Измельчение древесины

Основные количественные и качественные показатели производ­ства технологической щепы формируются прежде всего основным тех­нологическим оборудованием, входящим в систему машин, в первую очередь, рубительными машинами. В зависимости от вида и размеров перерабатываемого древесного сырья, условий осуществления процес­са и требований к размерам и качеству технологической щепы руби — тельные машины имеют различное конструктивное исполнение.

Основным оборудованием для производства щепы являются дис­ковые и барабанные рубительные машины. В дисковых рубительных машинах механизм резания выполнен в виде вращающегося плоского или геликоидального диска с расположенными на его поверхности ре­жущими элементами. Наибольшее распространение на лесозаготови­тельных предприятиях получили машины с наклонной подачей сырья МРНП-10 и МРНП-30, входящие в состав соответственно установок УПЩ-3 и УПЩ-6, а также модернизированные машины с системой шумопонижения МРНП-10 1 и МРНП-30-1. Эти рубительные маши­ны позволяют перерабатывать сырье диаметром до 22 см, что требует. трудоемкой подготовительной операции по раскалыванию чураков. С целью сокращения затрат на подготовку сырья была создана машина МРНП-40-1, позволяющая перерабатывать лесоматериалы диаметром до 44 см и предназначенная для комплектации установок УПЩ-6Б и ЛТ-8. Конструктивные особенности этих и ряда других, наиболее рас­пространенных рубительных машин, особенности их эксплуатации довольно подробно рассматриваются как в учебной [2, 15, 18 ], так и в специальной литературе [8, 11, 21 ].

С целью повышения технического уровня производства техноло­гической щепы в последние годы был разработан ряд более совершен­ных рубительных машин. Среди них можно отметить рубительные машины, выпускаемые Гатчинским заводом бумагоделательного обо­рудования: МР2-20, МР2-20Н, МРЗ-40ГБ, МРЗ-40Н, МРЗ-50ГБ, МРЗ — 50Н. Эти машины отличаются принципиально новой формой сечения загрузочного патрона, имеющего большие по сравнению с аналогами размеры. Для данных машин характерно устойчивое базирование в патроне сырья небольшого сечения, лучшие условия резания при од­новременном увеличении пропускной способности. Выход кондицион­ной фракции щепы повысился до 87-90%.

Технические характеристики основных рубительных машин представлены в табл.2.8.

Опыт эксплуатации отечсстьенных и зарубежных рубительных машин показал, что качество щепы и выход нормальной фракции зависят от большого числа факторов: выпуска ножей и их количества, состояния режущих кромок, параметров загрузочного патрона, спосо­ба подачи сырья и удаления щепы, скорости резания, частоты враще­ния диска, влажности, плотности и породы древесины, размеров измельчаемого сырья и др. Отмеченные факторы влияют на произво­дительность рубительной машины, а также определяют ее работоспо­собность. Одной из причин выхода из строя рубительной машины является перегрев электродвигателя, происходящий из-за чрезмерной загрузки машины сырьем предельного сечения и длины. Поэтому для определения технических возможностей той или иной рубительной машины возникает необходимость в проведении проверочных расчетов ее производительности. Авторами рекомендуется следующий алго­ритм решения этой задачи.

Согласно общепринятой методике, часовая производительность рубителыюй машины может быть определена по формуле:

Пч = 0,06 п г 1щ Б Км Кр, (2.9)

-1

Где п — частота вращения диска, мин ;

Ъ — число ножей на диске;

— расчетная длина щепы, мм;

I — 2

Г — поперечное сечение измельчаемого сырья, м ;

Км — коэффициент использования машинного времени: для многоножевых машин Км = 0,1 -0,4; для малоножевых — Км — 0,5-0,8;

Кр — коэффициент использования рабочего времени,

Кр = 0,7-0,8.

При измельчении на дисковых рубительных машинах ветвей, сучь­ев, тонкомера, горбыля или реек, подаваемых пачкой, в формулу (2.9) вместо значения Б вводится величина проходного сечения загрузочно­го патрона и соответствующие коэффициенты:

Ко — коэффициент использования приемного окна, Ко = 0,3-0,7;

Кп — коэффициент полнодреьесности сечения перерабатываемо­го сырья в обжатом состоянии: для сучьев и ветвей Кп = 0,2-0,3; для реек и горбылей Кп = 0,3-0,5; для вершин и тонкомера Кп = 0,4-0,7.

Указанная зависимость не учитывает длины измельчаемого сырья и реального снижения числа оборотов ножевого диска. Поэтому в дан­ном разделе приводятся методические рекомендации, позволяющие анализировать возможные изменения производительности и мощно­сти дисковых рубительных машин в зависимости от параметров из­мельчаемого сырья.

