Merkelov B.M., Sivakov V.V. Operating Efficiency Improvement of Machinery and Equipment while Logging in Forests with Radioactive Contamination. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 113–127. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-113-127.

Шлифование выполняют в целях выравнивания поверхности после предыдущих операций и придания ей требуемой шероховатости, а также удаления слоя древесины или древесного материала для обеспечения заданного размера изделия. Изучение и определение поверхностной энергии древесины и древесных материалов является актуальной задачей современной деревообработки, связанной с образованием новых поверхностей в результате технологических процессов. Исследуемые процессы обработки деталей абразивными инструментами по описанию и моделированию являются наиболее сложными. Они характеризуются развитыми пространственно-временными связями, детальное изучение которых должно выполняться на основе системного подхода. Закономерности износа абразивного инструмента непосредственно связаны с работой единичных абразивных зерен. В основе механизма износа лежат явления адгезии, диффузии, абразивного разрушения, пластического течения тончайших поверхностных слоев, размягченных под действием высоких контактных температур и давлений, химического воздействия на абразив окружающей среды и обрабатываемого материала. Под действием механических и температурных напряжений происходит растрескивание, скалывание режущих кромок, выкрашивание из связки отдельных абразивных зерен и целых комплексов. Вероятность вырывания абразивного зерна в инструменте и его разрушения с увеличением глубины резания значительно возрастает. В этом случае почти все абразивные зерна достигают максимальной глубины резания. На вершинах абразивных зерен появляются значительные площадки износа. На основании анализа закономерностей работы единичных абразивных зерен инструмента с момента их активации до момента разрушения или вырывания из связки можно установить взаимосвязь износа абразивного инструмента с износом и закономерностями работы единичных абразивных зерен, что является неотъемлемой частью возможности совершенствования конструкций инструмента

До недавнего времени в лесной промышленности признавался ценным только ствол дерева, а все остальное, в том числе крона, считалось отходами. Отходы лесозаготовок загромождали лесосеки и создавали благоприятную среду для размножения вредителей, а также способствовали возникновению пожаров. Сейчас в лесозаготовительной отрасли древесная зелень выступает сырьем для производства гранулированного топлива; в лесохимическом комплексе – для изготовления хлорофиллокаротиновых паст, хлорофиллина натрия, хвойного лечебного экстракта; в агропромышленном производстве – для получения хвойно-витаминной муки. Древесноволокнистые плиты широко применяются в домостроении в качестве конструкционных, отделочных и изоляционных материалов. Достоинством этих плит является возможность придания им специальных свойств: огнестойкости, водостойкости, биостойкости, звукоизоляционной и теплоизоляционной способностей – за счет добавления в композицию на стадии изготовления различных компонентов. С целью расширения сырьевой базы для производства древесноволокнистых плит выполнены исследования влияния добавки хвойной муки на качественные показатели и физико-механические характеристики готового изделия. Обоснована возможность применения данного сырья в виде хвойной муки при производстве древесноволокнистых плит. Показано влияние процентного содержания муки из хвои в общем объеме древесноволокнистой массы и размеров частиц на качественные показатели материала. Получены статистическоатематические уравнения и графические зависимости, позволяющие прогнозировать характеристики древесноволокнистых плит при заданном содержании и размерах частиц муки из древесной зелени хвойных пород. Определены оптимальные размеры данных показателей, при которых физико-механические свойства готовой продукции соответствуют требованиям ГОСТ а. Для цитирования: Зырянов М.А., Медведев С.О., Мохирев А.П. Влияние добавки измельченной хвои на качественные показатели древесноволокнистой плиты // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 3. С. 125–132. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-125-132. Финансирование: Исследование выполнено при поддержке гранта Президента РФ для молодых ученых – кандидатов наук МК-1902.2019.6. Проект «Разработка и внедрение эффективной технологии комплексной переработки лесосечных отходов» подготовлен при поддержке Красноярского краевого фонда науки
Until recently, only the trunk of a tree was recognized as valuable in the forest industry, and everything else, including the crown, was considered waste. Logging wastes cluttered felling sites and created a favorable environment for habitation and reproduction of forest pests, as well as contributed to the emergence of forest fires. Today, wood greens are used as a raw material in the logging industry for the production of pellet fuels; in the woodchemical complex for the manufacture of chlorophyll-carotene pastes, sodium chlorophyllin, and coniferous healing extract; in agro-industrial production to obtain coniferous vitamin flour. Analysis of literature sources showed that fibreboards are widely used in housing construction as structural, finishing, and insulating materials. The advantage of fibreboards is the ability to impart special properties to them, such as fire resistance, water resistance, biostability, soundproofing, and heat-insulating ability by adding various components to the fibreboard at the manufacturing stage. Studies of the effect of adding coniferous flour on the quality indicators and physical and mechanical parameters of the finished fiberboard have been carried out in order to solve the problem of expanding the raw material base for fiberboard production. The possibility of using this raw material in the form of coniferous flour in the production of fiberboard has been substantiated. The influence of the percentage of needle flour in the total volume of wood fiber pulp and particle size on the qualitative indicators of the material is shown. Statistical and mathematical equations and graphical dependencies have been obtained. They allow predicting the indicators of fiberboards for a given content and particle size of flour from coniferous greens. The optimal size of the particles of coniferous flour and its content in the fibreboard at which the values of physical and mechanical indicators of the finished product meet the requirements of the State Standard GOST 4598-86 are determined. For citation: Zyryanov M.A., Medvedev S.O., Mokhirev A.P. Effect of Addition of Chopped Needles on the Fiberboard Quality Indicators. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 3, pp. 125–132. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-125-132 Funding: The research was funded by the grant of the President of the Russian Federation for young scientists – candidates of sciences МК-1902.2019.6. The project “Development and Implementation of an Effective Technology for Integrated Processing of Logging Waste” was supported by the Krasnoyarsk Regional Fund of Science.

Обширная территория на юго-западной периферии Алтае-Саянской горной страны выделена в особый физико-географический регион – Рудный Алтай. Большое количество осадков и значительный запас тепла способствуют развитию в регионе своеобразной формации лесов – черневой тайги, где основной лесообразующей породой является пихта сибирская. Пирогенный фактор, наряду с заготовкой древесины, оказывает важную роль в формировании состава и структуры лесного фонда Рудного Алтая. Цель исследований заключалась в установлении возрастных стадий естественного восстановления пихты на участках, пройденных пожарами. Основными задачами являлись анализ динамики послепожарного восстановления пихтовых древостоев и изучение процессов естественного возобновления на гарях. При сборе первичных материалов для изучения динамики лесного фонда придерживались общепринятого методологического подхода. Анализ динамики лесного фонда проводился в пределах одинаковых границ. Для выбранных кварталов выписывались таксационные характеристики выделов и их распределение по категориям земель за несколько лесоинвентаризационных периодов. Для изучения естественного возобновления применялся метод учетных площадок по А.В. Побединскому. В результате исследований раскрыты процессы естественного возобновления пихты сибирской, установлены количественные показатели подроста пихты на различных стадиях и проведена оценка успешности лесовозобновления. Отмечено неудовлетворительное естественное возобновление на первых двух стадиях лесообразовательного процесса. Подрост пихты встречается крайне редко и только в непосредственной близости к стенам леса или сохранившимся куртинам пихты. Установлено, что восстановление и формирование растительности в первые 150 лет после пожара в условиях пихтача травяно-папоротникового по-следовательно во времени проходит через три восстановительно-возрастные стадии. Первая стадия – свежие гари, характеризуется полной гибелью всех компонентов фитоценозов. Остатки материнского древостоя, как и валеж, начинают заселяться стволовыми энтомовредителями. Вторая стадия – травяно-кустарниковые ассоциации и формирование лиственных молодняков. Накапливается самосев березы, рябины, ивы, которые, наряду с корнеотпрысковыми экземплярами осины, совместно начинают заселять пространство гари, образуя куртины. Третья стадия – производные березняки или осинники с подростом пихты во втором ярусе. Период господства производных березняков или осинников первой или даже второй генераций с подростом пихты во втором ярусе. К 150 годам на склонах северных экспозиций, в западинах и микропонижениях возможно формирование средневозрастных пихтарников. Процесс восстановления гарей начинается с формирования куртин из лиственных пород и сопровождается дальнейшим пространственным их расселением. Увеличение полноты лиственных насаждений стимулирует накопление подроста темнохвойных пород. Большая растянутость лесообразовательного процесса (более 150...200 лет), а также периодичность в семяношении и сложности в накоплении подроста обусловливают разновозрастность пирогенных пихтовых насаждений. Естественное возобновление на первых двух стадиях оценивается как неудовлетворительное.

Развитие технологии сушки древесины в настоящее время идет в основном путем совершенствования режимов сушки на основе современных методов компьютерного моделирования и оптимизации процессов. При этом перспективным направлением является совершенствование режимов сушки в части их энергоэффективности и обеспечения требуемого потребителями качества продукции. Предмет настоящего исследования – теоретический анализ тепломассообмена при сушке пиломатериалов режимами, основанными на явлении термовлагопроводности. Подобные режимы характеризуются наличием градиента температуры по сечению сохнущего сортимента, что позволяет классифицировать их как существенно неизотермические. Для анализа процессов неизотермического переноса могла бы быть использована модель, базирующаяся на уравнениях двухфазной фильтрации, изотермах сорбции, термодинамических уравнениях Кельвина–Клайперона–Клаусиуса, но это сопряжено с существенными математическими затруднениями. Цель исследования – корректировка решения системы уравнений тепломассообмена в условиях существенной неизотермичности. Методологической основой исследования является физическая модель капиллярно-пористой структуры древесины, учитывающая коллоидную природу клеточной стенки, а также модель переноса влаги в капиллярах древесины. У капиллярно-пористых тел, к которым можно отнести древесину, влагообмен со средой происходит за счет удаления жидкости из капилляров, выходящих на поверхность. При равновесии жидкости в капилляре над ее мениском на стенке образуется полимолекулярная пленка толщиной, уменьшающейся вверх по определенному закону, который может быть найден, если известно расклинивающее давление или насыщенность пара пленки в функции ее толщины. Для оценки вклада пленочного механизма переноса в общий поток влаги может быть использована система уравнений Дерягина–Нерпина. На основе этого было проведено компьютерное моделирование процессов капиллярного влагопереноса в целях уточнения влияния термовлагопроводности на общий процесс тепломассообмена в коллоидном капиллярно-пористом теле – древесине. В ходе анализа процессов тепломассообмена получены формулы для определения критерия фазового перехода и термоградиентного коэффициента для существенно неизотермических режимов сушки древесины. Результаты работы могут быть использованы при изучении капилярно-пористой структуры древесины и определении параметров режимов сушки пиломатериалов. К принципиально новым выводам по итогам исследования можно отнести то, что направление градиента температуры в сечении сохнущего сортимента тормозит (или увеличивает) поток влаги в капиллярах, возникающий на основе пленочного механизма переноса, вызванного расклинивающим давлением. Это явление существенно влияет на величину критерия фазового перехода, а также вызывает некоторую асимметричность потоков влаги при изменении направления вектора градиента температуры.

Изложены методические рекомендации к проведению лабораторных работ в соответствии с программой дисциплины «Методы и средства научных исследований». Приведены краткие теоретические сведения, описание методик проведения лабораторных работ, порядок обработки результатов экспериментов и требования к оформлению отчета.

Проанализированы преимущества и недостатки ленточнопильных стан- ков. Выявлена связь недостатков с таким параметром, как усилие натяжения ленточной пилы. Ее использование в качестве режущего инструмента приводит к понижению по- перечной жесткости и устойчивости режущего участка на рабочей ветви. Это становит- ся причиной колебания ширины реза, снижения геометрической точности пиломате- риалов и роста шероховатости боковых поверхностей пропила. Определены основные виды механизмов натяжных устройств, усиливающих натяжение и поддерживающих его стабильность во время работы, описаны распространенные недостатки конструк- ции. Маслонаполненные пластинчатые металлические амортизаторы-демпферы мо- гут быть использованы для создания компактных и малоинерционных демпферных устройств для ленточнопильных станков с любыми основными механизмами натяже- ния пильной ленты. Исследовано влияние устройства на уровень динамических коле- баний силы натяжения, вызванных искусственным эксцентриситетом натяжного шки- ва. Оценку эффективности осуществляли путем компьютерного осциллографирования сигнала датчика усилия натяжения и последующей компьютерной обработки получен- ных осциллограмм. Действенность применения демпферных устройств подтверждает- ся качеством пиления, которое характеризуется более низким уровнем шероховатости боковых поверхностей реза при одновременном сокращении разнотолщинности за- готовки. Рассмотрены методы устранения недостатков с помощью различных видов натяжных устройств и оценена эффективность использования демпферных устройств с маслонаполненными пластинчатыми амортизаторами. Приведена методика исследо- вания и параметры экспериментальной установки. Сделаны выводы об эффективности применения демпферных устройств. Для цитирования: Алексеев А.Е., Думанский И.О., Прохоров А.В. Пластинчатые амортизаторы-демпферы в натяжных устройствах ленточнопильных станков // Изв. ву- зов. Лесн. журн. 2021. № 5. С. 142–149. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-5-142-149.
The article analyses strengths and weaknesses of bandsaw machines. While analysing we have found the relationship between the weaknesses and the tension of a band saw. Its use as a cutting tool leads to a decrease in the lateral rigidity and stability of the cutting section on the pulling chain. This leads to fluctuations in the cutting width, a decrease in the geometric accuracy of sawn timber and an increase in the roughness of the side surfaces of a kirf. The main types of tensioning unit mechanisms, which strengthen the tension and maintain its stability during operation, are defined, and common design flaws are described. Oil-filled metal plate dampers promote space-saving and low-inertia dampers for bandsaw machines with any basic saw blade tensioning mechanisms. The influence of the device on the level of dynamic fluctuations of the tensile force caused by the artificial eccentricity of the tension pulley was studied. The efficiency was evaluated by computer oscillography of the tensile load sensor signal and subsequent computer processing of the obtained oscillograms. The effectiveness of using damper devices is confirmed by the quality of sawing, which is characterized by a lower level of roughness of the lateral surfaces of the cut while reducing the variation in thickness of a workpiece. Methods of eliminating flaws with different types of tensioning units are reviewed, and the effectiveness of using oil-filled plate dampers is evaluated. The article presents the research technique and parameters of the experimental unit as well as the conclusions on the effectiveness of damping devices. For citation: Alekseev A.E., Dumanskij I.O., Prokhorov A.V. Plate Dampers in the Tensioning Units of Bandsaw Machines. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 5, pp. 142–149. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-5-142-149.

