close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Разработка технологии пропитки древесины аэрозолем

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Паринов Дмитрий Александрович
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОПИТКИ
ДРЕВЕСИНЫ АЭРОЗОЛЕМ
05.21.05 – Древесиноведение, технология и оборудование
деревопереработки
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Воронеж – 2018
2
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова» (ВГЛТУ)
Научный руководитель
Шамаев Владимир Александрович – доктор
технических наук, профессор
Официальные оппоненты:
Ермолин Владимир Николаевич – доктор
технических наук, профессор, федеральное
государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет
науки и технологий имени академика М.Ф.
Решетнева», кафедра технологии композиционных материалов и древесиноведения,
заведующий кафедрой
Никулина Надежда Сергеевна – кандидат
технических наук, Воронежский институт –
филиал федерального государственного
бюджетного образовательного учреждения
высшего образования «Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России», кафедра пожарной безопасности объектов защиты, старший преподаватель
Ведущая организация
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования «Брянский государственный
технический университет» (г. Брянск)
Защита состоится «30» ноября 2018 года в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.034.02 на базе Федерального государственного
бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Воронежский
государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова» по адресу: 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, д. 8, ауд. 146.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ
ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф.
Морозова» (http://vgltu.ru/nauka/dissertacionnye-sovety/sovet-d-21203402/)
Автореферат разослан «__» _______ 2018 года
Ученый секретарь
диссертационного совета
Платонов Алексей Дмитриевич
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В настоящее время проводятся обширные исследования, направленные на улучшение физико-механических свойств древесины.
Одним из перспективных направлений является глубокая пропитка древесины
составами в виде аэрозоля, то есть смеси пропиточного состава с воздухом.
Пропитка древесины аэрозолем позволяет вводить в древесину различные
вязкие текучие составы с равномерным распределением по всему объему пропитываемых заготовок. Это достигается путем дозированного введения смеси
пропитывающего состава и воздуха.
Низкосортную древесину, пропитанную составами в виде аэрозоля, возможно применять в различных отраслях промышленности, таких как машиностроение, железнодорожный транспорт, металлургия, строительные материалы,
столярная продукция. Пропитка древесины аэрозолем направлена на улучшение
её физико-механических и декоративных свойств.
Пропитка нужна для улучшения свойств древесины. Этого можно достичь
за счет введения в древесину различных составов. Но составы имеют разную
природу. И это является трудностью. Традиционные способы пропитки не дают
хорошего результата. Поэтому была разработана технология пропитки аэрозолем,
которая позволит использовать вязкотекучие вещества, чего ранее не удавалось
достичь. Применение этих веществ позволит улучшить физико-механические,
триботехнические и декоративные свойства. На основании этого можно считать
тему работы актуальной. При производстве древесины, используемой для шпал,
пропитка аэрозолем позволяет глубоко и равномерно вводить жидкий состав на
маслянистой основе. Это способствует повышению биостойкости материала и
существенно увеличивает его срок службы. Для предотвращения изменения
геометрических форм и размеров в процессе эксплуатации применяются различные маслянистые стабилизирующие составы.
При введении в древесину жидких составов на маслянистой основе её можно использовать для изготовления изделий с улучшенными антифрикционными
свойствами. Область применения такой древесины – узлы трения машин и
малооборотистых механизмов, в которых используются втулки и подшипники
скольжения. Достоинством подшипников из пропитанной древесины является
способность работы на самосмазке в абразивной среде, где использование различных металлов приводит к быстрому износу узла механизма.
Исследование технологии пропитки древесины мягких лиственных пород
аэрозолем выполнено в рамках государственного задания Минобрнауки России
«Разработка технологии и оборудования высокотехнологичного ресурсосберегающего производства модифицированной древесины для выпуска железнодорожных шпал и столбов ЛЭП с улучшенными эксплуатационными показателями», регистрационный номер № 11.3960.2017/ПЧ, госбюджетной НИР кафедры
древесиноведения ВГЛТУ «Исследование свойств древесины с учетом различных
факторов воздействия и ресурсосберегающих процессов деревообработки» (№
госрегистрации 116051010014).
Степень разработанности проблемы. Пропитке древесины посвящены работы как зарубежных исследователей, так и отечественных. Из отечественных
4
ученых вопросом пропитки занимались П.С. Серговский; А.И. Расев; П.Н.
