Механическая прочность древесины (1100342), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Под действием тепла плит влага издревесины испаряется достаточно интенсивно. Этот способ чаще всегоиспользуют при просушке фанеры и гнутых деталей древесины.Древесину можно высушить с помощью специальных электрическихвысокочастотных генераторов. К материалу подают ток высокой частоты.В цепи генератора древесина играет ту же роль, что и диэлектрик вконденсаторе.
Энергия переменного тока преобразуется в тепловую.178Результат — древесина прогревается и просыхает. Этот способ весьмаэффективен, но связан со значительным расходом электроэнергии, из-зачего и не получил широкого применения.Наиболее экзотическим видом сушки является сушка на коршо. Этимспособом сушат дерево, предназначенное для обработки, непосредственнона месте. У растущего дерева подрубают кольцом заболонь — часть стволау основания. В результате прекращается поступление корневых соков, асодержащаяся непосредственно в стволе влага всасывается и испаряетсякроной дерева. За несколько дней, пока не завянет крона, влажностьдревесины падает на 35-40%. У данного способа главный недостаток —усложнение процесса лесозаготовок.До середины 19-ого века использовались другие способы древесины,иногда достаточно экзотические.Например, древесину замачивали вльняном масле.
В чугун помещали заготовку и наливали туда же льняноемасло, а затем в течение нескольких часов проваривали на медленномогне. Выпаренное таким способом дерево было пригодно для ручнойобработки.Еще один способ — парафирование. В посуду с растоплешшмпарафином опускали заготовки и ставили в печь при температуре около50°. Через несколько часов материал вынимали и оставляли просыхать нанесколько дней. В результате такой обработки древесина приобреталакрасивый оттенок с отчетливым узором текстуры, практически нетрескалась и не коробилась.В работе было решено остановиться на атмосферной сушке изсоображений, как стоимости, так и сохранности древесины.
Быстрыеспособы сушки могут создавать нежелательные внутренние напряжения,при атмосферной мы вели визуальный контроль состояния древесины, атакже за количеством оставшейся влажности.179Варьируя климатические условия, мы пытались достипгуть наиболееплавного высушивания без возникновения каких-либо дефектов.6.4.5. Об изменении влажности сосны в зависимости от временигода.Приподготовкевторойсериииспытаний возниклапроблемасохранности широких брусьев. Дело в том, что широкий брус подверженрастрескиванию даже при мягких режимах сушки. Когда, после первойпорубки и сушке в течение полугода, состояние древесины нельзя былооценить даже как удовлетворительное, было решено попробовать добытьдерево при наименьшей сезонной влажности, тем самым попытатьсяизбежатькатастрофическоговозрастания внутреннихнапряжений ирастрескивания.За основу были приняты следующие данные:Древесина растущего дерева к моменту рубки имеет различнуювлажность в зависимости от породы дерева, времени рубки и другихфакторов.
Содержание воды в дереве, как показывают исследования,изменяется не только в течение года, но и в течение суток. Наибольшаявлажность наблюдается в утренние часы — 186%, вечером - 150%, вполдень— 132% (Иванов).Годичные колебания влажности у сосны исследовались Госом.Распределение влажности по месяцам показано в следующей диаграмме(рис. 6.2.) [21]:Разницамеждумаксимумомиминимумомвлажности,наблюдающаяся в течение года у сосны достигает 17%.Распределение влаги в стволе у растущего дерева неравномерно какпо поперечному сечению, так и по высоте.
У хвойных пород наибольшейвлажностью обладает комлевая часть, в средней части ствола наблюдается180наименьшая влажность, а в верхней, где находится крона, снованаблюдается повышение влажности.110В% воды к сухому весу^s//*S'месяцыS/ff/Рис. 6.2 Изменение влажности сосны повременам годаТакже влажность древесины у многих пород зависит от возраста: чеммоложе дерево, тем выше у него влажность. Кроме того, у молодыхдеревьев колебания влажности в течение года существеннее, чем у старых.(По данным Данилова М.Д.).Таким образом, для второй серии испытаний было добыто удвоенноеколичество древесины, при этом первая часть состояла из октябрьскойдревесины, а вторая — из январской.181Нужно заметить, что подобный план не принес желаемых результатовотносительно качества получаемой после сушки древесины, однако издвойного объема удалось выбрать необходимое количество хорошосохранившихся брусьев для изготовления образцов.6.4.6.
Математическая обработка полученных результатов с цельюобоснования достоверности эксперимента.В 1930 году Ваниным СИ., а несколькими годами позже ПевцовымА.Х.и Перелыгиным Л.М. [79] было указано на необходимостьприменения математической статистики при исследовании механическихсвойств древесины, что позже отразилось в стандартах для испытанийдревесины в виде необходимого правила.Согласно стандартам при вычислении средних показателей физикомеханических свойств древесины необходимо определять следующиевеличины:- среднюю арифметическую величину показателя М;пгде 2)х - сумма величин всех вариантов, a n - число вариантов.- среднее квадратическое отклонение;V и-11822где J]ar - сумма квадратов отклонений вариантов от средней величиныМ.ошибка средней арифметической;m = ±-j=- вариационный коэффициент или коэффициент изменчивости;V = —100%м- точность опыта;Р = —100%мПри изгибе коэффициент изменчивости должен быть не более 15%,при сжатии не более 13% (Леонтьев Н.Л.
[57])Кроме обязательных характеристик корректности проведенногоэксперимента, для решения поставленных задач определялись следующиепараметры:-объем образца;- плотность (из-за заметного влияния объемного веса на прочность);- среднее арифметическое плотности;- вид, количество волокон и годовых колец;- параллельность волокон по всему образцу;- угол отклонения волокон от вертикальной линии (если он был);- разрушающее напряжение;- среднее арифметическое напряжения;183- величины остаточных деформаций при циклическом нагружении.6.5.Первая серия испытаний.6.5.1. Распиловка деревьев на брусья.Любая подготовка к проведению эксперимента начинается с выбораматериала для испытаний.
Чтобы исключить влияние возраста, условийпроизрастания, различия почв и т.п. мы отправились на делянкублизНовосибирска, где велась порубка промышленной сосны леспромхозом ивыбрали четыре дерева примерно схожего диаметра, одинакового возраста,растущих относительно свободно, без помех со стороны ближнихдеревьев, с максимально ровным стволом, так, чтобы ветки начинались какможно выше.Выбранныедеревьябылисрублены(январь2002года),промаркированы и доставлены на лесопилку.
В течение недели ихразделали на кряжив соответствии с принятыми правилами. Чтобыисключить попадание особо крупных сучков в кряж пришлось пойти попути нерационального использования материала, взяв лишь по одномукряжу из каждого дерева.Возраст деревьев составил 85±5 лет.Каждый кряж пронумеровали по принципу «номер дерева-порядковый номер кряжа» и еще через пару недель распустили на брусья.Из деревьев 1, 3 и 4 взяли по четыре бруса, а из дерева 2 лишь два бруса,что обуславливалось выраженной кривизной волокон по длине кряжа.Схема распиловки кряжей на брусья представлена на рисунке 6.1.184Особое внимание уделялось расположению брусьев в кряже. В кряжеотмечали середину, из которой проводили четыре радиуса под углом в 90°.Место выпила бруса размечали так, чтобы все брусья лежали наодинаковом расстоянии от середины, радиус проходил через центр бруса,а грани бруса были бы перпендикулярны радиусам.Дополнительнымусловием являлось отсутствие в брусьях сердцевины и прикорных частействола.Итого было получено 14 брусьев длиной 3,2 метра и поперечнымсечением 80x80 мм .
Торцы каждого бруса замазывались краской с цельюуменьшения усушечных трещин. Предполагалось, что перед распиловкойна образцы брусья будут обрезаны на 10-15 см с каждой стороны, чтобыудалить появившиеся трещины.Все брусья были аккуратно доставлены и уложены на полуотапливаемой комнаты в одном здании с испытательным прессомпараллельно друг другу. Между брусьями, для свободной циркуляциивоздуха были оставлены зазоры, приблизительно равные ширине бруса.Все брусья были промаркированы и оставлены для приобретенияравновесной влажности. Температура в комнате держалась около 25°С,относительная влажность воздуха — 50-60%.
Окна были зашторены, чтобына брусья не попадал прямой солнечный свет.При этом необходимо обращать внимание на перепады температурывоздуха, в котором находится древесина. Противопоказанозаноситьбрусья с холода сразу в отапливаемое помещение, потому что в течениенесколькихчасовдревесинапридетвпошгуюнегодностьиз-завозникновения трещин.Выбираятемпературно-влажностныйрежимхранения,мыориентировались на немецкие рекомендации, прилагаемые к влагомеру.Первоначальнобылазамеренавлажностьсвежесрубленнойдревесины.
Она составила 75±5% в зависимости от дерева.185Через месяц хранения влажность брусьев была замерена повторно.Из каждого дерева наугад выбиралось два бруса, в которые внедрялисьэлектроды влагомера с таким расчетом, чтобы расстояние от торца брусадо первого электрода было больше толщины бруса, но вместе с тем непревышало размера зоны предполагаемого отпила торца.Все брусья высохли приблизительно до одинаковой влажности,которая колебалась в диапазоне 26-28%.Через два месяца после доставки брусьев в комнату новые измеренияпоказали влажность 12 брусьев в 16-17%, и лишь 4 бруса имелиповышешгую влажность около 20%. Тогда с целью выравниваниявлажностных показателей испытуемого материала перед распиловкой наобразцы, брусья с наибольшей влажностью были перенесены в другую,более сухую и теплую комнату.После этого влажность брусьев проверялась через день, и когда онадостигла близкого к стандартному значению в 15+1%, было решено начатьизготовление образцов, учитывая, что непосредственно после распиловкибрусьев на образцы, влажность отдельно взятого образца перед установкойна пресс уменьшится.Общее время атмосферной сушки составило порядка трех месяцев.Такие относительно короткие сроки можно объяснить временем заготовкидревесины и низкой влажностью воздуха в помещении.6.5.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
