4 Удосконалення формування та пресування деревостружкових плит
Значення стріли прогину f в залежності від несиметрії заданих в експерименті параметрів та густини плит форматом 420420 мм2 представлені на малюнку 14.
Рисунок 14 – Залежність стріли прогину від щільності плит та асиметрії параметрів: а, б – асиметрія мас та вологості зовнішніх шарів; в – асиметрія поверхневої вологості; г – асиметрія температур пресуючих плит
Поширені в даний час способи зменшення ушкодженості ДСтП (витримка плит у щільних стопах, несиметричне калібрування пластів ушкоджених плит, додаток зворотної прогину деформації в умовах певної вологості та температури) ніяк не пов'язані з технологічним процесом виготовлення плит, вони здійснюються вже на готових плитах, та їх можна віднести до пасивних способів усунення пошкодження. На відміну від пасивних способів, при яких вплив на плити здійснюють після їх виготовлення, розроблені дисертації активні способи передбачають зміну одного або декількох технологічних параметрів на певну величину з метою завдання плиті зворотного прогину, що компенсує пошкодження. З інформації про ушкодженості виготовленої плити виробляється зміна технології виготовлення наступних плит, тобто. активний вплив на процес виробництва.
Головна перевага активних способів - можливість автоматичного усунення пошкодження плит, що виготовляються. За наявності досить простих датчиків короблення, що встановлюються на ділянці кондиціонування або обрізки готових плит, і коректному початковому настроюванню САУ пошкодження активні способи легко реалізуються автоматично. При цьому не потрібно складних розрахунків длязавдання температурно-влажностного впливу, який буде необхідний випрямлення плит.
Рисунок 15 – Класифікація способів усунення пошкодження деревинно-стружкових плит
Перетворивши (29), можна вирішити обернену задачу, тобто. отримати значення асиметрії пошарової вологості U, поверхневої вологості W, асиметрії мас зовнішніх шарів або температурної асиметрії Т, необхідної для компенсації пошкодження певної величини. У ці значення необхідно ввести поправки, пов'язані з часом вимірювання стріли прогину та форматом плити.
Поправка на час вимірювання пошкодження складає:
. (30)
Коефіцієнт 0,851 відображає той факт, що рівняння регресії (29) справедливе для періоду, що відповідає 20 хвилин після вивантаження плити з преса. При підстановці (30) t = 20 отримаємо К1 = 1. Для того, щоб рівняння регресії (29) мало допустиму масу визначеності, час t повинен бути не менше 5 хв.
Експериментальні дослідження засвідчили, що величина f підпорядковується умові подібності, тобто. для квадратної плити з довжиною сторін L [мм] стріла прогину відрізняються L/400 від стріли прогину плит, для яких отримано рівняння (29), тобто. для плит із довжиною сторін 400 мм. p align="justify"> Коефіцієнт подібності, що задає поправку на формат плити, має вигляд: К2 = . Для плити неквадратної форми замість L слід підставляти середнє арифметичне між довжиною та шириною плити.
Найбільш ефективним у сенсі швидкодії є спосіб керування ушкодженістю за рахунок створення температурної асиметрії плит преса. При цьому для плит завтовшки 16 мм мінімальний час реакції системи складе близько 3 хвилин, для плит завтовшки 19 мм - близько 3,5 хвилин. За цей період можливе виготовлення однієї ушкодженої плити, у всіхНа наступних плитах пошкодження буде компенсовано.
Активний спосіб керування пошкодженням за допомогою введення температурної асиметрії при пресуванні полягає в тому, що через 5-40 хвилин після вивантаження готової плити з преса вимірюють напрям і величину пошкодження плити f (стріла прогину в центрі плити на перетині її діагоналей). Залежно від виміряного значення при пресуванні наступних плит створюють різницю температури між пресуючими поверхнями (Т 0С), виходячи з виразу:
, (31)
причому більш високу температуру створюють на поверхні, що пресує, в бік якої згинається середина вимірюваної плити, зберігаючи незмінною середню температуру пресування. Наприклад, при вигині середини плити вгору створюють температуру верхньої та нижньої пресуючих поверхонь відповідно:
, .
У цьому середня температура пресування залишається постійною: .
В результаті такої різниці температур між верхньою і нижньою пресуючими поверхнями перенесення тепла всередину пакета, що пресується, стає несиметричним щодо центральної горизонтальної площини, що сполучає у верхніх і нижніх шарах пакета отверждается не одночасно. Це призводить до утворення в готовій плиті внутрішніх механічних напруг, які починають врівноважуватися відразу після розкриття преса, деформуючи плиту на певну величину, причому дана деформація компенсує пошкодження плити. При цьому передбачається, що технологічні похибки, що викликають короблення (підсихання поверхні стружкового пакета, просіювання дрібної стружки всередину пакета, засмічення теплових каналів преса і т.д.) практично не змінюються в період між моментом вимірювання величини ушкодженості і моментом відповідної змінитемператури пресуючих поверхонь. Такі мінливі виробничі умови, як порода вихідної деревини, температура та вологість навколишнього середовища тощо, впливають на обидві сторони стружкового пакета і не впливають на пошкодження плит.
Для підтвердження ефективності запропонованих способів в лабораторних умовах на пресі, що обігрівається, було виготовлено дві серії ДСтП (по 10 плит у кожній серії).
Плита А: тришарова з промислово виготовленої соснової стружки на фенолформальдегідному сполучному товщиною 16 мм, форматом 420420 мм2, щільністю 0,7 г/см3. Вологість верхнього та нижнього зовнішніх шарів вихідних пакетів становила 10% та 50% відповідно, внутрішнього шару – 10%, масове співвідношення шарів 1:3:1. Плити пресувалися при однаковій температурі верхньої та нижньої пресуючих плит, що дорівнює 160 оС.
Плита Б: параметри та умови виготовлення ті ж, що і для плити А, але температура верхньої та нижньої плит преса становила відповідно 195 та 125 оС.
Після вивантаження плит із преса вони витримувалися в горизонтальному стані, охолоджуючись до 30 оС, після чого вимірювалася стріла їх прогину. Для плити А середня за 10 вимірами стріла прогину склала 3,8 мм (середина вигнута вгору), для плити Б – 0,6 мм (середина вигнута вниз). Таким чином, штучно викликана ушкодженість в плиті А за рахунок різниці вологості шарів вихідного пакета була значно знижена за рахунок заданого температурного дисбалансу пресуючих плит. Цей результат можна трактувати інакше: пошкодження плити, викликана різницею температур при пресуванні, була компенсована дисбалансом пошарової вологості вихідного стружкового пакета.
Схема формуючої машини з керуванням ушкодженістю за рахунок створення необхідної пошарової асиметріїстружкового килима представлена малюнку 16.
Малюнок 16 – Структурна схема машини для формування одношарового килима з керуванням поздовжньої та поперечної покоробленості:
1-живильний транспортер; 2-дозуючий валець; 3-формуючий транспортер; 4 – обтічник; 5 – щілинні сопла; 6 – виконавчі механізми; 7 – датчики рівня плити; 8 – кінцевий вимикач; 9 – САУ положенням обтічника
Пошкодження готових плит у поздовжньому та поперечному напрямках вимірюється на ділянці обрізки або кондиціювання чотирма датчиками, сигнали від яких обробляються в САУ обтічником.
На малюнку 17 представлена схема преса, в якому можливе керування покоробленістю одно-і багатошарових плит за рахунок створення певної асиметрії верхньої та нижньої пресуючих поверхонь. Ця асиметрія створюється теплорегуляторами, що підводять до пресу обігрівальне середовище, які можуть керуватися вручну або автоматично.