Анотація до роботи:

Кулешник Я.Ф. Закономірності розвитку внутрішніх напружень при сушінні деревини як анізотропного тіла. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.07 – машини та процеси лісівничого комплексу. – Український державний лісотехнічний університет, Львів, 2001.

Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково – технічної задачі визначення закономірностей розвитку внутрішніх напружень в процесі сушіння деревини як анізотропного тіла. У роботі на базі основного рівняння вологопровідності з використанням апарату різницевих методів апроксимовано по часу та координатах рівняння перепаду гігроскопічної вологості. Знайдена залежність добре узгоджується з проведеними експериментальними дослідженнями, що дало підстави для її використання при визначенні плоских нормальних і тангентальних вологісних напружень. Визначені в процесі сушіння напруження дозволяють динамічно, через контроль критичного перепаду вологості (W_T.H.-W_P), тобто через зміну параметрів агента сушіння (t_c,), забезпечувати контроль вологісних напружень в деревині на першому етапі сушіння і забезпечити, таким чином, підвищення якості висушуваного матеріалу.

1. Визначення величини внутрішніх напружень в процесі сушіння деревини є складовою частиною актуальної проблеми дослідження напружено-деформівного стану в матеріалах і конструкціях, що виникають через температурно-вологісні зміни їх розмірів. Проведені раніше теоретичні та експериментальні дослідження з даної тематики не забезпечують своєчасного виявлення небезпечних напружень у висушуваних пиломатеріалах.

2. Вперше сформульовано на основі експериментальних досліджень пошарової вологості аналітичну залежність (рівняння параболоїда) початкового розподілу вологості від координат у бруску деревини (бук, дуб), яка дозволяє визначити вологість в будь-якій точці зразка W(x, y, t)_t=0 за даними вологості поверхневих (W_п) та центральних шарів (W_ц).

3. Уточнено експериментальні значення коефіцієнта всихання (тангентального – k_y, радіального – k_x, об'ємного – k_o) для дуба: k_y=0.268; k_x=0.14; k_o=0.413 та для бука: k_y=0.372; k_x=0.186; k_o=0.564, котрі надають можливість дослідження лінійних поздовжніх радіальних (e_x) та тангентальних (e_y) деформацій при одноосьовому напруженому стані.

4. Побудована на основі рівняння вологопровідності математична модель (з певними допущеннями) розподілу і зміни вологості в процесі сушіння та розвитку внутрішніх вологісних напружень на прикладі деревини твердих листяних порід (бук, дуб), яка включає такі величини: породу деревини, коефцiєнт вологопровiдностi матеріалу (a_m), коефiцiєнт сушiння матеріалу (К), товщину (R₁) та ширина (R₂) матерiалу, рiвноважну вологість матеріалу (W_р), температуру агента сушiння (t_с), початкове значення вологостi на поверхні (W_п) та в центрі (W_ц) матеріалу, вологiсть точки насичення волокна матеріалу (W_T.H.), густину абсолютно сухого матеріалу (r₀), модуль зсуву (G), модуль пружності (E) та коефіцієнти поперечної деформації Пуассона () конкретної породи деревини.

5. Розроблений на основі запропонованої моделі та теорії різницевих схем алгоритм, розрахунку полів вологості і напружень дає можливість в будь-який момент часу процесу сушіння деревини встановити чисельні значення нормальних s_х, s_y та дотичних t_xy напружень і передати відповідну інформацію на мікропроцесор чи до оператора, які використовують отриману інформацію для керування процесом сушіння, тобто впливу через відповідні виконавчі механізми і робочі органи на параметри середовища (t_с, j). Вперше запропоновано принцип побудови режимів сушіння, тобто зміни параметрів середовища, за величиною внутрішніх напружень, що виникають в деревині в процесі сушіння.

6. Розроблено практичні рекомендації щодо розрахунку величини внутрішніх напружень в процесі сушіння деревини як двовимірного тіла через зміну параметрів середовища та зміну деформацій за величиною лінійного (в радіальному і тангентальному напрямку відносно волокон) всихання. Визначено доцільність застосування різних режимів сушіння твердих листяних порід (бук, дуб) за величиною внутрішніх вологісних напружень. Порівнюючи отримані результати з відомими даними границі міцності слід відзначити, що за величиною тангентальних напружень придатні для сушіння деревини тільки режими, які застосовує фірма "Hildebrand". Стандартні режими, які регламентовані державними стандартами (ГОСТ 19773-84) та керівними технічними матеріалами з технології камерного сушіння деревини, не дають належної якості сушіння тому, що напруження, які виникають в деревині, перевищують границю міцності в тангентальному напрямку.

7. Практична реалізація математичної моделі розвитку внутрішніх напружень для умов ВАТ "Меблевий комбінат "Стрий" дозволяє знизити технічний брак в процесі сушіння пиломатеріалів і заготовок твердих листяних порід на 5…12%, що дає змогу отримати економічний ефект 20…60 грн. на 1м³ висушуваного матеріалу від зниження собівартості процесу сушіння та збереження цілісності матеріалу.

Публікації автора:

1. Білей П.В., Басюк І.М., Зарева Ю.І., Кулешник Я.Ф. Сучасний стан техніки та технології сушіння пиломатеріалів// Науковий вісник. – Львів: УкрДЛТУ. – 1997, вип. 7. – С. 88–91.

2. Кулешник Я.Ф. Використання апарату різницевих методів для розв'язування задач, пов'язаних з сушінням деревини// Науковий вісник. – Львів: УкрДЛТУ. – 1999, вип. 9.3. – С. 150–152.

3. Кулешник Я.Ф. К випросу о построении математической модели исследования напряжений, возникающих при сушке древесины// Междун. науч.-техн. конф. "Лес – экология и ресурсы", 17–18 нояб. / Бел. гос. технол. ун-т. –1998. – С. 224– 228.

4. Білей П.В., Зарева Ю.І., Басюк І.М., Кравець І.П., Кулешник Я.Ф. Створення енергоощадної технології сушіння пиломатеріалів// Науковий вісник. – Львів: УкрДЛТУ. – 2000, вип. 9.11. – С. 189–191.

5. Bilej P., Kuleshnyk Y. Development of internal stresses in process of wood drying. – 11 Konferencja Naukova Wydzialu Technologii Drevna. SGGW. Drewno–Material Ekologiczny, Warszawa, 1997. – P. 335–336.

6. Білей П.В., Кулешник Я.Ф. Дослідження напружень, котрі виникают при сушінні деревини, що має форму бруска// Проблеми та перспективи розвитку технології деревообробки. (Матеріали 50-ї науково-технічної конференції викладачів, аспірантів та співробітників факультету технології деревообробки УкрДЛТУ). – Львів: УкрДЛТУ. –1998. – С.41–42.

7. Кулешник Я.Ф., Ганцюк В.М. Дослідження повних поверхневих напружень, що виникають при сушінні букових заготовок// Науковий вісник. – Львів: УкрДЛТУ. – 2000, вип. 9.13. – С. 75–78.