| Обратная связьРассылка
Для того, чтобы получать уведомления о новых номерах журнала, оставьте свой E-mail адрес.
Содержание 3 номера
за 2025 год
Перспективы использования технологий RFID в лесном секторе
Статья посвящена совершенствованию лесопромышленных технологий. Проблема рассматривается в контексте современного состояния технического прогресса в мире, поэтому показаны основные тенденции 4-й промышленной революции, центральное место в которых занимает глобальная автоматизация на основе искусственного интеллекта всех сфер производства, экономики, социальных процессов. Также показано, что прорывное значение в реализации этой сверхзадачи наиболее эффективно обеспечит технология RFID, которую в зарубежной практике называют «второй революцией». Поскольку в российской практике, особенно в лесном секторе эта тенденция находит, можно сказать, точечное применение, то возникает необходимость обосновать ее эффективность. Однако, как показывает обзор исследований в лесной отрасли, указанные современные тенденции остаются без внимания ученых. Отсюда возникает актуальность оценки и освещения дальнейших перспектив развития лесного сектора на основе квалифицированных обзоров современных технологий и возможностей их использования для развития лесного сектора. Таким образом определилась цель работы, которая заключалась в обосновании наиболее актуального направления развития технологий лесного сектора в части выборочных рубок, а также деревообработки с использованием технологий RFID, GPS-навигации. В качестве результатов даны рекомендации по использованию в процессах лесохозяйственных, лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств систем автоматического учета, контроля и мониторинга в различных операциях, что обеспечит в дальнейшем комплексную автоматизацию лесного сектора.
Ключевые слова: лесопромышленные технологии; лесной сектор; технологии RFID; перспективы развития лесного сектора.
Об увеличении объёмного выхода пиломатериалов равных длине круглых лесоматериалов
Развитие современного рынка товарных пиломатериалов привело к увеличению спроса на пиломатериалы равных длине круглых лесоматериалов. Пиломатериалы длиной 6 метров пользуются широким спросом на рынках Азии и Ближнего Востока. Транспортировка пиломатериалов до места их назначения является важным ценообразующим фактором и может включать в себя до 30-40% их конечной стоимости. Объектом исследования являются технологические процессы раскроя круглых лесоматериалов при формировании параметров пиломатериалов. Методика нахождения наибольшего объёмного выхода обрезных пиломатериалов равных по длине круглым лесоматериалам базируется на характеристиках: толщины бруса, толщины боковой доски, минимального диаметра круглого лесоматериала. Таким образом при получении пиломатериалов равных длине круглым лесоматериалам, получается три слагаемых объёмного выхода обрезных пиломатериалов: пара тонких боковых досок при выпиливании двухкантного бруса, толстые доски из двухкантного бруса, пара тонких боковых досок при распиловке двухкантного бруса, в случаях, когда их выпиловка представляется возможной. Объёмный выход в сортировочных группах, сформированных по предлагаемой методике при минимальном диаметре в группе, измеряется в диапазоне от 48,1% до 57,9%, а при максимальном диаметре в группе от 40,6% до 50,8%. Объёмный выход в сортировочных группах, сформированных по чётным диаметрам при минимальном диаметре в группе, изменяется в диапазоне от 45,6% до 51,9%, а при максимальном диаметре в группе от 38% до 47,2%. Увеличение объёмного выхода по предлагаемой методике формирования сортировочных групп составляет до 5%.
Ключевые слова: пиломатериалы, круглые лесоматериалы, схема распиловки, объёмный выход.
Автоматизация управления техническим обслуживанием и ремонтами лесопильного станка «Сабельная пила»
Эффективное управление техническим обслуживанием и ремонтами оборудования (ТОиР) требует решения задач регламентированной эксплуатации оборудования, координации деятельности обслуживающего и ремонтного персонала, управления обеспечением материально-техническими ресурсами (МТО), организации, планирования, проведения и последующего контроля качества мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту, направленных на поддержание работоспособного состояния эксплуатируемого оборудования.
В процессе применения системы планово-предупредительных ремонтов для организации ТОиР лесопильного и деревообрабатывающего оборудования зачастую возникают сценарии, предусматривающие необходимость проведения ремонтных мероприятий на фактически исправном и работоспособном технологическом оборудовании, сопряжённые с обязательной заменой деталей и узлов технологического оборудования без учёта их фактического остаточного ресурса.
Одним из вариантов минимизации вероятности возникновения таких сценариев является дополнение системы ППР элементами проактивной риск-ориентированной стратегии управления ТОиР с применением инструментов RCM-анализа и предиктивной аналитики.
Для управления ТОиР разрабатываемого в МГТУ им. Н. Э. Баумана лесопильного станка второго порядка, спроектированного по схеме «сабельной» пилы, предлагается применение системы, представляющей собой конвергенцию автоматизированной системы комплексного мониторинга фактического технического состояния лесопильного станка второго порядка и EAM-системы отечественной разработки.
Автоматизированная система комплексного мониторинга фактического технического состояния лесопильного станка решает задачи анализа контролируемых параметров технического состояния узлов и агрегатов станка, анализа трендов и динамики изменения контролируемых параметров, а также формирования диагностических предписаний на основании результатов автоматической инструментальной диагностики.
На основании диагностических предписаний, формируемых автоматизированной системой комплексного мониторинга фактического технического состояния лесопильного станка, с учётом результатов проведения RCM-анализа средствами отечественного прикладного ПО «1С:RCM Управление надёжностью», формируется и передаётся в EAM-систему (ERP-систему) «1С:ERP Управление предприятием 2», «1С:ТОИР Управление ремонтами и обслуживанием оборудования 2 КОРП» оптимальная по критериям безотказности и экономической эффективности программа ТОиР.
Ключевые слова: техническое обслуживание и ремонт оборудования, 1С:ТОИР, упреждающее обслуживание, 1С:RCM, обслуживание ориентированное на надёжность, EAM, система управления активами предприятия, 1С:ERP, автоматизация учёта и управления ресурсами предприятия, «сабельная» пила, лесопильное оборудование второго порядка.
Оптимизация рецептуры огнезащитного пропиточного состава для древесины
Статья посвящена исследованию методов повышения огнестойкости древесины путем применения антипиренов. Рассматриваются различные виды антипиренов, включая бишофит, карбамид, фосфаты аммония, тетраборат натрия, борную кислоту и сульфат аммония. Описываются механизмы их действия, такие как образование защитных слоев, выделение негорючих газов и химические реакции, замедляющие горение. Проведены эксперименты по определению эффективности различных композиций антипиренов. Использовался метод планирования эксперимента по плану Плакетта-Бермана, позволяющий минимизировать количество экспериментов и обеспечить точность результатов. Образцы древесины пропитывались различными растворами антипиренов, после чего проводились испытания на огнестойкость. Анализ полученных данных показал, что наибольшей огнезащитной эффективностью обладают растворы, содержащие однозамещенный фосфат аммония, тетраборат натрия и сульфат аммония. Разработана математическая модель, позволяющая прогнозировать огнезащитные свойства древесины в зависимости от состава пропиточного раствора. Однозамещенный фосфат аммония, тетраборат натрия и сульфат аммония оказывают наибольшее воздействие на повышение огнестойкости древесины. Предложенная математическая модель имеет высокий коэффициент детерминации (R? = 0,99) и низкую стандартную ошибку (0,0023%). Оптимальным составом пропиточного раствора является смесь фосфата аммония однозамещенного (10 г/100 мл), сульфата аммония (10 г/100 мл) и тетрабората натрия (5 г/100 мл). Потеря массы после испытаний на огнестойкость образцами древесины, пропитанными растворами, полученными по оптимизированной рецептуре, составила 15,2 %. Полученные результаты позволяют разработать более эффективные методы огнезащиты древесины, расширяя возможности ее применения в строительстве и промышленности.
Ключевые слова: древесина, повышение огнестойкости, антипирены, пропиточный раствор, огневая труба
Стабилизация растворов углеродных наноматериалов для модификации лакокрасочных материалов для защитно-декоративной отделки древесины
В работе рассматривается задача стабилизации растворов углеродных наноматериалов (графена, нанографита, оксида графена, фуллерена С60, алмазной шихты) для использования в составе модифицированных лакокрасочных материалов, предназначенных для защитно-декоративной отделки древесины. Обоснована необходимость использования диспергаторов, предотвращающих агломерацию наночастиц и обеспечивающих их равномерное распределение в полимерных матрицах. В качестве поверхностно-активного вещества применялась олеиновая кислота. Проведена оптимизация параметров ультразвукового диспергирования в ацетоне и толуоле, определены концентрации наноматериала и ПАВ, обеспечивающие максимальную стабильность систем. Показано, что фуллерен С60 сохраняет растворенное состояние длительное время без осаждения, графен стабилен до 30 минут после диспергирования, нанографит требует введения в матрицу не позднее 5–10 минут. Оксид графена показал низкую устойчивость и не рекомендован к применению в данной форме. Алмазная шихта при оптимальной концентрации ПАВ пригодна к использованию в течение 10 минут. Количественная оценка стабильности проводилась визуально, результаты аппроксимированы логарифмической моделью, проведен статистический анализ. Выявлены наиболее стабильные дисперсии, рекомендуемые к дальнейшему применению: фуллерен С60 и графен без ПАВ, нанографит и алмазная шихта с добавлением 150% олеиновой кислоты.
Ключевые слова: Углеродные наноматериалы, стабилизация растворов, отделка древесины, модифицированные лакокрасочные материалы, ПАВ.
Результаты термомеханических исследований древесно-полимерных композитов
В статье рассматриваются результаты исследований древесно-полимерных композитов (ДПК) с использованием методов динамического термомеханического анализа (ДТМА) и определения коэффициента температурного линейного расширения (КТЛР). Исследовались четыре типа композитов на основе полиэтилена низкой плотности, полиэтилена высокой плотности, полипропилена и поливинилхлорида. Основной задачей являлось определение термической стабильности и механических свойств этих материалов при различных температурных режимах. Было установлено, что все исследованные композиты обладают более высокими модулями упругости по сравнению с чистыми полимерами, что делает их привлекательными для применения в условиях механических колебаний. Древесные наполнители повышают термическую стабильность ДПК, расширяя их рабочий температурный диапазон. Также установлено, что содержание древесной муки в полимере увеличивает тангенс угла механических потерь, улучшая демпфирующие свойства. Результаты исследований подчеркнули необходимость учета термических и механических характеристик ДПК при разработке технологий формовки изделий из этих материалов и при выборе материалов для конкретных конструкторских решений.
Ключевые слова: динамический термомеханический анализ (ДТМА), коэффициент температурного линейного расширения (КТЛР), древесно-полимерный композит (ДПК), полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), полипропилен (ПП), поливинилхлорид (ПВХ).
В статье рассматриваются результаты исследований древесно-полимерных композитов (ДПК) с использованием методов динамического термомеханического анализа (ДТМА) и определения коэффициента температурного линейного расширения (КТЛР). Исследовались четыре типа композитов на основе полиэтилена низкой плотности, полиэтилена высокой плотности, полипропилена и поливинилхлорида. Основной задачей являлось определение термической стабильности и механических свойств этих материалов при различных температурных режимах. Было установлено, что все исследованные композиты обладают более высокими модулями упругости по сравнению с чистыми полимерами, что делает их привлекательными для применения в условиях механических колебаний. Древесные наполнители повышают термическую стабильность ДПК, расширяя их рабочий температурный диапазон. Также установлено, что содержание древесной муки в полимере увеличивает тангенс угла механических потерь, улучшая демпфирующие свойства. Результаты исследований подчеркнули необходимость учета термических и механических характеристик ДПК при разработке технологий формовки изделий из этих материалов и при выборе материалов для конкретных конструкторских решений.
Ключевые слова: динамический термомеханический анализ (ДТМА), коэффициент температурного линейного расширения (КТЛР), древесно-полимерный композит (ДПК), полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), полипропилен (ПП), поливинилхлорид (ПВХ).
Обзор исследований в области получения биопластиков из целлюлозы
Целлюлозные биопластики переживают этап трансформации от научного интереса к стратегически значимым материалам, лежащим в основе устойчивой, циркулярной экономики XXI века. Как наиболее доступный возобновляемый биополимер, целлюлоза благодаря своей химической гибкости, способности к наноструктурированию и композитированию позволяет создавать «умные», функционально настраиваемые материалы для широкого спектра отраслей – от упаковки и биомедицины до электроники и энергетики. Особое внимание уделяется трём ключевым производным: ацетату, нитрату и бутирату целлюлозы. Ацетат целлюлозы, обладая термопластичностью, прозрачностью и биосовместимостью, активно развивается в направлении «зелёной» переработки отходов (сигаретные фильтры, молочные побочные продукты) и замены токсичных пластификаторов на биоразлагаемые аналоги. Нитрат целлюлозы, сохраняя свою роль в энергетических системах, находит новые экологические применения в композитах для ликвидации нефтяных разливов, при этом расширяется его сырьевая база за счёт агропромышленных отходов. Бутират целлюлозы, демонстрируя выдающиеся барьерные и диэлектрические свойства, становится перспективной платформой для гибкой электроники, «умной» упаковки и имплантатов, особенно при использовании инновационных, экологически чистых методов синтеза. Несмотря на достигнутый прогресс, отрасль сталкивается с вызовами масштабирования, стоимостью реагентов, зависимостью от органических растворителей и отсутствием стандартизации. Будущие исследования будут направлены на снижение себестоимости, повышение энергоэффективности и создание универсальных технологий переработки целлюлозосодержащих отходов. Целлюлозные биопластики – это не альтернатива, а технологический императив для декарбонизации промышленности и реализации принципов замкнутого цикла, способный в ближайшие десятилетия заменить нефтехимические пластики в самых требовательных областях применения.
Ключевые слова: ацетат целлюлозы, нанокристаллы целлюлозы, биопластики, устойчивое развитие, циркулярная экономика, переработка отходов, возобновляемые материалы, биоразлагаемость, композитные материалы, альтернативное сырьё.
Увеличение сорбционной емкости опилок березы обработкой низкотемпературной плазмой при извлечении ионов меди из водных сред
Исследовано влияние параметров емкостной низкотемпературной плазмы пониженного давления на эффективность сорбционного извлечения ионов меди из модельных растворов березовыми опилками. В результате проведенных экспериментов установлено, что модификация низкотемпературной плазмой повышает сорбционную емкость березовых опилок по ионам меди. Лучшие сорбционные характеристики по удалению ионов меди были получены при обработке опилок плазмой в течение 5 минут и мощности 2250 Вт. Эффективность очистки составила 99,08 %, сорбционная емкость по ионам меди - 0,0155 ммоль/г, что в 1,8 раз больше такового показателя для нативных опилок. Адсорбция была охарактеризована изотермой Ленгмюра, при монослойном покрытии поверхности, при котором молекулы сорбата не взаимодействуют друг с другом. Значения константы Ленгмюра KL и параметра Фрейндлиха 1/n показали, что система благоприятна для протекания адсорбции, энергия Е, определенная из модели Дубинина-Радушкевича, составила 10,627 кДж/моль, что свидетельствует о физическом характере сорбционного взаимодействия.
Ключевые слова: опилки березы, плазмообработка, ионы меди, изотерма адсорбции.