Таблица 2.8

Технические характеристики отечественных рубительных машин

Показатели

Марка машины

МРНП-10

МРНП-30

МРГ-20 Б

МРГ-40

МРЗ-40ГБ

МРЗ-50ГБ

МРНПМ0-1

МР2-20Н

МР2-20

МРЗ-40Н

МРЗ-50Н

Тип рабочего органа

Ножевой диск

Расположение загрузочного патрона

Наклонное

Горизонтальное

Наклонное

Производительность, м^/ч

10

30

20

40

40/50

40

20

40/50

Диаметр рабочего органа, мм

1270

1270

1270

1600

1600

1600

1270

1600

Число ножей

16

16

12

10

15

6

16

15

Частота вращения рабочего органа, мин"

590

740

750

585

600

590

600

600

Поперечное сечение загрузочного патрона, мм

250×250

250×250

220×420

350×580

430×550

350×580

250×400

350×650

Максимальные размеры измельчаемого сырья, мм: диаметр/ширина длина

220

1500

220

1500

220

3000

320

6000

600

6000

440

2000

350

2000

600

2000

Мощность привода, кВт

55

90

75

160

132/160

160

75

132/160

Масса, кг

4553

4500

5500

12000

9200

‘12000

6100

9200

подпись: таблица 2.8
технические характеристики отечественных рубительных машин
показатели марка машины
 мрнп-10 мрнп-30 мрг-20 б мрг-40 мрз-40гб
мрз-50гб мрнпм0-1 мр2-20н
мр2-20 мрз-40н
мрз-50н
тип рабочего органа ножевой диск
расположение загрузочного патрона наклонное горизонтальное наклонное
производительность, м^/ч 10 30 20 40 40/50 40 20 40/50
диаметр рабочего органа, мм 1270 1270 1270 1600 1600 1600 1270 1600
число ножей 16 16 12 10 15 6 16 15
частота вращения рабочего органа, мин" 590 740 750 585 600 590 600 600
поперечное сечение загрузочного патрона, мм 250x250 250x250 220x420 350x580 430x550 350x580 250x400 350x650
максимальные размеры измельчаемого сырья, мм: диаметр/ширина длина 220
1500 220
1500 220
3000 320
6000 600
6000 440
2000 350
2000 600
2000
мощность привода, квт 55 90 75 160 132/160 160 75 132/160
масса, кг 4553 4500 5500 12000 9200 '12000 6100 9200

Окончанье табл. 2.8

Показатели.

Марка машины

ДУ-2АМ

ЛО-56

МРБ4-30ГН

МРБР8-15Н

ДО-51

МРР8-50ГН

Тип рабочего органа

Ножевой барабан

Многорезцовый барабан

Многорезцо­вый диск

Расположение загрузочного патрона

Горизонтальное

Вертикаль­

Ное

Горизон­

Тальное

Горизон­

Тальное

Производительность, м**/ч

12

50

30

15

15

50

Диаметр рабочего органа, мм

600

900

1270

950

800

2900

Число ножей

4

6

4

37

8

25

Частота вращения рабочего органа, мин’

600

585

368

350

400

150

Поперечное сечение загрузочного патрона, мм

300×300

450×500

700×900

750×800

500×800

800×800

Максимальные размеры измельчаемого сырья, мм: диаметр/ширина длина

300

18000

300

18000

200

3000

800

750

800

3000

800

25000

Скорость подачи сырья, м/с

0,8

1,34

0,8

0,9

Мощность привода, кВт

55

160

169

75

75

160

Масса, кг

4900

І 2000

17000

4900

5700

27300

подпись: окончанье табл. 2.8
показатели . марка машины
 ду-2ам ло-56 мрб4-30гн мрбр8-15н до-51 мрр8-50гн
тип рабочего органа ножевой барабан многорезцовый барабан многорезцо-вый диск
расположение загрузочного патрона горизонтальное вертикаль
ное горизон
тальное горизон
тальное
производительность, м**/ч 12 50 30 15 15 50
диаметр рабочего органа, мм 600 900 1270 950 800 2900
число ножей 4 6 4 37 8 25
частота вращения рабочего органа, мин' 600 585 368 350 400 150
поперечное сечение загрузочного патрона, мм 300x300 450x500 700x900 750x800 500x800 800x800
максимальные размеры измельчаемого сырья, мм: диаметр/ширина длина 300
18000 300
18000 200
3000 800
750 800
3000 800
25000
скорость подачи сырья, м/с 0,8 1,34 — 0,8 0,9
мощность привода, квт 55 160 169 75 75 160
масса, кг 4900 і 2000 17000 4900 5700 27300

На первом этапе моделирования процесса работы дисковой р> би — тельной машины рекомендуется определить полную работу А, необхо­димую для переработки древесины заданной длины:

А —р (1 +0,3(л ) Вср^’рез^ (2.10)

Где р — удельная сила резания, Н/мм;

— коэффициент трения древесины о поверхность диска,

{л — 0,2 … 0,3; вер — средняя условная ширина резания, мм;

Vрез — скорость резания, м/с;

X — время, необходимое для переработки древесины заданной длины, с.

Составляющие формулы (2.10) определяются из соответствую­щих зависимостей:

Р — Р(рн<рв Ор ам Ф ап> (2.11)

Где Р <рн <р в — удельная сила резания, определяемая по номограм­ме (рис.2 2) для конкретных значений угла встречи <рв и угла наклона <рн, в расчетах рекомендуется принимать угол встречи из соотношения <рв + 6 < 90°, при этом угол заточки д = 304-38°.

Рис.2.2. Номограмма для определения удельной силы резания при различных углах встречи <рв и наклона <рн

подпись: 
рис.2.2. номограмма для определения удельной силы резания при различных углах встречи <рв и наклона <рн

Фактически значения углов <ph и <рн зависят от устойчивости из­мельчаемого сырья в загрузочном патроне.

Ар — коэффициент затупления режущих ножей, для острых — 1, для затупленных — 1,25;

А* — коэффициент состояния измельчаемой древесины: для под­сушенной древесины —1,1; для влажной и свежесрубленной — 1,0;

At — коэффициент, равный 1,4, вводимый при переработке моро женой древесины;

Значения коэффициента ап. учитывающего породу древесины, приведены ниже:

TOC f o "1-9" o "1-9" сосна 1,0 осина 0,85

Ель 0,87 береза 1,25

Пихта 0,87 ясень, дуб 1,6

Лиственница 1,07 бук 1,4

_ FCp’п, ср ~ L sm<pe sin^>/{ ’ ( • )

Где FCp— средняя площадь поперечного сечения перерабатывае­мой древесины, см ;

L — линия резания, мм;

L=2nRM> (2.13)

Z *

Где Rpea — средний радиус резания, мм;

Z — число режущих ножей на диске.

^ ; (2Л4>

‘ = <2’15> где 1б — длина измельчаемого сырья, мм; пСр — средняя частота врщения диска, мин1;

1щ — длина шепы по волокну, мм.

У *— угол затягивания или задний угол, величина которого при­нимается для отечественных геликоидальных дисковых рубительных машин равной 1,5… 3.2

4Iul cos (<рн — Yij Ilu. Zoj (I + Kdon

подпись: 4iul cos (<рн - yij ilu.zoj (i + kdon Измельчение древесиныРабота, которую должен совершить электродвигатель при пере­работке подаваемой в загрузочный патрон древесины,

Аэл = А — Аизб) (2.17)

Где А — полная работа, необходимая для переработки сырья длиной 1б, вычисляемая по формуле (2 10), Дж;

Аизб — избыточная работа, погашаемая энергией вращающегося диска при снижении его оборотов от номинальных пм до минимально допустимых п* для данного электродвигателя, Дж.

Лизб = (пн[1] — пк2) , (2.18)

30 2 g v ‘

Где Gn — масса диска, кг;

П — радиус инерции диска, м; g — ускорение свободного падения, м/с.

Рекомендуется принимать пк на 30% ниже пн.

G д = 4600 Од2 Но, (2.19)

Где Эд, Нэ — соответственно диаметр и толщина диска, м. Номинальная мощность электродвигателя

Nh = , „Аз . (2.20)

1?]эл Кп

*

Где к п— коэффициентперегрузки электродвигателя, по условиям безопасной эксплуатации принимается равным 1,8… 2,0;

Г} эл — кпд электродвигателя, можно принять равным 0,95…0,98. Некоторые авторы [11, 14] рекомендуют также рассчитывать для каждого диаметра бревна его допустимую максимальную длину Lmax и время разгона tpa3r, затрачиваемое на восстановление ножевым диском нормальной угловой скорости:Как показали расчеты, выполненные с использованием ЭВМ по приведенной выше методике для рубительной машины МРНП-30-1, при измельчении метровых лесоматериалов диаметр сырья может до­стигать 16… 21 см, двухметровых — 11… 15 см, трехметровых — 10… 13 см и четырехметровых — 10 … 11 см.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв