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

Изучены физико-механические и рентгенозащитные свойства нового композиционного материала на основе древесины «Фанотрен Б», состоящего из чередующихся слоев лущеного березового шпона и армирующих рентгенозащитных слоев. Последние представляют собой нетканый материал – синтепон, пропитанный рентгенозащитным составом. Новый композит рекомендуется использовать в местах с повышенным радиационным фоном в качестве конструкционного и отделочного материала, который не содержит в своем составе свинец. Перед нами стояли следующие задачи: исследовать напряженно-деформированное состояние этого материала, определить рациональную рецептуру пропитывающего состава для рентгенозащитного слоя и оценить его физико-механические свойства. Соотношение «напряжение–деформация» материала моделировали методом конечных элементов, физико-механические свойства оценивали по стандартным методикам, защитные свойства рентгенозащитного слоя – величиной свинцового эквивалента по прозрачности изображения на рентгенограмме с использованием люксметра. Показано, что поведение фанеры, армированной рентгенозащитными слоями, под действием внешней нагрузки достаточно точно описывается дифференциальным уравнением изгиба пластин. Моделирование осуществляли на твердотельной модели, которая учитывала механические свойства материалов, входящих в конструкцию, и схему укладки слоев шпона. Установлено, что уменьшение толщины рентгенозащитных слоев ведет к увеличению прогибов и напряжений. Компьютерная модель отразила рост напряжений в местах склеивания материала. Экспериментально определены: состав пропитывающей композиции (минеральный наполнитель – 51 %, связующее – 26 %, вода – 23 %) и технологические режимы формирования материала (расход связующего – 176 г/м2, температура прессования – 50 ºС, продолжительность склеивания – 8 мин). Материал толщиной 9,5 мм имеет плотность 1600 кг/м3; свинцовый эквивалент составляет 0,54 мм Pb/мм; прочность при статическом изгибе вдоль наружных слоев – 39 МПа, при скалывании по клеевому слою – 1,34 МПа, при растяжении вдоль волокон – 53 МПа. Для цитирования: Яцун И.В., Гороховский А.Г., Одинцева С.А. Исследование физико-механических и рентгенозащитных свойств деревокомпозиционного слоистого материала «Фанотрен Б» // Лесн. журн. 2019. № 3. С. 110–120. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.3.110
Physical and mechanical and x-ray protection properties of new wood-based composite material “Fanotren B”, which consist of alternating layers of peeled birch veneer and reinforc-ing x-ray protective layers, are studied. The x-ray protective layer is nonwoven fabric – sintepon impregnated with x-ray protective composition; consist of barium sulfate, adhesive based on polyvinyl acetate dispersion and water. The material is recommended to be used in construction and decoration of premises in the areas with high radiation background. A distinctive feature of the developed material is the absence of lead and materials based on it. We had the following research objectives: to study the stress strain behavior of the material; to determine the balanced formulation of saturating composition for the x-ray protective layer; to evaluate its physical and mechanical properties. The stress – strain ratio of the material was simulated by the finite element method, the physical and mechanical properties were evaluated by the standard methods, the protective properties of the x-ray protective layer were measured by the lead equivalent of the image transparency on the radiograph with the use of lux meter. Theoretical studies have shown that the behavior of metal faced plywood under external load is described by the Sophie Germain’s equation with acceptable accuracy. The modeling was carried out on a solid model, which took into account mechanical properties of the materials included in the design and scheme of laying out the veneer layers. The developed model of the stress strain behavior has showed that the decrease of the protective layer thickness leads to the increase of deflections and stresses in it. Computer simulation revealed the stress increase in the areas of bonding the material protective layer and outer side of veneer. The impregnating composition was determined experimentally: mineral filler content is 51 %, binder content is 26 %, and water content is 23 %. The technological modes of composite laminated material formation were determined: binder con-sumption is 176 g/m2; pressing temperature is 50 ºС; gluing time is 8 min. The material with the thickness of 9.5 mm has density of 1600 kg/m3; a lead equivalent is 0.54 mm Pb/mm; cross-breaking strength along the outer layers is 39 MPa; shear strength along the adhesive layer is 1.34 MPa; tensile strength along the fibers is 53 MPa. For citation: Yatsun I.V., Gorokhovskiy A.G., Odintseva S.A. Study of Physical and Mechani-cal and X-Ray Protection Properties of Wood-Based Composite Laminated Material “Fanotren B”. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 3, pp. 110–120. DOI: 10.17238/ issn0536-1036.2019.3.110

Исследована водостойкость плит средней плотности, полученных из гидродинамически обработанных древесных опилок без применения связующих веществ. В качестве критериев водостойкости принято использовать разбухание плит по толщине после вымачивания в воде в течение 24 ч и остаточную прочность при статическом изгибе. Изучено влияние следующих режимных факторов горячего прессования на водостойкость плит: температуры плит пресса, удельной продолжительности прессования, влажности пресс-массы. Установлено, что при увеличении температуры плит пресса и удельной продолжительности прессования разбухание плит по толщине снижается. Наименьшее значение этого показателя отмечено при влажности пресс-массы 210 %. Для сравнения исследовано влияние кипячения в воде в течение одного 1 ч на свойства плит из механоактивированных древесных частиц, а также древесно-стружечных плит (ДСтП), древесно-волокнистых плит высокой (HDF) и средней (MDF) плотности сухого способа производства. Плиты ДСтП и MDF полностью разрушились, плиты HDF сохранили свою форму, но при этом потеряли прочность при статическом изгибе, которая составила 89,7 % от первоначальной. У плит из механоактивированных древесных частиц потеря прочности при статическом изгибе – 18,2 % от первоначальной (до кипячения – 22,4 МПа, после него – 17,4 МПа). Циклические испытания по ГОСТ Р 56309–2014 методом «вымачивание–замораживание–высушивание» позволили установить, что влажностные деформации плит из механоактивированных древесных частиц имеют обратимый характер. В результате проведения 3 циклов испытаний снижение прочности плит при статическом изгибе составило 29,2 %. При этом геометрические размеры существенно не изменились, остаточное разбухание плит по толщине 0,62 %. Таким образом, предварительная гидродинамическая обработка отходов деревообработки (опилок) позволяет получить экологически чистые плиты с постоянной водостойкостью, которые могут найти широкое применение в жестких температурно-влажностных условиях эксплуатации. Для цитирования: Ермолин В.Н., Баяндин М.А., Казицин С.Н., Намятов А.В., Острякова В.А. Водостойкость древесных плит, получаемых без использования связующих веществ // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 3. С. 151–158. DOI: 10.37482/0536-1036- 2020-3-151-158 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»
Water resistance of medium density panels made of hydrodynamically treated sawdust without binders was studied. It is customary to use panel swelling through-thickness after soaking in water for 24 hours and residual strength under static bending as criteria for water resistance. The effect of the following operation conditions of hot pressing on water resistance of panels was studied: temperature of press boards, specific pressing time and molding compound humidity. It is found that an increase in the temperature of press boards and specific pressing time results in a decrease in panel swelling through-thickness. The smallest value of this parameter was recorded at the press pulp humidity of 210 %. In comparison, the effect of boiling in water within 1 hour on the properties of the panels made of mechanically activated wood particles, as well as particle boards, high density fiberboards (HDF) and medium density fiberboards (MDF) of dry process was studied. It was found that the particle boards and medium density fiberboards were completely broken. High density fiberboards retained their shape, but the static bending strength was 89.7 % of the initial one. The panels made of mechanically activated wood particles had the static bending strength loss of 18.2 % of the initial one (before boiling – 22.4 MPa, after boiling – 17.4 MPa). The cyclic tests conducted according to the state standard GOST R 56309–2014 and by the “soaking–freezing–drying” method allowed us to find that the moisture deformations of the panels made of mechanically activated wood particles are reversible. As a result of 3 test cycles, a decrease in the static bending strength of the boards was 29.2 %. At the same time, their dimensions had no considerable changes. The value of residual swelling through-thickness was 0.62 %. The obtained results show that the preliminary hydrodynamic treatment of wood wastes (sawdust) allows making eco-friendly boards that have permanent water resistance. They can become widely used, especially under severe temperature and moisture conditions of operation. For citation: Ermolin V.N., Bayandin M.A., Kazitsin S.N., Namyatov A.V., Ostryakova V.A. Water Resistance of Wood-Based Panels Made without Binders. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 3, pp. 151–158. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-3-151-158 Funding: The research was carried out with the financial support from the Russian Foundation for Basic Research, the Government of the Krasnoyarsk Krai and the Krasnoyarsk Regional Fund of support scientific and technical activities within the framework of the research project “The Study of the Structuring Processes of the Materials Made of Cavitation-Activated Wood”.