Эффективная эксплуатация современных многофункциональных деревообрабатывающих центров с числовым программным управлением связана с созданием рациональных конструкций концевых фрез для многокоординатной обработки. Цель работы – экспериментальное исследование динамических параметров процесса обработки древесины концевыми фрезами и их влияния на шероховатость поверхности в зависимости от конструктивных элементов инструмента. Варьируемыми конструктивными элементами фрез являются: угол наклона режущих кромок, число зубьев, неравномерность окружного шага и наличие стружкоделительных канавок на режущих кромках. В процессе исследования использовался комплект экспериментальных фрез с различными конструктивными элементами. Эксперименты с резанием выполнены в производственных условиях на виброизмерительном комплексе (фирма «Брюль и Къер»). Приведены факторные планы исследований, методики виброизмерений и обработки виброакустических сигналов. Представлены качественные оценки степени влияния различных конструктивных элементов концевых фрез на виброактивность обработки древесины сосны и дуба. В среднем уровень вибраций при обработке заготовок из древесины дуба на 55...75 % выше, чем из сосны, при этом шероховатость обработанной поверхности различалась всего на 10...20 %. Установлена устойчивая корреляция между уровнем вибраций и шероховатостью обработанной поверхности. Увеличение угла наклона режущих кромок, числа зубьев, а также наличие стружкоделительных канавок снижает вибрации и способствует повышению качества обработанной поверхности для рассматриваемых пород древесины. Влияние неравномерного окружного шага зубьев на исследуемые показатели неоднозначно. Для цитирования: Мелехов В.И., Кремлева Л.В., Тюрикова Т.В., Сазанова Е.В., Лужанский Д.А., Слуцков В.А. Экспериментальное исследование динамики процесса обработки древесины концевыми фрезами // Лесн. журн. 2019. № 4. С. 146–158. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.4.146
Efficient operation of modern multifunctional woodworking centers with computer numerical control (CNC) is associated with the creation of rational designs of end milling cutters for multi-axis processing. The research purpose is an experimental study of the dynamic parameters of wood processing with end milling cutters and their influence on the surface roughness depending on the structural elements of the tool. The varying structural elements of the cutters are the cutting edge inclination, the teeth number, the circular pitch irregularity and the presence of chip separation grooves on the cutting edges. A set of experimental milling cutters with various structural elements was used in the research. Cutting experiments were performed under the production conditions with the use of vibration-measuring complex (Brüel & Kjær). Factorial designs of studies, methods of vibration measurements and processing of vibroacoustic signals are given. The article presents the qualitative assessment of the degree of influence of various structural elements of end milling cutters on the vibractivity of processing pine and oak wood. On average, the vibration level during the processing of oak blanks is higher by 60–75 % in comparison with pine blanks; while the roughness of the treated surface differs only by 10–20 %. A steady correlation between the level of vibrations and the roughness of the treated surface was found. Increasing the cutting edge inclination, the teeth number, as well as the presence of chip separation grooves reduces vibrations and helps to improve the condition of the treated surface for both wood species. The influence of circular tooth pitch irregularity on the studied parameters is ambiguous. For citation: Melekhov V.I., Kremleva L.V., Tyurikova T.V., Sazanova E.V., Luzhansky D.V., Slutskov V.A. Experimental Study of the Woodworking Dynamics with End Milling Cutters. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 4, pp. 146–158. DOI: 10.17238/ issn0536-1036.2019.4.146

Рассматриваются методы планирования эксперимента и способы оценки неопределенностей в экспериментальной работе. Особое внимание уделяется способам обработки экспериментальных данных с использованием ЭВМ.

Основными факторами конкуренции продукции, произведенной с использованием клеевых композиций, являются токсичность готовых материалов, расход сырьевых и энергоресурсов, продолжительность основных технологических операций. Управлять этими факторами можно, применяя клеи с разным наполнением и/или модификацией. Клеи на основе фенолоформальдегидных и меламинокарбамидоформальдегидных смол используются для получения фанеры повышенной водостойкости. Кроме смол в состав клеев обычно вводят отвердители, наполнители и модификаторы, влияющие на свойства готовой продукции. Аэросил технический – один из модификаторов синтетических смол широкого спектра действия. Для него характерны 3 вида взаимодействия: физическая адсорбция, химическая адсорбция (образование водородных мостиков группами силанола) и химические реакции на поверхностном слое. Проанализирован химический состав аэросила. Особый интерес представляет алюминий фтористый технический (AlF3), способный к взаимодействию с фторидами щелочных металлов с образованием комплексных соединений, улучшающих структурирование полимера. Кислоты, входящие в состав аэросила, снижают рН до 2,0–3,5, поэтому могут быть катализаторами процесса отверждения меламинокарбамидоформальдегидных смол. Выполнены исследования влияния аэросила технического на свойства клеевых систем на основе фенолоформальдегидной и меламинокарбамидоформальдегидной смол. Определены вязкость, время отверждения, смачивающая способность клеевых композиций. Полученные данные свидетельствуют о возможности применения данного модификатора в составе фенолоформальдегидных и меламинокарбамидоформальдегидных смол до 15 мас. ч. Установлен характер действия аэросила на клеевые композиции с помощью ИК -спектроскопии. Анализ результатов показал, что данное соединение способствует глубокому структурообразованию полимера за счет увеличения молекулярной массы молекул. Эти связи позволяют сформировать более структурированный полимер со связанным формальдегидом. Выполнены исследования влияния аэросила на свойства готовой продукции. При этом установлено улучшение эксплуатационных показателей: прочность склеивания увеличивается, токсичность фанеры уменьшается. Результаты экспериментов влияния аэросила технического с учетом сокращения времени склеивания могут быть применены при разработке технологических процессов получения фанеры повышенной водостойкости. Для цитирования: Соколова Е.Г., Русаков Д.С., Варанкина Г.С., Чубинский А.Н. Влияние аэросила технического на свойства клеевых композиций // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 3. С. 133–144. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-133-144
The main drivers of competition among the products made with the use of adhesive compositions are the toxicity of finished products, the consumption of raw materials and energy resources, the duration of the main technological operations. These drivers can be controlled by using adhesives with different fillings and/or modifications. Adhesives based on phenol-formaldehyde and melamine-urea-formaldehyde resins are used to produce plywood with increased water resistance. Apart from resins, adhesives usually contain hardeners, fillers, and modifiers that affect the properties of the finished product. Technical aerosol is one of the modifiers of synthetic resins with a wide range of action. Aerosil is characterized by three types of interaction: physical adsorption, chemical adsorption (formation of hydrogen bridges by silanol groups), and chemical reactions on the surface layer. The chemical composition of aerosil was analyzed. Technical aluminum fluoride (AlF3) is of particular interest. It can interact with alkali metal fluorides with the formation of complex compounds that improve polymer structuring. The acids that make up aerosil reduce the pH to 2.0–3.5, so they can be catalysts for the curing process of melamine-urea-formaldehyde resins. The effect of technical aerosil on the properties of adhesive systems based on phenol-formaldehyde and melamine-ureaformaldehyde resins has been studied. Viscosity, curing time, and wetting ability of adhesive compositions were determined. The obtained results indicate the possibility of using this modifier in the composition of phenol-formaldehyde and melamine-urea-formaldehyde resins up to 15 pts. wt. The nature of the aerosil action on adhesive compositions was determined using IR spectroscopy. Analysis of the results showed that aerosil promotes deep structure formation of the polymer by increasing the molecular weight of the molecules. These bonds make it possible to form a more structured polymer with bound formaldehyde. Studies of the effect of aerosil on the properties of finished products were carried out. At the same time, an increase in performance indicators was found: the strength of adhesion increases, the toxicity of plywood decreases. The results of experiments on the effect of technical aerosil, taking into account the reduction of bonding time can be applied in the development of technological processes for obtaining plywood of high water resistance. For citation: Sokolova E.G., Rusakov D.S., Varankina G.S., Chubinsky A.N. Effect of Technical Aerosil on the Properties of Adhesive Compositions. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 3, pp. 133–144. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-133-144

Модифицирование древесины – распространенный метод улучшения свойств малоценной древесины мягких лиственных пород. Для повышения прочностных свойств использован метод прессования поперек волокон древесины, предварительно пластифицированной карбамидом, для улучшения антифрикционных свойств – пропитка минеральным маслом Biol. В целях увеличения теплопроводности в древесину вводят металлический никель в виде сплошной металлической пленки, выстилающей внутреннюю поверхность полостей древесины. Исследования, проведенные на растровом и прямом электронных микроскопах с образцами из каталога позволили установить следующее: карбамид находится в стенках клеток и проявляется в полостях очень резко в виде одиночных кристаллов; прессование древесины, пластифицированной карбамидом, приводит к сплющиванию анатомических элементов без их разрушения; смазка Biol при ее малом содержании растекается пленкой по стенкам клеток и не визуализируется; металлический никель присутствует в древесине в виде пленки и отдельных элементов на стенках клеток. Для него выполнены микроанализы весовой и атомный продольного среза. Для цитирования: Шамаев В.А. Исследование модифицированной древесины методом электронной микроскопии // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 190–199. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-190-199 Финансирование: Материалы исследований, представленные в данной статье, получены в рамках выполнения государственного задания Минобрнауки России № 11.3960.2017/4.6
Wood modification is a popular method for improvement of wood properties of low-value deciduous species. The method of pressing across the wood fibers preliminarily plasticized with urea was used in order to increase the strength properties. Impregnation with Biol mineral oil was used for the improvement of anti-friction properties. Metallic nickel is introduced into wood in the form of a continuous metal film lining the inner surface of wood cavities for thermal conductivity increasing. Studies carried out with the listed catalog samples using scanning and upright electron microscopes allowed to find, that: carbamide is located in the walls of cells and manifests itself in the cavities very sharply in the form of single crystals; pressing of wood plasticized with urea leads to flattening of anatomical elements without their destruction; Biol oiling with its low content spreads as a film on the cell walls and is not visualized; metallic nickel is present in wood in the form of film and individual elements on the cell walls. Weight and atomic microanalyses of the longitudinal section were performed for it. For citation: Shamaev V.A. Study of Modified Wood by Electron Microscopy. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 190–199. DOI: 10.37482/0536-1036-2020- 1-190-199 Funding: The research materials presented in the article were obtained within the framework of the state assignment of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation No. 11.3960.2017/4.6.

Метод диагностики и контроля качества древесины, основанный на измерении сопротивления материала просверливанию, является одним из активно развивающихся направлений в области древесиноведения и экспертизы деревянных строительных конструкций. Способ определения свойств древесины сверлением основан на процессе резания. При этом влажность древесины оказывает значимое влияние как на сам процесс резания, так и на ее объемную плотность. Имеющиеся результаты исследований влияния влажности на сопротивление древесины просверливанию тонкими буровыми сверлами не позволяют с достаточной точностью описать истинный характер взаимодействия данных величин. Представленные в данной работе результаты получены с помощью мобильного устройства для диагностики состояния древесины и древесных материалов сверлением ResistYX (ООО «Новые лесные технологии», г. Йошкар-Ола), оснащенного стандартными тонкими буровыми сверлами. Экспериментально установлено значимое влияние влажности древесины на мощность сверления, процесс стружкообразования и точность определения свойств древесины. Это связано, в частности, с изменением механических характеристик древесины, а также упругим восстановлением поверхности резания. Повышение влажности древесины от абсолютно сухого состояния до уровня нормализованной влажности (10...12 %) характеризуется снижением мощности на сверление в среднем на 21 % для образцов из березы (Bétula Péndula) и на 15 % для образцов из сосны (Pínus sylvéstris) и дуба (Quércus Rόbur). Дальнейшее повышение влажности образцов древесины до 90...150 % сопровождается увеличением мощности сверления в среднем на 50 % для березы и на 25 % для сосны и дуба. Аппроксимация экспериментальных данных осуществлена с использованием непрерывной кусочно-гладкой функции на интервалах прямой и обратной зависимостей мощности сверления от влажности древесины (коэффициент детерминации для сосны – 0,69, березы – 0,85, дуба – 0,71).

Широкий спектр загрязняющих веществ может негативно отражаться на объектах растительного мира. Древесные виды активно аккумулируют поллютанты, образующиеся в результате антропогенной деятельности. Береза как распространенный вид в защитных посадках автомобильных дорог подвергается высокой нагрузке. Цель исследования – сравнительная оценка морфологии березы повислой и ее гибридных форм, подверженных влиянию факторов загрязнения среды выбросами автотранспорта, а также классификация признаков, несвойственных принятому таксономическому описанию вида. В процессе изучения обнаружены модификации вегетативных органов березы повислой вдоль автомагистрали Нижний Новгород–Москва. Морфология частей и органов березы вследствие несвойственных для этого вида экологических условий изменилась, появились различного рода морфозы и модификации. Отмечены выраженные изменения в виде активизации мутовчатости побегов, вариации формы и морфологии листовых пластин, увеличения толщины и структуры покровных тканей. Установлено, что измененные признаки возникают по закономерностям, зависящим от удаленности растений от источника загрязнения и пространственного расположения их вегетативных частей и органов. Выявленные закономерности могут быть использованы при селекции березы, устойчивой к химическому загрязнению, а также при совершенствовании методов дендроиндикации. Для цитирования: Захаров А.Б., Бессчетнов В.П. Аномалии ветвления березы (Betula) в защитных лесных полосах автомагистралей // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 95–104. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.95.
A wide range of pollutants can reflect adversely on species of wild flora. Woody species actively accumulate pollutants formed as a result of anthropogenic activities. Birch as a widespread species in protection plantations of highways undergoes a high load. The research purpose is a comparative analysis of morphology of silver birch and its hybrid forms, which suffer from environmental pollution from vehicle emissions; as well as classification of parameters that are not usual for the accepted taxonomic description of the species. Modifications of vegetative organs of silver birch were found along the Nizhny Novgorod – Moscow highway during the research. Morphology of parts and organs of the birch has changed due to the environmental conditions unusual for this species; various morphoses and modifications have appeared. Marked changes in the form of increased whorled shoots, variations in the shape and morphology of leaf laminas, and an increase in thickness and structure of cover tissues were noted. It was found that modified parameters occur according to patterns that depend on the remoteness of plants from the pollution source and the spatial location of their vegetative parts and organs. The revealed regularities can be used in selection of birch resistant to chemical pollution, as well as in improvement of dendroindication methods. For citation: Zakharov A.B., Besschetnov V.P. Anomalies of Birch (Betula) Branching in Protective Forest Belts of Highways. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 95–104. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.95

Рассмотрены технологии переработки древесных материалов и аппаратурное оформление процессов, сопровождающихся выделением парогазовой фазы. Предложена обобщающая математическая модель, позволяющая рассчитывать кинетику процессов и конструктивные параметры аппаратурного оформления. Приведены результаты внедрения отдельных технологий в промышленность.

Проведение лесозаготовительных работ в районах Крайнего Севера происходит в крайне сложных климатических условиях. В традиционный для заготовки древесины зимний период лесная техника в этих районах работать не может из-за экстремально низких температур, которые не выдерживают металл и гидравлика машин. Поэтому период устойчивого проведения лесосечных работ и вывозки заготовленной древесины сравнительно невелик. Переходы температуры окружающего воздуха от отрицательных к положительным значениям, характерные для резко континентального климата, например в Республике Саха (Якутия), останавливают лесозаготовительный процесс на большей части лесосек из-за оттаивания мерзлых почвогрунтов. В процессе эксплуатации трелевочных систем необходимо считаться с тем, что мерзлый почвогрунт представляет собой сложную многокомпонентную среду. На основании результатов исследований установлено, что на определенных глубинах при условии податливости формируется так называемое первичное ядро уплотнения почвогрунта. В случае, если компоненты поля напряжений на больших глубинах обеспечат выполнение принятых критериев разрушения мерзлого почвогрунта, то ядро уплотнения будет перемещаться вниз, и под действием трелевочной системы почвогрунт получит дополнительное уплотнение. Процесс погружения ядра уплотнения сопровождается понижением температуры, что в свою очередь обусловливает рост прочности и модуля упругости. Таким образом, установленные закономерности влияния температуры и влажности мерзлых грунтов на их физико-механические свойства позволяют более точно оценить величину начальных контактных параметров в процессе трелевки пачки лесоматериалов с заранее заданными статическими нагрузками. Полученные результаты являются основой для формирования начальных условий при расчетах параметров разрушения напряженно-деформированного массива мерзлого почвогрунта и его уплотнения под действием статических нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации различных лесных машин и трелевочных систем.
Logging in the Far North is carried out under extremely difficult climatic conditions. In the traditional for timber harvesting winter period, forestry equipment in these areas cannot operate due to the extremely low temperatures which vehicle metal and hydraulics do not withstand. Therefore, the period of sustainable logging operations and removal of harvested wood is relatively short. Changes of ambient air temperature from negative to positive values are common to sharp continental climate, for example, to the Republic of Sakha (Yakutia). This stops logging in the most part of the cutting areas due to thawing of frozen soils. In operation of skidding systems it is important to take into account that frozen soil is a complex multicomponent environment. Based on the research results, it has been found that at certain depths, under the pliability condition, the so-called primary bulb of pressure is formed. If the stress field components at deep depths implement the accepted standards of frozen soil destruction, the bulb of pressure will move down and receive additional compaction under the weight of the skidding system. The immersing of bulb of pressure is accom-panied by decrease in temperature followed by strength enhancement and modulus of elasticity increase. Thus, the established patterns of temperature and humidity influence of frozen soils on their physical and mechanical properties allow us to estimate more accurately the value of initial contact parameters during the skidding of a timber bundle with predetermined static loads. The obtained results provide a basis for the formation of initial conditions at calculations of destruction parameters of the stress-strain block of frozen soils and their compaction under the action of static loads arising from the operation of various forest machines and skidding systems.

Приведены краткие теоретические сведения по исследованию кинетики сушки древесины и древесных материалов, по определению зольности древесной массы, а также вопросы, связанные с центробежным фильтрованием волокнистых материалов.

Удаление сучьев со стволов заготавливаемой древесины является первым этапом процесса превращения ее в готовую продукцию, на котором необходимо стремиться к достижению максимальной эффективности использования сырья и повышению качества получаемого сортимента. При этом качественная очистка и минимизация повреждений стволов деревьев во многом обусловлены надежной работой сучкорезнопротаскивающих устройств лесозаготовительных машин, осуществляющих процессы удаления сучьев и технологического перемещения древесины. При эксплуатации сучкорезно-протаскивающего механизма происходит интенсивное затупление сучкорезных ножей, в результате чего силы, затрачиваемые на срезание сучьев, возрастают, процесс стабильного резания нарушается. Происходит неполное срезание, а при увеличении давления на ножи – зарезание их в ствол и выламывание сучьев, что снижает качество заготавливаемой древесины и приводит к дальнейшему изнашиванию срезающих устройств. Износ ножей происходит вследствие действия сложной совокупности механических, химических, температурных и иных факторов и приводит к изменению геометрических параметров режущих кромок ножей. Для повышения качества обрезки сучьев и снижения при этом энергозатрат необходимо выполнить оценку влияния геометрических и физико-химических параметров срезающих ножей на их износостойкость, что позволит теоретически обосновать рациональную геометрию режущего клина и требования к физико-химическим характеристикам рекомендуемых материалов. Анализ силового взаимодействия режущего клина с перерезаемым суком показал, что уже в начале контакта на лезвие срезающего ножа действует ударная изгибающая нагрузка, которая в случае достижения пиковых значений нередко приводит к износу путем выкрашивания достаточно крупных микрообъемов режущей кромки. При этом износ сучкорезных ножей происходит преимущественно за счет развития микротрещин, которые образуются в результате антиплоской деформации при приложении напряжений, и зависит от параметров хрупкого разрушения материалов. Кроме того, изнашивание усугубляется контактом с загрязненной и влажной, а в зимний период и мерзлой древесиной, что обусловливает интенсификацию коррозионно-механических процессов в прикромочных зонах лезвий ножей. Решение задачи повышения износостойкости сучкорезных ножей возможно обеспечить путем оптимизации геометрических параметров ножевого клина и формированием в поверхностном слое благоприятных физико-механических характеристик, позволяющих минимизировать интенсивность изнашивания. Для этого экспериментально определены целесообразные геометрические параметры ножевого клина. Предложено для изготовления сучкорезных ножей использовать сложнолегированную хромоникелевую сталь и рациональные режимы ее термической обработки. В качестве поверхностной обработки рекомендовано их электродеформационное упрочнение, позволяющее оптимизировать шероховатость и формировать необходимые напряжения сжатия в прикромочных зонах для обеспечения высокой износостойкости сучкорезных ножей. Для цитирования: Пилюшина Г.А., Памфилов Е.А., Шевелева Е.В. Повышение износостойкости сучкорезных ножей многооперационных лесозаготовительных машин // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 174–184. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.174
Delimbing of harvested wood is the first step towards obtaining finished products, where it is necessary to strain after achievement of maximum efficiency in the use of raw materials and quality improvement of the obtained assortment. Herewith, high-quality cleaning and minimization of damage of tree trunks is associated to a great extent with reliable operation of the delimbing and pull-through devices of logging machines that carry out both removal of branches and technological movement of wood. An intensive blunting of delimbing knives occurs in operation of the delimbing and pull-through device. As a result, the forces spent on delimbing increase and the process of stable cutting is disrupted. Partial cutting, and with an increase in pressure on the knives their cutting into a trunk and breaking out of limb occur, which reduce the quality of the harvested wood and lead to further intensification of wearing out of the cutting devices. The wearing out of knives is due to the action of a complex set of mechanical, chemical, temperature and other factors that accompany the technological process. This leads to a change in the dimensions of knife cutting edges. In order to improve the quality of delimbing and at that reduce the energy consumption, it is necessary to assess the influence of geometric and physico-chemical parameters of the cutting knives on their wear resistance, which will allow to theoretically justify the rational geometry of the cutting wedge and requirements for the physico-chemical characteristics of the recommended materials. The force interaction analysis of the cutting wedge with the cut limb has shown that, already at the beginning of the contact, the cutting blade is acted by the shock bending load, which, when peak values are reached, often leads to wearing out by chipping of sufficiently large microvolumes of the cutting edge. In this case, the wearing out of delimbing knives occurs mainly due to the development of microcracks, which are formed as a result of anti-plane deformation when applying stresses, and depends on the parameters of brittle crushing of materials. Moreover, the wearing out becomes more intense with contact with contaminated and wet, and in winter period frozen wood, which leads to intensification of corrosion and mechanical processes in the marginal areas of knife blades. The solution of the problem of increasing the wear resistance of delimbing knives can be provided by optimization of dimensions of knife wedge and formation of favorable physical and mechanical characteristics in the surface layer that minimize the wear intensity. The favorable dimensions of knife wedge were experimentally determined for this purpose. Complex alloyed chromium-nickel steel and rational modes of its heat treatment are proposed for the manufacture of delimbing knifes. Electrodeposition hardening is recommended as the surface treatment, which allows to optimize the surface roughness and form a favorable compressive stress in the marginal areas, thus providing high wear resistance of delimbing knives. For citation: Pilyushina G.A., Pamfilov E.A., Sheveleva E.V. Wear Resistance Improvement of Delimbing Knives of Multifunctional Logging Machines. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 174–184. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.174

В учебном пособии приведена классификация композиционных материалов на минеральных вяжущих. Рассмотрены основные материалы, входящие в эту группу, технологии производства и технические характеристики. Учебное пособие можно использовать при написании разделов дипломного проектирования.

Рациональное использование древесных отходов является одной из важнейших задач комплексной переработки древесного сырья. Для применения разноразмерных древесных отходов в производствах древесно-цементных материалов и твердого биотоплива необходимо их измельчать на специальных стружечных станках. При этом требования, предъявляемые к качеству измельченной древесины для указанных производств, ограничиваются в основном размерами древесных частиц и содержанием примесей, что позволяет оценивать эффективность работы режущих элементов при измельчении всего объема древесины в стружки требуемых размеров только величиной силы резания или ее производных. В большинстве случаев при резании древесины передний угол режущего инструмента конструктивно является величиной постоянной (по длине режущей кромки), а режущая кромка может иметь прямую, с наклоном, треугольную или радиусную форму. Качественные показатели процесса кругового резания режущим инструментом с перечисленными выше формами получены при обработке древесных материалов дисковыми пилами с твердосплавными пластинами. Силовые показатели процесса резания (с идентичными условиями) как древесины, так и древесных материалов немногочисленны, а с использованием режущего инструмента, имеющего ступенчатую форму режущей кромки и передней поверхности, а также несколько углов резания, практически отсутствуют. Настоящее исследование направлено на нахождение оптимальных параметров режущего инструмента (ножа), обеспечивающих наименьшие затраты энергии при первичном измельчении древесины фрезерованием. Экспериментальные исследования проводили на специальной установке, позволяющей моделировать процесс измельчения древесины фрезерованием. Применяли пять типов ножей, имеющих различные геометрические формы режущих кромок и передних поверхностей. Эффективность работы различных типов ножей оценивали величиной крутящего момента. В результате проведенного сравнительного анализа всех форм режущих элементов определена наиболее эффективная форма ножа, установлена зависимость крутящего момента от подачи на нож при статическом резании древесины сосны для трех главных направлений резания.

