ПОЛУЧЕНИЕ ОПИЛОК В ДИСКОВОЙ РУБИТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ

ПОЛУЧЕНИЕ ОПИЛОК В ДИСКОВОЙ РУБИТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ
ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
Антимонов С.В., Булатасов Э.О.
Оренбургский государственный университет, г. Оренбург
Задача. Получение опилок одинакового фракционного состава из
древесины с помощью дисковых рубительных машин или получение продукта,
максимально близкого по своим геометрическим параметрам к опилкам.
В настоящее время чтобы получить измельчённую фракцию древесины в
виде опилок нужно использовать комбинированный способ измельчения
(измельчение производится в рубительной машине, затем в молотковой
дробилке), либо использовать комбинированные измельчители (симбиоз
роторного измельчителя и молотковой дробилки) непосредственно.
Мы предлагаем рассмотреть возможный вариант получения древесных
опилок с помощью всего лишь одной дисковой рубительной машины
отечественного производства, либо с помощью двух машин (дисковой
рубительной машины и молотковой дробилки), но с наименьшими
энергозатратами (по сравнению с двумя другими аналогичными машинами).
Как в первом, так и во втором случае полученные опилки можно будет
направлять на экструзию и получать из них гранулы биотоплива.
По нашему мнению, снижение энергозатрат дисковой рубительной
машины и получение древесных опилок одинакового фракционного состава
возможно при совершении следующих действий:
1.
Изменить угол резания до значения 1 < 16 град
2.
Изменить другие параметры резания – угол заточки ножа в и
величину выступа ножей h (рис. 1) (для достижения минимальных размеров
щепы). Возможно и такое, что нужно будет изменить параметры подножевой
щели – т.е. изменить конструкцию ножевого диска
3.
Изменить существующую конструкцию ножа – придать
конструкции ножа серповидный профиль и выполнить форму режущей кромки
ножа
в
виде
зубьев.
Примечание. По ходу проведения экспериментов с дисковой рубительной
машиной для нахождения оптимальных параметров процесса резания
необходимо менять значение скорости резания, т.е. менять режим резания.
Рисунок 1. Схема образования элементов щепы в рубительной машине
1-рубительный нож; 2-ножевой диск; 3-измельчаемый материал; 4-кожух;
5-загрузочный патрон; 6-подножевая щель; 7-контрнож; 8-щепа
Обоснование приведённых предположений
В основе процесса работы рубительных машин лежит рубка древесины в
торцово-продольно-поперечном направлении. Вид воздействия рабочего органа
машины на измельчаемый продукт: удар-сжатие-резание-сдвиг.
Изменение угла резания до значения 1 < 16 град. Это необходимо для
снижения энергозатрат. Удар под углом 1 < 16 град определяется как «косой».
Следовательно, у нас должен быть выигрыш в силе удара, т.к. «косой» удар
ножа в отличие от прямого, действует и вдоль (на растяжение, разрыв) и
поперёк (на излом, изгиб) древесных волокон. Ещё один плюс заключается в
том, что при таких значениях угла резания ( 1 < 16 град) сам процесс резания
древесины должен сводиться к получению наименьшей фракции щепы, а
возможно и опилок.
Рабочий орган дисковых рубительных машин – плоский или профильный
(геликоидальный), вращающийся в вертикальной плоскости диск, оснащённый
ножами (ножевой диск).
Изменение параметров резания. Это необходимо для получения
минимальных размеров щепы (видно из рис.1).
Известно, что форма рабочей поверхности диска и угол заточки ножей
рубительной машины влияют на качество получаемой щепы. Оба эти параметра
зависят от скорости резания (Васильев С.Б., Симонова И.В.). Следовательно
при определённом значении скорости резания и определённой форме рабочей
поверхности диска, изменяя угол резания можно получить щепу наименьшей
фракции, а возможно и опилки.
Изменение конструкции ножа. Придание конструкции ножа
серповидного профиля позволит увеличить расстояние от центра диска
периферии до режущей кромки ножа. А это должно способствовать
непрерывному возрастанию скорости резания (до 30 м/с и выше), что в 3-4 раза
превышает значение скорости резания у центра диска.
Форму режущей кромки нужно выполнить в виде зубьев. Это должно
способствовать более тщательному измельчению древесины и, следовательно,
получению мелкой фракции щепы, а возможно и опилок. Также использование
этой формы режущей кромки должно обеспечить постоянство минимальной
составляющей скорости рубки и одновременное резание древесины
несколькими ножами независимо от положения бревна относительно плоскости
ножевого диска (количество ножей на диске выбирается из диапазона 8…16,
т.к. при этих значениях наблюдается выход качественной щепы). Зубчатые
ножи применяются в рубительной машине зарубежного производства марки
Skorpion 250 EB/4.
Вывод. При постоянном значении мощности электродвигателя и
различных значениях угла резания можно получить различную
производительность. И при каком-то определённом значении угла резания
( 1 <16 град) производительность дисковой рубительной машины будет
максимальна. Плюс ко всему на выходе машины можно будет получать не
щепу, а опилки.
Результаты исследований могут быть использованы разработчиками
рубительных машин для производства древесной щепы в целлюлознобумажном промышленности и производстве топливной щепы в биоэнергетике.
С учётом вышеизложенного можно заключить, что если наши предположения окажутся верными, то это будет являться решением одной из главных
проблем в работе рубительных машин – достижение однородности
фракционного состава.
Список использованной литературы
1. Бершадский, А.Л. Резание древесины: учебник/ А.Л. Бершадский, Н.И.
Цветкова. – Минск: 1975. - 304 с. – ISBN 0-03-076708-03
2. Вальщиков, Н. М. Рубительные машины/ Вальщиков, Н. М. Лицман, Э. П.–
М.: Лесная промышленность, 1980. – 96 с.
3. Тикачев, В. Машины для измельчения древесины / В. Тикачев //
ЛесПромИнформ. Сер. 69, Техобзор. – 2010. - №3. – С. 42-55
4. Ивановский, Е. Г. Новые исследования резания древесины [Текст] \ Е.
Г. Ивановский, П. В. Василевская, Э. М. Лаутнер - М.: Лесная
промышленность, 1972. - 128 с.
5. Ивановский, Е. Г. Резание древесины [Текст] \ Е. Г. Ивановский - М.:
Лесная промышленность, 1974. - 200 с.
6. Курицын, В. Н. Особенности резания мерзлой древесины [Текст] \ В.
Н. Курицын - М.: Лесная промышленность, 1981. — 105 с.
7. Любченко, В. И. Резание древесины и древесных материалов. Учебное
пособие для вузов. 2-е изд. исп. и доп. [Текст] \ В. И. Любченко - М.: МГУЛ,
2002.-310 с.
8. Симонова И.В. Обоснование геометрических параметров формы рабочей
поверхности диска и ножей рубительной машины. Автореферат диссертации