4504
.pdf
Рис. 5. Контурное сплошное прессование: а – схема изготовления заготовки из кряжа точением; б – заготовка; в – процесс прессования; г – готовая заготовка; 1 – предохранительное кольцо; 2 – конический приемник; 3 – матрица пресс-формы; 4 – подставка
Рис. 6. Контурное полое прессование: а – схема изготовления черновой заготовки; б – черновая заготовка; в – прессование по наружному контуру, г – прессование по внутреннему контуру; д – готовая втулка; 1 – предохранительное кольцо; 2 – конический приемник; 3 – матрица; 4 – подставка; 5 – пуансон; 6 – конический наконечник пуансона
11
3 Порядок выполнения
Установить заготовку из древесины осины влажностью W=20 % во вспомогательную обойму. Обойму устанавливают на конус, который в свою очередь установлен на приемнике, стоящем на нижней плите пресса. Внутрь древесной заготовки вставляют сердечник, а сверху устанавливают пуансон. Включается пресс и опусканием верхней плиты производиться прессование, меняя пуансон с большим диаметром на пуансон с меньшим диаметром. После разборки оснастки приемник с прессованной заготовкой помещают в сушильную камеру, где высушивают до влажности 4 – 6 % при температуре 110 – 120 0С в течение 8 ч.
Студенты зарисовывают из методического пособия или с плаката схему контурного прессования заготовок с обозначением всех деталей прессовой оснастки.
Размеры заготовок контурного прессования определяют по следующим формулам:
Ä î |
1,05 |
Ä |
ê |
|
|
, ìì , (для сплошного сечения) , |
(4) |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||||
|
|
1 |
|
i |
|
|||
где До – наружный диаметр заготовки до прессования, мм; Д к – наружный диаметр заготовки после прессования (конечный), мм;
i – степень прессования; 1,05 – коэффициент для заготовок с влажностью более 30% (свежесрубленные, сырые круглые чураки, дрова).
Пример. Требуется получить прессованную заготовку сплошного сечения с Дк = 50 мм, степень прессования -50% (0,5). Определить До – наружный диаметр исходной заготовки.
Ä î |
1,05 |
|
|
50 |
|
1,05 70,4 74 ìì |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|||||
|
1 |
0,5 |
|
|
||
Наружный диаметр заготовки полого сечения (с отверстием внутри) определяют по следующей формуле:
Ä î |
1,05 |
Ä 2 |
(i ä |
2 ) |
, ìì , |
(5) |
ê |
ê |
|
||||
|
|
|
|
|
||
|
|
(1 |
i) |
|
|
|
где дк – внутренний диаметр заготовки после прессования, мм Внутренний диаметр заготовки обязательно должен быть больше на 10 % диаметра
пуансона из-за усушки прессованной заготовки
äê Ä î 1,1, ìì , |
(6) |
Пример. Требуется изготовить втулку с Дк = 50 мм, До = 20 мм, I = 0,5. Определить
До.
Подставим значения:
12
Äî |
1,05 |
502 |
(0,5 202 ) |
71ìì |
|
(1 |
0,5) |
||||
|
|
|
дк = 20 +10 % = 22 мм Проверку правильности расчета можно провести путем сопоставления площади
сечения заготовки после прессования с площадью до прессования, т.к. площадь до прессования должна быть больше площади после прессования в 2 раза при степени прессования 0,5.
S кольца заготовки до прессования
(До 2 – д о2 ) · 0,785 = (6.78 2 – 22 2) · 0,785 = 33,29 см2 S1 кольца готовой втулки
(Дк 2 – д к2 ) · 0,785 = (52 – 22) · 0,785 =16,5 мм. S1 < S в 2 раза по площади.
Примечание. Технологический процесс получения прессованных заготовок контурного полого и сплошного сечения рекомендовано производить с группой студентов в УОЛ ВГЛТА «Цех деревообработки» ауд. №11.
4Содержание работы
1.Изучение видов гнутья древесины
2.Провести процесс контурного прессования древесины.
2. Определить размеры заготовок полого и сплошного сечения.
5 Материалы и оборудование
-пресс гидравлический;
-оснастка: вспомогательная обойма, конус, пуансоны, приемник, сердечник;
-сушильная камера;
-штангенциркуль, весы.
Контрольные вопросы:
1.Чем отличается технология контурного прессования сплошного и полого сечения ?
2.Требуется изготовить втулку (заготовку) полого сечения из сырой древесины березы с наружным диаметром Дк=75 мм, внутренним диаметром дк=35 мм со степенью прессования i=0,5. Определить До идо заготовки.
3.Изготовить ролик для ленточного транспортера из прессованной древесины вяза наружным диаметром ДК=120 мм, длиной 300 мм. Определить исходный диаметр заготовки До, если W=15 %, i=0,50.
13
Требуется изготовить втулку полого сечения из древесины сосны W=12% с наружным диаметром ДК=80 мм, внутренним диаметром дк=50 мм, длиной 100 мм. Определить диаметр исходной заготовки ДО до прессования, если заданная степень прессования i=0,55.
Лабораторная работа № 3 Пропитка древесины раствором карбамида
1 Цель работы
Произвести пропитку древесины различными технологическими приемами
2Порядок выполнения работы
2.1Пропитка древесины с торца под давлением
Заготовка вставляется в уплотнительную головку и затягивается хомутом. В цилиндр запивается раствор карбамида 30 %-ной концентрации, подкрашенный бихроматом калия. С другого торца заготовки надевается сетчатый поддон. Включается пресс и поршень проталкивает пропиточный раствор через заготовку. Окончание пропитки фиксируется через появление на поддоне желтой окраски бихромата калия. Результаты заносятся в таблицу
4.
Для приготовления 100 гр. 30 % - ного раствора необходимо 30 гр. карбамида (NH2CONH2) и 70 гр. воды. Схема пропиточного устройства представлена на рис.8.
Рис. 7. Установка ППУ – 1Ш для пропитки сырой древесины с торца: 1 – пресс; 2 – поршень; 3 – цилиндр; 4 – раствор карбамида; 5 – уплотнительная головка; 6 – мано-метр; 7 – заготовка в коре; 8 – поддон сетчатый; 9 – емкость для воды
14
Таблица 4 - Изменение массы заготовок до и после прессования
Масса |
Масса |
Масса |
Масса |
Концентрация |
Примечание |
сырой за- |
вытекшей |
заготовки |
зашедшего |
карбамида в |
|
готовки, г |
воды, г |
без воды, г |
раствора, г |
древесине, % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.2Пропитка древесины ультразвуком
Воснове установки лежит устройство колебаний вызывать структурные изменения в молекулярной решетке пропитываемых древесных заготовок, способствующих их «размягчению», что приводит к значительному снижению усилий при пропитке.
Установка для пропитки с ультразвуком (рис.15), включает в себя металлический стакан (1), в который наливается раствор и помещаются образцы (2). На дне стакана установлен ультразвуковой генератор с частотой колебаний 25 кгц
(3). После включения в сеть установки происходит «размягчение» волокон образца ультразвуком, совмещенное с одновременной пропиткой. Время пропитки составляет 7-10 мин.
Концентрация раствора рассчитывается по формуле:
C |
|
m1 |
100 %, |
(7) |
|
m1 |
m2 |
||||
|
|
|
Концентрация карбамида в древесине рассчитывается по формуле:
Ñ |
mê |
100%, |
(8) |
|
mç |
||||
|
|
|
где mк – масса карбамида в древесине, г; mз – масса заготовки без воды, г.
15
Рис.8. Установка для пропитки ультразвуком: 1 – металлический стакан; 2 – образец
Экспериментально полученные данные при пропитке древесины аппроксимируются следующими зависимостями:
- для капиллярной пропитки (образцы с начальной влажностью W=12 %)
V |
4,875 |
1,373 |
0,097 2 ; |
|
(9) |
1 |
|
|
|
|
|
V2 |
38,881 |
11,863 |
0,871 |
2 |
(10) |
где V1, V2 – скорость пропитки в направлениях радиальном и вдоль волокон соответственно, мм/сут.;
τ– продолжительность пропитки, сут.
-для диффузионной пропитки (образцы с начальной влажностью W=50 %)
V |
2,175 |
0,55 |
0,041 2 ; |
|
(11) |
1 |
|
|
|
|
|
V2 |
11,75 |
2,531 |
0,191 |
2 |
(12) |
Скорость пропитки в тангенциальном направлении близка к скорости в радиальном направлении.
На рис.9 приведена графическая интерпритация полученных регрессионных моделей, из которого видно, что построенные по моделям кривые адекватно совпадают с экспериментальными данными.
16
Рис.9. Зависимость скорости пропитки от продолжительности: 1,2 – скорость пропитки вдоль волокон по капиллярному и диффузионному механизму соответственно; 3,4 – скорость пропитки в радиальном направлении по капиллярному и диффузионному механизму соответственно.
3Содержание работы
1.Провести пропитку древесины с торца под давлением.
2.Провести пропитку древесины ультразвуком.
3.Провести сравнительную оценку эффективности 2-х способов пропитки.
4Материалы и оборудование
-установка ППУ-1Ш;
-установка ультразвука;
-образцы древесины;
-штангенциркуль, весы, калькулятор.
Контрольные вопросы:
1.Как протекает процесс пропитки древесины с торца под давлением?
2.Как протекает процесс пропитки древесины ультразвуком?
3.Рассчитать скорость пропитки по уравнению /8/ для τ =5. Рассчитать скорость пропитки по уравнению /11/ для τ=20.
17
Лабораторная работа № 4 Получение модифицированной древесины совмещенным
способом
1 Цель работы
Получение модифицированной древесины путем проведения одновременного процесса сушки и прессования.
2 Порядок выполнения работы
Камера СПК-2 (рис.10) предназначена для одновременной сушки и прессования окоренных цилиндрических заготовок древесины мягких лиственных пород, содержащих пластификатор – карбамид, в количестве не менее 10 % по отношению к массе сухой древесины.
Заготовка укладывается в пресс-форму, крышка сушильной камеры герметизируется. Включается нагрев, температура в камере доводиться до 120 0С. Включается вентилятор. Включается гидростанция и на заготовку опускается нажимная плита и создается давления 0,8 МПа. Включается вакуум-насос и разряжение доводится до 0,02 МПа. Сушка и прессование проводятся в течение 30 минут. Результаты заносятся в таблицу 3.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
|
|
Геометрические параметры прессованной древесины |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диаметр заготовки, см |
Масса заготовки, г |
|
2 |
МассаДП, г |
ВысотаДП, см |
ПлощадьДП, см |
ОбъемДП, см |
Степень прессова-ния, % |
Плотность |
,ДПкг/м |
|
Влажность ДП, % |
|
Площадь заготовки, см |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плотность изделия из ДП рассчитывается по формуле:
mÄÏ |
1000, êã / ì 3 , |
(13) |
|
mç |
|||
|
|
где mДП – масса изделия, г; VДП – объем изделия, см3.
Влажность изделия из ДП рассчитывается по формуле:
W |
mÄÏ 0,6 mç |
100%, |
(14) |
|
|||
|
mÄÏ |
|
|
18
где mДП – масса изделия, г; mз – масса заготовки, г.
Рис. 10. Камера СПК-2: 1 – рама; 2 – сушильная камера; 3 – гидроцилиндр; 4 – шток; 5 – нажимная плита; 6 – заготовка; 7 – пресс-форма; 8 – опорная плита; 9 – вакуум-насос; 10 – гидростанция; 11 – пульт управления; 12 – вентилятор; 13 – теплоэлектронагреватели ТЭН
3Содержание работы
1.Измерить и взвесить образцы до помещения в камеру СПК-2.
2.Измерить и взвесить образцы после извлечения из в камеру СПК-2.
3.Определить плотность до и после испытания.
4.Определить степень прессования.
4 Материалы и оборудование
-камера СПК-2;
-штангенциркуль, весы электронные, калькулятор. Контрольные вопросы:
1.Определить объем круглого лесоматериала плотностью 450 кг/м3 необходимого для получения 1 м3 модифицированной древесины марки «Дестам» совмещенным способом плотностью 900 кг/м3, если выход оцилиндрованных заготовок составляет 85 %.
19
Лабораторная работа № 5
ДЕЛОВАЯ ИГРА «Размещение технологического оборудования в цехе по производству
бруса из модифицирования древесины» Исходные данные для проектирования:
-годовая производительность цеха: 22500 м3
-габариты цеха 18×36 м
-вспомогательные помещения: электрощитовая, склад карбамида, склад ЗИП, пилоножеточка, бытовые помещения, душевые, туалеты, кабинет мастера, кабинет начальника цеха, лаборатория качества. Площадь каждого помещения 18-20 м2.
Цель деловой игры: произвести расчет количества основного и технологического оборудования и расставить его в цехе в оптимальной последовательности.
Внастоящее время все более остро ощущается дефицит древесины твердых лиственных пород при малом вовлечении в переработку древесины мягких лиственных пород. В то же время свойства древесины мягких лиственных пород можно существенно повысить до плотности 800 – 1000 кг/м2 методом химико-механического модифицирования. Прочностные характеристики модифицированной древесины равны или превышают аналогичные характеристики древесины дуба, водо-влагопоглощение вдвое ниже, а формоизменяемость остается на уровне натуральной древесины.
Целью проекта является организация производства модифицированной древесины марки "Дестам" ("древесина, стабилизированная амидами") по оригинальной запатентованной технологии.
Существо метода, реализуемого в данном проекте, заключается в пропитке с торца под давлением оцилиндрованной заготовки свежесрубленной древесины мягких лиственных пород в растворе карбамида (мочевины), вымачивании и последующей сушке под механическим давлением 0,6 – 0,8 МПа в стандартных сушильных камерах, оборудованных гидроцилиндрами.
Исходным сырьем служит древесина ольхи, березы, осины, тополя.
Получаемый материал: модифицированная древесина, имеющая товарный знак "Дестам", имеет цвет от светло до темно-коричневого, напоминая текстурой грецкий орех. Отличительная особенность данного способа
20