Модифицирование древесины микроволновой энергией

Модифицирование древесины микроволновой энергией

Автор: Аксенов Алексей Александрович, Малюков Сергей Владимирович, Городилов Александр Владимирович

Журнал: Resources and Technology @rt-petrsu

Статья в выпуске: 1 т.18, 2021 года.

Бесплатный доступ

Древесина модифицированная, изготовленная по традиционным технологиям, из года в год получает всё более широкое применение для изготовления подшипников. Они достаточно эффективно заменяют подшипники из цветных и чёрных металлов, особенно в узлах трения машин, механизмов и технологического оборудования, которые работают в абразивных, загрязнённых средах и тяжёлых условиях Крайнего Севера при температурах, достигающих -60 0С. Подшипники из модифицированной древесины с большим эффектом заменяют также и подшипники качения при их работе в абразивных средах, когда закрыть доступ на поверхность трения в подшипнике пыли, песка, цемента, окалины, грязи и других абразивов невозможно или это требует создания сложных и дорогостоящих лабиринтовых уплотнений. Многолетним опытом доказано, что прежде чем приступить к созданию новых материалов, необходимо, в первую очередь, глубоко изучить область их применения и установить приоритетные показатели качества, которые определяют работоспособность, надёжность и долговечность изделий, изготовляемых из этих материалов. Целью исследований является разработка теории создания высоких, экологически чистых, энергосберегающих технологий модифицирования древесины с технологическим регулированием (упрочнением) приоритетных показателей качества модифицированной древесины, используемой для изготовления подшипников. В результате предварительных исследований выявлено, что при термообработке древесины микроволновой энергией в процессе прессования и пропитки модифицированной древесины новыми композиционными модификаторами можно получить, ещё более эффективный заменитель цветных и чёрных металлов в узлах трения машин, механизмов и технологического оборудования, работающих в тяжёлых условиях эксплуатации. Проведённое теоретическое исследование показало, что имеет место высокий эффект термообработки древесины микроволновой энергией при её модифицировании, который заключается не только в ускорении удаления влаги (сокращение цикла сушки), но и в ускорении релаксации внутренних напряжений, возникающих при уплотнении древесины, а также упрочнении модифицированной древесины, т. е. её «закаливании».

Еще

Модифицированная древесина, термообработка, ускорение релаксаций напряжений, сушка древесины, твердость древесины, пластификация

Короткий адрес: https://sciup.org/147227138

IDR: 147227138   |   УДК: 674.812   |   DOI: 10.15393/j2.art.2021.5663

Modification of wood microwave energy

Modified wood manufactured with traditional technologies is increasingly used for bearings fabrication. They quite effectively replace bearings made of non-ferrous and ferrous metals, especially in friction units of machines, mechanisms and technological equipment that operate in abrasive, polluted environments and harsh conditions of the Far North at temperatures reaching minus 60 0С. Bearings made of modified wood also effectively replace rolling bearings if they operate in abrasive environments, when it is impossible to block the access of dust, sand, cement, oxide scale, dirt and other abrasives to the friction surface in the bearing or when complex and expensive cartridge-type bearings should be made. Long-term experience has proved that to create new materials it is necessary to start with deep study of their designated area and to establish priority quality indicators that determine the performance, reliability and durability of products made from these materials. The aim of the research is to develop a theory of creating high, environmentally friendly, energy-saving technologies for modifying wood with technological regulation (hardening) of the priority indicators of the quality of modified wood used for bearings manufacture. Our exploratory research revealed that heat treatment of wood with microwave energy in the process of pressing and impregnation of modified wood with new composite modifiers may result in a new, even more effective substitute for non-ferrous and ferrous metals in friction units of machines, mechanisms and technological equipment operating in difficult conditions. The authors' theoretical study showed that wood heat treatment with microwave energy is effective not only because it accelerates the removal of moisture (shortening the drying cycle), but it also accelerates the relaxation of internal stresses arising during compaction of wood, as well as hardening of modified wood, i.e. its "hardening".