В последнее десятилетие развитие лесозаготовительной промышленности в мире характеризуется существенным увеличением разнообразия автопарка лесозаготовительной техники. Спрос на современное высокопроизводительное оборудование, позволяющее повысить эффективность обработки леса, вынуждает ученых и производителей лесных машин разрабатывать новую технику и регулярно совершенствовать ее действующие модели. Особый интерес вызывает улучшение конструкций рабочих органов многофункциональных лесозаготовительных машин (харвестеров и процессоров). Цель предлагаемой модернизации сучкорезного органа – снижение воздействия диссипативных сил и энергоемкости процесса путем своевременного перевода ножа в положение срезания сучьев и удаления его от ствола дерева при их отсутствии. Это достигается за счет того, что перемещение сучкорезного ножа из наклонного (нерабочего) положения в рабочее, параллельное направлению подачи ствола дерева, происходит после воздействия на корпус ножа внешней нагрузки, передаваемой ему при смещении расположенного перед ножом толкателя. Толкатель смещается за пределы действия режущей кромки сучкорезного ножа под действием нагрузки от срезаемых сучьев и возвращается в первоначальное положение сразу после срезания. В результате использования предлагаемого способа работы сучкорезного ножа осуществляется его быстрое и своевременное перемещение в рабочее или нерабочее положение. При воплощении в жизнь нового технического решения особое внимание уделялось прочности и надежности конструкции, работающей при высоких нагрузках, снижению чувствительности сучкорезного ножа к загрязнениям и постоянным ударам. Внедрение предложенного варианта работы сучкорезного ножа для очистки ствола деревьев от сучьев позволит уменьшить воздействие диссипативных сил, снизить энергоемкость процесса и повысить качество обработки дерева на этой операции технологического процесса.
In recent decade, the development of the logging industry in the world is defined by a significant increase in the diversity of logging vehicle fleet. The demand for modern high-capacity equipment, which allows increasing of forest processing efficiency, forces scientists and forest vehicles manufacturers to develop new equipment and regularly improve its existing models. Design development of multifunctional harvesting equipment working bodies (harvesters and processors) is of particular interest. The purpose of the proposed delimbing knife modernization is impact reduction from dissipative forces and energy intensity of the process by forehanded moving the knife to the position of cutting limbs off and removing the knife from the tree trunk in their absence. This is achieved due to the fact that delimbing knife movement from angular (nonoperative) position to operative position parallel to tree trunk feed direction occurs after the knife body undergoes an external load from displacement of a pusher located in front of the knife. The pusher is shifted beyond the area of delimbing knife cutting edge under the load from cutting limbs and returned to its original position immediately after cutting. As a result of using the proposed delimbing knife operation method, the knife is moved quickly and in a well-timed manner to operative or nono-perative position. Special attention in realization of the new technical solution was paid to strength and reliability of construction operating under high loads, reducing the sensitivity of the delimbing knife to dirt accumulation and constant impacts. Implementation of the proposed delimbing knife operation for tree trunk pruning will allow to decrease the influence from dissipative forces and energy capacity of the process, and to increase the quality of tree processing at this stage of the technological process.

Рассматривается задача оптимизации раскроя пиловочника брусово-сегментным способом с выпиливанием двухкантного бруса и двух сегментов, из которых затем выпиливаются трехкантные полубрусья и трехкантные боковые доски. При раскрое сегмента толщина трехкантного полубруса равна толщине двухкантного бруса. Из трехкантного полубруса выпиливаются обрезные доски и трехкантные заготовки с необработанной пластью. Эти заготовки распиливаются на две равные части, сушатся, затем у них необработанные пласти фрезеруются наклонно и по сбегу. Далее полученные заготовки трапециевидного сечения склеиваются между собой по этим наклонным поверхностям с разворотом одной из них по пласти и по длине на 180°. В качестве критерия оптимальности выбран объем получаемой пилопродукции. Целевая функция представлена в виде двух сумм площадей поперечных сечений пиломатериалов, получаемых из двухкантного бруса и двух сегментов с учетом ширины пропила. Уравнения связи устанавливают взаимосвязь между диаметром пиловочника в вершинном торце с размерами брусьев и досок, получаемых при раскрое двухкантного бруса и двух сегментов. Для удобства решения данной задачи целевая функ-ция представлена в относительных единицах, диаметр пиловочника в вершинном торце принят за единицу. Для отыскания максимального значения целевой функции, находим первую производную по толщине двухкантного бруса и приравниваем ее к нулю. Отыскание максимума целевой функции осуществлено путем приближенного вычисления. Для проверки адекватности решения задачи оптимизации путем дифференцирования целевой функции составлен алгоритм решения задачи в относительных единицах. На основании полученного алгоритма решения задачи оптимизации такого способа раскроя пиловочника (с учетом ширины пропила и использованием численного метода) определены оптимальные размеры брусьев и досок, а также значения целевой функции. Результаты показали, что оптимальная относительная толщина двухкантного бруса, полученная путем расчета алгоритма решения задачи, совпадает с оптимальной относительной толщиной двухкантного бруса, полученной аналитически, путем дифференцирования целевой функции. Установлено, что с увеличением ширины пропила толщина двухкантного бруса возрастает, а размеры боковых досок, получаемых из сегмента, уменьшаются.

Обоснование энергетических и динамических параметров агрегата для понижения пней является важным вопросом при выполнении лесовосстановительных работ. Также актуально определение оптимальных конструктивных параметров фрезерного рабочего органа агрегата и режимов его работы. Цели данных теоретических исследований – обоснование возможностей преодоления перегрузок при встрече рабочего органа с пнем за счет кинетической энергии вращающихся масс двигателя, трансмиссии и фрезы; определение оптимальных энергетических и динамических параметров агрегата; теоретический анализ процесса дробления пня фрезерным рабочим органом, позволяющий в дальнейшем решить задачу оптимизации конструктивных и геометрических параметров рабочего органа, а также режимов его работы по критерию минимума энергоемкости. Программа исследований предусматривала изучение возможности преодоления перегрузок посредством подбора оптимальных значений частоты вращения рабочего органа, мощности двигателя, момента инерции агрегата, скорости его движения по критерию допустимого коэффициента загрузки двигателя трактора, рациональных по критерию минимума энергоемкости режимов резания и углов установки резцов. Исследования проводили теоретически на основании созданных авторами компьютерных программ Dina 2 и Freza_n, что позволило обосновать параметры агрегата и его рабочего органа на стадии проектирования. На основании полученных результатов возможно обосновать выбор базового трактора, конструкцию и компоновку тракторного лесохозяйственного агрегата для понижения пней с рабочим органом в виде фрезы фронтальной навески и определить мощностные и динамические параметры такого агрегата, что позволит увеличить производительность труда и снизить утомляемость оператора

Учебное пособие составлено в помощь студентам факультета лесного хозяйства и зеленого строительства, изучающим предмет « Основы деревообработки" , специалистам лесного хозяйства.

В качестве параметра контроля и прогнозирования работоспособности круглопильного оборудования предлагается использовать температуру нагрева дереворежущих круглых пил. В реальных условиях процесса лесопиления температуру режущего инструмента указанного типа станков можно измерять методом инфракрасного теплового контроля. Основной проблемой этого метода является высокая вероятность появления методической погрешности измерения, величина которой при определенных условиях делает его непригодным. Поэтому целью проведенного исследования являлось установление способа компенсации методической погрешности, снижающего разницу между инструментальной и фактической температурами до минимальных значений. Методическая погрешность при дистанционном измерении температуры радиационными пирометрами определяется точностью учета коэффициента теплового излучения объекта. Значение коэффициента теплового излучения зависит от многочисленных факторов, основные из которых – материал и температура объекта, а также температура окружающего пространства. При выполнении теоретических изысканий было установлено, что в справочных и методических источниках отсутст-вуют достоверные сведения о величине и характере изменения коэффициента излуче-ния инструментальных низколегированных сталей, применяемых для корпусов пил. Поэтому было принято решение о проведении эксперимента с использованием метода тепловой стимуляции. В результате эксперимента было установлено, что коэффициент теплового излучения корпусов круглых пил снижается при увеличении температуры нагрева от +30 до +100 оС и повышается при увеличении температуры рабочего пространства пил от +10 до +20 оС. Коэффициент теплового излучения для указанных температурных диапазонов при измерении пирометрами частичного излучения в спектре 8…14 мкм изменяется от 0,20 до 0,34. В ходе регрессионного анализа ре-зультатов эксперимента были установлены аналитические зависимости коэффициента теплового излучения от температуры нагрева и воздушной среды в зоне инфракрасного контроля для круглых пил, изготовленных из инструментальных сталей марок 9ХФ и 80CrV2. Применение регрессионных уравнений позволяет компенсировать методическую погрешность при радиационном температурном контроле на уровне, не превышающем 5 %. Они могут быть использованы при настройке пирометров частичного излучения для производства измерений.

Древесные плиты находят широкое применение во многих областях, особенно в домостроении. В последние 20 лет активно проводятся исследования в области получения древесных плит малой плотности. В статье приводятся результаты работ по изучению влияния гидродинамической обработки древесных частиц (опилок) на их физические свойства и геометрические характеристики в целях выяснения механизма аутогезионного взаимодействия в процессе формирования плитных материалов малой плотности без использования связующих веществ. Обработка частиц проводилась в гидродинамическом диспергаторе роторно-пульсационного типа. Для оценки степени обработки использовался показатель водоудерживающей способности. Для контроля за величиной фибриллирования древесных частиц и увеличением доступных межфазных поверхностей в результате обработки применены метод определения адсорбции воды древесиной и растровая электронная микроскопия. Для сохранения капиллярной структуры гидродинамически обработанной древесной массы ее замораживали при температуре –60 ºС, после чего подвергали лиофильной сушке. Построены изотермы сорбции исходных опилок, опилок, обработанных в гидродинамическом диспергаторе и лиофильно высушенных, а также полученных древесных плит малой плотности. Установлено, что изотермы сорбции гидродинамически обработанных и лиофильно высушенных древесных частиц существенно отличаются от изотерм исходных опилок и готовых плит. Проведенные расчеты по методу Брунауэра, Эммета, Тейлора показали, что удельная поверхность обработанных и лиофильно высушенных древесных частиц составляет около 350 м2/г абс. сухой массы, исходных опилок и полученных плит – примерно 130 м2/г абс. сухой массы. Это говорит о том, что гидродинамическая обработка позволяет существенно повысить фибриллирование древесных частиц, тем самым увеличить площадь доступных межфазных поверхностей, что создает условия для аутогезионного взаимодействия между частицами, в результате чего формируется структура плит без использования связующих веществ. Методом растровой электронной микроскопии изучена динамика изменения геометрических характеристик древесных частиц в процессе гидродинамической обработки, установлено, что при этом происходит измельчение древесных опилок и увеличивается доля лентообразных частиц в виде частично разрушенных трахеид с фибрилированными поверхностями. При высокой степени обработки (водоудерживающая способность по Джайме – 250 %) древесная масса становится более однородной. Для цитирования: Ермолин В.Н., Баяндин М.А., Казицин С.Н., Намятов А.В. Фор- мирование структуры плит малой плотности из гидродинамически активированных мягких отходов деревообработки // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 148–157. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.148 Финансирование: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ, правительства Красноярского края, краевого фонда науки в рамках научного проекта «Исследование процессов структурообразования материалов из кавитационно активированной древесины».
Wood boards find wide application in many fields, especially in house building. Research has been actively conducted in the field of obtaining low-density wood boards in the past 20 years. This article presents the results related to studying the influence of hydrodynamic processing of wood particles (sawdust) on their physical properties and dimensions, for the purposes of identifying the mechanism of autohesion interaction in formation of low-density boards without the binding agents. The particles were processed in a hydrodynamic rotarypulsed disperser. Water retention value (WRV) was used in order to evaluate the degree of processing. A method for determination of water adsorption by wood, and scanning electron microscopy were taken as a criterion of the fibrillation size of wood particles and increase in available interphase surfaces as a result of processing. Hydrodynamically processed wood pulp was frozen at –60 ºС and then lyophilized in order to preserve its capillary structure. As a result of the study, we have constructed sorption isotherms of the following samples: initial sawdust, sawdust processed in the hydrodynamic disperser and lyophilized, and lowdensity wood boards. It was found out that the sorption isotherms of hydrodynamically processed and lyophilized wood particles are considerably different from the isotherms of initial sawdust and final boards. The calculations made according to the BET method showed that the specific surface area of the processed and lyophilized wood particles is about 350 m2/g of dry weight, and the area of the initial sawdust and obtained boards is approximately 130 m2/g of dry weight. This suggests that hydrodynamic processing allows us to considerably increase the fibrillation of wood particles, thereby increase the area of available interphase surfaces, which creates the conditions for autohesion interaction between the particles. As a result the board structure is formed without binding agents. The dynamics of changes in the wood particles dimensions under hydrodynamic processing was studied by the scanning electron microscopy. Sawdust crushing and increasing the share of ribbon-shaped particles in the form of partially destroyed tracheids with fibrillated surfaces take place at that. The wood pulp becomes more homogeneous under the high degree of processing (water retention value by the Jaime method – 250 %). For citation: Ermolin V.N., Bayandin M.A., Kazitsin S.N., Namyatov A.V. Structure Formation of Low-Density Boards from Hydrodynamically Activated Soft Wood Waste. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 148–157. DOI: 10.17238/issn0536- 1036.2019.5.148 Funding: The study was carried out with the financial support from the Russian Foundation for Basic Research, the Government of Krasnoyarsk Krai, and the Krasnoyarsk Regional Fund for Scientific and Technical Development Support within the frame of a scientific project “Study of Structuring Materials made of cavitation activated wood”.

Изложены методические основы конструирования изделий из древесины и древесных материалов на примере мебели. Рассмотрены задачи выбора конструктивных решений различных деталей и узлов мебели на основе принципов унификации. Приведены конкретные примеры разработки конструкторской документации.

