Рассылка

Для того, чтобы получать уведомления о новых номерах журнала, оставьте свой E-mail адрес.



3 номер за 2022 год

Содержание 3 номера
за 2022 год

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ С ПРИМЕНЕНИЕМ ИНФОРМАЦИОННО-ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ

Статья посвящена исследованиям по определению детальности разбивки и контролю возведения дорожных закруглений различными методами, в данном случае при помощи информационно – интеллектуальных систем. Применяемые на практике разбивочные интервалы обеспечивают иногда либо недостаточную, либо излишнюю детальность разбивки. Так, недостаточная детальность приводит к неточностям, отклонениям от проектных геометрических параметров закруглений, что ведет к ухудшению эксплуатационного качества лесовозной автомобильной дороги, технико-экономических показателей и безопасности движения. Излишняя детальность приводит к снижению производительности разбивочно – контрольных работ, задержке поточно – строительного процесса, неоправданно большому количеству разбивочных знаков, неизбежно уничтожаемых, подлежащих восстановлению и мешающих работе дорожно-строительных машин и механизмов. Таким образом, в данной статье приводятся результаты исследований по определению оптимальных интервалов детальной разбивки и контроля строительства дорожных закруглений переменной и постоянной кривизны.

Ключевые слова: стереофотограмметрия, стереоскопическая модель, кривая, геодезический метод

Авторы: П.В. Тихомиров, В.В. Швецова, И.А. Саранов, Р.С. Сапелкин, А.Н. Брюховецкий, Е.Д. Щербаков

КРИВАЯ «НОВОГО ТИПА» ИЛИ КАДИОДИДА, ТОРМОЗНАЯ КРИВАЯ И КЛОТОИДА

Статья посвящена криволинейным участкам, во многом определяющим уровень технико-экономических показателей и безопасности движения транспорта. Разбивке подлежат петлеообразные и прямые левоповоротные съезды, характеризующиеся сложным сочетанием горизонтальных и вертикальных кривых. В качестве вертикальной кривой чаще всего здесь применяется квадратная парабола, горизонтальными кривыми являются наиболее отвечающие реальным условиям движения на лесоповоротных съездах – тормозные кривые (серпантин). Представляют интерес плоские пространственные закругления. Эти участки образованы соединением горизонтальной и вертикальной кривых в единую плоско-пространственную кривую. Разбивка таких закруглений непроизводительно делится на вертикальную и горизонтальную. Проектно-изыскательские работы на существующих автомобильных дорогах производятся в основном традиционными геодезическими методами. Таким образом, целью геодезических измерений является пополнение топографической информации о дороге разнообразными данными, связанными с определением геометрических элементов, технико-эксплуатационных показателей и других параметров дороги, которые необходимы проектировщику для принятия оптимального решения. Используя же полученную в результате обработки информацию о дороге в камеральных условиях без дополнительных геодезических работ на объекте исследования. Тем более, что современные достижения в области компьютерных технологий позволяют полностью автоматизировать камеральные процессы, связанные с обработкой материалов наземной стереофотограмметрии.

Ключевые слова: тормозная кривая, центробежная сила, траектория, кривизна, клотоида, кривая, радиус кривизны, элементы тормозной кривой

Авторы: П.В. Тихомиров, В.В. Швецова, И.А. Саранов, Р.С. Сапелкин, А.Н. Брюховецкий, Е.Д. Щербаков

РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОЙ СХЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОЦЕССА ВАКУУМНОЙ СВЧ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

В статье рассмотрены пути повышения энергоэффективности процессов сушки пиломатериалов в электромагнитной среде. Описана разработанная энергосберегающая схема введения процесса вакуумной СВЧ сушки в режиме осцилляции давления среды. Представлена инженерная методика расчета предложенной схемы вакуумной СВЧ сушильной установки с тепловым насосом. Энергообеспечение данной установки предложено осуществлять электрогенератором, работающим за счет выработки электроэнергии на отходах деревообработки. Представлены результаты анализа энергопотребления агрегатов сушильной установки в зависимости от объема загрузки высушиваемых пиломатериалов.

Ключевые слова: сушильная камера, СВЧ нагрев, осциллирующий режим, древесина, вакуумный насос, тепловой насос

Авторы: А.И. Шагеева, П.А. Кайнов, Р.Р. Сафин

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕСОСУШИЛЬНЫХ КАМЕР С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ВОЗДУХА

Сушка пиломатериалов во всей технологии деревообработки является наиболее энергозатратной. По данным различных исследователей доля электрической энергии в общих энергозатратах может составлять до 50 %. С учетом постоянного устойчивого роста цен на электроэнергию можно в ближайшие годы прогнозировать существенное увеличение стоимости сушки древесины, а вместе с этим и стоимости продукции деревообработки. Это приводит производственников и исследователей к необходимости обратиться к такому виду оборудования для сушки пиломатериалов как камеры с естественной циркуляцией агента, которые были весьма распространены в отечественной промышленности в 30-е – 50-е годы прошлого века. Наибольшее распространение получили камеры системы В.Е. Грум-Гржимайло и некоторые другие. К преимуществам камер с естественной циркуляцией воздуха можно отнести отсутствие затрат электроэнергии на привод вентиляторов и их ремонт, а также простоту и более низкую стоимость самих камер. Наряду с указанными преимуществами камеры с естественной циркуляцией имеют и такие существенные недостатки как неравномерное высыхание материала по высоте штабеля, низкий коэффициент заполнения штабеля пиломатериалом, а также относительно большая продолжительность процесса сушки. По мнению многих исследователей причины недостатков камер с естественной циркуляцией кроются в крайне низкой скорости циркуляции (в пределах 0,2 м/с). Действительно, с увеличением скорости циркуляции воздуха по материалу сокращается продолжительность сушки и увеличивается производительность камер, но возрастают эксплуатационные расходы. При малой скорости движения воздуха доски просыхают неравномерно, наблюдается перепад влажности древесины на входе воздуха в штабель и выходе из него. Проходя через штабель воздух увлажняется, при малой скорости движения часть пути он проходит в насыщенном состоянии и поэтому не может захватывать с собой влагу из досок, лежащих дальше от входа в штабель. Если же скорость воздуха сравнительно велика, то благодаря большему его количеству и более быстрому прохождению его по материалу, штабель в целом более равномерно омывается воздухом. Таким образом, одной из основных проблем повышения эффективности камер с естественной циркуляцией является повышение скорости циркуляции и коэффициента заполнения штабеля.

Ключевые слова: сушка пиломатериалов, сушильные камеры с естественной циркуляцией воздуха

Авторы: А.Г. Гороховский, Е.Е. Шишкина, А.В. Мялицин

ПРОГРАММНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ ЦЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Разработана математическая модель процесса экстракции ценных компонентов из растительного сырья, в частности березового гриба чаги. Описана методика проведения аналитических исследований процесса экстракции. Проанализировано влияние изменения коэффициента массопроводности на продолжительность процесса экстракции. Установлен оптимальный размер частиц чаги, при котором обеспечивается высокая скорость извлечения ценных компонентов при рациональной продолжительности процесса. Были представлены профили изменения концентрации экстрактивных веществ по сечению частицы с течением времени в процессе экстрагирования чаги. Выявлено, что активный процесс экстракции наблюдается в поверхностном слое в начале процесса и характеризуется достаточно быстрым падением концентрации в каждом последующем слое. Изучено влияние размера частиц на продолжительность процесса экстракции. Установлен оптимальный размер частиц чаги, при котором обеспечивается высокая скорость извлечения ценных компонентов при рациональной продолжительности процесса. Результаты математического моделирования получены с использованием программной среды Visual Basic for Applications.

Ключевые слова: экстракция, растительное сырье, математическая модель, моделирование, березовый гриб чага

Авторы: А.В. Сафина, Е.Н. Ахметханова, Р.Р. Сафин, Л.Ю. Исмаилов, Е.И. Байгильдеева

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИТА, ПОЛУЧЕННОГО ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ ОБРАБОТКОЙ ДРЕВЕСНОГО НАПОЛНИТЕЛЯ

На сегодняшний день особое внимание уделяется разработке композиционных материалов на основе дешевых отходов растительного и древесного происхождения, а также экологичных связующих веществ, так как в связи с ужесточением экологических требований применение древесно-композитных материалов, содержащих в своем составе вредные связующие, ограничено. Эту нишу успешно занимают древесно-полимерные композиты. Однако, долговечность и конструкционные характеристики древесно-полимерного композита зависят от технических свойств связующего и древесного наполнителя, а эксплуатация композитов во влажной среде может приводить к потере прочности и биоповреждениям. В статье исследована технология высокочастотной (ВЧ) плазменной обработки предварительно термомодифицированной древесной муки с последующим изготовлением древесно-полимерного композита повышенной прочности и гигроскопчности. Проведенные ранее исследования по термомодифицированию древесины, позволили получить необходимые свойства материала, а именно снижение гигроскопичности и давления набухания. Второй ступенью исследования было проведение ВЧ-плазменной поверхностной обработки материала, позволившей улучшить механические свойства древесного наполнителя к полимерному связующему в ДПК на 20-23%.

Ключевые слова: древесная мука, полиэтилен, композит, твёрдость, прочность

Авторы: К.В. Саерова, Ш.Р. Мухаметзянов, Р.Р. Хасаншин

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПРЕССОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ

Рассмотрена проблема оценки физико-механических свойств прессованной древесины крупногабаритных изделий. Показано, что существующие нормативно-технические документы распространяются только на древесину, полученную термохимическим путем и при этом для малогабаритных деталей, т.е. с ненарушенной структурой, поэтому методы оценки свойств для такой древесины будет некорректно использовать для древесины прессованной. Такое положение делает актуальным направлением создание новых методов оценки параметров прессованной древесины. Целью исследований была разработка методов определения физико-механических параметров крупногабаритных изделий на примере шпал из прессованной древесины березы. В работе рассматривались следующие задачи: 1) разработка требований к системе контроля качества крупногабаритных изделий из прессованной древесины; 2) разработка методики испытаний прессованной древесины; 3) выполнение экспериментов; 4) интерпретация результатов экспериментов. В качестве результатов получены методика определения неравномерности степени прессования образцов, уложенных по высоте в пресс-форме; методика для определения послойных показателей механических свойств (статическая твердость, сжатие вдоль волокон, местное смятия поперек волокон) прессованной древесины; выявлено, что статическая твердость прессованной древесины в крупногабаритных изделиях отличается до 3,8% в зависимости от расположения по длине ствола, а расхождение таких значений для не прессованной древесина значительно выше и достигает 16,2 %; предложенные методы более глубоко учитывают специфику процесса прессования крупногабаритных изделий и позволяют точнее оценивать их физико-механические характеристики, поэтому могут быть рекомендованы для использования в практике подобных технологий деревообработки.

Ключевые слова: прессованная древесина; физико-механические параметры прессованной древесины; методика оценки параметров прессованной древесины

Авторы: О.Н. Бурмистрова, В.В. Побединский, И.Н. Кручинин, М.А. Михеевская, Е.А. Кунгурова

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ВОДНО-ВАКУУМНОЙ ЭКСТРАКЦИИ INONOTUS OBLIQUUS

В статье представлена математическая модель водно-вакуумной экстракции Inonotus obliquus (березового гриба чага), описывающая взаимосвязанные процессы стадий предварительной дегазации материала и последовательно чередующихся стадий извлечения ценных компонентов при атмосферном давлении и в режиме вакуумирования. При этом происходящие физические явления рассмотрены через решение внешней задачи (тепломассообмена экстрагента с материалом и паровой фазой) и внутренней задачи - тепломассопереноса внутри материала. Решение внутренней задачи основано на диффузионном переносе целевого компонента через стенку капилляра в экстрагент и его молярном переносе под действием градиента давления внутри частицы чаги. Проведена проверка адекватности разработанной математической модели водно-вакуумной экстракции чаги путем сопоставления расчетных данных с результатами экспериментальными исследований, расхождение между которыми составило 13 %. Последующее моделирование процесса экстракции позволило определить рациональные временные параметры отдельных стадий. Установлено, что стадию предварительной дегазации измельченного сырья целесообразно проводить в течение 4-5 минут, что способствует удалению воздуха и паров влаги из пор и капилляров растительной матрицы. Эффективная продолжительность стадии настаивания при атмосферном давлении составила 15-20 минут, а последующее вакуумирование системы и выдержку смеси при пониженном давлении целесообразно проводить в течение 10 минут. Общая продолжительность водно-вакуумной экстракции Inonotus obliquus составила чуть более 5 ч при проведении 11 циклов чередования стадий и достижения 30 % концентрации экстрактивных веществ в чаге.

Ключевые слова: экстракция, Inonotus obliquus, березовый гриб чага, математическое описание, моделирование, адекватность

Авторы: А.В. Сафина, В.В. Губернаторов

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА БИОРАЗЛАГАЕМЫХ КОМПОЗИТОВ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЦЕЛЕЙ

В настоящее время все более актуальным становится выращивание однолетних, а также многолетних растений с закрытой корневой системой, ввиду хорошей укореняемости посадочного материала. Для этих целей широко применяют пластиковые контейнеры, которые после пересадки растений обычно выбрасывается, создавая при этом экологическую нагрузку на окружающую среду. В то же время, существует технология применения одноразовых бумажных (картонных) контейнеров. Однако использование данных методов для выращивания растений также имеет недостатки, одним из которых является низкая прочность при воздействии на нее воды. Хорошей альтернативой вышеописанных видов контейнеров является контейнеры из биоразлагаемых материалов, которые лишены всех перечисленных недостатков. По этой причине в статье представлены исследования, направленные на получение биоразлагаемого композитного материала для контейнера на основе полигидроксибутирата и лигнина.
В статье описана технология получения биоразлагаемых композитов, приведены результаты исследований на определение плотности материала, твердости, прочности при растяжении и определение ударной вязкости. В результате анализа полученных результатов был сделан вывод о том, что оптимальным содержанием древесного наполнителя для создания биоразлагаемого контейнера является – 40-50%. Поскольку в данном интервале композитный материал обладает наиболее высокими физико-механическими характеристиками.

Ключевые слова: биоразлагаемый композит, полигидроксибутират (ПГБ), закрытая корневая система, посадочный материал, технология лесовыращивания

Авторы: Н.Р. Галяветдинов, Г.Ф. Илалова, К.В. Саерова, Я.Д. Погодина

ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ ДРЕВЕСИНЫ

В статье рассмотрены наиболее распространенные способы химической модификации древесины. Представлены результаты анализа зарубежных источников в области исследования процесса ацетилирования древесины, проанализированы свойства модифицированных материалов. Изучен способ химической модификации древесины фурфулированием, а также его влияние на окружающую среду. Проведен анализ модификации древесины методом этерификации, позволяющим улучшать свойства древесных материалов.

Ключевые слова: модификация, древесина, ацетилирование, фурфулирование, этерификация

Авторы: Р.В. Салимгараева, Д.Г. Ефремов

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА НАПОЛНИТЕЛЯ НА СВОЙСТВА ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ С ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНОЙ ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕЙ

Целью настоящего исследования являлась оценка влияния содержаний лигнина и целлюлозы в наполнителях растительного происхождения на физико-механические свойства полимерных композиционных материалов с поливинилхлоридной полимерной матрицей. В качестве наполнителей в работе были использованы древесная мука марки 300, мука из шелухи овса марки 180, костра конопли технической, шлифовальная пыль березовой фанеры, шлифовальная пыль ДСтП, полученных из хвойных пород древесины и опилки бука. Для всех использованных в работе наполнителей были определены содержания в них лигнина и целлюлозы. Для пластификации поливинилхлорида использовался дибутиловый эфир ортофталевой кислоты (дибутилфталат). Смешение компонентов ПКМ осуществлялось методом вальцевания. Для полученных композитов были определены следующие физико-механические свойства: плотность, прочность при изгибе, твёрдость по Бринеллю, модуль упругости при сжатии, число упругости, пластичность, ударная вязкость, водопоглощение за 24 часа и 30 суток. Были определены физико-механические свойства и установлены экспериментально-статистические зависимости их показателей от содержания целлюлозы в составе наполнителя. Установлено, что увеличение доли целлюлозы в наполнителе приводит к росту показателей твердости по Бринеллю, модуля упругости при сжатии, а также водопоглощения за 24 часа и 30 суток. Число упругости материала возрастает с увеличением содержания целлюлозы в наполнителе, но после достижения 40 мас. % снижается. Для показателя пластичности характерна обратная тенденция. Функциональных связей между содержанием лигнина в наполнителе и показателями физико-механических свойств ПКМ не установлено.

Ключевые слова: композит, вальцевание, ПКМ, поливинилхлорид, наполнитель, лигнин, целлюлоза, физико-механические свойства

Авторы: Д.Д. Чирков, А.Е. Шкуро, В.В. Глухих

ПРИМЕНЕНИЕ РЕАКЦИИ ФЕНТОНА И ОЗОНИРОВАНИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДОРАСТВОРИМОЙ ФРАКЦИИ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ БЫСТРОГО ПИРОЛИЗА ДРЕВЕСИНЫ

Существует проблема коммерциализации технологии пиролиза в связи с рядом нерешенных острых задач. При этом данная технология позволяет полностью перерабатывать отходы лигноцеллюлозного сырья в товарные продукты (бионефть и биоуголь). Одна из значимых задач является применение или удаление водорастворимой фракции бионефти, которая значительно ухудшает свойства бионефти как топливо, как фенолзамещающая фракция, в качестве красок, битумного вяжущего и т.д. Пути применения водорастворимой фракции достаточно узкое ввиду содержания до 95 % воды. Встает вопрос утилизации данного отхода. Слив в канализации также невозможен в связи с большим содержанием органических веществ и для полной нейтрализации необходимо разбавление водой в более чем в 700 раз. На территории РФ запрещено разбавление отходов водой из центрального водоснабжения и тем самым возникает проблема очистки данного стока. Актуальным является разработка очистки данной сточной воды для утилизации ее в центральную канализацию. Большая эффективность 94% в ходе предварительных испытаний достигнута методом окисления в условиях реакция Фентона вследствие большего соответствия её условиям относительно прочих методов кислая среда и наличие окисляющихся веществ в очищаемой сточной воде.

Ключевые слова: реакция Фентона, озонирование, сточные воды, пиролиз, водорастворимая фракция, отходы древесины

Авторы: А.Н. Грачев, Г.М. Бикбулатова, В.Н. Башкиров, А.Р. Валеева, А.И. Валиуллина, О.В. Дряхлов