Хухрянский; Б.Н. Уголев; В.А. Шамаев, Л.Б. Лихачева, В.Н. Ермолин, Н.С.
Никулина, Н.В. Губанова и другие. Из зарубежных Bauch. G., Liese W., Shultze R.,
Stamm A.I., Tesoro F.O. и другие.
Изучение вопроса пропитки древесины жидкими составами на масляной
основе, вводимыми в древесину в виде аэрозоля, ранее не проводилось. Необходимо провести комплексный анализ способов пропитки, учитывающий возможность введения в древесину жидких составов. Пропитка древесины смазками в
виде аэрозоля способствует повышению ее антифрикционных свойств за счет
дозированного введения и равномерного распределения смазки по всему объема
бруска. Технология пропитки аэрозолем позволит применять древесину как
конструкционный материал для подшипников скольжения в сельскохозяйственных и дорожно-строительных машинах, в механизмах ленточных транспортеров,
шнековых конвейерах.
Цель работы. Разработка технологии пропитки древесины жидкими составами в виде аэрозоля.
Основные задачи исследования:
1. Исследовать вариативность проводящих анатомических элементов древесины различных пород.
2. Разработать конструкцию установки, для пропитки древесины вязкотекучими составами с торца под давлением аэрозолем.
3. Разработать технологию процесса пропитки древесины вязкотекучими
составами в виде аэрозоля.
4. Исследовать физико-механические и триботехнические свойства древесины, пропитанной вязкотекучими составами в виде аэрозоля.
5. Провести технико-экономическое обоснование технологии пропитки
древесины вязкотекучими составами в виде аэрозоля.
Объект исследований. Технология пропитки древесины вязкими текучими
составами в виде аэрозоля.
Предмет исследований. Физико-механические и триботехнические свойства древесины пропитанной вязкими текучими составами в виде аэрозоля.
Научная новизна:
1. Определены размеры проводящих анатомических элементов древесины,
отличающиеся учетом различных видов древесных пород, для повышения качества пропитки её вязкотекучими составами.
2. Разработана конструкция опытного образца пропиточной установки для
введения в древесину вязкотекучего состава в виде аэрозоля с торца под давлением, отличающаяся дозированным введением пропитывающего состава в древесину.
3. Установлены параметры технологических режимов пропитки древесины
вязкотекучими составами в виде аэрозоля, отличающиеся учетом плотности
древесины, температуры и давления аэрозоля в ячейке пресс-формы.
4. Установлены зависимости теплопроводности, коэффициента трения и величины износа, отличающиеся учетом содержания и равномерности распределения составов по объему заготовки.
5
5. Проведено технико-экономическое обоснование внедрения технологии
пропитки древесины вязкотекучими составами в виде аэрозоля в деревоперерабатывающее производство, отличающееся повышенной производительностью
оборудования и высоким экономическим эффектом.
Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость заключается в обосновании механизма введения вязкотекучих составов в
древесину в виде аэрозоля, расширении представлений о теплопроводности и
триботехнических свойствах пропитанной древесины.
Практическая значимость работы заключается в разработке технологии и
опытной установки для пропитки древесины аэрозолем с торца под давлением, с
дозированным введением смазки, понижении коэффициента трения и величины
износа, количественного содержания смазки в древесине. Снижение коэффициента трения за счет лучшего отведения тепла из зоны трения.
Результаты исследований прошли промышленную апробацию и внедрены в
АО «Всероссийский научно-исследовательский институт комбикормовой промышленности» (г. Воронеж), ООО «Модификация» (г. Воронеж) и ООО «Лигнум» (г. Воронеж), также внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова» (г.
Воронеж) при подготовке бакалавров и магистров лесотехнического профиля.
Методология и методы исследования. В процессе исследования использованы методы активного эксперимента, математического планирования экспериментальных исследований, теории вероятности, математической статистики,
статистической обработки результатов экспериментов.
Положения, выносимые на защиту:
1. Размеры проводящих анатомических элементов древесины различных
пород, позволяющие произвести выбор оптимальных параметров технологии
пропитки, определить расход пропитывающего состава обеспечивающие равномерное распределение его по объему образцов древесины.
2. Конструкция опытного образца пропиточной установки для введения в
древесину вязкотекучих составов в виде аэрозоля, позволяющая дозировано
вводить составы в древесину с торца под давлением.
3. Параметры технологических режимов пропитки древесины вязкотекучими составами в виде аэрозоля, позволяющие определить оптимальные показатели
плотности древесины, температуры и давления аэрозоля в ячейке.