Существует множество методов анализа поверхностных явлений при склейке древесных материалов, взаимного расположения пор на подложке древесины и глубины проникновения жидкого клея в древесину. Наряду с оптическими используются электронно-микроскопические методы, атомно-силовая и сканирующая туннельная микроскопия, позволяющие оценить влияние факторов, характеризующих взаимодействие между молекулами жидкого клея и пористой поверхностью древесины. Для обоснования механизма взаимодействия модифицированных клеев с древесиной использовали фенолоформальдегидную смолу, модифицированную пектолом, и карбамидоформальдегидную смолу, модифицированную лигносульфонатами. Для исследования глубины проникновения клея в шпон применяли метод электронной микроскопии. Для производства фанеры брали модифицированные карбамидо- и фенолоформальдегидный клеи. После кондиционирования подготавливали образцы толщиной 0,025 мм и исследовали их на растровом электронном микроскопе. Показано, что при взаимодействии жидкого модифицированного пектолом фенолоформальдегидного клея с древесиной происходит последовательный рост молекулярной массы веществ и, соответственно, степени (глубины) проникновения. Исследуемые породы древесины – береза, сосна, лиственница – и модифицированные термореактивные карбамидо- и фенолоформальдегидные клеи являются полярными материалами (клей взаимодействует с молекулами древесины с образованием межмолекулярных связей, в том числе водородных). Рост молекулярной массы и свободно сочлененный характер основной цепи (макромолекулы жидкого модифицированного клея), содержащей в большом количестве полярные функциональные группы (клея и древесины), способствуют межмолекулярной ассоциации. Формирование клеевого соединения на основе модифицированного лигносульфонатами карбамидоформальдегидного клея с древесиной происходит за счет химического взаимодействия между гидроксильными группами макромолекул целлюлозы и метоксильными группами карбамидной смолы с образованием сложных эфиров (атомы водорода гидроксильных групп ОН замещены на углеводородные радикалы R). Образование связи между клеем и поверхностью древесины – результат действия сил молекулярного взаимодействия на границе раздела фаз жидкий клей – древесина, когда расстояние между молекулами одинаковой полярности (клея и древесины) составляет менее 0,5 нм. Далее наступает адсорбционное равновесие.

Отходы и побочные продукты, образующиеся и накапливающиеся на предприятиях нефтехимического профиля, являются многочисленными и разнообразными как в качественном, так и в количественном отношении. Решение проблемы переработки и использования этих отходов неразрывно связано с защитой окружающей среды от загрязнений, комплексным использованием сырья и материалов. Это способствует увеличению производительности технологических процессов, более полному и экономичному использованию химического сырья. Многочисленные отходы нефтехимических производств, к которым относятся и предприятия, производящие синтетические каучуки, содержат большое количество соединений, обладающих различной реакционной активностью. Эти соединения могут служить ценным исходным сырьем как для органического синтеза, так и для получения полимерных материалов, которые могут быть использованы в производстве лакокрасочных материалов, композитов различного назначения, пропиточных составов и др. В статье описывается возможность использования нефтеполимерной смолы на основе фракции С9 для защитной обработки древесноволокнистых плит. Исследования проводили с использованием метода планирования эксперимента по схеме греко-латинского квадрата четвертого порядка. Экспериментальные результаты обрабатывали с использованием вычисли-тельных средств, в результате чего были получены уравнения регрессии, описывающие влияние основных технологических параметров процесса на свойства образцов плит. Результаты указывают на то, что пропитка плит нефтеполимерной смолой позволяет улучшить водоотталкивающие свойства плитных материалов и повысить их прочность при изгибе. Наилучшие результаты достигнуты у плит, пропитанных при температуре 80 оС и термообработанных при 170 оС в течение 5 ч. Таким образом, обработка древесноволокнистых плит модифицированной нефтеполимерной смолой позволяет эффективно защитить их от неблагоприятных воздействий и продлить срок службы изделий на их основе.

Работоспособность подающих механизмов лесозаготовительного и деревоперерабатывающего оборудования определяется достигаемым сцеплением рабочих элементов вальцов с перемещаемыми заготовками, стабильность которого в значительной степени зависит от задаваемой при проектировании и реализуемой в процессе изготовления геометрии и физико-химических свойств материалов шипов, осуществляющих захват, удержание и непрерывное перемещение заготовок в зону обработки. В процессе эксплуатации геометрические параметры шипов изменяются вследствие изнашивания, которое является результатом действия сложной совокупности механических, химических, температурных и иных воздействий, сопровождающих процесс фрикционно-деформационного взаимодействия рабочих элементов подающих устройств и перемещаемой древесины. Изношенные шипы не обеспечивают надежного перемещения заготовки вследствие ее проскальзывания, что обусловливает снижение качества получаемых изделий и приводит к интенсификации изнашивания режущего инструмента. В то же время особенности влияния геометрической формы шипов на усилия сцепления подающих вальцов с перемещаемыми заготовками в условиях проявления триботехнических характеристик, обеспечивающих их работоспособность, не исследованы в достаточной для практического использования степени. Цель исследования – уточнение условий фрикционно-механического взаимодействия рабочих элементов вальцов с древесиной и выявление закономерностей изнашивания рабочих поверхностей шипов, что позволяет теоретически обосновать их рациональную геометрическую форму и требования к физико-химическим характеристикам рекомендуемых материалов. Для этого рассмотрен характер действующих нагрузок, реализующийся в зоне контакта металлических поверхностей шипов с древесиной при перемещении заготовок. Представлена картина изменения силового взаимодействия шипов с древесными заготовками, начиная с момента контакта отдельного шипа до выхода его из зацепления. Ее анализ показал, что уже в начале контакта на вершинную часть шипа начинает действовать ударная изгибающая нагрузка, которая в случае достижения пиковых значений нередко приводит к износу путем выкрашивания достаточно крупных микрообъемов подающих шипов. Вероятность проявления такого характера разрушения наиболее велика при недостаточной прочности используемого материала, наличии дефектов его структуры, особенно неблагоприятно расположенных микротрещин, и действии опасных растягивающих остаточных напряжений. Перечисленные факторы также существенно влияют на протекание коррозионно-механического изнашивания рабочих поверхностей шипов и сопротивление их перемещению в древесной среде. Таким образом, основным фактором эффективной транспортировки заготовки в зону ее обработки и достижения высокой износостойкости подающих вальцов является оптимизация геометрии шипов, свойств назначаемых материалов и технологии упрочняющей обработки рассматриваемых деталей. Для цитирования: Памфилов Е.А., Пилюшина Г.А., Шевелева Е.В., Прозоров Я.С., Пыриков П.Г. Повышение работоспособности подающих устройств деревоперерабатывающего оборудования // Лесн. журн. 2019. № 2. С. 102–110. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.2.102
The working capacity of the logging and wood processing equipment feeding mechanisms is determined by the achievable coupling of the roller’s working elements with the movable blanks. The coupling stability depends significantly on the geometry specified in the design and implemented in manufacturing and physicochemical properties of the materials of tenons that capture, hold and continuously move the blanks into the processing zone. During operation, the geometrical parameters of tenons are changing due to wearing out, which is a result of a complex set of mechanical, chemical, thermal and other influences that accompany friction and deformation interaction of working elements of feeders and movable wood. Worn down tenons do not provide reliable movement of a blank, due to its slippage, which causes quality reduction of final products and leads to intensification of the cutting tool wearing out. At the same time the features of influence of tenon geometrical form on the mating forces of feeding rollers with movable blanks in conditions of development of the tribotechnical characteristics, which provide their working capacity, are not studied sufficiently for the practical use. Therefore, the research purpose is to clarify the conditions of friction-mechanical interaction of working elements of rollers with wood and to identify patterns of wearing out of tenon working surfaces, which allows theoretically substantiate their rational geometrical shape and requirements for the physicochemical characteristics of recommended materials. The acting load’s principles realized in the zone of contact of the metal surfaces of tenons with wood at displacement of blanks are considered for these purposes. The process of the force interaction change of tenons with blanks is shown beginning with the moment of contact of a certain tenon until it leaves the coupling. Its analysis showed that already at the beginning of the contact the shock bending load begins to act on the top of a tenon. The load in case of peak values often leads to wearing out by crumbling sufficiently large microvolumes of the feeding tenons. The probability of development of such fracture pattern is the greatest with insufficient strength of the using material and presence of structural defects, especially unfavorably located microcracks, and the action of dangerous tensile residual stresses. These factors also significantly affect the corrosion-mechanical wearing out of the working surfaces of tenons and their resistance movement in wood. Thus, the main factor of effective transportation of a blank to the processing zone and achievement of high wearing resistance of feeding rollers is optimization the tenon geometry, properties of the assigned materials and technology of strengthening treatment of the concerned details. For citation: Pamfilov E.A., Pilyushina G.A., Sheveleva E.V., Prozorov Ya.S., Pyrikov P.G. Improving the Feeder’s Working Capacity of Timber Processing Equipment. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 2, pp. 102–110. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.2.102

Предлагается способ раскроя пиловочных бревен при распиловке бруса параллельно образующей. После выпиливания двухкантного бруса его делят вдоль на две части и каждый из полученных трехкантных брусьев распиливают на пиломатериалы параллельно образующей. Возможны два варианта распиловки: с получением укороченных пиломатериалов из сердцевинных частей бруса; с получением кли-новидных пиломатериалов. При этом увеличивается не только объемный, но и качественный выход пиломатериалов. С помощью имитационной модели для сравнения проведены экспериментальные исследования объемного выхода пило-материалов при распиловке бруса параллельно образующей и параллельно продольной оси бревна. Получены зависимости объемного выхода пиломатериалов от диаметра, длины и среднего сбега бревна. Диапазоны варьирования: диаметры – от 28 до 36 см, длина – от 4 до 6 м, средний сбег – от 1,0 до 2,8 см/м. Построены графики зависимости объемного выхода пиломатериалов от исследуемых факторов. Установлено, что наибольшее влияние на объемный выход пиломатериалов оказывает сбег бревна. Диаметр не оказывает сильного влияния на объемный выход пиломатериалов при распиловке бруса параллельно образующей по сравнению с распиловкой параллельно оси бревна, при значениях диаметра более 32 см выход увеличивается незначительно. При распиловке бруса параллельно образующей объемный выход пиломатериалов выше на 2...6 %, чем при распиловке параллельно оси. Увеличение длины бревна снижает объемный выход пиломатериалов при распиловке бруса параллельно как образующей, так и продольной оси. Низкие значения среднего сбега пиловочного бревна (1,0...1,3 см/м) не дают преимуществ ни тому, ни другому способу распиловки. С увеличением среднего сбега до 2,8 см/м при распиловке бруса параллельно образующей объемный выход возрастает на 4...6 %. Распиловка бруса параллельно образующей с получением клиновидных пиломатериалов по сравнению с получением укороченных пиломатериалов из сердцевинных частей бруса повышает объемный выход на 1,0...1,5 %.

Федеральный журнал для руководителей и специалистов предприятий ЛПК России. На страницах издания – актуальные и яркие темы, материалы с комментариями экспертов, репортажи с отраслевых выставок и конференций, кейсы успешного внедрения решений и оборудования от разработчиков, аналитика и обзоры рынка лесной отрасли. Журнал читают топ-менеджеры, технические директора, руководители отделов, инженеры и технические специалисты, снабженцы и логисты из отраслей: комплексной переработки леса, деревообрабатывающей промышленности, лесозаготовки, производства и поставки машин и оборудования для ЛПК, деревянного домостроения и торговли лесоматериалами.

В статье разрабатываются режимы сушки лиственничных пиломатериалов, основанные на положениях, принципиально отличающихся от тех, что заложены в современные режимы. Предполагается, что в процессе сушки влага в древесине перераспределяется в составе водного раствора экстрактивных веществ. При этом движущей силой массопереноса является перепад давлений, что позволяет рассматривать сушку как одну из разновидностей баромембранного переноса. Основной источник сопротивления переносу влаги – полимерная пленка, которая формируется на поверхности доски из экстрактивных веществ на начальной стадии сушки. Цель исследования – разработка основных положений формирования режимов сушки лиственничных пиломатериалов. Предполагается, что тепловая энергия, которая подводится к высушиваемому сортименту, расходуется на создание условий возникновения избыточного давления. Данный эффект объясняется образованием парогазовой смеси в результате химико-физической активности древесины лиственницы. Поэтому температура древесины служит своеобразной мерой протекания определенной группы физико-химических процессов. В результате устанавливаются химический состав и объем смеси. Уровень температуры также определяет проницаемость системы межклеточных мембран. В результате массопереноса на поверхность доски выводится содержимое полостей клеток древесины лиственницы: влага в жидком и газообразном состоянии, водорастворимые вещества (арабиногалактан), газовая смесь, в состав которой входят такие вещества, как серосодержащие соединения, вода, спирты, фенолы, карбоновые кислоты. В жидкой составляющей присутствует значительное количество водорастворимых веществ, в которых основная доля приходится на арабиногалактан, обладающий полиэлектролитными свойствами. Все эти вещества способны изменять свое физическое состояние в зависимости от внешних условий. Следующим этапом процесса удаления влаги из древесины лиственницы является массообмен, который следует рассматривать как процесс разделения на три основных группы веществ: одна испаряется – это парогазовая смесь и часть влаги, вторая – сливается на пол сушильной камеры, третья, к которой относится арабиногалактан, – накапливается на поверхности. Как показали опытные сушки, наличие на поверхности доски данной группы веществ в виде полимерной пленки оказывает значительное влияние на процесс удаления влаги из древесины лиственницы.

