|
|
Большое значение для эффективного
использования древесины имеют поперечные деформации пиломатериалов,
проявляющиеся при сушке. Рассмотрим на торце бревна, распиливаемого на
различные пиломатериалы, деформацию вследствие большего усыхания древесины в
тангентальном направлении, чем в радиальном ( 39, а), считая Ут—Ур —
постоянной для всего сечения.
Одно из главных требований к технологии сушки пиломатериалов—
получение их ортогональной формы в сухом состоянии. Желательно заранее
учитывать усушку древесины и в цех деревообработки подавать материал
заданного сечения.
Вследствие большей усушки древесины в тангентальном
направлении, чем в радиальном, на торце бревна наблюдаются деформации. Доски,
выпиленные из левой части бревна ( 39, а) и высушенные в свободном состоянии,
приобретут покоробленность. Пропил 3—4 доски, как полурадиальный, а в средней
части тангентальный, сократится больше, чем радиальный пропил 1—2\ поэтому
доска приобретет желобчатую форму. Пропил 5—6 будет с меньшей кривизной чем
3—4. По этой же причине кривизна последующих (к внешней их пласта) досок
будет уменьшаться — наименьшая покоробленность (% от ширины) возникнет у
внешнего пропила крайней доски.
Вопреки схемам, приводимым в технической литературе, кроме
самих пропилов (также слегка сужающихся вследствие ожидаемой усушки опилочной
пластинки древесины, к ее кромкам) между досками не возникнет зазоров,— все
торцовые кромки медленно высушенных досок полубревна плотно сомкнутся.
Пропилы 1—С и С—2 прямолинейные, а остальные по гиперболическим кривым с
вершиной гипербол против сердцевины бревна.
Наибольшая удельная усушка по ширине обнаружится у боковых
досок, а наименьшая — у сердцевинной. По толщине, наоборот, наибольшая усушка
возникнет у кромок сердцевинной и несколько меньшая — у двух центральных
досок (с сердцевиной на их пласта); наименьшие отклонения усушки по толщине
будут у крайней боковой доски.
Величина свободной поперечной покоробленное доски
характеризуется стрелой f (мм), определяемой по формуле А. В. Гадоллна
В правой части сечения бревна ( 39, а) пунктиром показана
деформация брусков квадратного сечения. Брусок, примыкающий к сердцевине,
примет в целом клиновидную форму, поскольку у правой его грани направление
годовых слоев ближе к тангентальному, следовательно, эта грань больше
сократится, чем левая, к которой годовые слои примыкают радиаль- но. Обращает
внимание симметричный гребень посредине правой грани, обусловленный
радиальным направлением горизонтальной оси бруска, проходящей через вершину
гребня и серд-' цевину. Верхняя и нижняя грани бруска приобретут вогнутую
форму, аналогично вогнутой кривой 3—4 у центральной доски.
Брусок, расположенный справа в результате сушки получит в
основном прямоугольную форму. Левая его грань будет выпуклой; на правой его
грани возникнет небольшой гребень, а верхняя и нижняя грани будут слегка
вогнутыми (для наглядности деформации показаны преувеличенными).
В верхнем бруске левая грань останется прямой, как
находящаяся на' радиусе сечения бревна; нижняя грань окажется выпуклой,
аналогично кривой 3—4 для второй доски, а две остальных грани приобретут
вогнутую форму.
Нижний брусок, ориентированный .диагоналями, получит в
целом ромбовидную форму, так KaifeS® радиальная диагональ будет иметь
минимальную усушку, а тангентальная — максимальную. Две его внутренних
стороны (направленные к сердцевине) приобретут выпуклую, а две внешних —
вогнутую форму.
Таким образом, все внутренние грани сортиментов на 39, а
выпуклые, а внешние вогнутые. Круглое сечение превратится в яйцевидное.
На 39, б пунктиром показан брус, распиленный на доски,
медленно высушенные раздельно в зажатом плоском состоянии. Сердцевинная доска
получила по ширине минимальную усушку. У обеих крайних боковых досок усушка
по ширине будет максимальной по сравнению с остальными досками постава; ее
практически можно принимать равной Ут, если ширина бруса больше его высоты в
1,5—2 раза. По кромкам сложенных вместе сухих досок постава можно нанести
четыре сопряженных прерывистых кривых — две вверху 0—Р и две внизу. Их
вершина 0 определится величиной радиальной усушки по ширине доски, а
горизонтальная их асимптота X—X будет ординатой тангенталыюй усушки боковых
досок.
После высушивания доски окажутся разнотолщинными.
Посредине их ширины (т. е. в радиальном направлении к годовым слоям) усушка
по толщине минимальная и одинаковая (в %) у всех досок постава. У кромок
наибольшая усушка по толщине у сердцевинной и наименьшая у крайней боковой
доски ( 39, б). Удельная усушка по объему одинаковая у всех досок (если yx+yp
= const по всему сечению бревна). На 39, в показана форма свободно
высыхавшей боковой обрезной доски. Крайние боковые доски постава
характеризуются минимальной покоробленностью и разнотолщинностью — в этом их
положительная особенность.
форма центральной доски (ГОСТ 18288—72), высыхавшей в
свободном состоянии, а на 39,5 в зажатом, с сохранением прямой 1—С—2. 39, е
изображает форму свободно высушенной сердцевинной доски, не получившей
растрескивания, а на 39, ж — с характерной сердцевинной трещиной. На 39, з
показана покоробленность крыловидной формы для доски с широкой заболонью и
иной ее усушкой.
Сортименты, содержащие сердцевину, в результате сушки,
почти всегда растрескиваются ( 39,ж,и); причина тому — большая усушка по
годовым слоям, чем по радиусу, следовательно, потеря геометрического подобия
(повышенная усушка по всем годовым слоям замещается клиновидной трещиной, т.
е. воздухом). Лишь тонкие доски (толщиной до 35 мм) мягких пород при медленном процессе удается высушивать без растрескивания. Очевидно, при этом
в зоне сердцевины по всей толщине доски УР = УТ, т.е. в радиальном
направлении, древесина остаточно растягивается, а в тангентальном упрессовыва-
ется. Задача высушивания без растрескивания толстых сердцевинных сортиментов,
в том числе бревен, относится к актуальным проблемам теории и техники сушки
древесины; очевидно, что если моя^но высушить в плоском состоянии толстую
доску (см. 39, (3), будет высушена и симметричная ей доска — они вместе
составляют брус.' На 39, к показано сечение круглого цортимента радиусом R
до сушки и r= 1—<(Ур/100) после нее. Внешнее годовое кольцо (пунктир)
имело размер 2яR до сушки и будет иметь 2nr=2nR[l—(Ут/Ю0)] после высыхания.
Дл^ того чтобы сохранилось кольцо, его длина после высыхания должна быть
2я^[1—(Ур/100)]. Разность
составит величину раскрытия щели Я, показанной на 39, к,
и. Например, если ^ = 10 см, Ут—Ур=3%, определим Н=2-3,14-10-0,03=1,9 см. То
же произойдет у бруса ( 39, и) в который вписывают окружность радиусом г.
Если бревно или сердцевинный брус надрезать продольным
радиальным пропилом примерно на глубину 2/зг, при высыхании древесины трещина
образуется только по этому пропилу. Известен прием упрятывания этих трещин
внутрь стен рубленых строений и предупреждения затекания в них атмосферной
воды ( 39,л). Существенно также, что при вертикальном положении трещины в
несущей балке ее прочность не снижается.
На каждой половине центральной доски, над или под линией
/—I (см. 39, г, д, ж) пласть у сердцевины останется после сушки плоской, а
все сечение приобретет форму клина. В малой покоробленности половинок
центральных и сердцевинных ( 39, е) досок заключается положительное свойство
заготовок радиальной распиловки; кроме того они меньше растрескиваются. Такие
половинки доски приобретают по ширине почти в 2 раза меньшую усадку, чем
вырезанные из боковой части бревна (слева на 39,с). Они медленнее проводят
влагу по толщине, особенно свободную (преграждают сердцевинные лучи). В связи
с этим сортименты радиальной распиловки (но без сердцевины) применяют для
ответственного назначения — музыкальных инструментов, паркета, бочек для
жидкостей и т. п.
При увлажнении значительно пересушенной древесины
возникнут деформации, противоположные показанным на 39, а—е. Так, вырезанный
против сердцевины бревна ( 39, а) высушенный и остроганный до квадратной
формы брусок, а также строганая в сухом состоянии сердцевинная доска ( 39, ё)
при увлажнении измерит ортогональное сечение, как это показано на 39, м; (юковые строганые доски (см. 39, в, г и др.) приобретут обратную покоробленность и окажутся
более тонкими посредине ширины. .
|