Цель исследования заключалась в формировании объективной информации о массе транспортируемой пачки лесоматериалов для лесопромышленных предприятий и производителей лесных машин, способствующей рациональному выбору конкретных моделей форвардеров и обоснованию их основных параметров для природнопроизводственных условий Северо-Западного федерального округа. Исследование основано на компьютерном эксперименте и значительном объеме фактических данных о формах стволов деревьев, полученных при помощи средств объективного контроля харвестеров. Место сбора фактических данных о формах стволов – Республика Карелия. Рассматривались следующие модели форвардеров: John Deere 1210Е, John Deere 1110Е, Ponsse Elk, Ponsse Wisent, Амкодор 2661-01, Rottne F13D, Rottne F15D, Rottne F18D. Результаты показали, что масса пачки лесоматериалов изменяется в широких пределах. В среднем масса пачки, сформированной из елового пиловочника длиной 6,1 м составляет 4,5 т, из елового баланса длиной 4,0 м – 2,8 т. При транспортировке пачки длиной 4,0 м все рассмотренные модели имеют запас по грузоподъемности, при транспортировке пачки из пиловочника длиной 6,1 м все модели форвардеров работают с недостаточной грузоподъемностью. Установлено, что при площади поперечного сечения грузового отсека 4,0 м2 грузоподъемность модели должна быть не менее 16 т, при площади 4,8 м2 – не менее 19 т. При транспортировке пачки, составленной из сортиментов длиной 6,1 м, необходимо загружать грузовой отсек форвардеров не более чем на 3/4, что позволит с высокой вероятностью исключить превышение рейсовой нагрузки над номинальной грузоподъемностью лесной транспортной машины. Для цитирования: Шегельман И.Р., Будник П.В., Баклагин В.Н. Методика компьютерного эксперимента при определении грузоподъемности и размеров грузового отсека лесной транспортной машины // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 160–173. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.160/ Финансирование: Работа выполнена в рамках реализации гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых по проекту «Разработка среды конструкторского проектирования оптимальных параметров технологического оборудования лесных многооперационных машин» (МК-5321.2018.8)
The research purpose involved the formation of objective information on the weight of a hauled bundle of logs for wood enterprises and forest machinery manufacturers; contributing to the rational choice of specific models of forwarders and justification of their basic parameters for the natural and production conditions of the Northwestern Federal District. The research is based on a computer experiment and a large amount of actual data on the forms of tree trunks obtained with the help of the data recorders of harvesters. The Republic of Karelia was the collecting point of actual data on the forms of trunks. The following forwarder models were considered: John Deere 1210Е, John Deere 1110Е, Ponsse Elk, Ponsse Wisent, Аmkodor 2661-01, Rottne F13D, Rottne F15D, and Rottne F18D. The results have shown that the weight of a bundle varies within wide limits. On average, the weight of a bundle made up of 6.1 m long spruce sawlog is 4.5 t, and 4.0 m long spruce pulpwood is 2.8 t. All the considered models have a stock of load capacity in transporting a bundle made up of 4 m long pulpwood. All the models of forwarders have insufficient load capacity in transporting a bundle made up of 6.1 m long sawlog. We recommend providing load capacity of at least 16 t for a cross-sectional area of the carrying compartment 4 m2, and not less than 19 t for the area of 4.8 m2 for logging machines designers. It is necessary to upload the carrying compartment of forwarders not more than to three-fourths when transporting a bundle made up of 6.1 m long assortment. This will highly likely allow to exclude the overloading of scheduled capacity over the rated load capacity of a forest transport vehicle. For citation: Shegelman I.R., Budnik P.V., Baklagin V.N. Computer Experiment Technique for Determining the Load Capacity and Dimensions of the Carrying Compartment of a Forest Vehicle. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 160–173. DOI: 10.17238/ issn0536-1036.2019.6.160 Funding: The research was carried out within the framework of the grant of the President of the Russian Federation for the state support of young Russian scientists on the project “Development of an Environment for the Design of Optimal Parameters of Technological Equipment for Forest Multioperational Machines” (МК-5321.2018.8).

Рассмотрены основные принципы визуализации интерьерных объектов. Дан детальный анализ необходимых материалов. Представлены основные техники выполнения изображений мебели и домов.

Рассмотрена методика выполнения лабораторных работ по курсу «Оборудование отрасли». Предназначен для бакалавров направления 250400.62 – «Технология лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств», обучающихся по лесотехническим специальностям.

Направление исследования – формирование представлений о структуре и свойствах композитных материалов, получаемых на основе древесины сосны, а также о процессах, происходящих в структуре древесной ткани. Изучено влияние условий баротермической обработки образцов цельной древесины сосны обыкновенной методом взрывного автогидролиза на плотность, прочностные и гидрофобные характеристики термодревесной композиции, получаемой горячим прессованием. Обработка древесины выполнена в разных условиях фактора жесткости взрывного автогидролиза – при температуре 200 ОС и продолжительности процесса от 0,08 до 10 мин. Установлено, что увеличение фактора жесткости гидролиза снижает плотность гидролизованной древесины от 440 до ~350 кг/м3. При выбранных параметрах обработки не происходит фрагментации образцов. Горячее прессование гидролизованной древесины, полученной в условиях незначительной или умеренной жесткости, сопровождается линейным увеличением плотности термодревесного композитного материала от ~440 до 500 кг/м3. Следствием дальнейшего роста жесткости является замедление темпов повышения плотности композитного материала. Условная граница, определяющая достижение максимального количества сшитых межмолекулярных структур в этом материале, соответствует фактору жесткости 3000…4500 мин. Более жесткие условия обработки вызывают интенсификацию процессов термической деструкции. Зависимость гидрофобных характеристик от жесткости условий баротермической обработки носит сложный характер. При факторе жесткости 1000...3000 мин наблюдается точка экстремума, до достижения которой гидрофобные показатели материала ухудшаются. Его водопоглощение возрастает от 50 до 130 %, а разбухание – от 15 до 54 %. После достижения точки экстремума гидрофобные показатели значительно улучшаются. Водопоглощение снижается до ~20 %, разбухание – до ~10 %. Мягкие условия гидролиза не приводят к получению материала со стабильно высокими гидрофобными показателями. Образующихся сшитых структур недостаточно для формирования прочной и водостойкой композиции, вследствие чего ухудшаются гидрофобные характеристики. Возрастание жесткости гидролиза увеличивает количество активных компонентов. Образующиеся при прессовании дополнительные межмолекулярные связи улучшают гидрофобные характеристики. Полученные результаты могут быть использованы при создании моделей процессов, происходящих в структуре лигноцеллюлозного вещества при взрывном автогидролизе и получении композитных материалов, при определении оптимальных параметров баротермической обработки для изготовления композитных материалов с заданными физико-механическими характеристиками. Баротермическая обработка цельной древесины сосны методом взрывного автогидролиза способствует появлению в структуре древесной ткани химически активных компонентов, на количество которых влияет жесткость условий обработки. Свойства получаемого термодревесного композитного материала находятся в зависимости от условий процесса. Для цитирования: Скурыдин Ю.Г., Скурыдина Е.М., Сафин Р.Г., Хабибуллина А.Р. Физико-механические характеристики термодревесной композиции из древесины сосны при баротермической обработке // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 2. С. 143–155. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-2-143-155
The studies are aimed at forming ideas on the structure and properties of composite materials obtained from pine wood and the processes occurring in the structure of wood tissue. The article presents the data on the influence of the conditions of barothermal treatment of pine wood samples by the method of explosive autohydrolysis on the properties of a thermowood composition. The composite material is obtained by hot pressing. The influence on density, strength and hydrophobic characteristics was studied. A series of samples was made under different conditions of the explosive autohydrolysis rigidity factor; at a temperature of 200 °C and the process duration from 0.08 to 10 min. All samples of composite material were obtained without the use of additional components. It was found that the increase in the hydrolysis rigidity factor leads to a decrease in the density of hydrolyzed wood from 440 to ~350 kg/m3. There is no fragmentation of wood samples with the selected processing parameters. Hot pressing of hydrolyzed wood obtained under conditions of low or moderate rigidity is accompanied by a linear increase in the density of the thermowood composite material from ~440 to 500 kg/m3. The consequence of a further increase in the rigidity factor is a slowdown in the rate of increase in the density of the composite material. The conditional boundary that determines the achievement of the maximum number of cross-linked intermolecular structures in the composite material corresponds to the rigidity factor of 3000–4500 min. More rigid processing conditions cause intensification of thermal degradation processes. The dependence of hydrophobic characteristics on the rigidity of the barothermal treatment conditions is complex. At the rigidity factor of 1000–3000 min, an extreme point is observed, before which the hydrophobic properties of the material deteriorate. Its water absorption and swelling increase from 50 to 130 % and from 15 to 54 %, respectively. The hydrophobic performance is significantly improved after reaching the extreme point. Water absorption and swelling reduce to ~20 % and ~10 %, respectively. Mild hydrolysis conditions do not result in a material with consistently high hydrophobic properties. The cross-linked structures are not enough to form a strong and water-resistant composition, and as a consequence, the hydrophobic characteristics deteriorate. Increasing the value of the hydrolysis rigidity factor increases the number of active components. Additional intermolecular bonds formed during pressing improve hydrophobic characteristics. The obtained results can be used in the creation of models of processes occurring in the structure of lignocellulose substance during explosive autohydrolysis and in the preparation of composite materials based on it. Optimal parameters of barothermal treatment for obtaining composite materials with specified physical and mechanical characteristics can be determined. Barothermal treatment of solid pine wood by explosive autohydrolysis contributes to the occurrence of chemically active components in the structure of wood tissue. Their number depends on the rigidity of the processing conditions. The properties of the resulting thermowood composition depend on the conditions of explosive autohydrolysis. For citation: Skurydin Yu.G., Skurydina E.M., Safin R.G., Khabibulina A.R. Physical and Mechanical Characteristics of a Pine Thermowood Composition during Barothermal Treatment. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 2, pp. 143–155. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-2-143-155.