4. Зависимости теплопроводности, коэффициента трения и величины износа, позволяющие учесть содержание и равномерность распределения состава по
объему заготовки.
5. Технико-экономическое обоснование эффективности использования технологии пропитки древесины вязкотекучими составами в виде аэрозоля в деревообрабатывающем производстве, позволяющей снизить расход пропиточного
состава и повысить качественные характеристики получаемого материала.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов обеспечивается использованием методов планирования экспериментов,
совпадением результатов теоретических и экспериментальных исследований с
данными, полученными на промышленном оборудовании; применением стати-
6
стической обработки результатов экспериментальных данных; использованием
апробированного широким кругом исследователей программного обеспечения
для ЭВМ.
Основные научные положения представлены и обсуждены: на Международных научно-технических конференциях: «Деревообработка: технологии,
оборудование, менеджмент XXI века», ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет», Екатеринбург, 2014 г., «Инновационные
технологии на базе фундаментальных научных разработок - прорыв в будущее»,
Воронежский инновационно-технологический центр, Воронеж, 2014 г., «Актуальные проблемы сушки и термовлажностной обработки материалов в различных
отраслях промышленности и агропромышленном комплексе», Москва, 2015 г.,
«Актуальные вопросы использования возобновляемых природных ресурсов и
регенеративной энергетики», ФГБОУ ВО «ВГЛТУ», Воронеж, 2017 г.; Международных научно-практических конференциях: «Актуальные направления научных
исследований XXI века: теория и практика», ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», Воронеж,
2014 г., «Молодежь и наука: реальность и будущее», Невинномысский институт
экономики, управления и права, Невинномысск, 2015 г., «Актуальные направления научных исследований XXI века», Воронеж, 2016 г.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Основные
результаты диссертационной работы соответствуют паспорту научной специальности 05.21.05 – Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки п. 1 – Исследование свойств и строения древесины как объектов обработки
(технологических воздействий) и п. 4 – Разработка операционных технологий и
процессов в производствах: лесопильном, мебельном, фанерном, древесных плит,
строительных деталей, и при защитной обработке, сушке и тепловой обработке
древесины.
Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 20 печатных работ, в том числе 4 в издании, рекомендованном ВАК, в изданиях,
входящих в базы данных Web of Science – 3, 1 патент.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав,
заключения, списка использованной литературы и 7 приложений. Работа изложена на 152 страницах печатного текста, из них 114 страниц основного текста, 42
рисунка, 16 таблиц, список использованной литературы 194 наименования, из них
19 на иностранных языках.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулированы цель работы и задачи исследования, отмечена научная новизна и практическая
значимость работы.
В первой главе проведен анализ состояния вопроса улучшения свойств
древесины, различных технологий пропитки. В настоящее время применяется
множество технологий пропитки древесины различными составами и красителями, как поверхности, так и сквозной пропитки. Однако применяемые способы не
обеспечивают равномерного распределения пропиточных составов по сечению
древесины в малых количествах. Такого эффекта можно достичь с помощью
введения в древесину вязкотекучего состава в виде аэрозоля. Способ пропитки
7
древесины аэрозолем позволяет вводить в древесину различные виды составов, в
том числе и трудновводимые – вязкотекучие. На основании анализа литературных данных сформулированы цель и задачи исследования.
Во второй главе представлена математическая модель, описывающая нестационарные процессы массопереноса в древесине применительно к технологической операции пропитки заготовок аэрозолем. Математическая модель построена на основе механики многофазных систем.
Сформулированная начально-краевая задача включает уравнения сохранения массы и количества движения для газообразной фазы, жидкой фазы и ее
неосажденной компоненты. Дополнительно использованы кинетическое уравнение «захвата» жидких включений и уравнение состояния идеального газа. Уравнения записаны для переменных, усредненных по объемам каждой из рассматриваемых фаз и компонент.
Численный анализ математической модели проведен для ее одномерного
приближения с использованием платформы COMSOL Multiphysics 5.3a.
Верификация математической модели пропитки древесины аэрозолем проведена путем сопоставления результатов расчетов и данных, полученных экспериментально для древесины различных пород (рисунок 1). Как известно древесина осины имеет пористость 69–74 %, березы – 62-63 %, дуба 50–53 %.