Еще

Список литературы Модифицирование древесины микроволновой энергией

  • Семенов Д. Ю., Соколов И. В., Орехов А. В. К вопросу выбора способа модифицирования древесины на основании критериев — применимости и долговечности // Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе: сб. ст. 69-й междунар. научно-практич. конф.: в 3 т. / под ред. С. В. Цыбакина, С. А. Полозова, А. В. Рожнова. Караваево, 2018. С. 77—82.
  • Курьянова Т. К., Платонов А. Д., МихеевскаяМ. А., Снегирева С. Н., Первакова Е. А. Теоретические основы получения модифицированной древесины // Лесотехнический журнал. 2018. Т. 8, № 1 (29). С. 146—154. БОТ: 10.12737/аШс1е_5аЬ0ёГс30ё6Й3.06547595.
  • Balboni B. M., Ozarska B., Garcia J. N., Torgovnikov G. Microwave treatment of Eucalyptus macrorhyncha timber for reducing drying defects and its impact on physical and mechanical wood properties // Eur. J. Wood Wood Prod. 2017. No. 76 (3). P. 861—870. DOI: 10.1007/s00107-017-1260-1.
  • Aksenov A. A., Malyukov S. V. Microwave modification of wood: determination of mechanical properties of softwood // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Forestry Forum «Forest ecosystems as global resource of the biosphere: calls, threats, solutions». 2020. P. 012—012. DOI: 10.1088 / 1755-1315 / 595/1/012012.
  • RajewskaK., Smoczkiewicz-WojciechowskaA., Majka J. Intensification of beech wood drying process using microwaves. // Chem. Process Eng. 2019. No. 40 (2). P. 179—187. DOI: 10.24425/cpe.2019.126110.
  • Couceiro J., Hansson L., Sehlstedt-PerssonM., Vikberg T., SandbergD. The conditioning regime in industrial drying of Scots pine sawn timber studied by X-ray computed tomography: a case-study // Eur. J. Wood Wood Prod. 2020. No. 78 (4). P. 673—682. DOI: 10.1007/s00107-020-01549-2.
  • Dedic A. D., Svrzic S. V., Janevski J. N., Stojanovic B., Milenkovic M. D. Three-dimensional model for heat and mass transfer during convective drying of wood with microwave heating // J. Porous Media. 2018. No. 21 (10). P. 877—886. DOI: 10.1615/jpormedia.2018018908.
  • Kostoreva A. A., Kostoreva Z. A., Rogovaya L. V., Loginov V. S. Research of heat and mass transfer processes in conditions of microwave heating of wet wood // MATEC Web Conf. 2017. No. 110. P. 01—043. DOI: 10.1051/matecconf/201711001043.
  • Шамаев В. А., Паринов Д. А., Полилов А. Н. Исследование подшипников скольжения из модифицированной древесины для тяжелонагруженных узлов трения // Проблемы машиностроения и надёжности машин. 2018. № 2. С. 54—59.
  • Гаянова А. Р. Актуальность применения подшипников из модифицированной древесины в узлах трения машин и механизмов // Сборник статей XXVIII Междунар. научно-практич. конф.: в 2 ч. Пенза, 2019. С. 70—72.
  • Медведев И. Н. Разработка технологии и оборудования для получения заготовок шпал и опор линий электропередач из модифицированной древесины // Лесной вестник. Forestry Bulletin. 2018. Т. 22, № 6. С. 102—109. DOI: 10.18698/2542-1468-2018-6-102-109.
  • Шамаев В. А. Стандарты в области модифицирования древесины // Строение, свойства и качество древесины — 2018: материалы VI Междунар. симпозиума имени Б. Н. Уголева, посвящённого 50-летию Регионального Координационного совета по современным проблемам древесиноведения. Новосибирск, 2018. С. 220—221.
  • Усов Д. В., Владимирова Е. Г. Исследование предела прочности клеевого соединения при скалывании вдоль волокон термически модифицированной древесины дуба (Quercus robur L.) // Деревообрабатывающая промышленность. 2018. № 4. С. 18—24.
  • Снегирева С. Н., Платонов А. Д., Паринов Д. А., Медведев И. Н., Киселева А. В. Повышение качества пропитки древесины берёзы различными способами // Лесотехнический журнал. 2019. Т. 9, № 4 (36). С. 126—133. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2019.4/14.
  • Шакирова О. И. Ползучесть и обратная ползучесть натуральной и пластифицированной древесины берёзы при прессовании поперёк волокон // Лесотехнический журнал. 2020. Т. 10, № 1 (37). С. 145—152. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2020.1/15.
  • Medvedev I. N., ParinovD. A., Shakirova O. I. Railroad ties produced from modified wood for cold climate regions // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Scientific and Practical Conference «Forest Ecosystems as Global Resource of the Biosphere: Calls, Threats, Solutions». 2019. P. 012—064. DOI: 10.1088 / 1755-1315 / 392/1/012064.
  • Shamaev V. A., Medvedev I. N., Parinov D. A. Study of modified wood as a bearing material for machine-building // Advances in Engineering Research. Proceedings of the International Conference «Aviamechanical engineering and transport» (A VENT 2018). 2018. P. 478—482. DOI: 10.2991/avent-18.2018.92.
  • Ильюшин А. А. Труды. Моделирование динамических процессов в твёрдых телах и инженерные приложения. М.: Физматлит, 2009. Т. 4. 620 с.
  • Работнов Ю. Н. Механика деформируемого твёрдого тела: учебник. 2-е изд., испр. М.: Наука, 1988. 711 с.
  • Platonov A. D., Kuryanova T. K., MikheevskayaM. A., Snegireva S. N. Increasing the service life of sleepers made from birch wood // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Jubilee Scientific and Practical Conference «Innovative Directions of Development of the Forestry Complex (F0RESTRY-2018)». 2019. P. 012—030. DOI: 10.1088 / 1755-1315 / 226/1/012030.
  • Medvedev I. N., Shamaev V. A., Parinov D. A., Shakirova O. I. Producing sleepers from modified wood for railways in cold regions // Lecture Notes in Civil Engineering. 2020. Т. 49. P. 197— 204. DOI: 10.1007/978-981-15-0450-1_20.
  • Паринов Д. А., Шамаев В. А., Медведев И. Н. Разработка параметров технологического процесса для производства заготовок шпал из модифицированной древесины // Лесотехнический журнал. 2018. Т. 8, № 1 (29). С. 154—165. DOI: 10.12737/article_5ab0dfc4643417.34919882.
  • Огарков В. Б., Стородубцева Т. Н. Расчёт напряжённо-деформированного состояния анизотропной цилиндрической оболочки: деп. рук. № 2254-В2002 25.12.2002.
  • Фомина О. А. Способы модифицирования древесины лиственных пород: отечественный и зарубежный опыт // Дневник науки. 2017. № 9 (9). С. 4.
  • Врублевская В. И., Макеев В. В. Абразивное изнашивание антифрикционного материала на основе модифицированной древесины берёзы // Трение и износ. 2019. Т. 40, № 5. С. 535—539.
  • Аникеева М. В., Врублевская В. И. Антифрикционные характеристики подшипников скольжения из модифицированной прессованной древесины // Трение и износ. 2020. Т. 41, № 5. С. 612—618.
  • Shamaev V. A., Parinov D. A., Polilov A. N. Study of the plain bearings of modified wood for heavy-loaded friction assemblies // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2018. Т. 47, No. 2. P. 168—172. DOI: 10.3103 / S1052618818020115.
  • Shamaev V. A. Computer simulation of the process of end-grain wood treatment under pressure // Acta Facultatis Xylologiae Zvolen. 2020. Т. 62, No. 1. P. 29—39. DOI: 10.17423/afx.2020.62.1.03.
  • Yudin R. V., Parinov D. A., Medvedev I. N. Design engineering and manufacturing of technology of bearings for heavy-duty friction units // Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2020. Т. 1. P. 1251—1258. DOI: 10.1007 / 978-3-030-22041-9_130.
  • Shamaev V. A., Medvedev I. N., Parinov D. A., Shakirova O. I., Anisimov M. V.Investigation of modified wood as a material power transmission pole produced by self-pressing method // Acta Facultatis Xylologiae Zvolen. 2018. Т. 60, No. 2. P. 25—32. DOI: 10.17423/afx.2018.60.2.02.
  • Kiseleva A. V., Snegireva S. N., Platonov A. D., Pinchevska O. A. Density formation along the trunk radius in various wood species based on latitudinal or altitudinal zoning // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Forestry Forum «Forest ecosystems as global resource of the biosphere: calls, threats, solutions». 2020. P. 012—055. DOI: 10.1088 / 1755-1315 / 595/1/012055.
  • Ouertani S., Koubaa A., Azzouz S., Bahar R., Hassini L., Belghith A. Microwave drying kinetics of jack pine wood: determination of phytosanitary efficacy, energy consumption, and mechanical properties // Eur. J. Wood Wood Prod. 2018. No. 76 (4). P. 1101—1111. DOI: 10.1007/s00107-018-1316-x.
  • He X., XiongX., Xie J., Li Y., Wei Y., Quan P., Mou Q., LiX. Effect of microwave pretreatment on permeability and drying properties of wood // BioResources. 2017. No. 12 (2). P. 3850—3863. DOI: 10.15376/biores.12.2.3850-3863.
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp