Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Основными и наиболее распространенными формообразующими конструктивными элементами изделий из древесины в настоящее время являются щитовые детали. Номенклатура изделий, включающих в свой состав щитовые детали, чрезвычайно разнообразна. В первую очередь это щитовые паркетные изделия, корпусная мебель, щитовые двери, стеновые панели и т.п. Качество этих изделий определяется качеством изготовления щитовых деталей, составляющих конструкцию, поэтому к ним предъявляют высокие требования по формо-устойчивости и прочности.
Согласно правилам конструирования изделий из древесины детали изделий следует конструировать так, чтобы неизбежные изменения их размеров и формы при эксплуатации были минимальными. Это условие достигается применением клееных конструкций. В производстве изделий из древесины часто применяют щиты, склеенные из реек из массивной древесины по кромке. Для уменьшения коробления используют короткие делянки, стыки которых располагаются по длине щита вразбежку. Кроме того делянки подбирают по расположению годовых слоев, делают обвязку щита рамкой, устанавливают шпонки. Часто щиты делают переклеенной конструкции путем склеивания нескольких тонких щитов пластями с перекрестным расположением волокон древесины в смежных слоях. Такие щиты наиболее формоустойчивы и прочны, но сложны в изготовлении. Широкое распространение получили щиты, изготовленные из столярной плиты, а также щиты рамочной конструкции с ячеисто-реберным или сотовым заполнением, обклеенные с обеих сторон древесно-волокнистой плитой. Такие конструкции широко используют при изготовлении дверных полотен. Широкой гаммой клееных конструкций щитов представлены паркетные изделия. В производстве мебели в настоящее время в преобладающем большинстве все щитовые детали изготавливают с основанием из древесностружечных плит, которые обладают относительно изотропными свойствами. Несмотря на все принимаемые меры, коробление в настоящее время является, пожалуй, самым распространенным и непредсказуемым дефектом при изготовлении щитовых деталей.
Причин, вызывающих коробление щитов, множество однако в основе всех их лежит нарушение симметричности щита относительно оси, проходящий через центр сечения параллельно пласти. Ассиметрия может быть вызвана конструкцией щита, разными упруго-пластическими свойствами материалов, применяемых при их изготовлении, а также технологическими факторами. Обеспечить абсолютную симметричность щита практически невозможно, поэтому коробление на сегодняшний день остается основным дефектом в производстве изделий из древесины.
Цель и задачи работы. Целью работы является повышение формоустойчивости щитовых изделий из древесины путем использования при их склеивания эластичных клеевых композиций.
Основные задачи настоящей диссертационной работы, решение которых обеспечи
вает достижение поставленной цели сводятся к следующему: 1 - разработать матема
тическую модель возникновения внутренних напряжений в паркетном щите и опреде
лить условия, исключающие коробление и отслаивание лицевого Покрытия от основа
ния щита; 2 - разработать геометрическую модель поверхности древесины, адекватную
реальной и установить математические зависимости для определения оптимальной
толщины клеевой прослойки; 3 - разработать и изготовить экспериментальную уста
новку для определения модуля упругости клеевых прослоек; 4 - подобрать эффектив
ные модификаторы для создания композиционного клея; 5 - установить оптимальную
рецептуру клея, обеспечивающую минимальную усадку и высокую эластичность от-
вержденных клеевых прослоек; 6 - провести производственные испытания и выявить
эффективность применения научныхразработс^с" ".
чгз#!
БИБЛИОТЕКА С.Петер 09
Объект исследования. Объектом исследования является технология склеивания щитовых изделий из древесины.
Методика выполнения работы. Поставленные задачи решались посредством теоретических и экспериментальных исследований. Методика исследований соответствовала действующим стандартам и общепринятой в деревообработке. Экспериментальные данные обрабатывались методами математической статистики с использованием стандартных прикладных программ для современного персонального компьютера. При проведении экспериментальных исследований использовался уииформротатабедьный план и методы многокритериальной оптимизации.
Научная новизна работы:
Разработана математическая модель коробления под действием внутренних напряжений в паркетном щите, учитывающая возможность отслаивания лицевого слоя от основания по периметру щита.
Разработана геометрическая модель торцевых поверхностей древесины, отличающаяся использованием параметров, определяющих ее адекватность реальной поверхности и дано математическое описание ее микропрофиля.
Предложены формулы для расчета объема впадин микронеровностей поверхности древесины и усредненной толщины клеевой прослойки.
Получены регрессионные уравнения зависимости реологических и прочностных показателей композиционных клеев от количества вводимых пластификаторов и наполнителей и определена оптимальная рецептура клея.
Практическая значимость работы. Предложен математический аппарат' для определения величины прогиба щита под действием усушки древесины и усадки клеевой прослойки, а также усредненной толщины клеевой прослойки. Подобраны пластификатор и наполнитель, а также их оптимальные соотношения, обеспечивающие повышение формоустойчивости щитов.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
Математический аппарат численного расчета величины прогиба щита под действием напряжений, возникающих от усушки лицевого покрытия и усадки клея.
Математические зависимости, определяющие условия, исключающие отслаивание лицевого слоя от основания по периметру щита.
Геометрическая модель торцевой поверхности древесины и математическое описание ее микропрофиля для определения толщины клеевой прослойки.
Уравнения зависимости прочностных и реологических показателей от рецептуры клея.
Достоверность полученных результатов и выводов подтверждается адекватностью математических моделей, относительной погрешностью результатов экспериментов, не превышающей 5%, совпадением результатов, полученных теоретическими расчетами и экспериментальным путем.
Апробация результатов работы. Научные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических семинарах кафедр древесиноведения и механической технологии древесины ВГЛТА; на международной научно-технической конференции «Интеграция фундаментальной науки и высшего математического образования по проблемам ускоренного воспроизводства использования и модификации древесины» (Воронеж, 2004); на Всероссийской научно-технической конференции (Москва, 2004); на ежегодных научно-практических конференциях ВГЛТА 2001-2005г.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, из которых 5 в соавторстве.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержание работы изложе-
но на 99 страницах машинописного текста. Работа содержит 34 рисунка, 14 таблиц, список использованной литературы из 87 наименований.