Скорость пропитки нарастает со временем (рисунок 2). Для образцов с более рыхлой текстурой объемная концентрация пропиточной жидкости, которая
адсорбирована пористой системой, увеличивается со временем более интенсивно,
чем для более плотных пород.
Численный анализ модели позволяет прогнозировать динамику распределения структурных и физико-механических параметров процесса пропитки древесины аэрозолем в зависимости от свойств древесины и пропиточной жидкости, а
также режимных параметров процесса.
Рисунок 1 - Изменение m2a aver - усредненной по объему древесного образца
концентрации жидких включений, осажденных в образце, от начальной пористости образца ε, %
Рисунок 2 - Изменение со временем
усредненного объемного содержания
осажденных включений жидкой фазы
m2a aver для систем с различной начальной пористостью
8
В третьей главе приведена методика проведения пропитки древесины вязкотекучими составами в виде аэрозоля. Разработана методика получения образцов, проведения экспериментальных исследований полученного материала и
оптимизация результатов.
Введение смазки в малых количествах (4-15 %) с равномерным распределением по всему сечению заготовки раннее было проблематично. Древесина
является капиллярно-пористым материалом, поэтому введение вязкотекучих
пропиточных составов возможно лишь в виде аэрозоля (рисунок 3).
1– топливный насос высокого давления (ТНВД); 2 – трубопровод; 3 – теплоэлектронагревательные элементы (ТЭНы); 4 – бак для пропитывающего раствора; 5 –
гидроцилиндр; 6 – манометр контроля давления прижима; 7 – электроконтактный
манометр; 8 – гидростанция; 9 – форсунки 4 шт.; 10 – вакуумный насос; 11 –
вакуумный ресивер; 12 – образцы древесины; 13 – пульт управления; 14 – пневмошланги; 15 – фильтр; 16 – ресивер для давления; 17 – пневмокомпрессор; 18 –
электропровод; 19 – электродвигатель для ТНВД; 20 – верхние ячейки прессформы; 21 – нижние ячейки пресс-формы; 22 – пневмоклапаны вакуумного
ресивера; 23 – пневмоклапаны ресивера для давления; 24 – рама
Рисунок 3 – Схема установки для пропитки древесины аэрозолем
Испытания по определению коэффициента трения и износа проводились с
помощью усовершенствованной установки, выполненной на базе испытательного
стенда для определения трения МИ-1М.
Для определения теплопроводности древесины использовался метод двух
температурно-временных интервалов в модернизированном виде. В ВГЛТУ
разработана установка для определения коэффициента теплопроводности древесины. Эксперименты выполнены по соответствующим ГОСТам для каждого вида
испытаний.
Для пропитки древесины использовался вязкотекучий наполнитель – смазка
Biol ТУ 0253-004-72589978-2005, характеристика которого представлена в
таблице 1.
9
Таблица 1 – Характеристика смазки Biol
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
Наименование показателя
Вязкость кинематическая при 40 °С, мм2/с
Вязкость кинематическая при 100 °С, мм2/с
Динамическая вязкость, мПа·с
Индекс вязкости
Температура вспышки в открытом тигле, °С
Плотность, кг/м3
Цвет
Запах
Значение
138
16,1
93921 (при -26 °С)
102
217
800
Светло-коричневый
Минеральное масло
В четвертой главе представлены результаты исследований по разработке
технологии пропитки древесины вязкотекучими составами в виде аэрозоля, а так
же проведении предварительных испытаний и реализации экспериментов по
матрице математического планирования.
При способе пропитки заготовок древесины с торца под давлением аэрозолем пропитывающий состав должен состоять из смеси маслянистого состава
(концентрацией 6-10 %) с воздухом. Размер пропитываемых заготовок 80х80х700
мм. Давление с одного торца заготовки 4-8 МПа, а с другого торца заготовки –
разряжение 0,08 МПа при температуре пропитывающего состава 70-75 °С.
Влажность заготовки перед пропиткой должна составлять 3-5 %.
Образцы из непропитанной и пропитанной древесины березы представлены
на рисунке 4.
а - непропитанный брусок; б – брусок, пропитанный вязкотекучим составом в
виде аэрозоля
Рисунок 4 – Внешний вид древесины березы
Для снижения коэффициента трения и увеличения износостойкости подшипников в древесину необходимо ввести антифрикционный состав на маслянистой основе (минеральное масло, солидол, парафин, церезин и т.д.) в количестве
6-10 % от массы сухой древесины.
Если содержание смазки в деревянном подшипнике менее 6 %, то коэффициент трения увеличивается в несколько раз. При содержании смазки более 10 %
коэффициент трения не снижается, но снижаются прочность и износостойкость
древесины, так как смазка является пластификатором и способствует её размягчению.
10
Обработка экспериментальных данных производилась с помощью пакета
программ STATISTICA. В результате было получено регрессионное уравнение
второго порядка. Уравнение адекватно описывает зависимость содержания
смазки в образце от плотности древесины, температуры аэрозоля и давления в
ячейке (1).
С  1,38884  0,00612   0,10839t  16,53598 P  0,00014 t  0,01813 P 
(1)
0, 21031tP  0,00028tP  0,00001 2  0,00018t 2  3, 22211P 2
Результаты опытов представляются в виде многочлена второго порядка, который достоверно описывает зависимость износа в образце от плотности древесины, температуры аэрозоля и давления в ячейке (2).
h  3,71421  0,01765  0,04708t  2,79821P  0,00006 t  0,0075 P 
(2)
0,04375tP  0,00006 tP  0,0001t 2  1, 21398P 2
При выполнении многокритериальной оптимизации получены оптимальные
значения входных и выходных параметров.
Получены аналитические закономерности содержания смазки в образце (С,
%) и износа (h, мкм). Для удобства их восприятия они представлены в виде
графических изображений с помощью поверхностей отклика (рисунок 5).
а)
б)
а – для содержания смазки в образце С, %; б – для величины износа h, мкм
Рисунок 5 – Частные поверхности отклика при оптимизации
кинематических параметров С и h
Износ древесины, с различным содержанием пропиточного состава после
уплотнения до 1200 кг/м3 был определен при контактном давлении 24 МПа и
скорости скольжения 0,02 м/с. Величина износа была измерена после 200 часовой
выработки (рисунок 6).
11
Рисунок 6 – Износ заготовок из прессованной древесины, пропитанной
смазкой
Древесина, пропитанная вязкотекучими составами в виде аэрозоля, обладает значительно большей теплопроводностью вдоль волокон, что способствует
снижению температуры в зоне трения. Это достигается за счет того, что стенки
сосудов древесины покрываются тонким слоем состава, соответственно, увеличивается плотность и теплопроводящая способность.
Обозначенное свойство благоприятно сказывается на рабочих характеристиках полученных подшипников. Теплопроводность древесины березы после
пропитки аэрозолем и уплотнении варьируется в интервале 4,5-5,0 Вт/м·К, что в
десятки раз выше показателей натуральной древесины. Это способствует лучшему отведению температуры из зоны трения.
Результаты экспериментов изменения содержания смазки и износа древесины от плотности древесины представлены на рисунке 7.
а)
б)
Рисунок 7 – Изменение содержания пропиточного состава в образце (а)
и износа (б) от плотности древесины
Оптимальные показатели содержания смазки в образце и износа, соответственно 8,1 % и 5,91 мкм, достигаются при плотности древесины 600 кг/м3 (материал - береза).
При меньшей плотности древесины наблюдается значительное увеличение
износа и процента содержания смазки. Это, в свою очередь, ухудшает качество
работоспособности подшипников скольжения.
Экспериментально было установлено влияние температуры пропитывающего состава на содержание смазки в образце и величину износа. Температура
12
аэрозоля t °С (рисунок 8) варьировалась в интервале от 40 °С до 80 °С с шагом
интервала в 20 °С.
а)
б)
Рисунок 8 – Изменение содержания пропиточного состава в образце (а) и
износа (б) от температуры аэрозоля
Из представленных результатов экспериментов можно сделать вывод о том,
что при значениях температуры аэрозоля 70-80 °С достигаются оптимальные
показатели содержания смазки 8 % и величины износа 6,22 мкм. при увеличении
температуры смазки выше 80 °С возможно ее выкипание с повышенным маслянистым парообразованием. Уменьшение температуры смазки ниже 70 °С не
позволяет достичь необходимой вязкости пропиточного раствора.
В пятой главе рассчитан экономический эффект от внедрения научных
разработок в технологию для изготовления брусков на линии улучшения свойств
древесины при расчетном объеме производства 12,45 м3/год.
Таблица 2 - Показатели физико-механических и триботехнических свойств
подшипникового материала
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
Показатели свойств
Плотность, кг/м3
Влажность, %
Содержание смазки, %
Теплопроводность, Вт/м·К
Предел прочности при сжатии вдоль волокон, МПа
Коэффициент трения
Износ, мкм на 1 тыс.м. пути
Допустимая температура в
зоне трения, °С
Известный
(авт. Свид.
СССР
№409854)
Древесина,
пропитанная в
автоклаве и
уплотненная
1200-1250
2-3
8-12
0,9
1200-1250
2-3
8-12
4,0-4,5
Древесина,
пропитанная
смазкой в виде
аэрозоля и уплотненная
1200-1250
2-3
6-10
4,5-5
150-160
170-180
170-180
0,06-0,08
20-25
0,05-0,07
16-18
0,038-0,042
5,6-6,5
90-100
120-140
120-130
13
Эффект составит 2,3 млн. руб. в год. Поскольку в конечном итоге получается существенная прибыль, целесообразно использовать установку для пропитки древесины аэрозолем и оптимальные режимы процесса пропитки в производстве уплотненной древесины как конструкционного материала для
производства деревянных втулок и подшипников скольжения в ООО «Модификация».
Разработана схема внедрения установки для пропитки древесины вязкотекучими составами в виде аэрозоля в деревообрабатывающее производство на базе линии улучшения свойств древесины ЛМД-1. Результатом внедрения является: увеличение качества подшипников скольжения и снижение
трудоемкости их изготовления (таблица 2).
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. Определены размеры проводящих анатомических элементов древесины
различных пород, позволяющие произвести выбор оптимальных параметров
технологии пропитки, определить расход пропитывающего состава обеспечивающие равномерное распределение его по объему образцов древесины.
2. Разработана математическая модель, описывающая процессы массопереноса в древесине применительно к технологической операции пропитки заготовок
вязкотекучими составами в виде аэрозоля, позволяющая прогнозировать развитие
по длине образца со временем полей давления, скорости дисперсной системы,
концентраций осажденной и неосажденной жидкой фазы в зависимости от
пористости, свойств пропиточного состава, режимных параметров.
3. Разработана конструкция и изготовлена опытная установка сквозной
пропитки древесины с торца под давлением, позволяющая вводить аэрозольную
смесь антифрикционного состава.
4. Получены уравнения регрессии, позволяющие рассчитать технологические параметры при введении в древесину вязкого текучего состава Biol в виде
аэрозоля. Проведена многокритериальная оптимизация полученных результатов,
в ходе которой определены значения варьируемых параметров пропитки древесины, при которых содержание смазки Biol составляет 6-10 %, а величина износа 57 мкм.
5. Определены значения граничных условий технологических параметров,
обеспечивающие получение материала с высокими эксплуатационными свойствами: плотность древесины 600 ±40 кг/м3; температура аэрозоля 80 ±10 °С;
давление в ячейке 0,8 ±0,1 МПа; содержание смазки в образце 8 ±2 %; износ 5,6
±1 мкм.
6. Установлены значения коэффициента трения древесины по металлу, полученной путем введения в неё смазки в виде аэрозоля, превосходящей аналоги
(чугуны, баббиты, текстолит, капрон и др.) по величине коэффициента трения в 2
раза при условии повышенного давления в зоне контакта и малых скоростей
скольжения.
7. Установлены значения теплопроводности древесины пропитанной вязкотекучими составами в виде аэрозоля с равномерным распределением по объему
заготовки, превышающие аналогичные показатели натуральной и пропитанной в
автоклаве древесины в 5 раз.
14
8. Разработаны рекомендации по внедрению технологии пропитки древесины вязкотекучими составами в виде аэрозоля в производство подшипников
скольжения из антифрикционной прессованной древесины. Внедрение технологии позволит получить экономический эффект в размере 2,3 млн. руб. при объеме
производства 12,45 м3/год.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ
ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
В изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России
1. Шамаев, В. А., Композиционная фанера с добавками наноцеллюлозы
[Текст] / В. А. Шамаев, Д. А. Паринов // Вестник Московского государственного
университета леса - Лесной вестник. - 2016. - Т. 20, № 3. - С. 95-100. - Библиогр.: с.
100 (10 назв.).
2. Паринов, Д.А. Пропиточная установка для повышения антифрикционных
свойств конструкционного материала на основе модифицированной древесины
[Текст] / Паринов Д.А. // Вестник Московского государственного университета
леса - Лесной вестник. Forestry Bulletin. - 2017. Т. 21. № 4. С. 95-100.
3. Состояние вопроса производства и эксплуатации железнодорожных шпал
из различных материалов [Текст] / Т. К. Курьянова [и др.] ; Т. К. Курьянова, А. Д.
Платонов, М. А. Михеевская, Д. А. Паринов, А. О. Сафонов, Н. В. Мозговой, Е. А.
Первакова // Лесотехнический журнал. - 2017. - Т. 7, № 4 (28). - С. 157-166. Библиогр.: с. 165 (10 назв.).
4. Паринов, Д. А. Разработка параметров технологического процесса для
производства заготовок шпал из модифицированной древесины [Текст] / Д. А.
Паринов, В. А. Шамаев, И. Н. Медведев // Лесотехнический журнал. - 2018. - Т. 8,
№ 1 (29). - С. 154-165. - Библиогр.: с. 163 (16 назв.).
В изданиях, входящих в базы данных Web of Science
5. Shamaev, V.A. & Parinov, D.A. & Polilov, A.N. (2018). Study of the Plain
Bearings of Modified Wood for Heavy-Loaded Friction Assemblies. Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 47. 168-172. 10.3103/S1052618818020115.
6. Shamaev Vladimir, Parinov Dmitry, Medvedev Ilya. Wood Modification by
Pressing. Engineering Studies, Issue 3 (2), Volume 10. Taylor & Francis, 2018. 708718 pp.
7. Vladimir Shamaev, Dmitry Parinov, Ilya Medvedev. Study Of Modified
Wood As A Bearing Material For Machine-Building. International Conference on
Aviamechanical Engineering and Transport (AviaENT 2018), Advances in Engineering
Research, volume 158, 478-482 pp.
Патенты и свидетельства
8. Пат. 2646612 Российская Федерация, МПК B27K 3/02 (2006.01) Способ
пропитки древесины [Текст] / Шамаев В.А., Паринов Д.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный лесотехнический
университет имени Г.Ф. Морозова". – № 2017106989; заявл. 02.03.2017; опубл.
06.03.2018, Бюл. №7. – 6 с.: ил.
В других изданиях и материалах конференций
9. Паринов, Д. А. Состояние и проблемы получения железнодорожных
шпал из модифицированной древесины [Электронный ресурс] / Д. А. Паринов, В.
А. Шамаев // Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века
: труды 9 Международного евразийского симпозиума, Екатеринбург, 23-
15
25.09.2014 г. / под науч. ред. В. Г. Новоселова. - Екатеринбург : ФГБОУ ВПО
«Уральский государственный лесотехнический университет», 2014. - С. 88-92.
10. Паринов, Д. А. Пропиточная установка для получения новых материалов из модифицированной древесины [Текст] / Д. А. Паринов // Инновационные
технологии на базе фундаментальных научных разработок - прорыв в будущее:
Сборник докладов региональной научной конференции студентов, аспирантов и
молодых ученых, Воронеж, 25-26 ноября 2014 года / Воронежский инновационнотехнологический центр. - Воронеж, 2014. - С. 156-159. - Библиогр.: с. 159 (3
назв.).
11. Паринов, Д. А. Давление набухания (напряжения) прессованной и модифицированной карбидом древесины, при увлажнении и высушивании [Текст] /
Д. А. Паринов, Р. В. Юдин, В. А. Шамаев // Современные материалы и технологии их создания : Сборник научных трудов по материалам Международной
заочной научно-практической конференции / гл. ред. В. М. Бугаков ; Фед. гос.
бюджет. образоват. учреждение высш. проф. образования "Воронеж. гос. лесотехн. акад. Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и
практика. (Воронеж, 16-17.10.2014 г).- Воронеж.- 2014. - № 4, ч. 3 (9-3). - С. 85-88.
- Библиогр.: с. 88 (6 назв.). DOI: 10.12737/6111
12. Паринов, Д. А. Исследование процесса и разработка установки аэрозольной пропитки древесины [Текст] / Д. А. Паринов, Р. В. Юдин, В. А. Шамаев //
Современные материалы и технологии их создания : Сборник научных трудов
по материалам Международной заочной научно-практической конференции.
Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика . –
(Воронеж, 16-17.10.2014). – Воронеж. - 2014. - № 4, ч. 3 (9-3). - С. 231-237. Библиогр.: с. 237 (5 назв.). DOI: 10.12737/6152
13. Паринов, Д. А. Повышение теплопроводности древесины в процессе ее
металлизации [Текст] / Д. А. Паринов, Р. В. Юдин, В. А. Шамаев // Техника и
технологии – мост в будущее: Сборник научных трудов по материалам Международной заочной научно-практической конференции. Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика (Воронеж, 10-12.12.2014
г.) / ФГБОУ ВПО ВГЛТА. - Воронеж, 2014. - № 5, ч. 4 (10-4). - С. 218-222. Библиогр.: с. 221-222 (8 назв.). DOI: 10.12737/7101
14. Шамаев, В.А. Сушка древесины трудносохнущих пород [Текст] / В.А.
Шамаев, И.Н. Медведев, Д. А. Паринов // Евразийский Союз Ученых (ЕСУ).
Технические науки. Ежемесячный научный журнал № 9 (17) / 2014. Москва, 2014.
с. 164-165.
15. Паринов, Д. А. Zur geschichtlichen Entwicklung von Holzimpragnieren
[Текст] / Д. А. Паринов, Л. В. Дворникова ; D. A. Parinov, L. V. Dvornikova
// Молодежь и наука: реальность и будущее : материалы 8 Международной
научно-практической конференции, (Невинномысск, 03.03.2015 г). - Невинномысск. - 2015 г. / редкол.: Т. Н. Рябченко, Е. И. Бурьянова. - Невинномысск :
Невинномысский институт экономики, управления и права, 2015. - Т. 1 . - С. 6162. - Библиогр.: с. 62 (3 назв.).
16. Паринов, Д. А. Технология пропитки древесины на аэрозольной установке [Текст] / Д. А. Паринов, В. А. Шамаев // Актуальные проблемы сушки и
термовлажностной обработки материалов в различных отраслях промышленности
и агропромышленном комплексе : сборник МЛНЧ, Москва, 22-23 сентября 2015
г. - М. ; Курск : Университетская книга, 2015. - С. 314-316. - Библиогр.: с. 316 (6
назв.).
16
17. Паринов, Д. А. Гидроимпульсный метод пропитки сырой древесины с
использованием ультразвука [Текст] / Д. А. Паринов ; Д. А. Паринов // Актуальные проблемы сушки и термовлажностной обработки материалов в различных
отраслях промышленности и агропромышленном комплексе : сборник МЛНЧ,
Москва, 22-23 сентября 2015 г. - М. ; Курск : Университетская книга, 2015. - С.
316-318. - Библиогр.: с. 318 (6 назв.).
18. Паринов, Д.А. Пропиточная установка для получения новых материалов
из модифицированной древесины [Текст] / Д.А. Паринов // В сборнике: «Инновационные технологии на базе фундаментальных научных разработок -прорыв в
будущее», Воронеж, 25-26 ноября 2014 г. Материалы региональной научной
конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. 2014. С. 156-159.
19. Паринов, Д. А. Исследование процесса пропитки древесины с торца под
давлением аэрозольным способом [Текст] / Д. А. Паринов // Актуальные проблемы
воспроизводства, переработки и утилизации природных полимеров с использованием возобновляемых источников энергии : Сборник научных трудов по материалам
Международной заочной научно-практической конференции. Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика (Воронеж, 0307.10.2016 г.). - Воронеж, 2016. - № 5, ч. 2 (25-2). - С. 75-79. - Библиогр.: С. 79 (6
назв.).
20. Шамаев, В.А. Тестирование и стандартизация подшипников скольжения
из модифицированной древесины [Текст] / Шамаев, В.А., Паринов Д.А. // Актуальные вопросы использования возобновляемых природных ресурсов и регенеративной энергетики – Матер. Межд. молодежного форума, Воронеж, ВГЛТУ 16-18
окт. 2017 г., - Воронеж. - С. 126-129.
Просим принять участие в работе диссертационного совета Д 212.034.02 или выслать Ваш
отзыв на автореферат с заверенными подписями в двух экземплярах по адресу: 394087, г.
Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический
университет имени Г.Ф. Морозова», ученому секретарю.
Паринов Дмитрий Александрович
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОПИТКИ ДРЕВЕСИНЫ АЭРОЗОЛЕМ
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
__________________________________________________________________________
Подписано к печати ______ Формат 60×90 1/16. Объем 1 п.л.
Тираж 100 экз. Заказ ______ Отпечатано в УОП ФГБОУ ВО «ВГЛТУ»
394087, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
721 Кб
Теги
аэрозолей, древесины, разработка, технология, пропитка
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа