托板武秀明,
孙正军*,
许敏敏，覃道春,
宋光喃
(国际竹藤中心，北京100102)
摘
要：采用成熟的竹木复合集装箱底板制造工艺，根据不同的组坯方式，用竹帘及杨木单板压制成竹木复合 板和竹木复合层积材。该工艺的创新点在于只将杨木单板浸胶，而竹帘直接干燥铺装，以减少人工操作对竹帘的破坏。通过研究两种板的抗弯性能，发现其顺向抗弯性能非常好，可将其分别作为集装箱底板和建筑结构用材。此外，针对竹木复合板性能不稳定的问题提出了改进方案。
关键词：竹木复合板；竹木复合层积材；弯曲强度；弯曲模量中图分类号:TS 612
文献标识码:Ａ
文章编号:2095-2953(2014)06-0018-03
Flexural Performance of Bamboo-wood Composite Boards and
Bamboo-wood Composite LVL
WU Xiu-ming,SUN Zheng-jun*,XU Min-min,
QIN Dao-chun,SONG Guang-nan
(International Centre for Bamboo and Rattan,Beijing 100102,China )Abstract :Using mature bamboo-wood composite container floor manufacturing process and according to different assembly modes,bamboo-wood composite plate and laminated bamboo-wood composite lumber are made by using bamboo curtains and poplar veneers.The innovation point of the process is that only the poplar veneer is dipped in the glue and the bamboo curtains are directly dried and paved to reduce the damage to bamboo curtains caused by artificial operation.The study on the flexural performances of
the two kinds of boards shows that they have excellent forward bending performances and can be directly used as materials for container floors and building structural material.Besides,an improvement plan for solving the instability of bamboo-wood composite boards is presented.
Key words :bamboo-wood composite board;bamboo-wood composite LVL;modulus of rupture;bending modulus
近年来，随着竹木复合结构材料在汽车、船舶、铁路、车辆制造及建筑业等领域的广泛应用，人们也越来越重视对竹木复合结构材料的研究。朱一辛等[1]以“软化—展开”的竹片为表板、马尾松为芯板制成的竹木复合板来制作汽车车厢底板，其物理力学性能达到了LY 1055-91《汽车车厢底板用竹材胶合板》规定要求。南京林业大学竹材工程研究中心成功开发出价格低于木质集装箱底板、各项性能均符合使用要求的竹/木复合集装箱底板[2]。印度林业研究所
的JAIN 等[3]以胶合板为面板、竹材为芯板制造出了质量轻、强度高、吸声性能优良的竹/木复合板。殷迅[4]采用以竹子和小径材代替优质松木制成的竹木复合层积材制作铁路货车地板，其主要物理力学性能及表面抗碾压能力均高于松木。许斌等[5]研究了竹/木复合层积材(LVL )横纹静摩擦系数，结果显示，竹/木复合层积材的横纹静摩擦系数大于红松，可作为火车平车底板使用。
本研究采用成熟的竹木复合集装箱底板制造工
收稿日期:2014-03-11
基金项目：农业科技成果转化资金项目“胶合木用竹木复合连接件的制造与示范”(2012GB24320594)
第一作者简介：武秀明，硕士研究生，主要研究方向为竹木复合材料，电话:151****2125,E-mail :*********************通讯作者：孙正军，研究员，主要研究方向为竹质工程材料，电话:************,E-mail :*************
第42卷第6期
林业机械与木工设备
Vo142No.62014年6月
FORESTRY MACHINERY &WOODWORKING EQUIPMENT
Jun.2014
研究与设计
. All Rights Reserved.
艺，制造了竹木复合板和竹木复合层积材，并评价其抗弯性能，目的在于改进竹木复合板的制造工艺，提高其性能，以满足不同使用场合的需要。竹木复合板是将竹帘和木单板交错叠层组坯、热压成型的复合材料。采用木单板施胶、竹帘干燥的工艺路线，节省了竹帘施胶工序，制作的板材可用于集装箱底板和建筑覆盖板。竹木复合层积材则是以相同工艺，顺向组坯制成的单向竹木复合材料，可作为建筑结构材料[6]。1实验材料与方法
1.1实验材料
(1)毛竹:4年生采自安徽省黄山市，近青竹篾，刨
除毛竹外竹壁表面微薄蜡质成分，在靠近最外层竹青面制取，厚度1.5mm 左右，宽度20mm 。(2)意杨：旋切单板，规格为2000mm ×100mm ×1.5mm ，产于安徽省宣城市。
(3)胶黏剂：水溶性酚醛树脂胶黏剂，固体含量
拉配40%，购于安徽省黄山市。1.2制备工艺
竹木复合板及竹木复合层积材均由安徽徽州竹木
有限公司采用成熟的竹木复合集装箱底板制造工艺制备，其生产工艺流程如图l 所示。
杨木单板采用浸胶方式施胶，胶液固体含量40%，浸胶时间30min ，浸胶量约为25%，用竹帘编织机将近青竹篾用棉线编织成帘，将浸胶单板和竹帘自然干燥至含水率14%~17%时组坯，产品厚度设定为12mm ，由厚度规控制。竹木复合板与竹木复合层积材的区别在于组坯方式不同，竹帘和杨木单板交错层叠组坯压制成竹木复合板，竹帘和杨木单板同向顺纹组坯压制成竹木复合层积材。
采用分段加压、卸压的热压工艺，热压压力3MPa ，热压温度140℃，热压时间1min/mm 。1.3实验仪器
INSTRON5582万能力学实验机(10kN 载荷传感器),
数显游标卡尺，恒温恒湿箱。
1.4
实验方法1.4.1试样制备
自动化运维系统
随机选取竹木复合板和竹木复合层积材各3块，依据标准GB/T 17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法制备》要求的试样类型(顺向和横向)、尺寸、数量以及试样在板材的位置加工试样，并将试样放在温度(20±2)℃、相对湿度(65±5)%条件下至质量恒定，然后测量试样的宽度和厚度。1.4.2测试方法
实验在INSTRON5582万能力学实验机上完成，该机的载荷传感器为10kN ，传感器精度为±10N 。首先调节两支座跨距为240mm ，然后调整加荷辊，使其轴线与支承辊轴线平行，支承辊直径为30mm ±0.5mm ，支撑方式为简支梁式，在试样长度的中央，以均匀速度(16mm/min )施加集中载荷至试样破坏，求出试样的静曲强度
和抗弯弹性模量。
2实验结果与分析
2.1
弯曲载荷-位移实验曲线
图2~5所示为两种板材三点弯曲的载荷-位移曲线。从图中可以看出板材在弯曲过程中主要分为两个阶段，即线弹性变形阶段和塑性变形阶段。当塑性变形阶段达到峰值时载荷瞬间直线下降，试件破坏。
竹篾
竹帘编织
干燥
组坯
干燥浸胶干燥
杨木旋切单板
性能检测
齐边
压制
图1工艺流程图Fig.1Process flow
diagram
3.02.01.00
2468101214161820222426弯曲位移/m m
图2竹木复合板顺纹弯曲载荷-位移曲线Fig.2
The longitudinal load-displacement curve of bamboo-wood composite
plate
0.70.60.50.40.30.20.10-10
10203040
弯曲位移/m m
图3竹木复合板横纹弯曲载荷-位移曲线Fig.3
The cross grain load-displacement curve of bamboo-wood composite plate
武秀明，等：竹木复合板与竹木复合层积材的抗弯性能
19
第6期
. All Rights Reserved.
2.2静曲强度及弹性模量值
静曲强度和弹性模量是各类板材最基本的力学性能，通过实验可分别得到竹木复合板、竹木复合层积材顺纹及横纹方向的静曲强度和弹性模量值，如表1及图6、图7所示。
实验结果表明：竹木复合板的顺纹弹性模量和静
曲强度分别为11.83GPa 和118.50MPa ，竹木复合层积材的顺纹弹性模量和静曲强度分别为10.9GPa 和134.70MPa ；竹木复合板的横纹弹性模量和静曲强度分
别为1.52GPa 和26.04MPa ，竹木复合层积材的横纹弹性模量和静曲强度分别为678.55MPa 和11.57MPa 。
建筑结构主要要求材料的顺向弯曲强度要高，对横向要求较低，竹木复合层积材具有良好的顺向弯曲强度，所以可用于建筑结构。集装箱底板的集中载荷承载能力要大，要求其横向承载应达到35MPa ，而竹木复合板的顺向承载能力高，横向承载力较弱，分析其原因，可能是由竹帘的性能不稳定造成的，因为竹帘在编织和铺装过程中受到人工操作因素的影响，导致竹篾间隙变大、编线松散，从而导致产品质量难以控制，最终影响板材的性能。
今后的研究中应采用卷装竹帘制造工艺，卷装竹帘是指在加工竹帘时，将其包装成竹帘卷，避免其在加工过程中引起竹帘松散。竹帘为干法加工，直接铺装，杨木单板为浸胶单元，竹帘与浸胶木单板经组坯、压制，制造出竹木复合板材。卷装竹帘具有以下优点:①竹帘制造连续化。竹帘制造是直接加工成大卷包装，效率高，简便易行。②可保证竹帘的离缝间隙。卷状竹帘的运输、干燥不影响竹帘的离缝间隙。③可实现半自动化铺装。原铺装工艺均为手工操作，组坯随意性大，质量难以控制，卷装则可以半自动化铺装，减少了人为因素的影响。
3结论
(1)竹木复合板(抗剪板)的顺纹弹性模量和静曲
强度分别为11.83GPa 、118.50MPa ，竹木复合层积材(抗弯板)的顺纹弹性模量和静曲强度分别为10.9GPa 、
134.70MPa ；竹木复合板(抗剪板)的横纹弹性模量和静
曲强度分别为1.52GPa 、26.04MPa ，竹木复合层积材(抗弯板)的横纹弹性模量和静曲强度分别为678.55MPa 、11.57MPa 。
电极臂(2)由于竹帘的性能不稳定导致竹木复合板横
向
432100
2
4
6
账本网
810121416182022弯曲位移/m m
图4竹木复合层积材顺纹弯曲载荷-位移曲线Fig.4
The longitudinal load-displacement curve of laminated bamboo-wood composite
lumber
0.40.30.20.100
10
20
30
40
50
弯曲位移/m m
图5竹木复合层积材横纹弯曲载荷-位移曲线Fig.5
The cross grain load-displacement curve laminated bamboo-wood composite lumber
表1两种板材的MOR 值和MOE 值
Table 1
MOR and MOE of the two kinds of plate
板材类型竹木复合板竹木复合层积材
含水率/%8.919.62
密度/g ·cm -30.840.86
方向顺纹横纹顺纹横纹
MOR/MP a 118.526.04134.7011.57
MOE/MPa 11830152010900678.55
150100500
板材类型及方向
图6两种板横纹及顺纹的静曲强度值Fig.6
The cross grain MOR and the longitudinal MOR of the two kinds of plate
15000100005000
板材类型及方向
图7两种板横纹及顺纹的弯曲模量值
Fig.7微型麦克风
The cross grain MOE and the longitudinal MOE of the two kinds of plate
林业机械与木工设备
20
第42卷
. All Rights Reserved.
林用单轨运输车液压传动系统的设计研究
龙
萍,
姚立红*,
刘
凯,
张
强
(北京林业大学工学院，北京100083)
摘
要：针对目前林用单轨运输车所采用的机械传动方式存在问题以及林业生产单位对其大载重量的要求，将原
机械传动方式改进为液压传动方式。介绍了单轨运输车采用液压传动方式的特点，分析了该液压系统的工作原理。
关键词：单轨车；液压系统；闭式回路；工作原理中图分类号:U213
文献标识码:Ａ
文章编号:2095-2953(2014)06-0021-04
Hydraulic System Design and Research of Forest Monorail Vehicles
LONG Ping,YAO Li-hong*,LIU Kai,ZHANG Qiang
(Institute of Technology,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China )
Abstract :According to the problems of mechanical transmission and the high load requirement of forestry production department,it is necessary to change the original mechanical transmission into hydraulic transmission system.This paper introduced the characters of the forest monorail vehicle with hydraulic system.At the same time,the working principle of hydraulic transmission system is also analyzed detailedly.
Key words :monorail vehicle;hydraulic system;closed circuit;operational principle
目前，我国的林业生产，特别是山地林业经营，迫切需要运输设备。传统的林用运输设备，如双轨车、架空索道等灵活性差、价格昂贵，运输道路的铺设及架空索道的架设都比较困难，且对林地的破坏比较大；而新型林用单轨运输车(简称单轨车)具有铺设轨道灵活、爬坡能
力强、环保、高效等优点，它的广泛应用将使林地肥料、
农药、林果及木材等的运输问题得到很好地解决[1]。
1单轨车采用液压传动方式的原因
由于林地环境比较特殊，多陡坡、多转弯，且地形
收稿日期:2014-03-21
基金项目：北京市教育委员会课题“生物质油料果收集技术研究”(2013)第一作者简介：龙
萍，女，硕士研究生，主要研究方向为森林工程装备及其自动化
*通讯作者：姚立红，副教授，主要研究方向为森林工程装备及其自动化,E-mail :******************
第42卷第6期
林业机械与木工设备
Vo142No.62014年6月
FORESTRY MACHINERY &WOODWORKING EQUIPMENT
Jun.2014
研究与设计
弯曲性能达不到集装箱底板的设计要求，故需要优化工艺，改善竹木复合板的性能。(3)为了优化两种板的性能应采用卷装竹帘制造工艺。
参考文献:
[1]朱一辛，等.汽车车厢底板用竹木复合板的研制[J ].木材工业,1996,10(3):4-7.
[2]张齐生，孙丰文.竹/木复合集装箱底板的研究[J ].林业科学,1997,33(6):546-554.
[3]
J AIN J D ,S ANYAL S N.A no te oil s a nwich co ns tructio ns from fo re s t based materials [J ].Journal of the Indian Academy of Wood S cie nce ,1993,24(1):25-30．[4]殷迅.铁路货车用竹木复合层积材地板的开发与应用[J ].铁道车辆,2005,43(2):19-21.[5]许斌.竹/木复合层积材横纹静摩擦系数的研究[J ]．林业科技开发,2000,14(6):22-23．[6]
刘星雨.竹材原态多方重组材指接设备优化设计[J ].林业机械与
木工设备,2013(6):18-21.
(责任编辑张雅芳)
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