05.21.05 – древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки

Приказ Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь от 7 июня 2007 г. № 108
 

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Настоящая программа-минимум базируется на вузовских дисциплинах учебного плана по специальностям Т. 16.04.00 и Т.05.02.03: «Древесиноведение с основами лесного товароведения», «Гидротермическая обработка и защита древесины», «Оборудование отрасли», «Технология лесопильно-деревообрабатывающих производств», «Технология клееных материалов и плит», «Технология изделий из древесины», «Технология защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов».

Целью изучения дисциплины является подготовка специалиста с высшим образованием к научной деятельности в области технологии и оборудования деревоперерабатывающих производств.

В результате изучения дисциплины специалист должен знать:

  • строение, физические и механические свойства древесины, необходимые для совершенствования существующих и создания новых технологических процессов;

  • классификацию лесных товаров, их основные характеристики и основы стандартизации лесоматериалов;

  • методы и средства защиты древесины от воздействия внешней среды;

  • технологию и оборудование тепловой обработки, сушки и пропитки древесины;

  • сущность процесса резания древесины и древесных материалов;

  • физические явления, сопровождающие процесс резания, их взаимосвязь и зависимость от факторов процесса;

  • конструкции, технологическое назначение и возможности деревообрабатывающего оборудования и инструмента;

  • технологию и оборудование лесопильного производства, производства фанеры, древесностружечных и древесноволокнистых плит, древеснослоистых и композиционных пластиков, изделий из древесины, мебельного производства, создания защитно-декоративных покрытий древесины и изделий из нее.

I. ДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЕ

Строение дерева. Основные части дерева (ствол, корни, крона) и их промышленное использование. Главные разрезы ствола. Анатомические части ствола. Макроскопическое и микроскопическое строение древесины. Строение клеточных стенок древесины. Анатомические элементы древесины хвойных и лиственных пород. Строение древесины корней и коры.

Химический состав древесины и коры. Основные органические и экстрактивные вещества древесины и коры.

Физические свойства древесины и коры. Показатели, характеризующие макроструктуру древесины. Влажность древесины и коры, методы ее опреде­ления. Предел насыщения и предел гигроскопичности клеточных стенок

 

древесины. Равновесная влажность древесины. Усушка древесины и методы ее определения. Понятия о внутренних напряжениях и методах их измерения. Коробление и растрескивание древесины. Влагопоглощение и разбухание древесины. Плотность древесины и коры, методы ее определения. Проницаемость древесины жидкостями и газами. Тепловые, электрические, звуковые и другие свойства древесины.

Механические свойства древесины. Прочность и деформативность древесины. Анизотропия механических свойств натуральной древесины. Прочность древесины при сжатии, растяжении, статическом изгибе и сдвиге. Деформативность древесины при кратковременных нагрузках. Долговременное сопротивление и усталость древесины. Технологические свойства древесины. Ударная вязкость, статическая и ударная твердость, износостойкость древесины. Способность древесины удерживать крепления, гнуться и раскалываться. Изменчивость свойств древесины. Влияние строения на свойства древесины, связь между свойствами древесины. Изменение свойств древесины под воздействием физических и химических факторов. Направленное изменение (модификация) свойств древесины.

Пороки древесины. Характеристика основных групп пороков древесины: сучки, трещины, пороки формы ствола и строение древесины, химические окраски, грибные поражения, биологические и механические повреждения, покоробленности и дефекты обработки пилопродукции и шпона. Влияние пороков на качество древесины. Методы измерения пороков.

Природная стойкость древесины. Способы физической и химической защиты древесины и сроки ее службы. Характеристика древесины основных лесообразующих пород и их использование.

II. ГИДРОТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА И ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ

Процессы гидротермической обработки древесины, их цели, место в деревообрабатывающей промышленности и значение.

Основные сведения об агентах гидротермической обработки. Водяной пар, атмосферный воздух, топочный газ, их параметры. Процессы измене­ния состояния агентов обработки.

Тепловая обработка древесины. Физические закономерности и расчет процессов нагревания и оттаивания древесины. Явления тепломассообмена при нагревании древесины. Расчет конвективного нагревания древесины без изменения агрегатного состояния влаги. Расчет процессов оттаивания древесины. Особенности и закономерности кондуктивного, радиационного и диэлектрического нагревания древесины. Промышленные способы и оборудо­вание тепловой обработки древесины.

Физические закономерности процессов сушки древесины. Явления, определяющие процесс сушки. Виды влагопереноса (влагопроводность, термо-влагопроводность, молярный перенос). Закономерности и механизм низкотемпературных и высокотемпературных процессов сушки. Уравнения продолжительности сушки. Внутренние напряжения в древесине при сушке, закономерности их образования и развития.

Классификация сушильных устройств. Принципиальные схемы конвективных сушилок. Тепловое и циркуляционное оборудование.

Общие принципы устройства лесосушильных камер. Оборудование для формирования и транспортировки штабелей. Типы сушильных камер. Методы расчета продолжительности сушки и производительности камеры. Приборное оборудование. Управление процессом. Расход энергии на сушку и пути его сокращения.

Технология камерной сушки пиломатериалов. Режимы сушки. Температурные категории режимов. Начальный прогрев и влаготеплообработка, кондиционирование. Методы контроля влажности пиломатериалов и остаточных напряжений во время сушки. Категории качества. Показатели качества сушки, их нормирование и контроль. Дефекты сушки, причины их возникновения и способы предупреждения.

Атмосферная сушка. Особенности атмосферной сушки. Типы штабелей и способы их формирования. Транспортные устройства и механизмы на складах атмосферной сушки. Организация и проведение атмосферной сушки. Интенсификация атмосферной сушки.

Специальные способы сушки и обезвоживание. Диэлектрическая сушка. Камерно-диэлектрическая и вакуумно-диэлектрическая сушка. Физические основы вакуумной и диэлектрической сушки. Конвективно-вакуумная и кондуктивно-вакуумная сушка. Сушка в жидкостях. Ротационная сушка и ротационное обезвоживание. Особенности и аппаратурное оформление перечисленных процессов, их режимы.

Сушка шпона. Особенности и способы сушки шпона. Технология процесса и применяемое оборудование. Кондуктивная сушка. Кондуктивно-конвективная сушка в роликовых сушилках. Роликовые сушилки с продольной, поперечной циркуляцией и сопловым дутьем. Газовые роликовые сушилки. Режимы и продолжительность сушки шпона. Факторы, оказывающие влияние на продолжительность сушки Производительность роликовых сушилок.

Сушка измельченной древесины. Особенности сушки измельченной древесины. Классификация сушилок. Газовые. Барабанные. Конвективные сушилки с пневматическим перемещением материала. Комбинированные двухступенчатые сушильные установки. Режимы-сушки. Факторы, оказывающие влияние на производительность сушилок.

Пропитка древесины. Средства, методы защиты древесины от биоразрушения и возгорания. Подготовка древесины к пропитке. Физические основы пропитки древесины. Движение жидкости в древесине под действием капиллярных сил, избыточного давления. Диффузия пропитывающих веществ в древесину. Пропитка нанесением растворов. Панельная пропитка. Автоклавная пропитка. Основные технологические схемы автоклавной пропитки. Совмещенная сушка-пропитка. Оборудование. Области применения консерви­рования и огнезащиты древесины. Параметры защищенности древесины.

III. ОБОРУДОВАНИЕ ОТРАСЛИ

Резание как технологический процесс обработки древесины и древесных материалов, разновидности процесса. Свойства, структура, характеристики обрабатываемости, учитываемые при механической обработке резанием древесины, древесных материалов и композиций на их основе. Резцы: общность элементов, конструктивное разнообразие дереворежущих инструментов, геометрия и микрогеометрия резцов в статике и в процессе резания.

Рабочие движения при резании: траектория движения, скорости резания и подачи, их влияние на производительность оборудования, качество выпускаемой продукции и энергозатраты при выполнении различных технологических процессов.

Инструментальные материалы, физические основы износа и затупления дереворежущих инструментов. Современные методы повышения их износо­стойкости.

Простое резание древесины. Факторы, влияющие на выходные показатели процесса механической обработки. Сложное резание древесины и древесных материалов, его сущность и особенности. Виды и процессы сложного резания. Силовые и качественные показатели при сложном резании. Новые виды резания и перспективы их развития. Техника безопасности и охрана окружающей среды при резании древесины и древесных материалов.

Дереворежущие инструменты, их разновидности и требования к рациональной конструкции. Выбор инструментов по условиям их работы. Принципы конструирования ненормализованных, нормализованных и стандартизированных инструментов. САПР дереворежущего инструмента.  Выбор материала для инструментов. Технология изготовления дереворежущих инструментов.

Подготовка инструментов к работе. Оборудование для подготовки инструментов. Контроль качества подготовки инструментов. Восстановление работоспособности режущих инструментов. Направления по уменьшению расхода режущих инструментов. Испытание режущих инструментов.

Исследование процессов резания. Измерительные приборы, устройства, регистрирующая аппаратура, методика измерений. Применение ЭВМ при исследовании процессов резания.

Деревообрабатывающие станки. Классификация станков по технологическому признаку, точности обработки, степени механизации и автоматизации, универсальности, способу управления и др.

Эффективность станков. Основные показатели экономической эффективности станков. Агрегатирование и определение рационального числа позиций для видов агрегатирования. Технологическая точность и стабильность параметров станков. Математические методы описания и построения точностных моделей процессов механической обработки. Геометрическая и кинематическая точность станков.

Динамика станков. Статические и динамические характеристики систем станков. Динамическая характеристика процесса резания. Математические методы построения амплитудно-частотных характеристик разомкнутых и замкнутых систем. Связь динамических характеристик станков с уровнем вибраций и шума. Допустимые нормы вибрации и шума.

Функциональные узлы деревообрабатывающих станков. Механизмы подачи и переноса деталей, шпиндели и суппорты станков, приводы, базирующие устройства, наладочно-эксплуатационные механизмы и системы автоматического управления оборудованием.

Конструкции деревообрабатывающих станков. Оборудование общего назначения, лесопильного и фанерного производств, производства древесных плит, мебельного и столярно-строительного производств, отделочное оборудование. Автоматические линии и гибкие автоматизированные производства, САПР деревообрабатывающих станков.

Тенденции и перспективы развития конструкций деревообрабатываю­щих станков. Оснащение станков роботами и манипуляторами.

IV ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕСОПИЛЬНО-ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ

Продукция лесопильного производства. Требования к пиломатериалам и их характеристика. Стандартизация размеров и качества пиленой продукции.

Пиловочное сырье. Формы пиловочных бревен и методы обмера и определения их объемов. Общие закономерности распространения пороков в бревнах. Стандартизация пиловочного сырья.

Способы раскроя и понятия о поставах на распиловку бревен. Основы теории раскроя бревен. Системы планирования раскроя пиловочного сырья.

Процессы на складах сырья и их связь со способом доставки сырья. Повреждения сырья при хранении и способы их предупреждения. Сортировка пиловочного сырья по размерам и качеству. Типы штабелей для длительного хранения пиловочного сырья, расчет их емкости. Процессы и оборудование, используемые на рейдах для приемки, хранения и выгрузки сырья. Процессы и оборудование для окорки и подачи сырья в распиловку. Техника безопасности.

Технология выработки пиломатериалов. Основные технологические операции выработки пиломатериалов разного назначения. Методы и оборудование для продольного раскроя бревен и брусьев на лесопильных рамах, ленточно-пильных станках, агрегатных и фрезерно-пильных установках, продольного и поперечного раскроя досок. Производительность и условия эффективного использования. Особенности раскроя крупномерного фаутного сырья. Методы расчета необходимого технологического оборудования.

Вспомогательное и транспортное оборудование в поточных линиях выработки пиломатериалов. Принципы формирования поточных линий для раскроя бревен на пиломатериалы.

Процессы сортировки пиломатериалов и сортировочные устройства. Особенности сортировки товарных пиломатериалов и пиломатериалов для переработки. Устройства для сортировки и пакетирования пиломатериалов и их размещение.

Склады пиломатериалов. Процессы, выполняемые на складах пиломатериалов и оборудование. Повреждения пиломатериалов при их хранении и меры их предупреждения. Типы штабелей пиломатериалов. Требования к их размещению на складах. Охрана труда в лесопильных цехах, сортировочных площадках и складах пиломатериалов.

Раскрой пиломатериалов на заготовки. Процессы выработки целых заготовок и заготовок для склеивания, их связь со степенью обработки, размерами и качеством перерабатываемых пиломатериалов. Продольно-поперечный и поперечно-продольный способы раскроя и условия эффективного их применения. Процесс и эффективность производства клееных заготовок.

Фрезерованные пиломатериалы и перспективы увеличения их производства. Оборудование для фрезерования пиломатериалов, режим работы, производительность и размещение. Техника безопасности в цехах по выпуску фрезерованных пиломатериалов. Состояние и перспективы развития производства пиленой продукции. Области использования пиленой продукции. Лесные ресурсы в мировом хозяйстве и Республике Беларусь. Значение сохранения лесов.

V. ТЕХНОЛОГИЯ КЛЕЕНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПЛИТ

Основные виды клееных материалов из древесины, их свойства и области применения.

Классификация клеев, применяемых в деревообрабатывающей промышленности. Требования, предъявляемые к клеям, их свойства.

Теоретические основы процесса склеивания. Теории адгезии и их сущность. Факторы, определяющие процесс склеивания. Реологические свойства клея в различных фазовых состояниях. Внутренние напряжения в клеевых соединениях. Режимы склеивания.

Технология лущеного шпона. Подготовка сырья к лущению. Угловые параметры при лущении. Обжим шпона. Производительность лущильных станков и пути ее увеличения. Баланс древесины. Сушка шпона. Применяемое оборудование. Нормализация качества и размеров шпона. Производство строганого шпона. Подготовка сырья к строганию. Получение шпона и применяемые режимы. Производительность оборудования. Сортирование, маркировка, упаковка шпона.

Нанесение клея на шпон, формирование пакетов, холодное подпрессовывание пакетов. Режимы склеивания шпона. Клеильные прессы и их производительность. Величина остаточной деформации и ее зависимость от различных факторов. Автоматические линии сборки пакетов и склеивания шпона. Обработка фанеры: обрезка, охлаждение, шлифование, починка, сортирование и упаковывание. Средний коэффициент сортности и методы его определения.

Технология бакелизированной фанеры. Сушка шпона с нанесенным связующим. Схемы сборки пакетов. Режимы склеивания. Области применения фанеры.

Технология столярных плит. Способы изготовления среднего слоя плиты. Облицовывание среднего слоя плиты. Применяемое оборудование. Режимы склеивания.

Технология клееных строительных конструкций из массивной древесины. Материалы. Склеивание заготовок по длине и ширине.

Технология древесностружечных плит. Классификация плит. Измельчение древесины. Оборудование для измельчения древесины. Хранение древесных частиц. Сушка измельченной древесины и ее сортирование. Приготовление рабочих растворов связующего для плит. Нанесение связующего на древесные частицы. Формирование и холодное подпрессовывание ковра. Прессование плит в горячем прессе. Режимы прессования. Ритм работы главного конвейера. Кондиционирование и обработка плит. Контроль качества плит.

Технология древесных слоистых пластиков: пропитка шпона, сушка, сортирование, сборка пакетов. Прессование ДСП. Режим прессования и его особенности. Обработка плит.

Технология изделий из измельченной древесины. Характеристика исходного сырья. Технологический процесс. Режим работы. Области применения изделий из древесных прессовочных масс.

VI. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ

Основы конструирования изделий из древесины. Технологические и эксплуатационные требования к изделиям. Структура изделий. Конструктивные элементы. Соединения, их классификация, прочность, технологичность и области применения.

Взаимозаменяемость и ее обеспечение в производстве изделий из древесины. Факторы, вызывающие погрешности формы и размеров деталей и их влияние на точность обработки партии. Система допусков и посадок и принципы ее построения. Методы и средства технологического обеспечения взаимозаменяемости.

Шероховатость поверхности деталей и материалов из древесины и ее значение в изделиях и технологическом процессе. Параметры оценки шероховатости поверхности и средства и методы их определения.

Раскрой древесных материалов и механическая обработка заготовок. Припуски на обработку. Состав операционного припуска. Оптимальный припуск. Раскрой плитных материалов. Составление раскройных карт и плана раскроя. Механическая обработка черновых заготовок. Состав и последовательность операций.

Гнутье древесины. Физические особенности процесса. Упруго-пластические свойства древесины и влияние на них температуры и влажности древесины. Способность к гнутью древесины разных пород. Технологический процесс гнутья. Перспективы применения гнутья цельной древесины.

Склеивание в производстве изделий. Склеивание прямолинейных блоков из брусковых заготовок и криволинейных блоков из шпона с одновременным гнутьем. Методы и средства запрессовки и характер распределения давления. Расчет усилия и удельного давления запрессовки.

Облицовывание заготовок. Подготовка основы и облицовочного материала. Оборудование для облицовывания пластей и кромок щитов, брусков и криволинейных заготовок. Применяемые клеи и режимы склеивания. Производительность. Возможные дефекты склеивания и облицовывания, их причины и методы предупреждения.

Механическая (вторичная) обработка деталей. Состав и последовательность операций. Условия обеспечения взаимозаменяемости. Точность настройки станков и методы ее оценки. Производственные методы и средства контроля точности размеров и формы деталей.

Сборка. Сборка деталей и узлов. Точность сборки узлов. Применение теории размерных цепей для прогнозирования точности размеров сборных узлов. Порядок обработки собранных узлов. Общая сборка, состав и последовательность  операций. Принципы организации непрерывно-поточной сборки.

Качество изделий из древесины. Понятия и определения качества. Виды показателей качества.

VII. ТЕХНОЛОГИЯ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫХ ПОКРЫТИЙ ДРЕВЕСИНЫ И ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Назначение и свойства защитно-декоративных покрытий на древесине. Структура покрытий и виды отделочных материалов.

Красящие вещества, наполнители, растворители, разбавители и пластификаторы как компоненты отделочных материалов. Основные виды красителей, протрав, пигментов, наполнителей, растворителей и пластификаторов, применяемых в отделочных материалах для древесины, их свойства и предъявляемые к ним требования.

Пленкообразователи и лакокрасочные материалы на их основе. Виды и свойства лакокрасочных материалов для древесины на основе природных смол, синтетических термопластичных полимеров, эфиров целлюлозы, высыхающих масел и реакционных синтетических смол. Отделочные пленки для древесины на основе термопластичных и термореакционных полимеров. Методы испытаний лакокрасочных материалов и отделочных пленок.

Физические основы образования защитно-декоративных покрытий на древесине. Смачивание и растекание, взаимодействие с древесиной и реология жидких покрытий.

Методы нанесения лакокрасочных материалов пневматическим и механическим распылением, в электрическом поле, обливанием, вальцами, окунанием, протягиванием и др. Физические основы, преимущества, недостатки и области применения каждого метода. Нанесение пленочных материалов (самоприклеивающихся пленок, пленок по клеевому слою). Ламинирование. Каширование. Методы и режимы ламинирования и каширования.

Отверждение покрытий. Отверждение покрытий за счет испарения летучих растворителей (сушки), химических превращений и охлаждения расплавов. Методы интенсификации процессов отверждения покрытий за счет кондуктивного и конвекционного нагрева и радиации (ИК, УФ, ускоренных электронов).

Типовые технологические процессы прозрачной и непрозрачной отделки древесины. Организация производственного процесса. Охрана труда и окружающей среды в отделочных цехах.

Основная литература

  1. Уголев Б.Н. Древесиноведение и лесное товароведение. - М.: Экология, 1991.

  2. Серговский П.С., Расев А.И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. - М.: Лесная пром-ть, 1987.

  3. Бершадский А.А., Цветкова Н.И. Резание древесины. - Мн.: Вышэйшая школа, 1975. - 304 с.

  4. Грубе А.Э.  Дереворежущие инструменты. -  М: Лесная пром-ть, 1971.-344 с.

  5. Маковский Н.В. и др. Теория и конструкции деревообрабатывающих машин. Учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Лесная пром-ть, 1990. – 608 с.          

  6. Янушкевiч А. А. Тэхналогiя лесапiльна-дрэваапрацоучых вытворчасцей. - Мн.: Вышэйшая школа, 1997.

  7. Куликов В.А., Чубов А.Б. Технология клееных материалов и плит. -М.: Лесная пром-ть, 1984.

  8. Барташевич А.А. Технология изделий из древесины. - Мн.: Вышэйшая школа, 1995.

  9. Жуков Е.В., Онегин В.И. Технология защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов. - М.: Экология, 1993.

Дополнительная литература

  1. Кречетов И.В. Сушка и защита древесины. - М.: Лесная пром-ть,1987.

  2. Стерлин Д.М. Сушка в производстве фанеры и древесностружечных плит. - М.: Лесная пром-ть, 1977.

  3. Богданов Е.С. и др. Справочник по сушке древесины. — М.: Лесная пром-ть, 1990.

  4. Грубе А.Э., Санев В.И. Основы теории и расчета деревообрабатывающих станков, машин и автоматических линий. - М.: Лесная пром-ть, 1973.-384 с.

  5. Морозов В.Г. Дереворежущий инструмент. - М.: Лесная пром-ть, 1988.-344 с.         Зотов Г.А., Швырев Ф.А. Подготовка и эксплуатация дереворежущего инструмента. - М.: Лесная пром-ть, 1986. - 301 с.

  6. Любченко В.И. Резание древесины и древесных материалов. - М.: Лесная пром-ть, 1986. - 296 с.

  7. Тарасенко В.М., Вихрева В.В. Оборудование мебельного производства. – М.: Лесная пром-ть, 1986. - 304 с.

  8. Потемкин Л.В. Деревообрабатывающие станки и автоматические линии. – М.: Лесная пром-ть, 1987. - 368 с.

  9. Карасев Е.И. Оборудование предприятий по производству древесных плит. – М.: Лесная пром-ть, 1989. - 360 с.

  10. Янушкевич А.А., Зайцева Л.А. Технология лесопильно-деревообрабатывающих производств в примерах и задачах, в 2-х частях. -Мн.: БГТУ, 1990.

  11. Шварцман Г.М., Щедро Д.А. Производство древесностружечных плит. - М: Лесная пром-ть, 1987.

  12. Доронин Ю.Г. и др. Синтетические смолы в деревообработке. - М.:
    Лесная пром-ть, 1987.

  13. Михеев И.И., Воронов В.А. Производство лущеного и строганогошпона. - М.: Высшая школа, 1975.

  14. Ковальчук Л.М. Производство деревянных клееных конструкций. - М.: Лесная пром-ть, 1979.

  15. Гончаров Н.А. и др. Технология изделий из древесины. - М.: Лесная пром-ть, 1985.

  16. Барташэвiч А.А., Мшеева А.Г. Рамонт i рэстаурацыя мэбль - Мн.: БДТУ, 1995.

  17. Барташэвшiч A.A. i iнш. Канструяванне мэблi Частю I, П. - БДТУ, 1999.

  18. Барташевич А.А., Богуш В.Д. Конструирование мебели. - Мн.: Вышэйшая школа, 1999

  19. Буглай Б.М. Технология отделки древесины. - М.: Лесная пром-ть, 1973.

  20. Зигельбойм СМ., Петров П.В. Отделочные и монтажные работы в производстве мебели. - М.: Лесная пром-ть, 1989.