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.

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°.

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

Работа, 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.