Представлены результаты исследования древесно-полимерной нити для печати методом послойного наплавления. 3D-печать, используемая при изготовлении изделий со сложными геометрическими формами, может быть составной частью производства малых архитектурных форм, мебельного декора, детских игрушек. Аддитивные технологии позволяют перейти на безотходное производство, а также применять возобновляемое биологическое сырье. Использование древесно-полимерных композитов для инкрустации мебели позволяет снизить себестоимость готового изделия. в ходе эксперимента на одношнековом экструдере были изготовлены нити диаметром 1,7 мм из смеси наполнитель (древесная мука)/связующее (полилактид). Установлено, что наполнитель равномерно распределен по объему связующего в виде частиц сферической либо удлиненной формы с размерами от 0,2 до 1,2 мкм. Размер зон с повышенной концентрацией частиц наполнителя изменяется от 2,7 до 9,8 мкм. обнаружены пустоты произвольной формы (с размерами от 9,5 до 32,5 мкм) в срезах древесно-полимерной нити, полученных перпендикулярно ее длине. Исследование срезов нити в режиме «скрещенных николей» показало мозаичный характер двулучепреломления. Размер агрегатов с интенсивным двулучепреломлением из сферических частиц изменяется от 4,5 до 55,1 мкм. вероятно, частицы древесной муки являются зародышами для кристаллизации связующего (полилактида), что проявляется в возникновении этих зон. Изучение вязкости древесно-полимерного композита от температуры показало, что в сравнении с полилактидными (PLA) нитями существенных отличий не обнаружено. Установлены температуры стеклования (58,19 °с) и начала плавления (214,00 °с), что подтверждает схожесть нитей из древесно-полимерного композита с нитями PLA. Результаты испытаний на водопоглощение свидетельствуют, что в исследуемых образцах массовая доля воды значительно увеличивается с ростом содержания наполнителя в материале и высоты напечатанного слоя. Измерение краевого угла смачивания образцов показало, что водно-дисперсионные лаки частично смачивают поверхность древесно-полимерного композита, создавая условия адгезионного взаимодействия. По прочности при разрыве и модулю упругости при растяжении (при 100 % плотности заполнения) образцы из древесно-полимерной композиции уступают нитям из PLA, но имеют лучшие показатели по сравнению с образцами из ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) пластика. тепловизионное исследование позволило зафиксировать быстрое снижение температуры слоев модели от уровней, возникающих на выходе из сопла, до значений средней зоны модели и разделить термические зоны на три уровня, а также подтвердило схожесть с образцами из PLA-нити. Для цитирования: Говядин И.К., Чубинский А.Н. Исследование свойств древесно-полимерного композита на основе PLA // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 2. с. 129–145. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-129-145
The paper presents the study of wood-polymer filament for fused filament fabrication (FDM) printing. 3D printing is used in the manufacture of products of a complex shape, which means it can be an integral part of the production of hardscape, furniture decor, and childrenʼs toys. Additive manufacturing allow to switch over to zero waste production, as well as to use renewable biological raw materials. The use of wood-polymer composites in manufacture and inlay of furniture provides an opportunity to reduce the costs of the finished product. Filaments (1.7 mm diameter) were made of a filler/binder (wood flour/polylactide) mixture on a single screw extruder. As a result of studying the filament morphology, it was found that the filler is evenly distributed over the volume of the binder in the form of particles of a spherical or elongated shape with sizes from 0.2 to 1.2 μm. The size of the zones with an enhanced concentration of the filler particles vary between 2.7 and 9.8 μm. Voids were found in the wood-polymer filament sections obtained perpendicular to the filamentʼs length; the void shape is arbitrary; the void size ranges from 9.5 to 32.5 μm. The study of the filament sections in the crossed Nicols mode showed a mosaic pattern of birefringence. The size of aggregates of spherical particles with intense birefringence varies in the range from 4.5 to 55.1 μm. Probably, the particles of wood flour are the nucleation centre of crystallization of the binder (polylactide), which is manifested in the formation of the birefringence zones. The study of the temperature dependence of viscosity of the wood-polymer composite showed no significant differences WPC filaments in comparison with PLA filaments. The glass transition temperature was set to 58.19 °C and the melting point temperature was 214.00 °C, which confirms the similarity with PLA filaments. The results of water absorption tests showed that the water mass fraction in the samples increases significantly with the growth of the filler content in the material and the thickness of the printed layer. The results of measuring the contact angle of the test samples showed that water-dispersion varnishes partially wet the surface of the wood-polymer composite, creating the conditions for adhesive interaction. Determination of tensile strength and the tensile modulus of elasticity showed that at 100 % filling density the samples made of wood-polymer composition are inferior to the samples made of PLA, however, they exceed in comparison with the samples made of acrylonitrile butadiene styrene (ABS) plastic. The results of a thermal imaging study made it possible to detect a rapid decrease in the temperature of the model layers from the levels arising at the exit of the nozzle to the values of the model middle zone and to divide the thermal zones onto three levels and acknowledged the similarity with the samples made of PLA filaments. For citation: Govyadin I.K., Chubinsky A.N. The Study of PLA-Based Wood-Polymer Composite Properties. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 2, pp. 129–145. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-129-145.

В статье проанализированы результаты работ отечественных и зарубежных авторов в области напряженно-деформированного состояния древесного ствола и распределения внутренних напряжений в нем. Установлено, что на начальные напряжения, при их дальнейшем изменении в процессе роста деревьев, накладываются циклические напряжения растяжения и сжатия, возникающие при ветровой нагрузке. Древесный ствол, как уравновешенная система и живой организм, стремится компенсировать возникающие нагрузки за счет увеличения плотности стенок клеток, изменения их структуры – скручивания. Возникновение предельных нагрузок и цикличность нагрузок при раскачивании могут приводить к микроповреждениям – трещинам. У хвойных пород образовавшиеся полости заполняются природным антисептиком – смолой. Под воздействием переменных сжимающих и растягивающих напряжений происходит дальнейшее увеличение полостей и заполнение смоляных кармашков. С учетом характера начальных напряжений в радиальном и тангенциальном направлениях кармашки в среднем будут длиннее в зонах наибольших радиальных напряжений растяжения. Целью исследования являлось обоснование местоположения наибольшего скопления смоляных кармашков. Основываясь на том, что форма ствола соответствует форме стержня равного сопротивления, при котором напряжения в наружных во локнах при изгибе должны быть одинаковыми по всей высоте дерева, был произведен расчет окружных и радиальных напряжений по радиусу сечения ствола. При учете взаимосвязи между размером ядровой зоны, напряжениями в центре и по контуру сечения и пределами прочности древесины при статическом изгибе и сжатии для расчета начальных напряжений в стволе древесины лиственницы даурской методами сопротивления материалов применена функция распределения начального продольного напряжения в виде параболоида 14-й степени. В результате получены эпюра суммарного напряжения в стволе, на основе обобщенного закона Гука – график распределения главной относительной деформации в радиальном направлении по диаметру сечения ствола. В качестве подтверждения теории формирования смоляных кармашков проведены лабораторные испытания для определения пределов прочности при статическом изгибе и сжатии вдоль волокон с учетом соотношения радиусов ядровой и заболонной древесины в образцах. Изучение локализации кармашков по диаметру сечения стволов лиственницы даурской показало, что наибольшее их количество расположено в зоне максимальной радиальной деформации.

Приведены краткие теоретические сведения по процессам гидротермической обработки и консервирования материалов, описание материальной части лабораторных установок, методики проведения, порядок обработки результатов эксперимента и требования к оформлению отчета.

Предыдущее название: Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник (до 2016 года)/ Журнал является ведущим научно-информационным журналом в области лесного хозяйства, экологии, лесозаготовки, деревообработки, химической технологии и обработки древесины, экономики лесного комплекса. Журнал публикует: статьи ученых высшей школы, НИИ, зарубежных специалистов, руководителей предприятий и инженеров; тексты докладов ученых на симпозиумах, конференциях и совещаниях; аннотации и рецензии на новые книги; публицистические и исторические литературные материалы. Главный редактор - Обливин Александр Николаевич, профессор, доктор технических наук, академик РАЕН и МАНВШ, Заслуженный деятель науки и техники РФ, Президент МГУЛ, профессор кафедры процессов и аппаратов деревообрабатывающих производств Московского государственного университета леса

Рассмотрены и описаны основы конструирования металлорежущих и деревообрабатывающих станков, типовых механизмов и приспособлений для станков, назначение устройств, кинематика, наладка и эксплуатация станков различных групп и типов, предусмотренных образовательной программой специальности 151001 «Технология машиностроения», федерального комплекса СД. Издание может быть также полезно для профессионального обучения техников и мастеров.

Рассмотрены физические основы процесса пропитки и современные технологии модифицирования древесины. Предназначено для студентов факультета энергомашиностроения и технологического оборудования в рамках направления подготовки 35.04.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» по профилю подготовки «Энергосберегающие технологии переработки лесных ресурсов в перспективные материалы», изучающих дисциплину «Основы развития техники и технологии модифицирования древесины и древесных материалов», а также для аспирантов и преподавателей.

Технико-экономическая эффективность использования дереворежущих инструментов и качество выпускаемой с их применением продукции в значительной степени определяются совокупностью характеристик рабочих поверхностных слоев рас-сматриваемых инструментов, в том числе износостойкостью. При этом отмечается существенное разнообразие реализующихся механизмов протекания изнашивания как в части качественного характера их проявления (постепенное изнашивание образующих режущие кромки поверхностей, микровыкрашивание и сколы режущего лезвия), так и особенностей образования продуктов изнашивания. Изнашивание дереворежущих инструментов – результат совместного проявления механического, электроэрозионного, химического, электрохимического и других воздействий. Особенностью, дополнительно усугубляющей такую сложную картину поверхностного разрушения, является возможность возникновения эффекта синергизма механических и химических составляющих процесса изнашивания, когда их взаимное влияние увеличивает степень проявления каждого из наблюдаемых механизмов. При таком многоплановом эксплуатационном воздействии износостойкость инструментов во многом обусловлена физико-химическими свойствами материалов, применяемых для их изготовления, видом и режимами используемой упрочняющей обработки, а также характером внешних воздействий на них в процессе эксплуатации. В связи с этим для обеспечения должной износостойкости инструментов необходимо решать комплексные задачи совершенствования их конструкций, обоснованного выбора инструментальных материалов и способов их упрочняющей обработки. Важнейший аспект решения этих задач – экспериментальная проверка целесообразности принятых решений, для чего применительно к различным эксплуатационным условиям требуется разработать или выбрать методики износных испытаний, позволяющих получать достоверные результаты. При этом следует учитывать, что выбор методов исследования напрямую связан с характером рассматриваемых видов деревопереработки, механизмов изнашивания тех или иных дереворежущих инструментов. Должен приниматься во внимание тот факт, что указанные механизмы могут изменяться как в процессе единичного реза, так и по мере затупления рассматриваемых инструментов.

Приведены необходимые нормативно-справочные материалы для составления, расчета и анализа поставов при распиловке пиловочных бревен хвойных пород на различном бревнопильном оборудовании.

Изложена методика составления и расчета поставов при различных способах раскроя пиловочного сырья, которая позволяет просчитать выход продукции исходя из сортности пиловочника, типа оборудования, вида распиловки, требований к влажности. Данное пособие будет полезно при выполнении курсовых проектов, курсовых и расчетно-графических работ, дипломном проектировании. Приведены необходимые нормативы и справочные материалы по составлению, расчету поставов и планированию раскроя пиловочного сырья.

Страницы истории изданий "Известия высших учебных заведений. Лесной журнал"

В статье обоснована целесообразность переработки древесины, содержащей ядровую гниль. Предметом исследований являются способы переработки такой древесины. Древесина твердолиственных и хвойных пород, имеющая хорошие прочностные и теплоизоляционные показатели, пользуется высоким спросом, в результате чего сырьевые запасы этой древесины в европейской части страны постоянно сокращаются. Дефицит твердолиственных и хвойных пород требует вовлечения в переработку неделовой древесины. Существующий подход к выбору способа ее переработки определяется только видом применяемого оборудования. В лесопильном производстве ядровую гниль чаще всего удаляют выпиливанием двухкантного бруса или сердцевинных досок. В фанерном производстве чураки с диаметром гнили до 100 мм перерабатывают на лущильных станках с диаметром кулачков наружных шпинделей 110 мм. Древесину с ядровой гнилью применяют для производства плитных материалов, но суммарное содержание гнили в щепе не должно превышать 5 %. Чаще всего древесину с ядровой гнилью распиливают на дрова для реализации населению. Дифференциация подхода к выбору способа переработки древесины с ядровой гнилью заключается в обосновании вида получаемых материалов и изделий различного функционального назначения в зависимости от ее размеров. Предлагаются следующие способы переработки древесины в соответствии с градацией гнили по диаметру: до 50 мм – высверливание из лесоматериалов ядровой гнили; от 50 до 100 мм – лущение здоровой периферийной части ствола; свыше 100 мм – выпиливание из лесоматериалов обрезных пиломатериалов. Для обеспечения конкурентоспособности продукция, изготовленная из древесины с ядровой гнилью, должна обладать более высокими эксплуатационными показателями по сравнению с существующими материалами и изделиями. Лесоматериалы с ядровой гнилью диаметром до 50 мм наиболее целесообразно использовать для производства оцилиндрованных бревен, где полезный выход составляет около 80 %. Высверливание отверстия небольшого диаметра не приведет к существенному снижению несущей способности бревен. При переработке древесины с ядровой гнилью диаметром 50…100 мм предлагается применять лущение здоровой древесины для последующего склеивания фанерной продукции. Универсальным способом переработки древесины с ядровой гнилью диаметром более 100 мм (а также и менее 100 мм) является изготовление паллет для поддонов.

Рассмотрены технологии производства древесных плитных материалов, области их применения. Приведены основные физико-механические свойства плит и методики их определения.

В Российской Федерации, по оценке Организации Объединенных Наций, покрытая лесом площадь составляет 8,5 млн км². Благодаря имеющимся запасам лесных ресурсов значительное развитие получили предприятия лесопромышленного комплекса. В условиях современной конкурентной экономики лесопромышленные предприятия в целях дальнейшего развития вынуждены поддерживать инвестиционную активность на высоком уровне, оптимизировать технологические процессы и модернизировать производственное оборудование. В статье проанализированы инвестиционные проекты крупнейших предприятий лесной промышленности Архангельской области (АО «Архангельский целлюлозно-бумажный комбинат», ЗАО «Лесозавод 25»), рассмотрены факторы снижения себестоимости сырья для перерабатывающих предприятий лесного комплекса, приведены сравнение видов транспортировки круглых лесоматериалов, динамика поставок лесоматериалов на примере предприятий Архангельской области. В настоящее время расчетная лесосека в области составляет чуть более 20 млн м3, объемы лесозаготовок – половину от нее. Основной причиной этого является недостаточная развитость дорожной сети для вывозки заготовленной древесины, поэтому выделяемый лесосечный фонд расположен географически неравномерно и тяготеет к местам, где имеются лесовозные дороги. Дорожную сеть необходимо расширять, но в современных экономических условиях сделать это крайне сложно. Предлагается развивать транспортировку лесоматериалов по естественным транспортным артериям – рекам. Наиболее экономически целесообразен сплав в лесотранспортных единицах. Отмечается, что для лесосплава практически не используются малые и средние реки ввиду малых габаритов лесосплавного хода. Для того, чтобы включить их в логистику транспортных процессов необходимо модернизировать существующие технологии сплотки круглых лесоматериалов. Нами проанализированы современные разработки конструкций сплоточных единиц, пригодных для сплава в условиях ограниченных габаритов лесосплавного хода, рассмотрены основные научные разработки для определения гидродинамических и инерционных характеристик сплоточных и лесотранспортных единиц, приведены результаты математического планирования и классического исследования гидродинамических характеристик линеек из плоских сплоточных единиц.

В учебном пособии даны физико-механические показатели фанерной продукции, характеристика сырья и клеевых материалов, приведена методика расчетов производительности цеха, количества сырья и материалов, необходимого для выполнения заданной программы. Изложена методика выбора и расчета потребного количества оборудования, площади цеха и составления плана размещения оборудования. Пособие предназначено для студентов специальности 250403 «Технология деревообработки» и может быть использовано специалистами деревообрабатывающих производств в практической деятельности.

Обобщен и систематизирован материал по изучению технологии и организации производства лущеного шпона и фанеры. Изложены основные аспекты получения шпона, рассмотрено основное оборудование, применяемое в фанерном производстве. Приведены графические изображения станков, а также примеры планировки отдельных участков фанерного цеха.

Техника в современном мире должна соответствовать требованиям интенсификации производства: приемлемая для потребителя цена, высокое качество, минимальная себестоимость. Кроме этого, она должна обладать патентной чистотой. Качество техники характеризуется производительностью, энергозатратами, надежностью, эргономичностью, эстетичностью, экологичностью, безопасностью, ремонтопригодностью, возможностью утилизации, а также высокими экономическими показателями (экономическим эффектом, рентабельностью, сроком окупаемости). Себестоимость включает затраты на персонал, проведение прикладных научных исследований, патентный поиск и проверку патентной чистоты, на материалы, сырье и комплектующие, энергию, изготовление и сборку изделия, содержание помещений и эксплуатацию техно-логического оборудования, реализацию изделия. Патентная чистота – юридическое свойство объекта техники, заключается в том, что его можно использовать в данной стране без опасности нарушения действующих на ее территории патентов исключительного права, принадлежащих третьим лицам. Конструкторам современной техники при создании новых лесопильных станков, соответствующих перечисленным выше требованиям, следует применять и современные методы конструирования. В статье рассмотрены примеры использования этих методов при совершенствовании лесопильного оборудования.
Modern equipment must comply with the production intensification requirements: price acceptable to consumer, high quality and low prime cost. Patent clearance factor is also important. Quality of equipment can be described by its efficiency, economic performance (economical effect, cost effectiveness, payoff period), power consumption, reliability, ergonomics, aesthetic qualities, environmental compliance, exploitation safety, maintainability and possibility of recycling. Prime cost includes personnel costs, carrying out applied researches, testing of patent clearance and patent search, raw materials and supplements, energy, manufacturing and assembling, maintenance and operation of technological equipment, product sales. Patent clearance is a legal property of a technological item. This means its ability to be freely used in the country without infringement of patents. Saw machine designers should use modern design methods to meet the requirements mentioned above. The article describes the examples of using these methods for development the sawmill equipment.

Наибольшего экономического и социального эффекта в лесопилении можно достигнуть при глубокой переработке сырья, используя интенсивный путь развития производства, при котором максимальный выпуск продукции высокого потребительского качества получается при минимальном расходе сырья, энергии, материалов и человеческих ресурсов. В гибких автоматизированных лесопильных линиях, соответствующих третьему уровню интенсификации лесопильного производства (применение высоких технологий), в качестве лесопильного оборудования могут быть использованы лесопильные, ленточнопильные и круглопильные станки, включающие пильные модули с возможностью их позиционирования на некотором расстоянии друг от друга в зависимости от плана раскроя сырья. Для обеспечения высокой эффективности ра-боты линий пильные модули должны обладать высокой надежностью, обеспечивать требуемую точность пиления и малый расход древесины в опилки, иметь малые габариты и металлоемкость. Это может быть достигнуто при создании лесопильных модулей с аэростатическими направляющими для пил. На кафедре технического инжиниринга института энергетики и транспорта Северного (Арктического) федерального университета под руководством проф. Г.Ф. Прокофьева инициативно ведутся работы по созданию новых лесопильных модулей, предложена, научно обоснована и технически проработана конструкция лесопильного станка с пилой, движущейся по криво-линейным аэростатическим направляющим. Станок относится к ресурсосберегающему лесопильному оборудованию. Оригинальность технических решений подтверждается авторскими свидетельствами. Создан не имеющий зарубежных аналогов экспериментальный лесопильный станок с полосовыми нерастянутыми пилами, совершающими возвратно-поступательное движение в аэростатических направляющих. Станок, в отличие от лесопильной рамы, не имеет пильной рамки, захватов для натяжения пил и межпильных прокладок. Испытание станка в условиях, близких к производственным, дало положительные результаты. Ведутся работы по созданию кругло-пильного станка с кольцевой пилой. Описание одного из вариантов такого станка также рассмотрено в работе. Распиливаемый материал проходит через центральную часть пилы, поэтому ее диаметр меньше, чем у станков традиционной конструкции с пильным валом. Уменьшается температурный перепад по радиусу диска пилы, что приводит к повышению устойчивости пилы и точности пиления. Опорный диск, на который насажена кольцевая пила, выполняет функцию направляющего ножа.

В учебном пособии изложена методика составления и расчета поставов при различных способах раскроя пиловочного сырья. Данная методика используется при изучении различных дисциплин: «Технология лесопильно-деревообрабатывающих производств», «Научные исследования», для выполнения курсовых проектов, курсовых и расчетно-графических работ, дипломного проектирования, а также в целях углубления и закрепления теоретических знаний по раскрою круглых лесоматериалов. Приведены необходимые нормативы и справочные материалы по составлению, расчету поставов и планированию раскроя пиловочного сырья.

В настоящее время ведутся многочисленные исследования способов модификации древесины в целях получения новых конструкционных и защитных материалов, имеющих лучшие эксплуатационные свойства и технико-экономические показатели их производства по сравнению с существующими материалами аналогичного назначения. Известны способы модификации древесины, позволяющие, например, заменять новым материалом цветные металлы в пáрах трения, использовать модифицированные материалы на основе древесины для защиты от нейтронных потоков и т. д. Одним из наиболее распространенных способов модификации древесины, наряду с уплотнением, является пропитка ее жидкостями с различными свойствами. Для повышения эффективности процесса пропитки разработаны установки, использующие эффект пьезопериодического поля. Скорость пропитки при этом выше, чем у других известных способов, так как заготовки дополнительно подвергаются воздействию импульсного повышения давления. В ранее разработанных математических моделях работы таких установок не были учтены различия параметров, характеризующих фильтрацию в капиллярах и порах древесины. В ходе реализации разработанной математической модели установлено, что за 25 циклов повышения давления происходит пропитка образца на 25...30 см в зависимости от породы древесины, что с учетом времени цикла, составившего 60 с, свидетельствует, что предложенные конструкции установок для пропитки древесины при помощи гидроудара, а также по принципу давление–сброс–давление превосходят уже известные установки. Результаты реализации модели показывают, что вклады поровой и капиллярной фильтраций сопоставимы, при этом первая протекает несколько медленнее, чем вторая. Перспективным направлением дальнейших исследований считаем опыты для получения дополнительных сведений о проницаемости древесины, отдельно по порам и капиллярам. Новые экспериментальные данные позволят решить задачу оптимизации параметров процесса пропитки в целях получения равномерно пропитанных заготовок за минимальное время обработки.

Изложены основные требования, проявляемые к содержанию раздела «Обеспечение производственной и экологической безопасности» при выполнении выпускной квалификационной работы. Указаны направления, способы и методы обеспечения безопасности условий труда, приведены рекомендации по исключению травматизма и предупреждению возникновения аварийных ситуаций в процесс эксплуатации деревообрабатывающих станков и изготовления товарной продукции из древесных материалов. Представлены справочно-информационные данные для расчета средств защиты работающих.

Содержит сведения по конструированию изделий из древесины и расчету материалов с использованием конкретных примеров.

Составлено в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки бакалавров 250400.62 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» для профиля «Технология деревообработки», а также в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Технология и оборудование древесных плит и пластиков». Изложена методика расчета основных показателей (фонда рабочего времени, расхода сырья, связующего и отвердителя) производства древесно-стружечных плит. Приведены рекомендации по выбору и расчету технологического оборудования, его проектировочные схемы и технические характеристики. Рассмотрены вопросы проектирования цеха, приведены примеры планировки отдельных участков и цеха.

Пособие нацелено на формирование у студентов профессиональных компетенций в области идентификации и классификации древесины и изделий из нее, перемещаемых через таможенную границу, согласно Товарной номенклатуре внешнеэкономической деятельности (ТН ВЭД). В нем приведены признаки идентификации древесных пород, в том числе редких, запрещенных к вывозу, а также пороки древесины, виды и характеристики изделий из нее, особенности и проблемы классификации этих товаров в соответствии с ТН ВЭД.

сушка древесины, в частности пиломатериалов, является одним из самых сложных и энергозатратных процессов в деревопереработке, практически полностью определяющим качество продукции, изготовляемой из древесины. конвективная сушка пиломатериалов, во всем многообразии ее разновидностей, на сегодняшний день остается самой распространенной. компьютерное моделирование процессов сушки древесины обычно проводится на основе решения систем, дифференциальных уравнений тепломассообмена. Методы решения подобных систем, как аналитические, так и численные, достаточно глубоко изучены и проработаны. однако важнейшим методическим вопросом является корректное формулирование граничных условий, которые определяют процесс взаимосвязанного тепломассообмена на границе раздела фаз (древесина – влажный воздух). Для конвективной сушки традиционно использовались граничные условия III рода академика а.В. лыкова, для которых характерно достаточно близкое соответствие потоков массы, движущейся из глубины древесины и на границе раздела фаз. Данное соответствие характеризуется величиной так называемого массообменного критерия Био. Для проверки высказанных предположений был проведен вычислительный эксперимент, позволивший определить возможную управляемость процесса влагоудаления при низкотемпературной конвективной сушке условного пиломатериала режимами трех- и бесступенчатой структуры. помимо этого исследовалось влияние процесса влагоудаления на динамику внутренних напряжений в древесине. Результаты показали, что бесступенчатые режимы, с одной стороны, обеспечивают существенное повышение качества сушки практически без потери производительности лесосушильных камер, а с другой стороны, обладают более высокой управляемостью. Результаты ранее проведенных исследований позволили предложить общие принципы, а затем запатентовать коренным образом отличающуюся от ранее известных систем управления сушкой древесины систему автоматического управления влагообменом при сушке древесины. Данная система управляет процессом сушки за счет регулирования соотношения внешнего и внутреннего влагообмена, а не величины параметров среды в камере. система управления влагообменом при конвективной сушке пиломатериалов является ограниченно управляющей: полностью стабилизировать значения массообменного критерия Био она не позволяет. однако ее применение поддерживает определенный баланс между внутренним и внешним влагообменом, обеспечивает требуемое качество сушки и практически полностью исключает возникновение брака. Для цитирования: Гороховский А.Г., Шишкина Е.Е., Агафонов А.С. конвективная сушка пиломатериалов на основе управляемого влагообмена // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 1. с. 166–172. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-166-172.

Для условий малообъемных лесозаготовок форма лесосек напрямую связана с формой таксационных выделов, расположенных на территории лесного квартала. Непрямо-угольная форма выделов, а следовательно, и осваиваемых лесосек, различие запасов назначенного в рубку древостоя и видов рубок являются характерными особенностями лесосечных работ при их комплексном ведении на нескольких смежных лесосеках в условиях поквартального освоения лесных участков. Нами предложена методика расчета среднего расстояния трелевки с территории выделенных делянок, отличающаяся возможностью ее использования на лесосеках различной конфигурации в условиях неравномерности распределения запасов древесины по площади и разнообразия технологических схем разработки пасек, характеризующихся криволинейной формой магистральных и пасечных волоков. Методика предусматривает разбиение анализируемых смежных лесосек на ряд простейших геометрических фигур, что позволяет максимально упростить расчеты и свести их к использованию методов дифференциального и интегрального исчисления. Идея базируется на анализе грузовой работы при трелевке лесоматериалов с различных участков смежных лесосек к погрузочным площадкам. Получена универсальная математическая зависимость для определения грузовой работы по трелевке лесоматериалов с участков любой конфигурации в условиях ветвистой структуры размещения на них пасечных и магистральных волоков. Материалы могут быть рекомендованы к использованию при обосновании технологических элементов лесосек, созданных путем объединения нескольких таксационных выделов, в условиях поквартального освоения лесных участков. При внедрении полученных результатов в производство создаются условия для более эффективного размещения погрузочных пунктов, прокладки трелевочных волоков, сокращаются затраты на освоение лесосек и повышается производительность трелевочной техники. Разработанная методика может быть использована для увеличения эффективности освоения лесных участков и оптимизации лесозаготовительного процесса при непрямо-угольной форме разрабатываемых лесосек. Полученные нами результаты прошли экспериментальную проверку в производственных условиях и рекомендуются к использованию на предприятиях, заинтересованных в поквартальном освоении лесных участков.

Рассмотрена проблема сушки пиломатериалов. Актуальность исследований обусловлена необходимостью совершенствования системы автоматизированного управления технологическим процессом сушки пиломатериалов на базе современных информационных технологий, снижения энергоемкости этих технологий, что закреплено в программных документах развития лесной отрасли на правительственном уровне. Функциональным назначением системы автоматизированного управления является обеспечение заданного уровня влажности древесины при ее необходимом качестве (исключение повреждений). Получить такую функциональную зависимость от температуры нагрева в камере и равновесной влажности воздуха традиционными статистическими методами чрезвычайно сложно из-за условий неопределенности параметров, поэтому следует использовать аппарат теории нечетких множеств. Цель исследований заключалась в получении функциональных зависимостей влажности пиломатериалов и времени сушки от температуры нагрева и равновесной влажности воздуха в сушильной камере на основе нечеткого вывода. Методологическую основу теоретических исследований составили: теория сушки, положения математического и нечеткого моделирования, а в части проверки адекватности предложенной нечеткой модели – методы математической статистики и теории эксперимента. Результатами исследований являются полученные зависимости влажности пиломатериалов и времени сушки от температуры нагрева и равновесной влажности воздуха в сушильной камере, синтез которых выполнен средствами Fuzzy Logic Toolbox приложения MATLAB. Предложенные функции влажности и времени сушки пиломатериалов учитывают основные параметры процесса (температуру нагрева и равновесную влажность воздуха) и экспериментально проверены на адекватность. Практическая применимость результатов заключается в возможности создания интеллектуальной системы автоматического управления процессом сушки пиломатериалов. Для цитирования: Гороховский А.Г., Побединский В.В., Шишкина Е.Е., Побединский Е.В. Моделирование процесса сушки пиломатериалов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 154–166. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-154-166.
The article considers the problem of sawn timber drying. The relevance of research is driven by the need to improve the automated process control system for drying sawn timber on the basis of modern information technologies, as well as to reduce the energy intensity of these technologies, which is enshrined in the program documents of forest industry development at the government level. The functional purpose of the automated control system is to provide a set level of the wood moisture content with the required quality of wood (zero ruptures). It is of immense complexity to obtain such functional dependency on the heating temperature in the chamber and the equilibrium air humidity by traditional statistical methods due to the uncertainty conditions of parameters, therefore, the apparatus of the fuzzy set theory should be used. Thus, the research purpose included generation of functional dependences of the sawn timber moisture content and drying time on the heating temperature and the equilibrium air humidity in the drying chamber based on fuzzy inference. The methodological basis of the theoretical studies was as follows: the theory of drying; the provisions of mathematical and fuzzy modeling; and, in terms of checking the adequacy of the proposed fuzzy model, the methods of mathematical statistics and experimental theory. The research results are the obtained dependences of the moisture content of sawn timber and drying time on the heating temperature and the equilibrium air humidity in the drying chamber, the synthesis of which is performed by means of Fuzzy Logic Toolbox of MATLAB application. The proposed functions of the moisture content and sawn timber drying time take into account the basic process configurations (the heating temperature and the equilibrium air humidity) and are experimentally verified for adequacy. The practical applicability of the results lies in the possibility of creating an intelligent system of automatic control of the sawn timber drying process. For citation: Gorokhovsky A.G., Pobedinsky V.V., Shishkina E.E., Pobedinskiy E.V. Modeling the Process of Sawn Timber Drying. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 154–166. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-154-166.

Аддитивные технологии методом 3D-печати являются перспективным направлением развития малоэтажного домостроения. Для этого используют различные материалы. Проведено исследование возможности применения в качестве материала для 3D-печати гидродинамически активированной древесной массы. Измельченная древесина в процессе активации под воздействием эффекта кавитации изменяет свое физико-химическое состояние. Данная древесная масса представляет собой твердообразную дисперсную систему, свойства которой зависят от влажности. Такую древесную массу можно транспортировать по трубопроводам, структурообразование происходит в процессе удаления влаги за счет возникновения аутогезионных взаимодействий между древесными частицами без использования адгезивов. Полученный таким образом материал имеет достаточно высокие прочность и водостойкость, что послужило предпосылкой для использования активированной древесной массы в аддитивных технологиях. Формирование изделия методом 3D-печати происходит путем послойного нанесения материала с определенными временными интервалами. Обязательным условием при этом является обеспечение стабильной формы и однородности структуры. Поэтому были выполнены исследования по определению предела ползучести древесной массы, показывающего величину напряжений, при превышении которых начинается интенсивное пластическое деформирование материала (течение). Данное исследование проводилось по методике академика П.А. Ребиндера с использованием конического пластометра. Изученный показатель существенно зависит от влажности массы. При снижении влажности предел ползучести значительно возрастает. Полученная зависимость является основой для научно-обоснованного определения толщины наносимых слоев и временных промежутков между нанесениями. Однородность структуры в межслойной зоне определяет прочность всего изделия и обеспечивается влажностью в зоне контакта не менее 400 %. Создать высокую влажность в зоне контакта при низкой средней влажности массы можно за счет обработки СВЧ-излучением. В результате такой обработки происходит перераспределение влажности по толщине слоя. На поверхности она увеличивается, а в центре – снижается.

Рассмотрены оборудование и инструменты, применяемые в технологиях классической и художественной обработки металла, древесины, стекла, камня и полимеров.

Рассматриваются химический состав древесины, волокнистые полуфабрикаты целлюлозно-бумажного производства и их анализ, физико-химические анализы технических целлюлоз, химические реакции и производные целлюлозы. Уделено внимание значению и особенностям древесины как источника сырья в химической технологии, а также основным направлениям ее химической и химико-механической переработки, строению древесины, включая анатомическое строение древесины хвойных и лиственных пород.

В целях предотвращения потерь материалов, энергии, финансовых средств и времени эффективность производства должна быть одинаковой в течение всего года. В связи с потерей материалами внутренней адгезионной прочности в холодное время года и, как следствие, ввиду снижения эффективности производства, в этом исследовании изучалось влияние различных сезонов на эффективность производства древесноволокнистых плит средней плотности на примере компании «Ариан Сина». Для этих целей в течение 2017 г. компанией были изготовлены 200 древесноволокнистых плит. При производстве плит были приняты следующие параметры: время выдержки под давлением – 200 с, количество использованного клея – 10 % от массы сухого волокна, влажность древесного волокна – 7 %, содержание отвердителя – 0,8 % от массы сухого клея. Породный состав плит: сосна – 70 % и эвкалипт – 30 %. Результаты показали, что снижение температуры в холодное время года и даже разница в температуре днем и ночью в течение суток уменьшает внутреннюю адгезионную прочность и, как следствие, сокращает скорость производственной линии из-за необходимости большего времени для достижения требуемой температуры в среднем слое волокна. Результаты, полученные в ходе рентгенографического анализа профилей вертикальной плотности, показали, что при температуре волокна в пределах от 18 до 40 °С в среднем слое плотность изменяется от 561 до 634 кг/м3 соответственно. Для цитирования: Моаземи В., Ходадади М., Афсуни Ф., Хатефния Х. Влияние сезонных температурных изменений на эффективность производства древесноволокнистых плит средней плотности (на примере компании «Ариан Сина»). // Лесн. журн. 2019. № 4. С. 124–132. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.4.124 Благодарность: Авторы статьи выражают благодарность господину Али Саеди, председателю правления компании «Ариан Сина», за финансовую и моральную поддержку в ходе исследования.
Production efficiency should be uniformed throughout the whole year in order to prevent material, energy, finance, and time losses. Due to the internal bond strength loss during the cold season and, as a result, the reduction of production efficiency, this study investigated the effect of different seasons on the efficiency of medium density fiberboard (MDF) production at Arian Sina Company. For these purposes 200 fiberboards were produced by the Company in different seasons of 2017. The following parameters have been adopted for the fiberboards production: pressure time – 200 s; amount of glue – 10 % of dry fiber, humidity of the fiber mat – 7 %; hardener – 0.8 % of dry glue weight. The species composition consisted of 70 % of poplar species and 30 % of river red gum (Eucalyptus camaldulensis). The results showed that decreasing of temperature in cold seasons and even the difference in day and night temperatures reduces the internal bond strength and thus the speed of production line due to the need for more pressure time. The results obtained from the X-ray analysis of the vertical density profiles showed that the core layer density of the mat, when its temperature is 18 °C and 40 °C, is 561 and 634 kg/m3, respectively. For citation: Moazami V., Khodadadi M., Afsooni F., Hatefnia H. The Effect of Seasonal Temperature Variations on the Production Efficiency of Medium Density Fiberboard (Case Study of Arian Sina Company). Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 4, pp. 124–132. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.4.124 Acknowledgments: We thank Mr. Ali Saeedi, chairman of the board of the Arian Saeed Industrial Group, for financial and spiritual support.

Плотность древесины является важнейшим показателем ее качества. Для эффективного и рационального ее использования необходимо выявить факторы, влияющие на этот показатель. знание особенностей формирования древесины в различных лесорастительных условиях позволит целенаправленно проводить ее заготовку для промышленного использования. Плотность древесины сосны исследовали в осушаемых сосняках кустарничково-сфагновых Архангельского лесничества. закладывали пробные площади ленточной формы шириной 20 м вблизи осушителя и в межканальном пространстве на расстоянии 40 м от осушителя. Расстояние между осушителями – 100 м. Керны древесины отбирали на высоте 1,3 м с северной стороны ствола и разделяли на части длиной 5 мм. Условную плотность древесины определяли способом максимальной влажности образцов, имеющих сравнительно небольшой объем. Условная плотность древесины сосны в осушаемых сосняках кустарничково-сфагновых изменялась в диапазоне от 0,390 до 0,697 г/см3, вблизи осушителя она была меньше, чем в межканальном пространстве. в загущенных насаждениях удаленность от осушителя не влияет на этот показатель, в средневозрастных насаждениях он возрастает при увеличении густоты, но в древостоях старше 100 лет не изменяется. При увеличении возраста предельное значение условной плотности древесины сосны составляет 0,486 г/см3, при увеличении густоты древостоя – 0,532 г/см3. отмечается тенденция возрастания плотности древесины при уменьшении ширины годичного слоя. в средневозрастных сосняках выявлена значительная корреляционная зависимость плотности древесины сосны от процента поздней древесины. Установлено, что в средней части радиуса ствола плотность древесины понижается. Для цитирования: Тюкавина О.Н. Плотность древесины сосны в осушаемых сосняках кустарничково-сфагновых // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 2. с. 73–80. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-73-80
The density of wood is a key indicator of its quality. It is necessary to identify the factors affecting the density of wood for its effective and rational use. Knowledge of the features of wood formation in various forest growing conditions will allow to provide its well-targeted production for industrial use. Determination of pine wood density was carried out in the drained shrub-sphagnum pine forests of the Arkhangelsk forestry. Linear sample plots (20 m wide) were laid out near the drainage channel and in the interchannel space at a distance of 40 m from the channel. The distance between drainage channels is 100 m. Wood cores were selected at a height of 1.3 m on the trunk shady side and divided into parts 5 mm long. The conventional wood density was determined by the method of maximum humidity of the samples with a relatively small volume. The conventional wood density of pine in the drained shrub-sphagnum pine forests varied in the range from 0.390 g/cm3 to 0.697 g/cm3; near the drainage channel it was less in comparison with the interchannel space. The distance from the drainage channel in high-density plantations does not affect the conventional wood density. The density of pine wood in middle-aged plantations increases with increasing stand density. In mature and over-mature stands changes in the stand density do not affect the conventional wood density. The limiting values of the conventional wood density of pine are 0.486 g/cm3 with age increase and 0.532 g/cm3 with stand density increase. There is a tendency to increase the wood density with a decrease in the annual ring width. A significant correlation between the density of pine wood and the percentage of late wood was detected in middle-aged pine forests. A decrease in the wood density of the middle part of the trunk radius was found. For citation: Tyukavina O.N. The Density of Pine Wood in Drained Shrub-Sphagnum Pine Forests. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 2, pp. 73–80. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-73-80

Трещины различного вида – наиболее часто встречающиеся пороки сушки в лиственничных пиломатериалах. Многочисленными исследованиями установлено, что указанный вид порока зависит от многих факторов. Поэтому необходима систематизация этих факторов с целью установить степень значимости каждого. Исследования показали, что основные факторы, оказывающие влияние на формирование трещин в лиственничных пиломатериалах при сушке, целесообразно разделить на три группы, которые в той или иной степени зависят от структуры древесины. Первая (основная) группа факторов связана с наличием в древесине лиственницы значительного количества сердцевинных лучей. В пиломатериалах смешанной распиловки они выступают как концентраторы напряжений, что приводит к возникновению трещин при сушке. В пиломатериалах радиальной распиловки наличие сердцевинных лучей упрочняет конструкцию доски. В результате вероятность появления трещин в этой группе пиломатериалов многократно снижается. Действие второй и третьей групп факторов обусловлено распределением связанной влаги по сечению доски. Цель данной работы – проведение систематизации факторов, которая позволила бы выстраивать технологический процесс сушки лиственничных пиломатериалов таким образом, чтобы максимально снизить вероятность появления трещин.

В работе представлены результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств термически обработанной древесины сосны (Pínus sylvéstris), березы (Bétula Péndula), дуба (Quércus Róbur), осины (Tilia europaea) и липы (Pópulus trémula). Термическая обработка образцов осуществлялась в пароконвекционной камере, в среде насыщенного водяного пара при атмосферном давлении, максимальных температурах 180, 200 и 220 °С и длительности обработки при пиковых значениях до 3 ч. Определены потери массы и изменение плотности в абсолютно сухом состоянии, стандартная влажность древесины, модуль упругости и предел прочности при статическом изгибе. Установлено, что повышение потери массы характерно для всех пород, при этом наибольшие значения параметра отмечены для древесины дуба, липы и осины (в среднем на 17,8; 13,4 и 16,5 % соответственно) при максимальной темпе-ратуре 220 °С. Плотность термически модифицированной древесины снижается при повышении температуры обработки и достигает минимальных значений для древеси-ны дуба и осины. Модуль упругости при статическом изгибе повышается в среднем для различных пород на 10...20 % для пиковых температур обработки 180 и 200 °С и снижается при последующем повышении температуры до 220 °С. Предел прочности при статическом изгибе повышается для образцов березы в среднем на 12,5, сосны – 14,5, липы – 9,2 %, обработанных при 180 °С. С повышением пиковой температуры обработки до 200 ˚С максимальное снижение предела прочности отмечено у образцов дуба (в среднем на 19,5 %). Для образцов березы и липы снижение было незначительным и составило в среднем 3,5 и 0,5 % по сравнению с немодифицированными образцами. У образцов осины отмечено увеличение предела прочности на 23,0 и 11,5 % соответственно при 180 и 200 °С. Максимальное снижение предела прочности при статическом изгибе зафиксировано для всех пород при температуре термической обработки 220 °С, что по сравнению с немодифицированными образцами древесины березы составило 31,5, дуба – 38,9, сосны – 9,5, липы – 4,6, осины – 11,5 %.

Теоретически установлено, что при раскрое с брусовкой оптимальный диаметр бревна зависит не только от заданной толщины бруса, но и от геометрических параметров бревна: длины и среднего сбега. При этом отношение заданной толщины бруса к оптимальному диаметру бревна отличается от классического, а сечение бруса максимального объема не является квадратным. Для практических расчетов оптимальных диаметров бревен при брусовом способе раскроя получены простые формулы. При раскрое пиловочного сырья с брусовкой толщина бруса соответствует ширине обрезных досок полной длины, которая определяется согласно спецификации производимых на лесопильном предприятии пиломатериалов. Именно для выработки этих толстых досок, получаемых из пропиленной пласти бруса, используется основная часть объема пиловочных бревен. Зона двухкантного бруса, ограниченная величиной пропиленной пласти в верхнем торце, представляет собой четырехкантный брус, из которого и получают обрезные доски полной длины, равной длине бревна. Стремление обеспечить наибольшую эффективность при выпиловке таких досок из четырехкантного бруса, вписанного в окружность верхнего торца бревна, очевидно. Тогда коэффициент объемного выхода этого бруса из бревна должен быть максимальным. В статье методами математического анализа решается задача оптимизации диаметра бревен и относительных размеров бруса по толщине и ширине по отношению к оптимальному диаметру бревна, при котором коэффициент объемного выхода четырехкантного бруса достигает максимума.

Для плоских изделий применяются бесконтактные и контактные методы контроля плоскостности. При проведении бесконтактного контроля используют оптические системы. Контактный контроль поверхности подразумевает применение механических систем измерения или специальных преобразователей физических величин материала. Контактные методы, основанные на исследовании физических параметров материала, позволяют контролировать потерю плоской формы равновесия объекта и изменение остаточных напряжений. Образующиеся остаточные напряжения имеют наибольшее значение в области периферии диска из-за повышенного нагрева данной зоны пилы. Отклонение от плоскостности диска вследствие потери им плоской формы равновесия носит несимметричный характер. Нами предлагается применять метод акустической тензометрии для контроля плоскостности плоских круглых пил. Суть метода акустической тензометрии заключается в изменении скорости распространения ультразвуковых колебаний в материале при изменении величины остаточных напряжений. Предлагаемый способ подразумевает разбиение диска на кольцевые зоны с их последующим сканированием в окружном направлении. Отклонения кольцевой зоны от плоскостности характеризуются наличием деформации в сканируемой зоне и сравниваются с нулевыми показателями не эксплуатируемой ранее пилы. Представленная в работе экспериментальная установка предназначена для контроля плоскостности круглых пил методом акустической тензометрии и прямого измерения с помощью индикатора часового типа. Дополнительно перед проведением эксперимента контролируемые пилы подвергались химическому анализу для подтверждения соответствия заявленной марки стали у всех пил. Для возбуждения ультразвуковых колебаний на контролируемом участке использовался пьезоэлектрический преобразователь DA-501 с рабочей частотой 5 МГц, измерения проводились эхо-методом. В результате предварительного опыта было установлено, что полученные экспериментальные данные имеют нормальное распределение. Проведение основного эксперимента опиралось на полный факторный план с тремя варьируемыми параметрами, на основании результатов которого была принята теоретическая зависимость и доказана возможность использования данного метода для контроля плоскостности круглых пил.

Хранение измельченных древесных материалов на лесоперерабатывающих предприятиях осуществляется открытым способом в сформированных кучах различных размеров и форм. Недостатком при хранении измельченной древесной массы таким способом является неконтролируемый процесс самонагревания щепы до критических температур под воздействием термофильных микроорганизмов. При отсутствии должного контроля за этим процессом теряется полезная масса древесины, в значительной степени ухудшается ее качество и появляется риск возгорания. Для предотвращения негативных последствий необходимо отводить избыточную тепловую энергию из массива измельченного древесного материала в окружающую среду. Отвод тепла позволит установить контроль над тепловыми процессами и организовать управление температурными полями внутри кучи. Для осуществления технологических мероприятий могут быть использованы тепловые трубы. Такой способ эффективен, не требует привлечения коммерческого энергопотребления и экологически безопасен. Для обоснования решения проведены теоретические исследования процессов, протекающих в массиве кучи измельченной древесины. Цель работы – установление математических закономерностей, описывающих влияние наиболее существенных факторов на процессы самонагревания измельченной древесины, хранящейся в сформированных конусных кучах на открытых складах. При проведении исследований использовали методы математического моделирования, теории вероятностей и математической статистики с применением вычислительных программных комплексов. В результате получена система уравнений, моделирующих процессы самонагревания измельченной древесины и позволяющих прогнозировать формирование температурного поля внутри кучи к заданному временному интервалу, что позволит разработать методы безопасного хранения технологической щепы. Для цитирования: Деснев А.Н., Прокофьев Г.Ф., Тюриков В.Ю. Моделирование температурного поля в массиве кучи измельченной древесины // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 213–223. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.213
Storage of the crushed wood materials at the wood processing enterprises is carried out in the open air in formed heaps of various sizes and shapes. The disadvantage of such storage is uncontrolled self-heating of chips to critical temperatures driven by thermophiles. The payload mass of wood gets lost, its quality significantly degrades, and a risk of flame development appears without proper control. In order to prevent negative consequences, it is necessary to reject the excess heat energy from the massif of crushed wood material into the environment. Heat rejection will allow to establish control over thermal processes and operate with temperature fields inside a heap. Production engineering measures can be carried out with the use of heat pipes. This method is effective and environmentally friendly; and does not require the involvement of commercial energy consumption. Basic studies of the processes occurring in the heap massif of crushed wood were carried out for solution substantiation. The research purpose is to identify mathematical regularities describing the influence of the key factors on the processes of self-heating of crushed wood stored as the cone-formed heaps in the open air conditions. Methods of mathematical simulation, probability theory and mathematical statistics with the use of computational software systems were used as a part of the study. As a result, a system of equations those simulate the processes of self-heating of crushed wood and allow to predict the temperature field inside a heap to a given time interval is obtained, which will allow developing methods of industrial chips safe storage. For citation: Desnev A.N., Prokof’ev G.F., Tyurikov V.Yu. Simulation of the Temperature Field in the Crushed Wood Heap Massif. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 213–223. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.213

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

В настоящее время интенсивно развивается сушка древесины в микроволновых лесосушильных камерах. При проведении процесса сушки с применением энергии электромагнитного поля наиболее эффективным является диапазон сверхвысоких частот. Результаты исследования фундаментальных свойств древесины, процессов, происходящих в древесине при воздействии электромагнитного поля различной частоты, а также модели поглощения микроволновой энергии единичными сортиментами и штабелем пиломатериалов, приведены в различных научных источниках, где рассмотрены теплофизические вопросы сушки древесины, но недостаточно освещен процесс контроля сушки и электрофизические явления, происходящие при этом. Это не позволяет осуществлять оптимальный контроль и автоматическое управление процессом сушки древесины, что может привести к таким негативным проявлениям, как повышение температуры и электрический пробой в пиломатериале и объеме резонатора, деформации и короблению высушиваемого пиломатериала. В отличие от сушки древесины в конвективных установках процесс в камерах резонаторного типа с использованием сверхвысоких частот имеет свои особенности, характеризующиеся резонансными электрофизическими явлениями, происходящими в резонаторе, которые могут быть рассмотрены на основе базовых положений электродинамики. Цель данной работы – на основании энергетической функциональной зависимости резонатора (добротности) получить возможность осуществлять измерение и контроль процесса сушки древесины. Рассмотрены электрофизические явления, свойственные резонатору лесосушильной камеры в процессе сушки древесины при сверхвысоких частотах, приведены аналитические выражения баланса мощностей электромагнитного вектора Пойтинга, коэффициенты, позволяющие устанавливать оптимальный режим сушки.

Изложен лабораторный практикум к проведению лабора- торных работ и задачи для самостоятельной проверки знаний, а также необходимые при расчетах процессов гидротермической обработки и консервирования древесины таблицы и диаграммы.

В учебном пособии приведены основные сведения по различным процессам переработки древесины от первичного раскроя до нанесения защитно-декоративных покрытий на древесину. Особое внимание уделено вопросам переработки древесины, загрязненной радионуклидами, а также использованию древесных отходов для получения тепловой энергии.