При производстве алюминия образуется большое количество техногенных отходов. Технологический процесс самообжигающихся анодов подразумевает образование следующих побочных продуктов: шламы газоочистки, пыль электрофильтров, хвосты флотации угольной пены, отходы шламового поля (шламы), шамотная и угольная футеровка электролизеров. Крупные города Сибирского региона России (Красноярск, Братск, Иркутск) вблизи городской черты имеют свалки многотоннажных неутилизированных отходов, которые создают угрозу природе и жителям городов. Оценена возможность применения отходов алюминиевого и целлюлозно-бумажного производств в качестве модификатора готовых фенолоформальдегидных смол. Пыль электрофильтров, представляющую собой химически активный мелкодисперсный порошок черного цвета, можно использовать для уменьшения токсичности синтетических смол и клеев на их основе, шлам холодного отстоя (полидисперсный, полифункциональный сополимер, который состоит из структурных единиц лигнина) – для модификации синтетических клеев. В ходе исследования определяли условную вязкость клея через 1 ч после введения модификатора, жизнеспособность клея, продолжительность отверждения и эмиссию формальдегида. Для обоснования технологии склеивания фанеры фенолоформальдегидным клеем на основе смолы СФЖ-3013, модифицированной отходами алюминиевого и целлюлозно-бумажного производств, проведен многофакторный эксперимент с определением содержания модификатора в смоле, продолжительности и давления прессования. Установлено, что введение в фенолоформальдегидные смолы отходов алюминиевого и целлюлозно-бумажного производств позволит снизить стоимость готовой продукции, утилизировать отходы промышленного производства, повысить прочность готовой продукции и сократить содержание свободного формальдегида в ней. Для цитирования: Русаков Д.С., Варанкина Г.С., Чубинский А.Н. Модификация фенолоформальдегидных смол отходами производства алюминия и целлюлозы // Лесн. журн. 2019. № 2. С. 130–140. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.2.130
In aluminum production a large amount of anthropogenic wastes is generated. The technological process of self- baking anodes implies formation of the following byproducts: gas treatment sludge, electrostatic precipitator dust, skim flotation tailings, sludge field wastes (sludge), fireclay and carbon lining of reduction cells. Major cities of Siberia (Krasnoyarsk, Bratsk, Irkutsk) near the city limits have landfill sites of large-tonnage, unutilized wastes that pose a threat to the nature and city residents. In this regard, the possibility of using aluminum and pulp and paper production wastes as a modifier of finished phenol-formaldehyde resins was evaluated. Electrostatic precipitator dust, which is chemically active fine black powder, can be used for reducing the toxicity of synthetic resins and glues based on them, cold stack sludge (polydisperse, polyfunctional copolymer, which consists of lignin structural units) for modification of synthetic glues. Funnel viscosity of glue 1 hour after the modifier introduction, glue tack range, curing time and formaldehyde emission were deter-mined as a part of the study. In order to substantiate the technology of plywood gluing by phenol-formaldehyde glue based on SFZh-3013 (СФЖ-3013) resin modified with wastes of aluminum and pulp and paper production a multifactorial experiment with determination of the modifier content in resin, duration and compacting pressure was carried out. It has been found that introduction of aluminum and pulp and paper production wastes into phenolformaldehyde resins will allow reducing the costs of final products, recycling wastes of pulp and paper production, increasing the final product strength and decreasing the free formaldehyde content in it. For citation: Rusakov D.S., Varankina G.S., Chubinskiy A.N. Modification of Phenol Formaldehyde Resins by Wastes of Aluminum and Cellulosic Pulp Production. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 2, pp. 130–140. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.2.130

Исследованы процессы водоподготовки в условиях предприятия целлюлозно-бумажной промышленности. Выявлены недостатки, существующие в схеме очистки воды на фильтроочистных сооружениях целлюлозно-бумажного комбината в Архангельской области: влияние сезонных колебаний качества воды на эффективность очистки, содержание остаточного алюминия и химическое потребление кислорода в обработанной воде. Для повышения качества водоподготовки предложено заменить используемый реагент на один из современных коагулянтов. В лабораторном эксперименте работали по методике пробной коагуляции воды р. Северная Двина при температуре 15...20 оС. Отбор проб, определение исходных показателей качества воды и контроль процесса по остаточным железу и алюминию, цветности, рН, химическому потреблению кислорода выполнены по стандартным методикам. Исходная речная вода имела высокую цветность, малую мутность, низкую щелочность и высокое содержание органических природных соединений. Изучены условия применения реагентов для коагуляции и влияние их дозы на рН воды. Определена эффективность применения реагентов на основе полиоксихлорида алюминия (PAX XL100, UltraPAC-V1, UltraPAC-V2, ПОХА), сернокислого алюминия и соли трехвалентного железа – Ferix-3. Выполнен сравнительный анализ эффективности действия коагулянтов между собой и с применяемым по стандартной схеме сернокислым алюминием. Отмечено, что использование коагулянта Ferix-3 в неоптимальных условиях (низкие значения рН, недостаточная или избыточная доза реагента) приводит к увеличению цветности обработанной воды в несколько раз по сравнению с исходными показателями. Установлено, что при применении сернокислого алюминия значительно уменьшается рН воды из-за ее невысокого щелочного запаса, при этом эффективность коагуляции снижается. Для решения этой проблемы необходимо увеличивать дозировку щелочного реагента. Экспериментальные данные подтверждают бóльшую эффективность и глубину очистки в случае использования ПОХА по сравнению с другими реагентами. Доказана целесообразность замены сернокислого алюминия на ПОХА при очистке воды с высокой цветностью, низкими мутностью и щелочностью и большим содержанием природных органических соединений.
Water treatment processes at a pulp and paper mill were studied. Weaknesses of the water purification scheme on the wastewater filter treatment facilities of the pulp and paper mill of Arkhangelsk region are revealed: influence of water quality seasonal fluctuations on the purification efficiency, content of residual aluminum, and chemical oxygen demand (COD) in the treated water. In order to improve the water treatment quality, it was offered to replace the used reagent with one of the modern coagulants. The experiment was made under the laboratory conditions by the procedure of trial coagulation of the Northern Dvina river water at a temperature about 15–20 °C. Samp ing, definition of initia parameters of water quality, and control of residual iron and aluminum, chromaticity, рН, COD were carried out by the standard methods. The initial river water had high chromaticity, low turbidity, low alkalinity, and high content of organic natural compounds. Reagent application conditions and the influence of a reagent dosage on рН were studied. The usage efficiency of reagents based on polyaluminum chloride (PAX XL100, UltraPAC-V1, UltraPAC-V2, PAC), alumi-num sulfate and ferric salt – Ferix-3 is defined. Comparative analysis of coagulant efficiency was made between the coagulants and with aluminum sulfate (AS) applied according to the standard scheme. Ferix-3 coagulant usage in suboptimal conditions (low рН values, insufficient or excess dosage of reagent) leads to increase in chromaticity of the treated water by several times in comparison with the initial parameters. AS usage leads to the significant decrease of water pH because of its low alkaline water supply, at the same time the coagulation efficiency decreases. It is important to increase alkaline reagent dosage in response to this problem. Experimental data confirms high efficiency of treatment with polyaluminum chloride (PAC) in comparison with other reagents. The relevance of replacement AS by PAC in water purification with high chromaticity, low turbidity and alkalinity, and high content of natural organic compounds is approved.

Представлены материалы для выполнения лабораторных работ по разделу «Физические свойства древесины» дисциплины «Физика древесины».

Методические указания составлены в соответствии с требованиями учебного плана и программой дисциплины «Деревообработка» и включают все необходимые сведения для квалифицированного выполнения работ по данной дисциплине. Методические указания предназначены для студентов по профилю подготовки 261400.62 «Технология художественной обработки материалов»

Результаты работы направлены на формирование представлений об особенностях молекулярной подвижности компонентов наружных и внутренних слоев материала древесностружечной плиты в диапазоне температур от комнатной до 275…300 ºС, а также на выявление факта недоотверждения связующего во внутренних слоях. Приведены данные о температурных зависимостях динамического модуля сдвига наружных и внутренних слоев материала древесностружечной плиты, полученные методом динамического механического анализа на крутильном маятнике. Обнаружены значительные отличия в характере зависимостей для образцов, взятых на разном удалении от поверхностных слоев. Для материала наружных слоев характерна типичная тенденция непрерывного неравномерно-последовательного уменьшения динамического модуля сдвига с ростом температуры, свойственная большинству полимерных и композитных материалов. Во внутренних слоях при температуре 140±5 ºС выявлено кратковременное скачкообразное увеличение динамического модуля сдвига относительно соседних участков, не характерное для материалов, находящихся в стабильном состоянии. Кроме того, имеет место тенденция уменьшения динамического модуля сдвига материала древесностружечной плиты при комнатной температуре с удалением от наружных слоев, обусловленная неоднородным фракционным составом и различиями в характере процессов химической сшивки при горячем прессовании. Высказано предположение, что обнаруженное аномальное увеличение динамического модуля сдвига во внутренних слоях материала при температуре 140±5 ºС является признаком протекания процесса доотверждения связующего непосредственно в условиях его нагрева при измерении динамического модуля сдвига методом динамического механического анализа. Сделан вывод, для образца древесностружечной плиты характерно максимальное отверждение термореактивного связующего в слоях, отстоящих от обеих поверхностей до 4,5…5,0 мм. Во внутренних слоях, отстоящих от поверхностей на расстояние более 5,5 мм, происходит частичное недоотверждение связующего. Таким образом, показано, что метод динамического механического анализа может быть использован в качестве инструментального средства контроля за наличием во внутренних слоях материала древесностружечной плиты компонентов термореактивного связующего, недоотвержденных в процессе горячего прессования, что поможет получить материал с более стабильными характеристиками.

Работоспособность сборного дереворежущего инструмента зависит кроме многих факторов от особенностей конструкции узла крепления режущего элемента. Для выбора сборного дереворежущего инструмента, который соответствовал бы требованиям производства, не существует четких критериев, раскрывающих основные влияющие на стойкость факторы. Моделирование термодинамических процессов в условиях контактного взаимодействия элементов дает возможность выбора конструкции для эффективного применения и повышения стойкости устройства. Цель исследования – моделирование термодинамических процессов в узле крепления режущего элемента в корпусе сборного дереворежущего инструмента для оптимизации его конструктивных и технологических параметров, а также режимов работы. Предметом исследования являются условия контактного взаимодействия и теплообменные процессы между элементами устройства. Сконструирован узел крепления режущего элемента и разработана модель взаимодействия частей механизма сборного дереворежущего инструмента. Дальнейшие задачи: построение модели термодинамических процессов в узле крепления режущего элемента; вывод рекомендации по выбору конструкции сборного дереворежущего инструмента на стадии проектирования – реализованы в работе, продолжающей проводимое исследование. На основе стандартного исполнения дереворежущей цилиндрической насадной фрезы была создана конечно-элементная модель контактного взаимодействия шероховатых волнистых поверхностей частей конструкции. Сделаны выводы о возможности дальнейшего аналитического моделирования контактных условий при имеющихся параметрах. С учетом данных конструирования и полученных показателей сил резания древесины определены сближения контактирующих поверхностей и радиусы единичных площадок касания. Методология и методы включают теоретическое исследование и математическое моделирование, в т. ч. конечно-элементный анализ. Полученные модели могут быть использованы в создании комплексной стойкостной схемы дереворежущего инструмента с учетом других факторов. Основным результатом данного этапа работы является получение модели контактных условий и исходных данных для дальнейшего моделирования термодинамических процессов в узле крепления ножа в корпусе дереворежущей фрезы для прогнозирования его теплового состояния. Для цитирования: Капустина Н.А., Малыгин В.И., Мелехов В.И., Слуцков В.А. Моделирование дискретных контактов термодинамической системы элементов сборной дереворежущей фрезы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 4. С.162–172. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-4-162-172.
Operational capability of a modular wood-cutting tool depends, besides many factors, on the design features of cutting element fastening unit. There are no clear and precise methods that explain major factors influencing tool durability for selecting the design of the modular wood-cutting tool, which would meet production requirements. Thermodynamics modeling under contact interaction of elements enables to choose a design for effective application and increases the tool efficient life. The research purpose is modeling of thermodynamic processes in the cutter element fastening unit in the wood-cutting tool body in order to optimize the design, technological parameters and operating modes of the tool. The research subject is the contact interaction conditions and heat transfer processes between the device elements. The cutting element fastening unit is designed and the model of interaction between the parts of the mechanism of the modular wood-milling tool is developed. Further tasks, namely, development of a model of thermodynamic processes in the cutting element fastening unit, discussion of the results and identifying the recommendations for choosing the design of the modular wood-cutting tool at the design stage were realized in a work that continues the ongoing research. The finite-element model of rough wavy surfaces contact interaction of design elements was developed on the basis of standard design of a shell-type plain woodmilling cutter. The analysis concluded that further analytical modeling of contact conditions with existing parameters is possible. The contacting surfaces approach and the radii of single contact areas were determined taking into account the data of design and calculation of wood cutting forces. These results will be used next in modeling of thermodynamic processes. Methodology and research methods comprise theoretical study and mathematical modeling, including finite-element analysis. The models developed are possible to be used in the creation of a complex durability model of the wood-cutting tool with regard to other factors. The main result of this research stage is obtaining the model of contact conditions and initial data for further modeling of thermodynamic processes in the knife fastening unit in the milling body to predict its thermal condition. For citation: Kapustina N.A., Malygin V.I., Melekhov V.I., Slutskov V.A. Modeling of Discrete Contacts for the Thermodynamic Element System of a Modular Wood-Milling Cutter. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 4, pp. 162–172. DOI: 10.37482/0536- 1036-2021-4-162-172.

Приведены общие сведения об организации промышленных процессов резания древесины. Изложена методика выполнения технологического расчета промышленных режимов резания для наиболее распространенных групп станков. Приведены рекомендации по подбору оптимальных параметров дереворежущего инструмента.

В лесной комплекс России традиционно и по существу включают лесное хозяйство и лесопромышленные отрасли, в первую очередь по заготовке и переработке древесины. Научные организации России, которые занимаются научно-исследовательской работой в интересах лесного комплекса, преимущественно входят в отраслевой, вузовский и академический сектор. Публикационную результативность этих работ можно анализировать на основе данных базы Научной электронной библиотеки. В качестве критериев оценки при этом можно использовать число публикаций работников научной организации, их цитируемость, импакт-фактор журналов, в которых опубликованы статьи, и ряд других показателей, играющих значимую роль при анализе деятельности не только отдельных ученых и научных организаций и учреждений в целом, но и качества научноисследовательских работ, проводимых в интересах лесного комплекса. База данных электронной библиотеки позволяет составить относительно систематическое представление о публикационной активности российских исследователей, вузов, научных организаций и учреждений в отечественных и зарубежных научных периодических изданиях. Основные выводы исследования: объемы выполняемых научно-исследовательских работ в интересах лесного комплекса в нашей стране находятся на весьма низком уровне; публикационная результативность достигла определенной стабилизации роста, хотя тенденция не столь очевидна и требует дальнейшего изучения; присоединение ряда ведущих вузов отраслевой направленности к непрофильным не всегда положительно влияет на систему подготовки кадров для лесного комплекса и отраслевой науки, что объясняется современным состоянием и перспективами комплекса; необходимо отметить определенные проблемы с качеством публикаций; тенденции ведущих мировых стран в сторону «зеленой» экономики подчеркивают необходимость усиления научнообразовательной составляющей в интересах лесного комплекса. Аналогичные соображения о лесных научных исследованиях и лесном образовании представлены в материалах 14-й сессии Международного форума ООН по лесам. Для цитирования: Шалаев В.С., Рыкунин С.Н., Мелехов В.И. Публикационная результативность научно-исследовательских работ в интересах лесного комплекса России // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 270–279. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.270 Благодарность: Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России, проект № 37.8809.2017/8.9.
публикационная результативность, лесной комплекс, научноисследовательская работа

Один из значимых факторов, который определяет продолжительность сушки пиломатериалов, – начальная влажность древесины. Общепринято, что количественное содержание воды в стволе любых пород зависит от зоны древесины. Максимальное количество воды содержится в заболонной древесине, в разы меньше – в ядровой. При изучении кинетики сушки лиственничных пиломатериалов установлено отклонение от общепринятых положений по распределению влажности в древесине данной породы, которая на 90 % состоит из ядровой древесины, в пиломатериалах эта цифра достигает 100 %. Полученные данные указывают на наличие определенного фактора, от которого зависит содержание воды в древесине лиственницы сибирской. Таким фактором являются водорастворимые вещества, основу которых составляет арабиногалактан – полисахарид, обладающий полиэлектролитными свойствами и способный удерживать большое количество молекул воды. В работе обосновывается предположение о том, что распределение влажности по сечению доски из лиственницы перед сушкой формируется арабиногалактаном, входящим в состав древесины. Взаимодействуя с водой, он переводит ее из активной фазы в пассивную. Поэтому наличие арабиногалактана в определенных точках бревна влияет на водный баланс древесины и приводит к образованию резких границ размещения воды в древесине. Следовательно, при производстве изделий из древесины лиственницы целесообразно учитывать факт преимущественного сосредоточения этой группы водорастворимых веществ. Цель исследования – обосновать влияние водорастворимых веществ на распределение свободной воды в лиственничных пиломатериалах перед сушкой. Для цитирования: Зарипов Ш.Г., Чижов А.П., Корниенко В.А., Семёнова Н.И. Влияние водорастворимых веществ на распределение влажности в лиственничных пиломатериалах перед сушкой // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 185–193. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.185.
The initial moisture content of wood is one of the major factors that determines the duration of lumber drying. It is generally accepted that the water content in the tree trunk, regardless of breed, depends on the zone of wood. The maximum amount of water can be found in sapwood, times less – in core wood. Deviation from the generally accepted provisions for the distribution of moisture in larch wood was found when studying the kinetics of lumber drying. Larch wood is 90 % core wood, and in lumber it is up to 100 %. The obtained data indicate the presence of a certain factor that determines the water content in Siberian larch wood. Such a factor is water-soluble substances, the basis of which is arabinogalactan; a polysaccharide with polyelectrolyte properties and capable of retaining a large number of water molecules. The article substantiates the assumption that moisture distribution in the cross section of a larch board before drying is formed by arabinogalactan, which is a part of wood. Arabinogalactan dissolving transfers water from the active phase to the passive one. Therefore, the presence of arabinogalactan at certain points of a log influences the water balance and leads to the formation of sharp boundaries of water distribution in wood. Consequently, it is reasonable to take into consideration the fact of predominant concentration of this group of water-soluble substances in the production of larch wood products. The research purpose is to justify the influence of water-soluble substances on the distribution of free water in larch lumber before drying. For citation: Zaripov Sh.G., Chizhov A.P., Kornienko V.A., Semenova N.I. The Influence of Water-Soluble Substances on Moisture Distribution in Larch Lumber before Drying. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 185–193. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.185

Работоспособность подшипников скольжения в лесопромышленных машинах и оборудовании в значительной мере определяется грузоподъемностью и антифрикционными качествами, зависящими от несущей способности материала втулки (вкладыша), жесткости конструкции и характера усилий при эксплуатации. При этом в материалах подшипников происходят циклические изменения состояния материала втулки, а также элементов, обеспечивающих армирующие, теплопроводящие и противоизносные функции. Отражены результаты исследований напряженно-деформационного состояния анизотропных композиционных материалов в конструкциях древесно-металлических подшипников скольжения. Предложен способ обеспечения виброустойчивости, основывающийся на поддержании изменяющихся в ходе изнашивания демпфирующих свойств опоры. Описан функционал разработанной программы, с помощью которой решаются контактная и тепловая задачи при проектировании подшипников скольжения. Создан и исследован древесно-металлический материал для изготовления вкладышей и втулок подшипников из клееных композиций, в состав которых входит вибропоглощающая мелкофракционная составляющая, находящаяся в вибровзвешенном состоянии, и неоднородная по толщине втулки слоистая структура, характеризующаяся изменяющимся модулем упругости и обеспечивающая демпфирующие свойства. Предложенная конструкция подшипника скольжения с использованием данного материала ориентирована на его применение преимущественно при ударно-циклическом нагружении, что характерно для условий эксплуатации большинства лесопромышленных машин и оборудования. Для цитирования: Пилюшина Г.А., Пыриков П.Г., Памфилов е.А., Данилюк А.я., Капустин В.В. Повышение работоспособности древесно-металлических подшипников скольжения лесопромышленных машин // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 2. С. 156–168. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-2-156-168 Финансирование: Проект «Исследование и создание подшипников скольжения повышенной износостойкости на основе древесно-металлических композиционных материалов» в рамках государственного задания Минобрнауки РФ (проект № 9.10677.2018/11.12)
The performance of slide bearings in forestry machines and equipment is largely determined by the load-carrying capacity and antifriction qualities that depend on the bearing capacity of the sleeve (insert) material, the design rigidity and the nature of the forces during operation. As a result, the bearing materials undergo cyclic changes in the state of the sleeve material, as well as the elements that provide reinforcing, heat-conducting and anti-wear functions. The paper shows the results of research on the stress-strain behavior of anisotropic composite materials in the structures of wood-metal slide bearings. A method for ensuring vibration stability is proposed. It is based on maintaining the damping properties of the support that change in the course of wearing. The functionality of the developed program, which is used to solve the contact and thermal issues in the design of slide bearings, is described. A wood-metal material for making bearing sleeves and inserts from laminated compositions was created and studied. The compositions include a vibration-absorbing and fine-fractional component in a vibration-weighted state and a layered structure heterogeneous in thickness of the sleeve, characterized by a variable elastic modulus, that provides damping properties. The proposed design of a slide bearing using this material is focused on its use mainly in the conditions of shock-cyclic loading, which is typical for operation of most forestry machines and equipment.

Измельченные в порошок бумажно-смоляные пленки, состоящие из пропиточной меламинокарбамидоформальдегидной смолы и беленой целлюлозы, представляются перспективными наполнителями фанерных клеев, позволяющими увеличить вязкость клеевой композиции и обеспечить химическое взаимодействие с компонентами карбамидоформальдегидных смол. Установлено, что условная вязкость клея при введении в карбамидоформальдегидную смолу 4...6 % бумажно-смоляных пленок повышается на 80...110 %, однако рост вязкости сопровождается увеличением продолжительности желатинизации клея на 25...35 %. Реакционную способность пленок, обусловленную возможностью совместной поликонденсации карбамидо- и меламинокарбамидоформальдегидных олигомеров, изучали путем определения остаточных гидроксиметильных групп в отвержденных клеевых композициях. Согласно полученным результатам, при введении в смолу бумажно-смоляных пленок, содержание непрореагировавших гидроксиметильных групп увеличивается с 1,0 % в композиции без наполнителя до 2,5 % в композиции с 10 % пленок. Выявили, что содержание непрореагировавших гидроксиметильных групп в отвержденном клее на 90 % зависит от продолжительности желатинизации клеевой композиции. Для ускорения отверждения клея заменили хлорид аммония на более эффективный отвердитель МО-4СБ, позволя- ющий при массовой доле 4...5 % сократить продолжительность желатинизации на 15 %. Содержание гидроксиметильных групп в отвержденном клее с 4 % бумажно-смоляных пленок и 4...5 % МО-4СБ составило 0,6...0,7 %, что на 30...40 % меньше, чем в смоле без наполнителей. Образцы 3-слойной фанеры из композиции, содержащей 4 % наполнителя и 4 % модификатора-отвердителя МО-4СБ, имели прочность клеевого шва при скалывании на 15 % выше по сравнению контролем, изготовленным по традиционной ре- цептуре из клея, содержащего 8 % каолина и 1 % хлорида аммония. Прирост прочности позволил сократить норму расхода клея на 15 % с сохранением физико-механических показателей на уровне требований ГОСТ 3916.1–2018. Таким образом, использование 4 % бумажно-смоляных пленок в качестве наполнителя клея из карбамидоформальдегидной смолы повышает вязкость клеевой композиции до уровня существующих минеральных наполнителей, а также увеличивает прочность и водостойкость отвержденного полимера. Рост физико-механических показателей обеспечивается за счет сополиконденсации карбамидо- и меламинокарбамидоформальдегидных олигомеров. Однако для приемлемой скорости реакции требуется использовать более эффективные отвердители, чем хлорид аммония.

Клеевые соединения по длине широко распространены в производстве изделий из древесины. Однако наиболее часто применяемая технология сращивания на зубчатые шипы имеет ряд недостатков (наличие отходов, дорогостоящий режущий инструмент и др.). Предложен альтернативный способ сращивания на многократные прямоугольные шипы, изготовленные прессованием. Промышленное внедрение нового способа требует подтверждения высокого качества клеевого шипового соединения. Основным показателем качества является прочность соединения. Цель исследования – экспериментальная оценка прочности при растяжении и изгибе соединений по длине на прямоугольные прессованные шипы (на примере заготовок из древесины сосны). Изучены соединения двух типоразмеров (А и Б) с шагом 4,2 и 8,2 мм и глубиной проушины 10 и 20 мм соответственно. Прочность образцов определяли с учетом требований ГОСТ 15613.4 и ГОСТ 15613.5. Для оценки качества соединений использовали показатель «относительная прочность» – отношение прочности соединения к прочности цельной древесины. Статистическая обработка проводилась как по группам данных, так и для каждого типоразмера и каждого вида испытания отдельно. Это позволило установить средние значения прочности для каждой отдельной группы образцов, а также получить статистически обоснованную объединенную оценку некоторых показателей. Соединения типа А (с мелкими шипами) показали лучшие результаты по прочности при растяжении (59,5 %) по сравнению с типом Б (53,2 %). Установлено, что при обработке результатов испытаний на изгиб в исследованном диапазоне не выявлено статистически значимого влияния типа соединения. Поэтому средняя прочность при изгибе (80,2 %) характеризует оба типа соединения. Кроме того, прочность этих двух типов соединений с достаточной достоверностью может быть охарактеризована и средней прочностью при растяжении (56,4 %). При этом оба типа соединения соответствуют по прочности требованиям стандартов на изделия с использованием клеевых соединений по длине. Полученные результаты варьируют в сравнительно узком диапазоне, что свидетельствует о стабильном качестве клеевых соединений на прямоугольные шипы, изготовленных способом прессования. Проведенное исследование подтвердило возможность применения прямоугольных прессованных шипов для изготовления соединений на их основе. Для цитирования: Рублева О.А., Гороховский А.Г. Экспериментальная оценка прочности склеивания древесины по длине на прямоугольные прессованные шипы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 3. С. 128–142. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-3-128-142
End jointing of wooden blanks is widely distributed in the manufacture of wood products. The most commonly used splicing technology on finger joints with pointy fingers has a number of drawbacks, including the presence of waste and an expensive cutting tool. We proposed an alternative type of end jointing with multiple rectangular tenons made by pressing. Commercialization of the new splicing method requires confirmation of its high quality. The main quality indicator of adhesive joint is its strength. The aim of the study is an experimental evaluation of the bending strength and tensile strength of end joints with rectangular pressed fingers (case study of pine wood blanks). The joints of two types: A and B, with a pitch of 4.2 and 8.2 mm and depth of mortises of 10 and 20 mm, respectively, were studied. The strength of the samples was determined taking into account the requirements of the Russian State Standards GOST 15613.4 and GOST 15613.5. In order to evaluate the quality of joints, we used the indicator “relative strength”; it is the ratio of the joint strength to the solid wood strength. Statistical processing was carried out both by data groups, and for each size and each test type separately. This allowed us to establish the average values of strength for each individual group of samples, as well as to obtain a statistically valid joint evaluation of some indicators. Joints of type A with small fingers showed better results in tensile strength (59.5 %) compared to joints of type B (53.2 %). No statistically significant effect of the joint type was revealed, when processing the results of bending tests in the studied range. Therefore, the average bending strength (80.2 %) characterizes both types of joints. Moreover, the strength of these two types of joints with sufficient reliability can be characterized by the average tensile strength (56.4 %). At the same time, both types of joints correspond in strength to the standard requirements to the products with adhesive end joints. The test results vary in a relatively narrow range, which indicates a stable quality of adhesive joints with rectangular fingers made by pressing. This study demonstrates the possibility of using rectangular pressed fingers for the manufacture of joints based on them. For citation: Rubleva O.A., Gorokhovsky A.G. Experimental Evaluation of Strength of End Joints with Rectangular Pressed Fingers. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 3, pp. 128–142. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-3-128-142

Наметившаяся в мировой и отечественной практике тенденция вовлечения древесных отходов как экологичного топлива в теплоэнергетический баланс становится все более актуальной. На предприятиях лесоперерабатывающей промышленности образуются большие объемы древесных отходов, 10…15 % которых приходится на древесную кору. Наиболее перспективным способом использования этого возобновляемого энергетического ресурса является изготовление древесных топливных гранул. Процесс получения древесных гранул из стволовой древесины достаточно хорошо разработан, однако их производство из древесной коры связано с некоторыми техническими трудностями (обезвоживание и измельчение коры, прессование измельченной коры через фильеры цилиндрической матрицы пресс-грануляторов валкового типа). Проведенные исследования показали, что предварительная термическая обработка древесной коры (термодификация) позволяет решить проблемы ее обезвоживания и механического измельчения до гомогенного состояния для последующего гранулирования. В мировой и отечественной литературе отсутствует теоретически обоснованная математическая модель, описывающая процесс прессования измельченной древесины в пресс-грануляторах валкового типа с цилиндрической матрицей, которая могла бы оптимизировать конструктивные и технико-энергетические параметры прессования. Цель исследования – разработка математической модели процесса прессования термомодифицированной древесной коры, позволяющей определить связь конструктивных параметров прессовочного узла и требуемых качеств древесных гранул с энергетическими затратами в пресс-грануляторах валкового типа с цилиндрической матрицей. Рассмотрен технологический процесс прессования шихты из древесной коры в клиновом зазоре между внутренней перфорированной цилиндрической поверхностью матрицы и наружной цилиндрической поверхностью прессовочного ролика, а также проанализированы физические процессы на участках формирования и выталкивания гранулы из фильеры. Получены обоснованная математическая модель процесса прессования шихты из древесной коры через цилиндрическую матрицу и зависимости, связывающие мощность, затрачиваемую на привод пресс-гранулятора, с конструктивными параметрами прессовочного узла и физико-технологическими параметрами шихты из древесной коры.

Процесс получения гранулированного биотоплива из термомодифицированной массы на пресс-грануляторах валкового типа является перспективным методом утилизации древесных отходов березовой коры. Плотность гранул из коры – важный показатель, их высокого качества. Получение качественных гранул из термомодифицированной коры березы зависит от давления прессования, которое напрямую связано с относительной длиной фильеры матрицы и физико-механическими свойствами исходного сырья, в первую очередь с коэффициентами трения и адгезии спрессованной древесной гранулы с цилиндрической поверхностью фильеры матрицы в пресс-грануляторах валкового типа. В настоящее время практически отсутствуют данные о коэффициентах адгезии и трения для термомодифицированной древесной коры, что не позволяет определить давление, развиваемое прессовочными валками в процессе прессования древесных гранул. На основании разработанной математической модели для расчета давления прессования в цилиндрической фильере матрицы коэффициенты трения и адгезии были объединены в коэффициент α, что позволило создать стенд и разработать методику его экспериментального определения. Проведенные исследования по получению гранул из термомодифицированной березовой коры показали, что обобщающий коэффициент α является функцией исходной влажности термомодифицированного сырья и давления прессования. Статистическая обработка экспериментальных результатов позволила получить уравнение регрессии для определения коэффициента α.

В настоящее время на лесоперерабатывающих предприятиях Российской Федерации образуется большое количество отходов в виде древесной коры, которые не находят широкого применения в промышленности и оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду. Одним из возможных направлений переработки таких отходов является их сжигание в слоевых топках. Однако древесная кора ввиду своей высокой влажности и крайне разнородного фракционного состава относится к низкокалорийному трудносжигаемому виду топлива. Высокая влажность уменьшает энергетическую плотность древесной коры. Крайне разнородный ее фракционный состав (линейные размеры отдельных кусков коры могут изменяться от миллиметров до десятков сантиметров) осложняет организацию топочного процесса. Эффективная утилизация древесной коры обеспечивается при ее предварительной сушке до влажности 55…60 % и размере кусков коры, не превышающем 100 мм. Целью представленной работы является исследование температурного поля в плотном продуваемом слое высоковлажной древесной коры при ее сушке высокотемпературными дымовыми газами котельных агрегатов. На основе анализа физической картины разработана математическая модель прогрева плотного слоя высоковлажной древесной коры с учетом оценки толщины плотного слоя коры, использующая методику расчета аэродинамического сопротивления поперечно продуваемого слоя потоку газов. Проведены численные эксперименты по расчету полей температур при прогреве одиночного куска высоковлажной древесной коры, расположенного в передней части плотного продуваемого слоя. Результаты расчета сравнивались с результатами, полученными по разработанной нами модели. На основе математического моделирования процесса прогрева плотного слоя и термической подготовки высоковлажной древесной коры к сжиганию разработана методика, позволяющая рассчитать общую продолжительность нагрева влажного материала до полного высыхания слоя, время, затраченное на прогрев продуваемого плотного слоя до полного выхода летучих веществ, а также температурные поля в слое коры и потоке газа. Предложены схема подготовки высоковлажной коры к сжиганию и методика для определения характерных параметров двухступенчатой схемы энергетического использования высоковлажной древесной коры в слоевых топках котлов и теплогенераторов. Для цитирования: Синицын Н.Н., Телин Н.В. Математическое моделирование процесса сушки древесной коры // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 6. С. 159–171. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-6-159-171
Currently, a large amount of wood bark waste is generated at the timber processing enterprises of the Russian Federation, which is not widely used in industry and has a negative impact on the environment. One of the feasible directions for the processing of such waste is its burning in layered furnaces. However, tree bark, due to its high moisture content and extremely heterogeneous fractional composition, belongs to a low-energy, difficult-to-burn fuel. High humidity reduces the energy density of the bark. The extremely heterogeneous fractional composition of tree bark (linear dimensions of random bark chips can vary from millimeters to tens of centimeters) complicates the organization of the burning process. Effective utilization of tree bark is ensured when it is pre-dried to a moisture content of 55– 60 % and the size of bark chips not exceeding 100 mm. The purpose of the presented work is to study the temperature field in a dense blown layer of high-moisture bark when drying it with high-temperature flue gases from boiler units. A mathematical model for heating the dense layer of high moisture tree bark has been developed based on the physics analysis. It was done taking into account the assessment of the bark dense layer thickness, which uses the method of calculating the aerodynamic resistance of a transversely blown layer to a gas flow. Numerical experiments were carried out in order to calculate the temperature fields during the heating of a single chip of high moisture tree bark located in the front part of the dense blown layer. The calculation data were compared with the results obtained using the developed model. A procedure that allows calculating the total duration of heating the wet material until the layer is completely dry, the time spent on heating the blown dense layer until the complete release of volatile substances, and the temperature fields in the bark layer and gas flow has been developed on the basis of mathematical modeling of the process of the dense layer heating and thermal preparation of high moisture tree bark for burning. A scheme for preparing high moisture tree bark for burning and a method for determining the characteristic parameters of a two-stage scheme of energy use of high moisture tree bark in layered furnaces of boilers and heat generators are proposed. For citation: Sinitsyn N.N., Telin N.V. Mathematical Modeling of the Bark Drying Process. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 6, pp. 159–171. DOI: 10.37482/0536- 1036-2020-6-159-171.

В работе дана характеристика операции формирования ширины обрезных пиломатериалов на базе станка Ц2Д-5А; изучен механизм управления подвижной пилой посредством ручной установки гидропозиционера на размер обрезаемой доски по ширине. Сформулированы общие методические положения по формированию сечений пиломатериалов; выполнен анализ результатов формообразования размеров обрезных пиломатериалов. Представлена классификация систем управления деревообрабатывающими станками. Разработаны исходные технологические требования для системы позиционирования суппорта обрезного станка от линейного асинхронного двигателя, учтены изменения характеристик выхода пиломатериалов в зависимости от сочетаний толщин тонких и толстых досок. Установлено, что выставка штока (вторичного элемента) линейного асинхронного двигателя на максимальную длину соответствует наименьшей ширине обрезной доски с учетом припуска на ее усушку по номинальной ширине. При этом базовой поверхностью служит воображаемая плоскость, параллельная плоскости неподвижной круглой пилы двухпильного станка и касательная в точках, определяемых положениями ее зубьев с регламентируемым уширением на сторону. Началом отсчета номинальной ширины обрезной доски является плоскость, располагающаяся параллельно базовой и отстоящая от нее на величину, равную номинальной ширине доски с припуском на усушку.

Антипирены, созданные на основе сконденсированных соединений карбамида и фосфорной кислоты, не обладают высокой токсичностью, довольно дешевы и нашли применение в качестве антипирена − амидофосфата КМ. Целью работы было изучение возможности использования амидофосфата КМ для пропитки древесины разных пород методом «прогрев–холодная ванна». Перед нами состояла задача разработать эффективные режимы пропитки антипиреном. Синтез амидофосфата КМ производили за счет конденсации 85-й % ортофосфорной кислоты с карбамидом в расплаве при температуре 135 °С в мольном соотношении 1 : 1. Для проведения экспериментальных исследований использовали образцы древесины мягких пород размером 40×40×250 мм. Образцы предварительно нагревали в течение 60 мин до температуры 90 °С, погружали на 40 мин в холодный раствор антипирена (температурой 25 °С). Глубину пропитки образцов амидофосфатом КМ контролировали с помощью реакции на фосфат-ион. Для проведения огневых испытаний образцы древесины готовили по ГОСТ 16363 с учетом требований ГОСТ 2140. Образцы разных пород древесины размером 10×10×150 мм выпиливали из заболонной части древесины. Огневые испытания образцов различных пород древесины, пропитанных амидофосфатом КМ, проводили согласно ГОСТ 16383 и строительных норм НПБ 251–98 с использованием метода «огневой» трубы. Установлено, что древесина, защищенная амидофосфатом КМ, переходит из группы легковоспламеняющихся материалов в группу самозатухающих, а сам амидофосфат КМ можно отнести к антипиренам II-й группы огнезащитной эффективности при использовании 17 %-го водного раствора и расходе от 40...85 кг/м3 в зависимости от породы древесины, обработанной методом «прогрев–холодная ванна». Следует отметить то, что во время огневых испытаний тления не наблюдалось. Самостоятельное горение после снятия теплового импульса продолжалось короткий промежуток времени (сосна – 32 с, дуб – 47 с). Воспламенение не обработанных антипиреном образцов наблюдалось через 15…20 с, защищенных – значительно позже снижать горение древесины. Средняя потеря массы древесины сосны составляла менее 16, дуба – менее 18 %.

Термическая обработка широко применяется для изменения свойств древесины (механических, физико-химических, теплофизических, биологических и др.). Одним из видов термического воздействия является сушка. Для определения оптимальных режимов сушки и минимизации энергетических затрат необходимо разработать математические модели процессов, протекающих в древесине при тепловом воздействии. При математическом описании тепломассообмена при сушке стоит задача описания внутренних источников теплоты и массы. Удаление влаги рассматривается как сложный многостадийный физико-химический процесс. Стадийность процесса сушки обусловлена наличием в древесине влаги, имеющей связи с древесным веществом. Разрушение связей происходит в своих (разных) диапазонах температур. Отдельные стадии рассматриваются как параллельные, независимые химические реакции и описываются кинетическими уравнениями. Для исследования кинетики удаления связанной влаги в древесине была разработана и изготовлена экспериментальная установка, позволяющая проводить термогравиметрические эксперименты в среде с контролируемой влажностью. Образцы для исследования имели разную начальную влажность при различной относительной влажности среды. Результаты термогравиметрических экспериментов обрабатывали с использованием метода, позволяющего разделить процесс на отдельные стадии. Установлено, что удаление связанной влаги из древесины протекает в семь стадий. Для каждой стадии были определены энергия активации, предэкспоненциальный множитель и начальная относительная масса. Изучена зависимость кинетических параметров от относительной влажности среды. Сделано допущение, что только энергия активации зависит от влажности сушильного агента. Получены эмпирические зависимости энергии активации от относительной влажности среды для первой, второй и третьей стадий; проведены термогравиметрические исследования кинетики сушки древесины с начальной влажностью, превышающей предел насыщения клеточных стенок, т. е. при наличии свободной влаги; получены постадийные кинетические параметры.