4. роторные окорочные станки - Санкт

Министерство образования и науки РФ
__________
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени С.М.Кирова»
Кафедра технологии лесозаготовительных производств
А. Р. Бирман, доктор технических наук, профессор
И. В. Григорьев, доктор технических наук, профессор
Б. М. Локштанов, кандидат технических наук, доцент
А. Е. Гулько, инженер
В. В. Орлов, инженер
И. В. Бачериков, инженер
Технология и оборудование лесных складов и
лесообрабатывающих цехов
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОКОРКА ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ
Учебное пособие
для студентов направления 250400 «Технология лесозаготовительных и
деревоперерабатывающих производств», профиль «Лесоинженерное дело»,
и специальности 250401 «Лесоинженерное дело»
Санкт–Петербург
2013
Рассмотрено и рекомендовано к изданию
учебно–методической комиссией лесоинженерного факультета
Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета
4 октября 2012 года
Отв. редактор
доктор технических наук, профессор,
заслуженный деятель науки и техники РФ В. И. Патякин
Рецензенты:
кафедра Технологии лесопромышленных производств Северного
(Арктического) федерального университета,
(зав. кафедрой, кандидат технических наук, доцент В. М. Дербин),
лесоинженерный факультет Уральского государственного
лесотехнического университета,
(декан Лесоинженерного факультета, доктор технических наук,
профессор Э. Ф. Герц)
УДК 630.…
Бирман, А. Р.
Технология и оборудование лесных складов и лесообрабатывающих цехов. Механическая окорка лесоматериалов: учебное пособие / А. Р. Бирман, Б.
М. Локштанов, А. Е. Гулько, В. В.Орлов, И. В. Бачериков – СПб.: СПбГЛТУ,
2013. – 92 с.
ISBN
Представлено кафедрой технологии лесозаготовительных производств
В учебном пособии рассмотрены методы и оборудование окорки круглых
лесоматериалов, факторы, влияющие на процесс окорки индвидульным и групповым методом. Дано описание современного отечественного и зарубежного
оборудования. Рассмотрены методики расчета производительности окорки и
влияния определяющих факторов на качество окоренной поверхности лесоматериалов. Учебное пособие может быть использовано студентами в курсовом и
дипломном проектировании в части проектирования и организации лесоскладских работ.
Предназначено для студентов направления 250400 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», профиль «Лесоинженерное дело», и специальности 250401 «Лесоинженерное дело».
Табл. 19. Ил. 37. Библиогр. 9 назв.
Темплан 2013г. Изд.№
ISBN
©СПбГЛТУ, 2013
Содержание
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................................... 4
1. СОСТОЯНИЕ КОРЫ НА ДРЕВЕСИНЕ И ПАРАМЕТРЫ ОКОРКИ .................................. 4
2. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ОКОРКИ ............................................................................... 8
3. СПОСОБЫ ОКОРКИ КРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ .................................................. 11
3.1 ОКОРКА СТРУЕЙ ВОДЫ ИЛИ ВОЗДУХА, ХИМИЧЕСКАЯ ОКОРКА ................... 11
3.2 МЕХАНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ОКОРКИ...................................................................... 13
4. РОТОРНЫЕ ОКОРОЧНЫЕ СТАНКИ .................................................................................. 17
4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И КОНСТРУКЦИИ .................................................................... 17
4.2. РАСЧЕТЫ ПРИВОДОВ РОТОРНЫХ ОКОРОЧНЫХ СТАНКОВ ............................. 20
4.3. ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОКОРКИ ...................................................................................... 23
4.4. ПОДАЮЩИЕ МЕХАНИЗМЫ ....................................................................................... 25
4.5. ТИПЫ РОТОРНЫХ ОКОРОЧНЫХ СТАНКОВ ........................................................... 27
5. ФРЕЗЕРНЫЕ ОКОРОЧНЫЕ СТАНКИ ................................................................................ 32
5.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ........................................................................................................ 32
5.2 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОДОЛЬНОЙ ФРЕЗЕРНОЙ ОКОРКИ
ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ............................................................................................................. 42
5.3 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВИНТОВОЙ ФРЕЗЕРНОЙ ОКОРКИ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ
................................................................................................................................................... 44
5.4 СТАНКИ ДЛЯ ПОПЕРЕЧНОЙ ФРЕЗЕРНОЙ ОКОРКИ .............................................. 50
5.5. СТАНКИ ДЛЯ ФРЕЗЕРНОЙ ОЦИЛИНДРОВКИ И ЗАТОЧКИ ТОНКОМЕРНОЙ
ДРЕВЕСИНЫ .......................................................................................................................... 53
5.6. ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ С ФРЕЗЕРНЫМИ
ОКОРОЧНЫМИ МОДУЛЯМИ РОТОРНОГО ТИПА ........................................................ 54
5.7. АГРЕГАТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ТОКАРНО–ФРЕЗЕРНОГО ТИПА ..................... 55
6. ГРУППОВАЯ ОКОРКА ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ .................................................................. 58
6.1.ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ОКОРОЧНЫХ БАРАБАНОВ................................................ 58
6.2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ОКОРОЧНЫХ БАРАБАНОВ ..................................................... 64
6.3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА СУХОЙ ОКОРКИ
БАЛАНСОВ В БАРАБАНАХ ................................................................................................ 78
6.4. ПОДГОТОВКА ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ К ГРУППОВОЙ ОКОРКЕ В БАРАБАНАХ
................................................................................................................................................... 87
7. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ОКОРКИ .......................................................................... 88
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................................... 91
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................................................... 92
3
ВВЕДЕНИЕ
Окорка древесины — одна из наиболее энерго– и трудоемких операций
первичной лесопереработки, которая выполняется на всех типах лесопромышленных складов. В результате образуются значительные объемы отходов, которые в настоящее время не находят должного применения.
При современном состоянии технологии окорки древесины в лесной и
целлюлозно-бумажной промышленности нашей страны ресурсы коры, пригодной для использования, составляют свыше 20 млн. м3. Однако из этого
объема в промышленности используется всего 12,7%. Остальная часть коры
свозится на свалки или сжигается.
Исследования, проведенные отечественными и зарубежными учеными,
свидетельствуют о ценности коры как сырья для выработки разного вида
продуктов, которые могут быть использованы: в качестве компонентов композиции древесно-волокнистых плит, бумаг и формовочных составов; пластификаторов и наполнителей клеев, пластмасс, резины и различных строительных растворов; фильтрующих материалов; добавок к буровым растворам. А также в качестве подслойного материала для уплотнения твердых
грунтов при сооружении дорог в заболоченных местностях; изоляционного
материала от промерзания грунтов; мульчи для садовых почв; компонента
для приготовления компостов; подстилки на животноводческих фермах с
последующим использованием ее как гумуса.
1. СОСТОЯНИЕ КОРЫ НА ДРЕВЕСИНЕ И ПАРАМЕТРЫ ОКОРКИ
Кора является естественным защитным покрытием растущего дерева.
Строение коры различно по длине ствола, а также у деревьев разных пород.
Кора растущего дерева формируется из двух зон: наружной, называемой
коркой, и внутренней — лубом. У каждой зоны специфическая структура и
химический состав, каждая зона играет свою биологическую роль. Соотношение этих зон разное у разных пород. К тому же большие отличия почти по
всем показателям обнаруживаются у деревьев одной породы, произрастающих в разных местах. Доля корки в коре — от 20 до 80%.
Рис. 1.1. Строение коры:
1 – пробка, 2 – луб, 3 – камбий, 4 – древесина
Между корой и лубом находится слой паренхимных клеток,
наружный слой которых образует пробковый камбий. При делении
клеток этого камбия в сторону луба откладываются клетки лубяной
паренхимы, а в сторону корки — пробковые клетки. Оболочки этих
клеток не имеют пор и пропитаны суберином, делающим их непроницаемыми для воды и воздуха. Механическими элементами коры являются лубяные волокна и каменистые клетки. Пробковые клетки выполняют функцию покровных.
В общем объеме древесины ствола кора составляет от 6 до 25% (см. табл.1.1).
Таблица 1.1
Объем коры от объема стволовой части дерева
Порода
Сосна
Ель
Береза
Осина
Лиственница
Объем коры, %
10…12
7…10 13…15 13…15
14…20
Величины возникающих в процессе окорки сопротивлений, характер разрушения и отделения слоев коры друг от друга и от древесины определяются механической прочностью древесины и связями слоев с древесиной и между собой. Механическая прочность слоев коры
зависит от ее породы и периода окорки, как показано на рис. 1.2.
кг/см2
Рис. 1.2 . Зависимость механической прочности коры от породы и периода окорки
Кора хвойных пород состоит из чередующихся участков перидермы,
разделенных рыхлой корковой паренхимой с вкраплением темных каменистых клеток. Слоистое строение корки сосны и лиственницы благоприятствует ее механическому разрушению как вдоль, так и поперек волокон. Несколько большие сопротивления разрушению корки возникают при окорке
ели, что может быть объяснено чечевицеобразной формой нарастающих элементов коры; кроме того, пробковый слой коры ели, в отличие от сосновой,
содержит значительно больше каменистых клеток, которые придают ей твердость и повышают механическую прочность. Корковый слой хвойных пород
характеризуется низкой и сравнительно постоянной влажностью (W=15–
25%), не зависящей от времени года.
Между коркой и заболонной древесиной расположен лубяной слой, переходящий с внешней стороны в пробковый камбий, а с внутренней — в
камбиальную зону, которая формирует клетки луба и древесины. Луб у ели
развит лучше, чем у сосны. Луб имеет волокнистое строение с расположением волокон вдоль ствола дерева. У сосны внутренние клетки луба мало отличаются по строению от клеток камбия и носят название камбиформа. Наличие этих клеток определяет незаметный переход от камбия к лубу, вместе с
тем переход в сторону древесины резкий. Соотношение механических связей
клеток камбиформа с лубом и камбия с древесиной определяет условия
окорки с полным или частичным отделением камбия от древесины.
Объемное соотношение корки и луба вдоль ствола меняется. В
комлевой части сосны, где значительно развита покровная ткань, корка
составляет основную долю объема коры. У ели расхождение по строению и объемное соотношение корки и луба по длине ствола незначительно.
Сопротивление отрыву коры от древесины зависит от времени
года (вегетационного периода), у хвойных пород оно уменьшается в
конце апреля и возрастает в конце сентября — начале октября. Также у
хвойных пород большое количество трахеид последнего годичного
кольца в течение нескольких месяцев после периода вегетации остаются живыми, наполненными протоплазмой. У сосны живые трахеиды
наблюдаются даже в декабре. Сила сцепления коры с древесиной зависит от наличия живых клеток и твердости древесины последнего годичного кольца.
При отрицательных температурах влага, содержащаяся в полостях клеток луба и камбиальной зоны, замерзает, повышая прочность
коры и ее связь с древесиной. Интенсивность замерзания зависит от
величины клеточных полостей, содержащих воду, а также от наличия
растворенных в ней веществ. Область фазового превращения свободной влаги древесных пород находится в температурном интервале от 0
до –3°С. При понижении температуры ниже 0°С происходит замерзание связанной воды, прочность камбиального слоя возрастает и силы
сцепления коры с древесиной увеличиваются в несколько раз. Это связано с тем, что при замерзании влага, увеличиваясь в объеме на 9%,
деформирует клеточные оболочки, что ведет к упрочнению структуры.
При более низких температурах кристаллы льда образуют решетку, в
результате чего внешняя нагрузка начинает восприниматься волокнами
материала совместно с кристаллами льда.
2. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ОКОРКИ
В настоящее время окорка круглых лесоматериалов выполняется на лесопромышленных складах различного назначения и принадлежности – нижних складах лесозаготовительных предприятий, лесоперевалочных базах,
биржах сырья потребителей. Окорка лесоматериалов в условиях лесосеки и
верхних складов не нашла распространения в связи с отсутствием мобильных
технических средств, позволяющих качественно и с высокой производительностью выполнять эту технологическую операцию.
Окорке подвергаются все основные сортименты — пиловочник, балансы, рудничная стойка, шпальные, фанерные и другие бревна. При этом к
качеству окорки предъявляются различные требования, у некоторых видов
сортиментов необходимо удалять с поверхности не только кору, но и часть
заболони. Нужно учитывать, что после удаления коры и луба у балансовой
древесины камбиальный слой становится хорошей питательной средой для
микроорганизмов, вызывающих плесень и изменение окраски поверхностных
слоев древесины (грибы синевы). На пораженные или поверхностные слои
заболони обычно заселяются дереворазрушающие грибы, что существенно
ухудшает качество вырабатываемой целлюлозы и бумаги. Однако в технологическом потоке, исключающем длительное хранение древесины, наличие
камбия в ней допускается даже при выработке высококачественных сортов
целлюлозы и бумаги.
В древесине, поставляемой потребителям рудничной стойки, луб
оставляют либо полностью (что наиболее целесообразно при сухом хранении), либо частично. Луб предохраняет древесину от проникновения грибов
и в случае быстрого подсыхания образует прочную сухую корочку. Он также
защищает древесину от образования трещин (особенно первые два месяца
хранения) и почти не препятствует подсыханию бревен.
При окорке березовых стоек на обоих концах каждой стойки оставляют
«манжеты» шириной 10 см.
Во время окорки балансов и пиловочных бревен кору удаляют
полностью, но допускается и частичное (в форме пятен) оставление
луба. Для производства высококачественных целлюлоз допускается
оставлять не более 5 % луба, для производства газетной бумаги — 10–
15 %.
Различают три вида окорки: чистую, грубую и пролыску. При чистой окорке лесоматериалы полностью очищают от всех слоев коры,
удаляется и камбиальный слой. При грубой окорке допускается полное
или частичное сохранение лубяного слоя. При пролыске удаляют кору
в виде отдельных полос или участков в направлении продольной оси
круглых лесоматериалов.
Чистой окорке подвергают балансы, используемые в целлюлозно-бумажном производстве и поставляемые на экспорт, а также все
материалы, подлежащие пропитке (шпалы, столбы линий связи и т. д.).
Грубой окорке подвергают рудничную стойку, лесоматериалы, применяемые в круглом виде без пропитки и используемые для получения
некоторых видов щепы. Окорка пиловочника, шпального кряжа и тарного сырья перед продольной распиловкой дает возможность использовать отходы для получения технологической щепы, оптимизировать
раскрой, замедлить затупление режущего инструмента.
Пролыске подвергают тонкомерные лесоматериалы, подлежащие
сплаву. За счет пролыски древесина без растрескивания подсушивается
на берегу, уменьшается ее объемный вес, что позволяет значительно
снизить процент утопа при сплаве.
Для лесоматериалов, поставляемых потребителям, наряду с качеством окорки (степенью удаления коры) большое значение имеет товарный вид, то есть качество окоренной поверхности. Поверхность
лесоматериалов должна быть гладкой, без мшистости и вырывов волокон, сучья должны быть срезаны заподлицо с поверхностью бревна.
Несмотря на то, что ГОСТ на окорку не регламентирует механические
повреждения поверхности лесоматериалов (кроме отдельных требований для
балансов чистой окорки на экспорт), они имеют определенное значение. Во–
первых, механические повреждения снижают товарный вид лесоматериалов.
Во–вторых, они отрицательно влияют на хранение окоренных бревен ввиду
легкого поражения древесины дерево-окрашивающими грибами, способствуют интенсивному загрязнению поверхности, которое может потребовать
дополнительных затрат на их очистку при обработке, а также уменьшают
плотную массу древесины.
В силу того что к качеству окорки лесоматериалов предъявляются широкие требования, производительность окорочных станков необходимо рассматривать с учетом требуемого качества окорки тех или иных лесоматериалов в связи с условиями их хранения, транспортировки, переработки, а в ряде
случаев и для сохранения товарного вида. Кроме того, на производительность окорочного оборудования существенное влияние оказывают физико-механические свойства обрабатываемых лесоматериалов.
С повышением требований к качеству окорки (максимальное удаление
коры и минимальное разрушение поверхности древесины) производительность окорочного оборудования снижается. Эта тенденция усугубляется неблагоприятными физико-механическими свойствами лесоматериалов, среди
которых: отрицательная температура, низкая влажность, высокая прочность
связи коры с древесиной и слоев коры между собой, свойственная некоторым
древесным породам. В связи с этим окорка некоторых видов сортиментов с
высоким качеством (особенно при неблагоприятных условиях) становится
экономически нецелесообразной из-за резкого снижения производительности
окорочного оборудования или высокой стоимости операций по предварительной подготовке лесоматериалов, например, гидротермической обработки.
Разработку вновь создаваемого или модернизируемого окорочного
оборудования необходимо производить с учетом требований к качеству
окорки тех или иных видов лесоматериалов и экономичесой эффективности их применения.
3. СПОСОБЫ ОКОРКИ КРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ
Существующие способы окорки лесоматериалов различаются по
характеру воздействия на кору с целью ее удаления. Полное или частичное удаление коры с поверхности лесоматериалов может осуществляться следующими способами: механическим воздействием,
воздействием струи жидкости или газа; воздействием химикатов, разрушающих сцепление коры с древесиной, а также при использовании
электрогидравлического эффекта.
3.1 ОКОРКА СТРУЕЙ ВОДЫ ИЛИ ВОЗДУХА, ХИМИЧЕСКАЯ
ОКОРКА
Сущность гидравлической окорки заключается в том, что кора
удаляется с поверхности вращающихся бревен, которые двигаются
вдоль ряда сопел, из которых подают струи воды с большим давлением.
Гидравлические окорочные установки позволяют достигать высокого качества окорки при значительной производительности. Однако
они отличаются сложным устройством и очень высокими требованиями по предварительной подготовке (очистке от примесей) воды, поэтому энергетический КПД этих установок низок, и они потребляют много
электроэнергии. Так, при производительности гидравлической окорочной установки 30–90 м3/ч потребляемая ею мощность составляет 300–
900 кВт.
Принцип работы пневматических окорочных установок основан
на воздействии на кору энергией воздушной струи с твердым наполнителем (обычно – опилками), а иногда и без него. Воздушная струя,
разогнанная до звуковой скорости, обладает определенными энергетическими свойствами и при воздействии на кору разрушает ее и отделяет от древесины. Устройство пневматической окорочной установки во многом аналогично гидроокорочной установке. Как и при гидравлической окорке, процесс
требует больших энергозатрат и характеризуется низким КПД.
При химической окорке с предкорневой части ствола растущего дерева
в вегетационный период снимают кольцо коры шириной 0,15–0,2 м, а на обнаженную поверхность древесины наносят раствор ядохимиката, который
вместе с древесными соками расходится по стволу. При этом клетки камбия
отмирают и разлагаются, что разрушает связь коры со стволом. Дерево усыхает, а кора под действием природных факторов (ветра, насекомых) отпадает.
Для ослабления связи коры с древесиной требуется выдержка дерева на корню на менее трех теплых месяцев. Отпадание коры начинается, как правило,
лишь после годичной выдержки обработанного химикатом дерева на корню.
За это время в древесине появляются дереворазрушающие грибы и насекомые-вредители. Ввиду большого экологического вреда этот способ сейчас
запрещен.
Электрогидравлический метод окорки основан на использовании механического воздействия ударной волны расходящегося потока жидкости и
других факторов, возникающих при высоковольтном импульсном разряде в
воде. Установка представляет собой заполненную водой ванну, в которую
погружаются подлежащие окорке лесоматериалы. Вдоль бревен двигается
каретка с электродами, к которым подводится постоянный ток от конденсаторов емкостью 2 мкФ каждый. Напряжение может регулироваться в диапазоне от 0 до 70 кВ. Расход электроэнергии на окорку свежесрубленной древесины при положительной температуре для березы и осины составляет 1080–
2340 кДж/м3, для ели – 1680–2880 кДж/м3, на окорку мерзлой и сухой древесины – 7200–9000 кДж/м3. Ряд научных работ указывает, что этот способ
целесообразно использовать для окорки лиственных пород на фанерном и
спичечном производствах, а также для обработки низкокачественной древе-
сины бревен неправильной формы. Но пока этот способ промышленного распространения не нашел.
3.2 МЕХАНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ОКОРКИ
Подавляющее большинство окорочных установок, применяемых
в настоящее время на лесопромышленных складах, работают по принципу механического воздействия на кору. Остальные вышеуказанные
способы используются мало.
При механической окорке принято выделять следующие методы
разрушения и отделения коры: резание древесины острым резцом;
сдвиг коры по камбиальному слою тупым резцом; трение бревен или
трение бревна и тупого предмета; соударение бревен между собой или
с твердым предметом. Классификация механических способов окорки
приведена на рис.3.1.
Механическая окорка лесоматериалов резанием имеет ряд достоинств: стабильность и надежность окорки, то есть возможность гарантированного получения окоренной поверхности требуемого качества;
управляемость процесса, то есть возможность регулировки толщины
снимаемого слоя; возможность окорки лесоматериалов в любом состоянии — сухих, сплавных,
Рис. 3.1 Способы механической окорки
мерзлых и т. д.; возможность одновременной зачистки остатков сучьев. Однако при окорке резанием неизбежны значительные потери древесины.
Механическая окорка тупыми короснимателями отличается от
окорки резанием тем, что траектория движения рабочего органа окорочного станка зависит от профиля обрабатываемой поверхности. Этот
способ окорки основан на различии механической прочности коры и
древесины. Затупленный резец снимает кору по камбиальному слою, не
внедряясь в древесину, что позволяет значительно сократить потери
древесины. Сравнительно небольшое удельное сопротивление сдвигу
коры по камбиальному слою обеспечивает возможность создавать высокопроизводительные станки небольшой энергоемкости. Однако сила
сцепления коры с древесиной варьируется в широком диапазоне, в вегетационный период она в 8–10 раз меньше, чем в холодный период
года. При понижении температуры до –6 °С прочность коры возрастает
до величин, близких к прочности древесины. Это означает, что гарантированное получение окоренной поверхности требуемого качества
при использовании этого способа окорки возможно только в условиях
обработки свежесрубленных и сплавных лесоматериалов при положительной температуре. Окорка мерзлых и подсушенных бревен возможна только до определенных пределов (лесоматериалы хорошо окариваются при относительной влажности коры не менее 50–55 %; при влажности ниже 40 % окорку проводить трудно) и неизбежно сопровождается понижением производительности станков и низким качеством
окоренной поверхности.
Подготовку древесины к окорке путем размораживания слоя коры, осуществляемая в бассейнах или камерах, позволяет повысить производительность станков в зимний период.
Классификация окорочного инструмента для поштучной окорки
круглых лесоматериалов приведена на рис. 3.2.
Рис.3.2. Окорочный инструмент
Принцип трения и соударения бревен между собой или с твердыми
предметами воплощен в окорочных барабанах, которые используются для
групповой окорки лесоматериалов. Наиболее эффективен этот метод при
окорке лесоматериалов с шероховатой, в трещинах корой. Установки для
групповой окорки отличаются высокой производительностью и применяются
для окорки как длинномерных и прямолинейных, так и для лесоматериалов
малой длины и неправильной формы. Однако при отрицательных температурах, вследствие значительного увеличения сил сцепления древесины с корой,
процесс окорки затрудняется, падает производительность оборудования,
качество окоренной поверхности снижается, а потери древесины достигают
13–17%. С целью обеспечения нормальной работы установок для групповой
окорки в зимних условиях требуется предварительный подогрев лесоматери-
алов в камерах с теплой водой или с паром, или же обработка лесоматериалов водой или паром в самих барабанах.
4. РОТОРНЫЕ ОКОРОЧНЫЕ СТАНКИ
4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И КОНСТРУКЦИИ
Для поштучной окорки круглых лесоматериалов наибольшее
распространение получили роторные станки. Установка ротора на специальном подшипнике допускает высокие скорости вращения, что вместе с возможностью расположения на роторе нескольких окорочных
устройств обеспечивает сравнительно высокую производительность
станков такого типа. В роторных станках может применяться любой из
рассмотренных ниже окорочных инструментов: скребки, ножи, ножевые фрезы. Основными элементами роторных окорочных станков являются короснимающий и подающий механизмы.
Короснимающий механизм состоит из ротора, вращающегося с
угловой скоростью 100...500 мин–1 и несущего на себе несколько окорочных инструментов (короснимателей), прижимаемых специальным
устройством к поверхности бревна и вращающихся вокруг него.
Коросниматели 1 (рис. 4.1 а и б) сидят на осях 2, закрепленных на
роторе 3. Окариваемый кряж 4, не вращаясь, проходит сквозь ротор.
Коросниматели прижимаются к поверхности кряжа при помощи резиновых колец 5 или стальных пружин. Прижим короснимателей может
также осуществляться при помощи гидро– и пневмоцилиндров. В некоторых типах роторных станков коросниматели прижимаются под действием центробежных сил, возникающих в противовесах, установленных на осях 2.
Развод короснимателей и выход их на поверхность очередного
кряжа происходит автоматически, причем каждый коросниматель разводится индивидуально независимо от других. Для этой цели служит
специальный элемент короснимателя — разводная кромка 6 (рис. 4.1.
в). Она может иметь различную конфигурацию, но наиболее надежный развод обеспечивается, если в процессе выхода на поверхность кряжа коросниматель взаимодействует кромкой с торцом бревна. Для этого необходимо,
чтобы разводная кромка на всем ее протяжении была наклонена от плоскости
вращения ротора в направлении подачи бревна на некоторый угол γр равный
5…15° (рис. 4.1 в). В исходном положении (рис 4.1 а) коросниматели сомкнуты и вращаются вместе с ротором. При нажатии торцом кряжа на коросниматель их разводные кромки врезаются в кромку торца и притормаживаются; вследствие этого коросниматели, поворачиваясь вокруг осей 2, разводятся и выходят на поверхность кряжа.
Рис. 4.1. Короснимающий механизм роторных окорочных станков:
а, б — схемы короснимающего механизма с прижимом короснимателей резиновыми
кольцами; в — схема взаимодействия короснимателя с кряжем при разводе
В некоторых конструкциях роторных окорочных станков для развода
используют кромки, отогнутые навстречу движению кряжа. В процессе развода они взаимодействуют с плоскостью торца кряжа.
В большинстве конструкций короснимателей сила прижима к поверхности окариваемого кряжа может регулироваться пружинами, пневмо– или
гидроцилиндрами. Управляемый механизм прижима в последних устройствах значительно расширяет возможности роторного станка, но требует
установки сложного и дорогостоящего оборудования для подачи воздуха или
рабочей жидкости в цилиндры, расположенные на вращающемся роторе.
Скребковый окорочный инструмент отделяет кору по камбиальному или лубяному слою путем ее скалывания и отрыва. Характер отделения коры зависит от соотношения пределов прочности на скалывание коры по слою камбия (или луба) и смятие по линии давления передней грани скребка. При непрочном лубе кора отрывается в виде
непрерывной ленты, оставляя гладкую чистую поверхность древесины.
При прочном сцеплении кора под действием скребка разрушается, впереди него образуется уплотненный гребень, мешающий углублению
скребка до древесины, в результате коросниматель выходит на поверхность коры, оставляя значительную часть ее нетронутой.
Основным показателем, характеризующим сцепление коры с древесиной, является влажность коры и её температура. С уменьшением
влажности сцепление коры с древесиной увеличивается и качество
окорки ухудшается. При низкой температуре влага, находящаяся в коре
и заболони, переходит в лед, в результате прочность коры оказывается
равной прочности древесины, и сила сцепления возрастает в несколько
раз. Поэтому мерзлую древесину надо предварительно оттаить, а сухую
— увлажнить.
Качество окорки зависит от геометрических параметров скребка
и силы его прижима к поверхности кряжа. Рабочая часть скребка (рис.
4.2 а и б) обычно имеет форму клина с затупленной режущей кромкой.
Угол заострения кулачка   30...50°, радиус закругления режущей
кромки   1...3 мм, длина контактной площадки (ширина скребка) b =
25...60 мм. Радиус закругления оказывает существенное влияние на
качество окорки. С уменьшением  улучшается окоряющая способность кулачка, но повышается опасность повреждения древесины. При
окорке сплавной и свежесрубленной древесины принимают большие
значения  , а при окорке сухой и мерзлой – меньшие. При окорке древесины с температурой ниже –10°С величину  снижают до 0,1...0,3
мм, при этом процесс снятия коры по камбиальному слою переходит в резание, и часть древесины превращается в отходы (стружку).
Рис.4.2. Окорочный инструмент роторных окорочных станков:
а, б – скребковый окорочный инструмент; в – ножевой окорочный инструмент;
г – схема взаимодействия короснимателя с остатками сучьев; д – схема установки конических фрез на роторе стнака.
4.2. РАСЧЕТЫ ПРИВОДОВ РОТОРНЫХ ОКОРОЧНЫХ СТАНКОВ
Сила прижима скребка к поверхности кряжа обычно должна составлять
15...25 кН на 1 м ширины скребка. Для окорки мерзлой древесины без оттаивания эта сила должна возрасти до 30 кН/м. При увеличении давления до
35...40 кН/м начинается разрушение поверхности слоев древесины. Для высокого качества окорки и снятия коры со всей поверхности кряжа необходимо, чтобы траектории, описываемые каждым скребком на поверхности кряжа, перекрывали друг друга.
Ширина снимаемой стружки коры под действием каждого короснимателя определяется по формуле:
b  B  (1  n )
где: В – длина рабочей кромки короснимателя, м, (0,02…0,05 м);
n – коэффициент перекрытия, (n=0,3…0,5)
(4.1)
Скорость продольного перемещения кряжа через кольцевую головку можно определить из выражения (м/с):
vn 
П 0  l ср
T  Vср  c1  c 2
(4.2)
где: П0 – сменная производительность станка, м3/см, (П0=140…700 м3/см);
lср – средняя длина окариваемых бревен, м;
Vср – средний объем окариваемых бревен, м3;
Т – время смены, с, (Смена 7 ч — 25200 с, смена 8 ч — 28800 с);
с1 – коэффициент заполнения бревнами транспортера подачи ( c1  0.80.9 );
с3 – коэффициент использования станка по времени смены ( c3  0.80.9 ).
Средний объем окариваемых бревен определяется по формуле
(м ):
3
Vср 
  d ср2
4
 l ср
(4.3)
где: dcр – средний диаметр окариваемых бревен, м;
lср – средняя длина окариваемых бревен, м.
Угловую скорость вращения кольцевой головки можно определить по формуле (с–1):

2  v n
b z
(4.4)
где: z – количество короснимателей, шт;
Наибольшая скорость окаривания (м/с) (скорость кромки короснимателя при окорке наибольшего по диаметру кряжа) рассчитывается
как:
v max 
  d max
2
где: dmax – наибольший диаметр кряжа без коры, м
(4.5)
Усилие прижима короснимателя к обрабатываемой поверхности кряжа,
Н:
PП  2  B ,
(4.6)
где: 2 – удельное давление прижима короснимателя,  2  (2035) Н / мм .
Усилие на одном короснимателе, касательное к поверхности кряжа
определится как:
Pк   0  b  P '    PП
(4.7)
где:  – коэффициент трения между короснимателем и обрабатываемой поверхностью (   0,16  0,25 );
0 – удельное сопротивление сдвигу коры (табл. 4.1) Н/м;
Р – усилие, необходимое для перерезания волокон коры (табл. 4.1), Н.
С учетом коэффициента перекрытия стружки получим:
Pк  B  1  n   0    2   P
(4.8)
Усилие, необходимое для продольного перемещения кряжа Рпр (Н),
определим как:
Pпр   2  B  z    n В  m  g  к 3   В
(4.9)
где: nв – количество подающих приводных вальцов, шт;
m – масса наибольшего окариваемого бревна, кг;
g – ускорение свободного падения ( g  9,81 м/с2);
к3 – коэффициент запаса ( к 3  1,5 2,0 );
в – коэффициент сопротивления движению вальца, который может быть
принят в=0,1.
m
2
  d max
4
 l max  
где: dmax – максимальный диаметр окариваемых бревен, м;
lmax – максимальная длина окариваемых бревен, м;
 – плотность древесины, кг/м3, (табл.4.1).
(4.10)
Мощность двигателя привода кольцевой головки, Np (кВт) может
быть определена по формуле:
Np 
PK  z  v max  G p   n  v p
1000  
(4.11)
где: Рк – усилие на короснимателе, Н;
z – количество короснимателей, шт;
vmax – скорость окаривания;
 – коэффициент полезного действия (   0.9  0.95 );
Gр – вес ротора, Н, Gр=1000…1500 Н;
п – коэффициент трения (0,01);
vp – скорость вращения ротора, м/с, можно считать, что vp = 1,5 vтах.
Мощность двигателя механизма продольного перемещения кряжа
Nв, кВт:
NВ 
Pпр  v п
1000  
где:  – КПД (  0.80.85 ).
Мощность двигателя привода ротора выбирают по мощности Np
для окорки наиболее толстых кряжей с максимальной скоростью подачи.
4.3. ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОКОРКИ
Ножевой окорочный инструмент представляет собой коросниматель, на конце которого установлены один или несколько острых резцов. Ножевые инструменты различают по числу режущих кромок, их
очертаниям, взаимному положению и расположению относительно
обрабатываемого кряжа.
Ножевой коросниматель (см. рис. 4.2 в) состоит из державки 7,
разводной кромки 4, копира–ограничителя 1 и ножа 2. Нож имеет две
основные и одну вспомогательную режущие кромки. Основные режущие кромки, не параллельные оси ротора, расположены в плоскости,
параллельной копирующей поверхности. Угол γ между режущими
(4.13)
кромками составляет 140…160°. Вспомогательная режущая кромка служит
для перерезания волокон воры и древесины. Толщину срезаемого слоя коры
и древесины, называемую глубиной окорки Н0, регулируют запуском ножа hH
относительно копира ограничителя.
Отличительной особенностью рассматриваемого ножевого инструмента является его способность производить резание вдоль волокон при движении ножа поперек волокон. Это обеспечивает получение гладкой окоренной
поверхности, соответствующей требованиям к окорке балансов, и других
лесоматериалов, для которых регламентируется товарный вид продукции.
Ножевой инструмент можно использовать как для одностадийной, так
и для двухстадийной окорки.
Одностадийную окорку целесообразно применять для обработки подсушенных и мерзлых бревен, а также лесоматериалов с прочной и толстой
корой. Двухстадийную окорку – для экспортных балансов и пропсов, столбов, шпального кряжа и т. п. В этом случае на первом этапе производится
удаление коры по камбиальному слою скребковым инструментом, а на втором этапе ножевым инструментом производится удаление остатков коры,
сучков и камбиального слоя. Ножевой инструмент на роторных станках
можно использовать для зачистки сучковых остатков без окорки. Для этих
целей целесообразно применять ножи, лезвие которых параллельно оси ротора.
Применение ножевого инструмента значительно расширяет возможности роторных станков, поэтому конструкция роторного станка должна предусматривать возможность замены скребкового инструмента на ножевой без
существенной переналадки самого станка. Роторные станки для чистой окорки целесообразно делать двухроторными с установкой на первом скребкового, а на втором — ножевого инструмента.
Роторные фрезерные станки можно оснащать цилиндрическими или
коническими фрезами. Чаще всего на роторных станках фрезы имеют вид
плоскоконических дисков (см. рис. 4.2 д) несущих на себе ножи с прямоли-
нейной режущей кромкой. Ножи выступают над поверхностью диска,
который является копиром–ограничителем. При вращении фрезы каждый нож срезает стружку переменного сечения. Максимальная толщина стружки соответствует выпуску ножей над поверхностью диска.
Плоскоконические фрезы производят резание коры и древесины вдоль
волокон при высоких скоростях резания, поэтому получается гладкая
окоренная поверхность и хороший товарный вид. Это обстоятельство
определило область применения роторных фрезерных станков для чистой окорки балансов, столбов и шпальных кряжей. Недостатком роторных фрезерных станков является обратно пропорциональная зависимость глубины окорки от диаметра окариваемого кряжа. При окорке
бревен различных диаметров выпуск ножей должен быть таким, при
котором глубина окорки равна толщине коры на бревнах максимального диаметра. При окорке бревен меньших диаметров глубина окорки
увеличивается, что вместе с уменьшением толщины коры (ее можно
считать прямо пропорциональной диаметру кряжа) приводит к значительным потерям древесины при окорке. Кроме того, фрезерный окорочный инструмент во всех случаях значительно сложнее ножевого,
поэтому применение роторных фрезерных станков оправдано лишь
тогда, когда по каким–либо причинам не могут быть применены ножевые станки.
4.4. ПОДАЮЩИЕ МЕХАНИЗМЫ
Подающие механизмы на роторных окорочных станках должны
выполнять следующие функции: производить продольную подачу кряжа, центровать кряж относительно оси ротора, не допускать проворачивания кряжа под действием усилия окорки. В роторных окорочных
станках наиболее распространены вальцовые подающие механизмы,
которые могут быть трех– и четырехвальцовыми.
Рис.4.3. Подающие механизмы роторных окорочных станков:
а – трехвальцовый; б – четырехвальцовый; в – центрирующий транспортер
В трехвальцовом механизме (рис. 4.3 а) оси поворота рычагов вальцов
перпендикулярны плоскости вращения ротора и расположены в вершинах
равностороннего треугольника. Вальцы 2 прижимаются к поверхности окариваемого кряжа при помощи пружины 1. Между собой вальцы связаны тягами 3, благодаря чему они разводятся на строго одинаковую величинуи окариваемые кряжи любых диаметров оказываются сцентрированными относительно оси ротора. Четырехвальцовый механизм (рис. 4.3 б) состоит из пары
вертикальных 5 и пары горизонтальных вальцов 2, прижимаемых к поверхности окариваемого кряжа 1 при помощи пружины 7. Зубчатые секторы 4,
связанные с рычагами 3, обеспечивают расхождение вальцов на одинаковую
величину от оси ротора 6. В качестве подающего механизма может также
применяться подпружиненный транспортер 1 (рис.4.3 в) работающий совместно с вальцом 3. Тяга 2, соединяющая рычаг вальца с рамой транспортера,
обеспечивает центрирование кряжа. Для надежного захватывания подаваемого кряжа вальцами и саморазведения вальцов их диаметр dв должен удовлетворять следующему неравенству (см. рис. 4.3б):
d  (d max  a) ,м
где dmax – наибольший диаметр окариваемых кряжей, м;
а – расстояние между образующими сведенных вальцов (всегда меньше
наименьшего диаметра окариваемого кряжа), м.
(4.14)
До ротора на станке расположены подающие вальцы, а за ним –
извлекающие вальцы. От расстояния между ними зависит минимальная
длина кряжей, которые могут быть пропущены через окорочный станок. Подающие и извлекающие вальцы должны зажимать окариваемый
кряж с такой силой, чтобы не допустить его вращения под действием
усилий окорки.
Часовую производительность роторных окорочных станков определяют по формуле:
П ч  3600  1   2  vп 
V
, м3/ч
lk
(4.15)
где 1 – коэффициент использования рабочего времени;
 2 – коэффициент загрузки станка, учитывающий межторцовые разрывы;
V – объем среднего кряжа, м3;
vп – скорость продольного перемещения кряжа, м/с;
lk – длина среднего кряжа, м.
У большинства роторных окорочных станков скорость подачи
выбирается с учетом толщины коры, поэтому производительность
станка оказывается прямо пропорциональной квадрату диаметра кряжей.
4.5. ТИПЫ РОТОРНЫХ ОКОРОЧНЫХ СТАНКОВ
Широкое распространение получили окорочные станки ОК–35 и
ОК–66. Они имеют примерно одинаковое устройство. Станок ОК–35
предназначен для окорки балансов диаметром от 7 до 35 см и длиной
не менее 1,5 м, а станок ОК–66 в основном для окорки бревен диаметром от 10 до 66 см. Окаривающими устройствами на этих станках являются пять серповидных короснимателей, расположенных на роторе и
прижимаемых к поверхности окариваемого кряжа при помощи резиновых колец. Окариваемые кряжи подают два трехвальцовых механизма
(см. рис. 4.3а и рис. 4.4).
В настоящее время вместо станков ОК–35 и ОК–66 выпускают станки
новой унифицированной гаммы ОК–40–1, ОК–63–1, ОК–80–1, ОК–100–1.
Окорочные станки ОК–40–1, ОК–63–1, ОК–80–1 не имеют принципиальных
конструктивных отличий, но каждый из них предназначен для окорки бревен
определенных диаметров. Станок ОК–40–1 применяют для окорки балансов
диаметром от 6 до 35 см и длиной не менее 1,5 м. Станки ОК–63–1 и ОК–80–
1 – для окорки бревен длиной не менее 2,7 м и диаметром: ОК–63–1 от 10 до
53 см, ОК–80–1 – от 14 до 70 см. Окорочная головка у этих станков выполнена в виде отдельного механизма с индивидуальным приводом. У станков
ОК–35 и ОК–66 прижим короснимателей осуществляется резиновыми пружин, а у других станков — металлическими пружинами. Наряду с короснимателями на роторе могут быть установлены специальные ножи для надрезания коры. На станке ОК–40–1 могут быть установлены три вида рабочих
органов: ножи для надрезания коры, скребковый инструмент и ножевой окорочный инструмент. Механизм подачи у этого станка четырехвальцовый (см.
рис. 4.3 б). Подающая и приемная секции механизма подачи выполнены в
виде отдельных узлов, имеющих одинаковую конструкцию.
Рис.4.4. Станок ОК–66М с подающим и приемным рольгангами
1 – приемный рольганг; 2 – окорочная головка; 3 – станина; 4 – механизм подачи;
5 – качающаяся подпружиненная секция рольганга; 6 – регулируемая пружина;
7 – дугообразные ограждения; 8 – подающий рольганг; 9 – электродвигатель;
10 – цилиндрический редуктор; 11 – рама рольганга; 12 – приводная цепь; 13 – ролик;
14 – ограждения (устанавливаются на месте)
Таблица 4.1
Значения показателей удельного сопротивления сдвигу,
усилия перерезания волокон коры и плотность древесины
Ель
Береза
Состояние древесины
3
 0 , н/мм
 0 , н/мм Р,Н γ, кг/м3
γ, кг/м
Р,Н
Полусухая
Свежесрублен.
Сплавная
Мерзлая
Состояние древесины
Полусухая
Свежесрублен.
Сплавная
Мерзлая
Состояние древесины
Полусухая
Свежесрублен.
Сплавная
Мерзлая
4,7
2,8
2,0
13,2
50
700
30
750
62
850
226
780
Сосна
 0 , н/мм  0 , н/мм  0 , н/мм
4,2
4,2
4,2
2,5
2,5
2,5
3,3
3,3
3,3
10,9
10,9
10,9
Лиственница
 0 , н/мм  0 , н/мм  0 , н/мм
5,2
5,2
5,2
3,2
3,2
3,2
3,8
3,8
3,8
16,4
16,4
16,4
5,7
4,1
2,9
24,0
75
900
40
950
70
980
240
960
Осина
 0 , н/мм Р,Н γ, кг/м3
4,8
60
850
3,1
30
880
2,1
15
1 000
23,5
230
950
Дуб
 0 , н/мм Р,Н γ, кг/м3
6,0
75
950
4,0
50
980
–
–
–
30
240
980
Таблица 4.2
Российские роторные окорочные станки
Показатели
Тип станка
ОК–40–2
2ОК–40– ОК–63–1
1
400
630
ОК–
35М
ОК–
66М
ОК–40–1
360
680
400
7…35
10…66
6…35
6…35
10…53
1,5
3
3
3
1,5
3
Частота вращения ротора, с–1
36,6
18,8
Скорость подачи, м/с
Число скоростей подачи
0,4; 0,6
2
До 1,0
—
1,5
3
18; 25;
37
0,18…1,1
6
2,7
3
16; 21;
32
0,2…1,0
6
Роторных головок
1
1
1
Режущего инструмента
5
5
10
Общая мощность, кВт
22,7
41,5
37,1
Средняя сменная производительность (паспортная), м3
62
135
117
длина
8 100
15 600
13 100
ширина
1 260
2 900
2 400
высота
1 600
2 200
1 800
2,6
8,3
10,2
просвета ротора, мм
Диаметр
окариваемых лесоматериалов,
см
Наименьшая длина бревна, м
Допускаемая кривизна бревна, %
Количество, шт
Габариты, мм
Масса станка, т
20; 27; 40
0,2…1,2
6
1
2
6
12
37,6
51,12
119
147
6 160
7 235
2 210
2 500
2 500
7,38
9,6
1
5
37,1
255
13 600
2 670
2 100
14,1
ОК–63–2
2ОК–63–
1
630
800
ОК80–2
2ОК–80–
1
800
10…55
14…70
14…70
2,7
3
2,7
3
2,7
3
16; 21; 32
15; 21
16; 26
02,…1,2
6
1
2
6
12
50,1
75,1
231
294
8 110
9 800
2 215
2 307
2565
9,4
12,5
0,18…1,0
6
02,…1,17
6
1
2
6
12
97,1
115,12
400
497
11 780
14 235
2 350
2 620
3 505
17,8
20
ОК–80–1
1
6
76,12
390
14 900
3 200
2 400
20,7
30
Таблица 4.3
Импортные роторные окорочные станки
Тип станка
финских фирм
японских фирм
VK–450 VK–600 VK–800 SDB–1200 SDB–900 SDB–800
просвета ротора, мм
520
640
840
1200
900
800
Диаметр
окариваемых лесоматериалов, см 8…47
10…60 10…80
15…110
13…85
12…75
Наименьшая длина бревна, м
2,0
2,4
2,4
2,6
3,0
3,0
Допускаемая кривизна бревна, %
3
3
3
3
3
3
Частота вращения ротора, рад/с
30
20,5
19
8
10
13
Скорость подачи, м/с
0,6…0,9 0,3…1,0 0,3…1,0 0,08…0,5
До 0,7
До 0,6
Число режущих инструментов, шт
6
6
6
5
4
4
Длина рабочей кромки, мм
45
70
70
70; 100
—
—
Мощность, кВт
78
125,6
—
88,5
119
92
Масса, т
8,06
21,84
22,74
—
—
—
Показатели
Таблица 4.4
Техническая характеристика американских роторных окорочных станков
Типоразмер
17’’
22’’
33’’
35’’
дюймы
17
22
33
35
Диаметр просвета ротора
мм
432
558
686
889
максимальная
132
113
97
83
Скорость подачи, м/мин
номинальная
115
99
85
72
кВт
75
75
75
90
Двигатель ротора
–1
мин
1 200 1 200 1 200 1 200
кВт
30
30
30
37
Двигатель механизма подачи
мин–1
1 800 1 800 1 800 1 800
станка, кг
15 876 17 917 20 865 31 752
Масса
доп. модуля с двумя кольцами, кг 3 810 4 762 5 714 6 667
Ср. диаметр окариваемого бревна, см
20
24
28
36
3
Производительность при ср. диаметре бревна, м /смена
300
500
700
1 000
Показатели
31
5. ФРЕЗЕРНЫЕ ОКОРОЧНЫЕ СТАНКИ
5.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Фрезерные окорочные станки могут быть продольными, продольно–
винтовыми, поперечными, винтовыми и применяются как для снятия коры,
так и для других целей.
Продольные фрезерные станки применяют на лесных складах для
окорки (оправки) шпал (рис. 5.1, а, б), пролыски тонкомерных сортиментов
(рис. 5.1, в) и окорки колотых балансов (рис. 5.1, г).
Механизм резания у этих станков состоит из одной или двух ножевых
фрез. Фрезы вращаются с угловой скоростью 160–220 рад/с (1500–2000
об/мин), скорость резания составляет 25–40 м/с. Угол заточки ножей принимается равным 30–40°, а угол резания 50–60°. Ножи имеют криволинейную
режущую кромку, радиус кривизны которой r равен наибольшему радиусу
окариваемой поверхности. В процессе окорки шпала (иногда фреза) движется
в продольном направлении со скоростью и, при этом за один проход происходит полная окорка одной боковой поверхности. Для одновременной окорки
обеих боковых поверхностей шпалы станки делают двухфрезерными.
Окоренная поверхность, полученная в результате фрезерования, имеет
волнообразный профиль (рис. 5.1, д), который характеризуется длиной волны
(равной подаче на один нож uz) и ее глубиной с. Подачу на один нож определяют по формуле:
uz 
t u
v
(5.1)
где: t – шаг ножей;
u – скорость продольного перемещения кряжа, м/с.
Зная, что t=πD/z и υ=0,5ωD, получаем:
uz 
2  u
z 
(5.2)
где: D – диаметр окружности вращения ножей;
z – число ножей на барабане;
32
ω – угловая скорость фрезы.
Глубину волны с определяют из выражения:
u z2
с
4D
(5.3)
Рис. 5.1. Продольные фрезерные окорочные станки: а – одношпиндельный с перемещением фрезы: 1 – шпала; 2 – двухцепной питатель; 3 – поворотный суппорт;
4 – рама; 5 – каретка; 6 – фреза; 7 – торцевые зажимы; б – двухшпиндельный с вальцовой
подачей: 1 – шпиндель шестиножевой; 2 – шпала; 3 – нижние вальцы; 4 – верхние вальцы;
в – с тремя дисковыми фрезами: 1 – фреза; 2 – цепь; г – одношпиндельный с цепной подачей; д – продольный профиль окоренной поверхности;
е – графики основных значений удельной работы резания k0 при продольном фрезеровании древесины (сплошные линии) и коры (пунктир) воздушно–сухой сосны острыми
ножами
33
Для получения окоренной поверхности без следов коры толщина срезаемого слоя Н0 должна удовлетворять следующему соотношению:
Н 0  hк  с ,
(5.3)
где: hк – толщина коры.
Мощность привода фрезы и силу резания при окорке на продольных
фрезерных станках определяют по формулам:
N p  kс bH 0u :  p ,
(5.4)
Pp  k с bH 0u :  .
(5.5)
При окорке срезаются кора и древесина, поэтому при определении величины удельной работы резания kс, входящей в эти формулы, следует учитывать удельную работу при резании коры kк и удельную работу при резании
древесины kд. Среднее значение kс приближенно может быть определено по
формуле:
kс  kд H 0  hk   kк hк  / H 0
(5.6)
kд  k0 д а П аW a p
(5.7)
k к  k 0 к a ПК аW а р
(5.8)
Основные значения удельной работы резания k0д и k0к при продольном
фрезеровании воздушно–сухой сосны острыми ножами берут из графиков,
приведенных на рис. 5.1, е. Поправочные коэффициенты на влажность aw, на
затупление ножей аρ и на породу аП (для древесины) могут быть приняты
такими же, как и при поперечном пилении. Поправочные коэффициенты на
породу для коры аПК принимают для ели 1; для березы 1,05 и для осины 1,15.
34
Подающий механизм в зависимости от конструкции станка должен осуществлять возвратно–поступательное или непрерывное движение окариваемой шпалы.
В одношпиндельном шпалооправочном станке (рис. 5.1, а) шпала
зажимается торцовыми зажимами 7. Фреза располагается на каретке 5,
которая перемещается по раме 4. Усилие подачи в этом случае равно:
Рu  Pp   0 (QT  P0 ) ,
(5.9)
где: Рр – сила резания;
Р0 = (0,2  0,6)Рр – сила отжима;
QT – вес фрезы и каретки, Н;
μ0 – коэффициент тяги каретки по направляющим.
В двухшпиндельных шпалооправочных станках (рис. 5.1, б) применяют обычно вальцовую подачу. Усилие подачи в этом случае составляет:
Pu  2 Pp  (Q  mB QB ) 1 ,
(5.10)
где: Q – вес шпалы, Н;
QB – сила нажима одного вальца, Н;
mB – число прижимных вальцов;
μ1 – коэффициент сопротивления движению шпалы по вальцам.
При вальцовой подаче во избежание пробуксовки необходимо,
чтобы сила сцепления подающих вальцов с поверхностью шпалы превышала усилие подачи.
В станках, производящих окорку колотых балансов, применяется
цепная подача (рис. 5.1, г), при этом:
Pu  Pp   2 (Q  QП  2 Lq  P0 )
(5.11)
35
где: Q – вес полена, Н;
QП – усилие прижима полена к фрезе;
q – вес 1 пог. м цепи;
L –длина подающего транспортера;
μ2 – коэффициент трения цепи по направляющим.
Производительность шпалооправочных станков в штуках шпал в час
определяется по формулам:
Для одношпиндельного станка
Пч 
36001
, шт
Т
(5.12)
где: φ1 – коэффициент использования рабочего времени;
Т – время затрачиваемое на окорку шпалы, включающее время на зажим и
подачу шпалы, ее поворот, снятие, а также на два рабочих хода каретки;
Для двухшпиндельного станка
Пч 
36001 2 u
,
lш
шт
(5.13)
где: lш – длина шпалы;
φ2 – коэффициент загрузки станка, учитывающий межторцовые разрывы.
Винтовые окорочные станки оснащают окорочным инструментом в виде ножевых фрез. Применение винтовых станков оправдано в тех случаях,
когда снижение производительности окорочного оборудования компенсируется упрощением и удешевлением, его конструкции. Кроме того, применение
винтовых фрезерных станков целесообразно при окорке крупных лесоматериалов с толстой и прочной корой.
36
Рис. 5.2. Винтовые фрезерные окорочные станки:
1 – транспортер; 2 – упор; 3 – вальцы; 4 – бревно; 5 – плоско–конические диски;
6 – пружины
В винтовых фрезерных станках (рис. 5.2) механизм окорки состоит из одного или двух плоско–конических дисков 5, оснащенных ножами с прямолинейной режущей кромкой. Диски расположены вертикально и прижаты к поверхности окариваемого бревна 4 пружинами 6.
Поступательное движение бревна осуществляется транспортером с
упорами 2. Вращение бревна обеспечивают приводные вальцы 3.
Мощность и силу резания при окорке на винтовых фрезерных
станках определяют по формулам:
Np 
Pp 
kсd к H 0u
p
kсd к H 0u

,
(5.14)
,
(5.15)
где: dк – диаметр окариваемого бревна;
Н0 – глубина окорки.
Величина удельной работы резания k учитывает работу, затрачиваемую на срезание стружки ножами, и работу на трение ножевого
диска об окариваемое бревно. При диаметрах бревен больше 20 см
37
удельная работа резания равна: при выпуске ножей 0,2 мм kс = 15 МДж/м3;
при выпуске ножей 0,6 мм – kс = 10 МДж/м3.
Рассмотренные станки производят резание вдоль волокон и обеспечивают гладкую окоренную поверхность и хороший товарный вид, что важно
при окорке экспортных балансов, пропсов, столбов, шпальных бревен.
При окорке тех лесоматериалов, товарный вид которых не регламентируется, целесообразно в винтовых фрезерных станках применять цилиндрические фрезы, ось вращения которых параллельна оси окариваемого бревна.
Эти станки, более простые по конструкции, могут обеспечивать высокую
производительность, благодаря установке на одном станке большого числа
фрез.
Роторные фрезерные станки оснащают цилиндрическими или коническими фрезами. Чаще всего на роторных станках фрезы имеют вид плоско–
конических дисков, несущих на себе ножи с прямолинейной режущей кромкой. Ножи выступают над поверхностью диска, который является копиром –
ограничителем. Максимальная толщина стружки соответствует выпуску ножей (hн) над поверхностью диска, рис 5.3.
Плоскоконические фрезы производят резание коры и древесины вдоль
волокон при высоких скоростях резания, поэтому обеспечивается гладкая
окоренная поверхность и хороший товарный вид. Это обстоятельство определило область применения роторных фрезерных станков для чистой окорки
балансов, столбов и шпальных бревен.
Отметим, что при окорке партии бревен фрезерным (и ножевым) инструментом, глубина окорки устанавливается равной толщине коры на бревнах максимального диаметра. Тогда при окорке бревен меньших диаметров,
толщина коры которых уменьшается прямо пропорционально уменьшению
диаметра ствола, имеет место срезание заболонной части древесины, что
является основным недостатком окорки с применением указанных инструментов.
38
Рис 5.3. Механизмы окорки:
а – снятие коры фрезой: 1 – фреза; 2 – копирующая плоскость; 3 – стружка; 4 – нож;
5 – окариваемое бревно; 6 – кора; б – прижим фрез к окариваемому бревну: 1 – статор;
2 – ротор; 3 – рычаги; 4 – фрезы; 5 – рессора; 6 – косынка
Как уже отмечалось, при использовании фрезерования возможны два
технических решения процесса окорки, при использовании первого, бревно,
вращающееся вокруг своей оси, подается на фрезы, которые оснащены ограничителями глубины врезания, при использовании второго – фрезы (либо в
виде цилиндрических фрез, либо в виде кольца с закрепленными внутри него
ножами) перемещаются вокруг неподвижно закрепленного бревна.
При использовании фрезерного инструмента достигается высокое
качество окорки и формы поверхности, однако при окорке происходит
срезание не только коры, но и заболонной части древесины, потери
которой могут достигать до 5–18%, в зависимости от макростроения
древесины.
На рис. 5.4 и 5.5 представлено принципиальное устройство для
фрезерования поверхности пиловочных бревен фрезой в виде кольца, с
закрепленными в нем ножами.
39
Рис. 5.5. Принцип работы фрезерного окоРис. 5.4. Схема устройства круглой фрезеррочного станка с круглой фрезерной головной головки с закрепленными по периметру
кой компании Шервуд
ножами
Некоторые модификации окорочных станков выпускаются в модульном исполнении с совмещением в себе функций окорки бревен и оцилиндровки комлевой зоны, рис. 5.6.
Рис. 5.6. Совмещенный окорочно–оцилиндровочный станок производства компании «Сёдерхамн Эрикссон»
К достоинствам станков для окорки древесины с фрезерным режущим
устройством необходимо отнести высокое качество поверхности, возможность придания лесоматериалам необходимой формы, а также наличие мо40
дификаций с ЧПУ, позволяющих выполнять нарезание шипов и посадочных отверстий для строительных элементов непосредственно в
процессе окорки. Необходимо особо отметить, что при обработке поверхности древесины фрезой поры древесины остаются более открытыми, чем при обработке тупыми короснимателями, что благоприятствует процессу пропитки древесины жидкостями с различными физическими и химическими свойствами.
Фрезерные окорочные станки различаются по характеру движения окорочного инструмента и окоряемого бревна:
 В продольных станках окорочный инструмент расположен равномерно по
периметру поперечного сечения окоряемой поверхности, бревно же получает поступательное движение вдоль своей оси. Каждый инструмент обрабатывает участок поверхности бревна в виде продольной ленты.
 В винтовых станках бревно совершает сложное движение: вращение вокруг собственной оси с одновременным перемещением вдоль нее. Каждый
инструмент обрабатывает участок поверхности бревна в виде ленты, расположенной по винтовой линии. Также возможно вращение бревна вокруг
своей оси с одновременным продольным перемещением режущего инструмента.
 В поперечных станках бревно вращается и перемещается в направлении
перпендикулярном его оси. При этом происходит окорка лесоматериала на
всю его длину. Каждый инструмент обрабатывает участок поверхности
бревна в виде ленты, расположенной по окружности.
 В роторных станках окорочный инструмент расположен на вращающемся
полом роторе, внутри которого и соосно с ним поступательно движется
окоряемое бревно. Каждый инструмент обрабатывает участок поверхности
бревна в виде ленты, расположенной по винтовой линии.
Следует
также
выделять
группу
оборудования
токарно–
фрезерного типа позволяющих производить одновременную окорку и
оцилиндровку лесоматериалов, а также выборку монтажных пазов и
41
формирование гребней, а также комбинированное (агрегатное) оборудование, совмещающее в себе функции по продольной окорке и фрезерованию
комлей лесоматериалов.
5.2 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОДОЛЬНОЙ ФРЕЗЕРНОЙ ОКОРКИ
ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ
Отечественное оборудование
Шпалоокорочный станок ЛО–44, рис. 5.7, относится к окорочным
станкам с периодической поперечной подачей и предназначен для окорки
обзольных поверхностей шпал. Каретка станка имеет барабанную ножевую
головку с приводом и перемещается по направляющим с помощью канатно–
блочной системы. Скорость каретки переменная и регулируется гидравлическим универсальным регулятором УРС–2,5, обеспечивающим также реверсивное движение каретки. Для закрепления шпалы с торцов и поворота ее
используются специальные зажимный и поворотный механизмы с гидроприводом. После окорки шпала поступает на приводной роликовый лесотранспортер, расположенный ниже направляющих каретки. Скорость перемещения каретки от 0 до 0,95 м/с, ее ход 4,5 м, угловая скорость барабанной ножевой головки 420 рад/с, общая установленная мощность 15,9 кВт.
Рис. 5.7. Шпалоокорочный станок ЛО–44
Шпалоокорочный станок ЛО–48 относится к станкам непрерывного
действия. В отличие от станка ЛО–44 этот станок имеет две восьминожевые
барабанные головки, которые охватывают шпалу с боков, прижимаясь к око42
ряемым поверхностям. В зависимости от поперечного сечения шпал и
формы окоряемой поверхности барабанные головки могут отклоняться
и поворачиваться в плоскости перпендикулярной оси шпалы. Каждая
барабанная головка приводится во вращение электродвигателем мощностью 5,5 кВт, через ременную передачу, угловая скорость головки
103 рад/с. Механизм продольного перемещения шпалы имеет шесть
приводных вальцов (четыре из них с ребристой поверхностью) и три
верхних прижимных вальца. Скорость движения шпал 0,3 м/с, мощность двигателя подачи шпалы 3 кВт. Поступающие по роликовому
транспортеру шпалы подаются вальцами к барабанным головкам, которые подводятся к окоряемой поверхности оператором станка.
В
России
Импортное оборудование
широко используются импортные
окорочные–
оцилиндровочные станки типа DNFA (табл. 5.1).
На рис. 5.8 представлено принципиальное устройство оцилиндровочно–фрезерного станка типа DNFA.
Таблица 5.1
Технические характеристики станков типа DNFA
Технические характеристики
DNFA–140
DNFA–240
Диаметр получаемого бревна, мм
40…140
120…240
Максимальный диаметр бревна, мм
330
410
Минимальная длина бревна, мм
700
1 000
Количество резцедержателей в ротор4
4x2
ный головке, шт
2 = (верхняя +
Количество фрезерных систем, шт
2
нижняя)
роторной голов18,5
30
ки, кВт
Мощность двигатефрезерных
2x4
7,5
ля привода
систем, кВт
системы подачи,
1,5
3
кВт
Бесступенчатая скорость подачи,
3…9
1,5…8
м/мин
3400 x 1070
3900 x 1150 x
Габаритные размеры, мм
x 1450
1650
Вес, кг
2 200
3 600
DNFA–300
180…300
500
1 600
4x2
2 = (верхняя +
нижняя)
55
2 x 11
7,5
1,5…8
4900 x 1300 x
1900
4 500
43
а)
б)
в)
Рис. 5.8. Оцилиндровочно – фрезерный станок типа DNFA с одной оцилиндровочной
головкой и двумя фрезерными системами:
а — виды выполняемых операций на станке; б — общий вид станка;
в — обработанное бревно.
5.3 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВИНТОВОЙ ФРЕЗЕРНОЙ ОКОРКИ
ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ
Отечественное оборудование
Дисковый станок ОД–1 применяют для чистой окорки лесоматериалов,
особенно экспортных балансов. Его диск вращается в горизонтальной плоскости на вертикальном валу, приводимом в движение посредством полуперекрестной ременной передачи. Диаметр диска 1000 мм, угловая скорость 47
рад/с. На конической поверхности диска радиально укреплены 12 плоских
ножей. Выпуск ножей для грубой окорки 0,15–0,2 мм, для чистой 0,5–0,6 мм.
При окорке бревно опирается на коническую поверхность диска и предохраняется от скатывания с нее горизонтальным направляющим роликом. Поступательно–вращательное движение бревну придается питающим вальцом,
состоящим из трех рифленых роликов, помещенных на качающейся рамке.
Рамка свободно вращается вокруг вертикальной и горизонтальной оси и для
пропуска бревна поднимается вверх педалью, а опускается на бревно под
44
действием собственного веса и пружины. Положение рамки определяет
величину угла между осями бревна и питающего вальца и вместе с тем
скорость продольного перемещения и вращения бревна. Питающий
валец приводится в движение от вала диска через зубчатую и цепную
передачи. На станке можно окорять бревна длиной до 3,5 м и диаметром от 10 до 27 см.
Оцилиндровочный станок ОЦС–320, рис. 5.9, предназначен для
получения цилиндра диаметром от 16 до 32 см, длиной до 6 м.
Станок оснащен частотными преобразователями приводов вращения бревна и продольной подачи, что обеспечивает выбор оптимального режима резания в зависимости от диаметра и породы древесины. Привод перемещения станка по направляющим осуществляется
через рейку, жестко закрепленную на направляющих, что обеспечивает
необходимую плавность хода.
Рис. 5.9. Оцилиндровочный станок ОЦС–320, производства компании «ЭнергоТех»
45
Технические характеристики станка ОЦС–320:
– минимальный диаметр обрабатываемой древесины 180 мм;
– максимальный диаметр обрабатываемой древесины 360 мм;
– производительность 25 – 40 бревен в час;
– длина обрабатываемых бревен от 3 до 6м.
Станок оцилиндровочный «Терем 8000М», рис. 5.10, предназначен для
изготовления оцилиндрованного бревна. В виде сырья, можно использовать,
помимо пиловочника, брус, брёвна с повышенной кривизной, сучковатостью
и конусностью.
Рис. 5.10. Станок оцилиндровочный Модель Терем 8000М
Технические характеристики станка Терем 8000М:
– максимальный диаметр сырья – 500 мм;
– диаметр бревен после обработки – 160–320 мм;
– длина сортиментов – 1–8 м;
– частота вращения бревна – 32–50 мин–1;
– скорость перемещения каретки – 1–4 м/мин;
– частота вращения обдирочной фрезы – 4000 мин–1;
– производительность п/м в смену – 180;
– суммарная потребляемая мощность – 19,86 кВт;
– габаритные размеры – 10000х1400х1600 мм;
– масса – 1560 кг.
46
Импортное оборудование
Окорочный станок Morbark 640 (рис. 5.11) является самым производительным и самым мощным станком из всей производственной
линейки окорочных станков компании Morbark. Он предназначен для
окорки бревен хвойных и лиственных пород, малого и большого диаметров, что позволяет его использовать на биржах сырья лесопильных
предприятий малой и средней мощности, а также на ЦБК. Станок также эффективно окаривает смолистые породы и мерзлую древесину.
В основе окорочного станка Morbark 640, рис. 5.11, лежит использование «плавающей» режущей головки, которая находится снизу
окариваемого бревна движущегося по спирали. Это позволяет получать
чистую, без сучков, поверхность, что, в свою очередь, исключает необходимость последующей обработки окоренного ствола и повышает
общую производительность. Модель 640 позволяет окаривать бревна с
переменным углом спирали и продольной скоростью. Небольшие и
сравнительно прямые бревна окариваются быстрее, а крупные или кривые медленнее для достижения максимального качества окорки. В
станке отсутствуют какие либо электронные компоненты. Единственной электрической частью станка являются два электродвигателя, один
из которых служит для привода гидравлики, а второй приводит в движение режущую головку. Все функции станка контролируются одним
оператором с помощью гидрораспределителя расположенного на консоли управления. Станок может иметь привод от дизельного двигателя.
Основные характеристики Morbark 640:
– производительность: 30 м/мин (320 м3/час);
– линейная скорость подачи: 30 (40) м/мин;
– диаметр окариваемого бревна: 15–101 см;
– максимальная длина бревна: 12 м;
– окаривающий механизм – "плавающая" режущая головка Morbark.
47
Рис. 5.11. Окорочный станок Morbark 640
Принцип работы станка DST–30, рис. 5.12 аналогичен станку Morbark
640, однако размещение фрезерующего узла у данного станка – верхнее.
Технические характеристики станка DST–30:
– диаметр бревен – 150 до 600 мм;
– установленная мощность – 33 л.с.;
– скорость подачи – 0–30 м/мин;
– мощность привода – 15 кВт.
– масса – 3200 кг.
Оснащение станка DST–30:
– поворотное устройство: рама из профилированной стали;
– опорные ролики: диаметром 800 мм, расположенные попарно.
– диаметр вала – 80 мм;
– выталкиватель бревен приварен к жесткому валу с левым и правым направлением выброса, с гидравлическим приводом;
– привод ходовой части с бесступенчатой регулировкой скорости движения и
реверсом;
48
Рис. 5.12. Окорочный станок DST–30
Рис. 5.13. Принцип работы станка DST–30
Окорочный станок SELECT Model 36 окаривает бревна от 10 до
90 сантиметров в диаметре и до 6,0 метров длиной. Производительность 300 брёвен в смену.
Комплектация станка «Model 36»:
– электрический двигатель окаривающей головы 14,7 кВт и двигатель гидравлического насоса 11 кВт;
– 30–ти сантиметровая окаривающая рабочая головка с режущими зубьями
из карбида и встроенным регулятором заглубления;
– двенадцать зубчатых колес, вращающих бревно;
– два ролика позиционирования бревна вдоль станины;
– два газовых двигателя Kohler V–twin 25 л.с., один для головки и один для
гидравлического насоса;
– стол подачи: 3,65 или 7,3 м.
49
Рис. 5.14. Окорочный станок SELECT «Model 36»
5.4 СТАНКИ ДЛЯ ПОПЕРЕЧНОЙ ФРЕЗЕРНОЙ ОКОРКИ
Отечественное оборудование
Среди множества вариантов позиционных поперечных и оцилиндровочных станков с фрезерными головками для производства оцилиндрованного бревна следует отметить станок УФО–2. Замена традиционного тросового
привода каретки на цепной, использование импортных редукторов повышает
надежность оборудования и существенно увеличивает ресурс оцилиндровочного станка.
Пиловочное бревно поднимается до совпадения уровня центров станка
и бревна любым удобным погрузочным механизмом. Упором задней бабки
бревно фиксируется в центрах окорочного станка. Включается привод вращения бревна передней бабки. Каретка двигается по направляющим рамы
вдоль бревна с вращающейся рабочей фрезой. Окорочная фреза снимает кору
и верхний слой древесины до необходимого диаметра бревна. При сильной
сбежистости пиловочника, а так же для уменьшения кривизны ствола обработка может выполняться за несколько проходов. За один проход рабочей
головки не рекомендуется снимать более 50 мм (100 мм диаметра) древесины. Фрезерные ножи требуют заточки по мере износа.
50
Рис. 5.15. Поперечный окорочный станок УФО–2
Производственная практика применения позиционных оцилиндровочных деревообрабатывающих станков фрезерного типа показывает, что выполнение множества операций на одном станке экономически
не обосновано – это существенно снижает производительность.
Таблица 5.2
Технические характеристики оцилиндровочного станка УФО–2
Параметр
Максимальный диаметр обрабатываемого бревна, мм
Производительность, м3/смена
Наибольшая длина бревна, мм
Наибольшее расстояние между центрами, мм – 9300;
Скорость подачи фрезерного механизма, м/мин
Частота вращения бревна, об/мин
Суммарная мощность электродвигателей, кВт
Номинальное напряжение, В
Значение
350
3…10
9 000
9 300
0…15
40
23
380
Ширина и глубина паза
Любая, в зависимости от фрезы
Длина станка, мм
Габаритные размеры
Ширина станка, мм
Высота станка, мм
Масса станка, кг
9 900
1 400
1 200
1 600
Импортное оборудование
51
Компания «WRAVOR ltd» производит станок WRAVOR WD 100, который поставляется в страны Евросоюза, республики бывшей Югославии, в
Украину и Россию.
Таблица 5.3
Техническая характеристика станка WRAVOR WD 100
Параметр
Значение
Диаметр окариваемых брёвен, мм
от 200 до 1000
Длина окариваемых брёвен, мм
от 2000 до 6500
Производительность, м3/год
50000
Скорость перемещения окорочной головки, м/мин
от 0 до 10
Объём бака гидростанции, л
40
окорочной головки, кВт
11
перемещения окорочной го1,5
ловки, кВт
Мощность электродвигателя
вращения бревна, кВт
3
гидростанции, кВт
4
Установленная мощность, кВт
19,5
Номинальное напряжение, В
380
Станок предназначен для окаривания и оцилиндровки брёвен длиной
от 2 м до 6,5 м и диаметром от 200 мм до 1000 мм, а также фрезерования
комля с производительностью около 20 брёвен в час, рис. 5.16.
Область применения: Применяется на средних и крупных биржах сырья потребителей. При окорке вместе с корой удаляются песок, ил и различные включения, попадающие в кору при заготовке и сплаве сырья.
Отличительные особенности: полностью автоматизированный станок,
управляемый одним рабочим.
Рис. 5.16. Схема обработки поверхности сортиментов
52
5.5. СТАНКИ ДЛЯ ФРЕЗЕРНОЙ ОЦИЛИНДРОВКИ И ЗАТОЧКИ
ТОНКОМЕРНОЙ ДРЕВЕСИНЫ
Малогабаритные окорочные станки для окаривания бревен диаметром от 3 до 25 см. Станки просты в эксплуатации и обслуживании.
Окоренная древесина может использоваться для изготовления столбов
и кольев, а также при строительстве бревенчатых домов, бань и др.
сооружений.
Тонкомерные колья и другие изделия, получаемые из тонкомерного окоренного круглого лесоматериала, имеют устойчивый спрос в
странах с развитой лесопереработкой и с значительным применением
древесины в строительстве. Объем использования древесины для изготовления таких изделий оценивается в пределах 3–10 % от общего объема древесины, используемой в строительстве.
В России эта продукция находится в начальной стадии освоения
как в части организации поставок на экспорт, так и по формированию и
удовлетворению спроса на внутреннем рынке.
53
Рис. 5.17. Модель R1 – Привод от вала отбора мощности трактора 11 кВт
Сырьевые ресурсы для ее производства в наших условиях практически
не ограничены.
Тенденция развития спроса на данную продукцию с учетом роста экологических и эстетических требований потенциальных потребителей – положительная.
5.6. ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ С
ФРЕЗЕРНЫМИ ОКОРОЧНЫМИ МОДУЛЯМИ РОТОРНОГО ТИПА
Станок для обработки тонкомера КТ–280У. Универсальный оцилиндровочный комплекс предназначен для обработки низкосортной тонкомерной древесины. Применяется на крупных производствах, а также в качестве
фрезернопильного станка на лесопильных предприятиях средних и больших
мощностей, промышленных площадках лесхозов, нижних складах лесозаготовительных предприятий расчетной производительностью 120 м3 в смену.
Станок КТ–280У, рис. 5.18, используется как самостоятельный комплекс по
обработке тонкомера.
54
Рис. 5.18. Принцип работы станка КТ–280У
Таблица 5.4
Техническая характеристика станка КТ–280У
Параметр
Значение
Максимальный диаметр бревен в комле, мм
360
Диаметр получаемых оцилиндрованных бревен, мм
160–280
Минимальная длина бревна, мм
2500
Скорость подачи, м/мин
2; 4; 6
Высота пропила наибольшая, мм
160
пил
140
Диаметр
фрез
450(500)
посадочных валов
50
оцилиндровочной головки
1200
Частота вращения, об/мин
фрез
2925
пил
1000
подачи
2х1,5
оцилиндровочного шпинделя
2х30
Мощность привода, кВт
фрез
2х11
пил
30
Габариты, мм
6000х2000х1700
Масса, кг
8000
5.7. АГРЕГАТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ТОКАРНО–ФРЕЗЕРНОГО
ТИПА
Окорочно–оцилиндровочный станок «Мастер ОК–550», рис. 5.19,
с фрезерной головкой предназначен для первичной обработки пиловочника любых пород древесины и выполнения следующих операций:
55
окаривание бревна; оцилиндровка бревна; выборка монтажного паза; выборка венцов бревна; профилирование бревна.
Окаривание бревна производится по двум направлениям: вертикальному, механически отслеживающему конусность бревна, и вдоль оси бревна.
Глубина врезания фрезы за один проход регулируется величиной выступа
обрабатывающих ножей. При необходимости, если необходимый слой обработки превышает величину вылета ножей, окаривание бревна производится
за несколько проходов.
Оцилиндровка бревна производится аналогично процессу окаривания
бревна, но при фиксированной вертикальной величине перемещения фрезы, в
процессе одного прохода инструмента. При большой длине бревна (4,0–6,0
м), с целью недопущения «провисания» бревна и выполнения требований по
точности обработки, станок оснащается задним люнетом, позволяющим фиксировать ось обработки в требуемых пределах.
Рис. 5.19. Станок «Мастер ОК–550»
56
Таблица 5.4
Технические характеристики окорочно–оцилиндровочного станка
«Мастер ОК–550»
№ п/п
Параметр
Значение
1
максимальный, мм
550
Диаметр заготовки
2
минимальный, мм
100
3
Длина обрабатываемой заготовки, м
0,5–12
4
Диаметр оцилиндрованных бревен
80–500
5
Максимальная толщина слоя, срезаемого за один проход
20
6
фрезы, об/мин
6000
Частота вращения
7
заготовки, об/мин
53
8
Мощность главного двигателя, кВт
5,5
9
Количество режущего инструмента (фрез/ножей), шт.
3 / 12
10
автоподачи портала станка, кВт
0,37
11
Мощность электродвигателя верхней аспирационной системы, кВт
0,37
12
нижней аспирационной системы, кВт
2
13
Общая масса станка, кг
1900
14
Скорость подачи макс., м/мин
10
15
Количество обслуживающего персонала, чел
2
16
Отклонение продольного профиля оцилиндрованного бревна, мм
не более 1
Выборка монтажного паза бревна производится в том же порядке, что и оцилиндровка бревна, но с фиксированным угловым положением бревна. Для получения хороших теплоизоляционных свойств
места стыковки бревен, диаметр устанавливаемой фрезы (или диаметр
вылета ножей фрезы) подбирается чуть меньше, чем диаметр оцилиндрованного бревна.
Выборка венцов бревна производится за счет поперечного перемещения фрезы относительно оси бревна и фиксированном вертикальном положении оси фрезы и угловом положении оси бревна. При выборке венцов бревна их обработка производится так же, как и формирование монтажных плоскостей, но с шаговым изменением углового
положения бревна.
Профилирование бревна производится не цилидрической, как во
всех предыдущих операциях, а плоской фрезой с закругленным зубом,
вертикальное положение которой определяется шаблоном, задающим
профиль обработки.
57
При установке специальных фрез (малого диаметра) и синхронизации
поперечного перемещения инструмента с угловым положением заготовки,
станок «Мастер ОК–550» одновременно с профилированием бревна позволяет достаточно просто осуществлять фрезерование продольных винтовых
пазов.
6. ГРУППОВАЯ ОКОРКА ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ
6.1.ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ОКОРОЧНЫХ БАРАБАНОВ
В установках для групповой обработки окорка производится от ударов
и трения бревен или поленьев между собой и об элементы машины.
Окорочные барабаны на лесопромышленных складах применяют главным образом для окорки круглых и колотых поленьев и толстых сучьев длиной до 1–1,5 м. Окорочные барабаны разделяют на барабаны периодического
и непрерывного действия.
Барабан периодического действия (рис. 6.1, а) представляет собой полый цилиндр 4 из листовой стали толщиной 10–12 мм и диаметром 2–3 м,
длиной 3–5 м, установленный на поддерживающих роликах 8 и вращающийся с частотой 0,9–2,1 рад/с (8–20 об/мин).
58
д
в
а
е
б
г
ж
Рис. 6.1. Установки для групповой окорки:
а – барабан периодического действия: 1 – шестерня; 2 – загрузочный лоток; 3 – зубчатый
венец; 4 – полый цилиндр; 5 – прорезь; 6 – шибер; 7 – транспортер; 8 – поддерживающие
ролики; 9 – неподвижная стенка; б – барабан непрерывного действия: 1 – загрузочный
лоток; 2 – воронка; 3 – шибер; 4 – транспортер; в – график зависимости качества окорки от
времени обработки; д – график поправочного коэффициента на температуру; е – то же на
степень заполнения барабана; ж – то же на частоту вращения барабана
Вращение барабану передается от электродвигателя через редуктор, цилиндрическую шестерню 1 и зубчатый венец 3, укрепленный на
ободе барабана. К внутренней поверхности барабана приварены ножи,
ускоряющие процесс окорки. Со стороны загрузки барабан закрыт неподвижной стенкой 9, имеющей вверху загрузочный лоток 2. Выходная
сторона барабана перекрывается подвижным шибером 6.
При закрытом шибере барабан заполняется подлежащими окорке
поленьями на 1 3  2 3 своего объема. При вращении барабана поленья,
находясь в беспорядочном состоянии, перемешиваются, ударяются
друг о друга, о стенки и ножи барабана; при этом кора и частично
гниль (у колотых поленьев) отделяются и вываливаются из барабана
сквозь прорези 5. Когда процесс окорки заканчивается, шибер 6 под-
59
нимается и окоренные поленья вываливаются на выносной транспортер 7,
после чего барабан вновь заполняется и цикл повторяется.
Барабан непрерывного действия (рис. 6.1, б) имеет диаметр 3–4 м и
длину 7–10 м. Неокоренные поленья подаются в него непрерывно через загрузочный лоток 1. С выходной стороны барабан заканчивается воронкой 2,
частично перекрытой шибером 3. При вращении барабана находящиеся в нем
поленья продвигаются вдоль него и вываливаются на транспортер 4 благодаря различию в уровнях загрузочного и разгрузочного отверстий. Уровень
наполнения барабана, а, следовательно, и продолжительность нахождения в
нем поленьев зависят от степени перекрытия выходного отверстия шибером.
Число выходящих из барабана поленьев равно числу поленьев, поданных за то же время. Среднюю продолжительность пребывания каждого полена в барабане (мин) определяют по формуле:
t
I
i ,
(6.1)
где: I – число поленьев, одновременно находящихся в барабане;
i – число поленьев, подаваемых в барабан в течение 1 мин.
I
i
  D 2  L   
4  VП
Пч
60  1  VП
(6.1)
(6.2)
где: D – диаметр барабана;
L – длина барабана;
ψ – коэффициент заполнения барабана (зависящий от степени перекрытия
выходного отверстия шибером);
Δ – коэффициент полнодревесности размещения поленьев в барабане,
(Δ=0,45–0,5);
VП – объем одного среднего полена;
Пч – часовая производительность барабана (по сырью);
φ1 – коэффициент использования рабочего времени.
60
Время, в течение которого лесоматериалы должны находится в
барабане для того, чтобы быть окоренными, зависит в первую очередь
от требуемой степени окорки (процент оставшейся коры), породы и
температуры окоряемых лесоматериалов, частоты вращения и степени
загрузки барабана. На рис. 6.1, в показаны графики интенсивности
окорки Рк (процент оставшейся на поленьях коры) в зависимости от
времени пребывания полена в барабане t0 (мин) и породы (при температуре Т=0ºС, коэффициенте заполнения барабана ψ=0,6 и частоте
вращения барабана п=20 об/мин). Из графиков видно, что наиболее
интенсивное отделение коры происходит в течение первых 10–15 мин,
после чего темпы окорки значительно снижаются.
На продолжительность окорки t большое влияние оказывает температура окоряемых поленьев. Окорка мерзлых лесоматериалов (особенно ели) весьма затруднительна. С увеличением заполнения барабана
продолжительность окорки также возрастает, так как при этом уменьшаются сила и количество ударов, которые являются основной причиной
отделения коры.
При длительном пребывании лесоматериалов в барабане размочаливаются торцы и обламываются острые кромки колотых поленьев, в
результате чего часть древесины превращается в отходы. Процент отходов Р0 в зависимости от продолжительности окорки t приведен на
рис 6.1, г.
В работах проф. И.Р. Шегельмана рассмотрена базовая техническая система – устройство для групповой окорки древесины, включающее смонтированный на основании барабан с рабочими органами
внутри, механизм загрузки сырья, механизм выгрузки лесоматериалов
и отделенных от них примесей. Лесоматериалы очищаются в барабане
ударно–фрикционным способом, при котором они соударяются и трутся между собой, а также с внутренней поверхностью барабана и его
рабочими органами.
61
Процесс работы окорочного барабана включает: загрузку в барабан лесоматериалов, которые в его поперечном сечении образуют сегмент заполнения; поворот сегмента до критического угла наклона его поверхности — угла
динамического откоса, при котором лесоматериалы достигают наивысшей
точки подъема и обрушаются вниз; обрушение лесоматериалов и их удар о
стенку барабана или о расположенные на его внутренней поверхности ножи;
отделение от коры от лесоматериалов и их выгрузку из барабана.
Послойный характер движения лесоматериалов в окорочном барабане
свидетельствует о различии скоростей движения бревен, перемещаемых в
поперечном сечении барабана, и позволяет предположить наличие в средней
части барабана пассивной зоны, в которой не обеспечивается требуемая интенсивность воздействия на обрабатываемые лесоматериалы.
При послойном перемещении, бревна находящиеся в слоях, стремятся
сохранить свое положение в этих слоях, и интенсивно переходят в смежные
слои. В итоге одни бревна постоянно находятся в зонах интенсивной окорки,
а другие – в зонах пассивной окорки. В результате не обеспечивается равномерная окорка находящихся в барабане бревен и соответственно увеличивается энергоемкость окорки, а также повышается и степень повреждения древесины у бревен, находящихся в зонах интенсивной окорки.
Проф. И.Р. Шегельманом в поперечном сечении окорочного барабана
были выделены пять типичных зон, характеризующихся различной интенсивностью воздействия на обрабатываемые лесоматериалы:
 I – пассивная зона, характеризующаяся небольшой скоростью перемещения поленьев относительно друг друга и относительно поверхности барабана. Поэтому процесс очистки попадающих в эту зону лесоматериалов
происходит с низкой интенсивностью;
 II – зона подъема, примыкающая к внутренней поверхности барабана. Попавшие в эту зону лесоматериалы, под воздействием сил трения и расположенных на внутренней поверхности барабана ножей и балок, поднимаются вверх. Наличие рабочих органов на внутренней поверхности бараба62
на при небольшой скорости вращения позволяет исключить проскальзывание нижнего ряда лесоматериалов относительно барабана. Под действием
собственного веса и сил трения расположенные выше нижнего ряда лесоматериалы также увлекаются и поднимаются вместе с нижним рядом, образуя подымающийся вверх слой. Выполняя функцию подъема лесоматериалов, зона не обеспечивает их интенсивного воздействия друг на друга;
 III – переходная зона. Поднятые в переходную зону лесоматериалы перестают воспринимать давление сверху, перпендикуляр к внутренней поверхности барабана в этой зоне образует с горизонтальной плоскостью
угол менее 90° и лесоматериалы, под действием собственного веса, перемещаются вниз и попадают в следующую зону обрушения;
 IV – зона обрушения. Перемещаемые в верхней части зоны лесоматериалы
ударяются друг о друга. Перемещаемый вниз слой лесоматериалов контактирует с лесоматериалами, расположенными в зоне I. Благодаря такому
контакту, под действием ударов и тангенциальных сил трения, происходят
ударные и сдвиговые деформации, способствующие активному разрушению коры;
 V – зона удара, являющаяся наиболее активной зоной разрушения коры на
лесоматериалах, они ударяются о стенку барабана или о расположенный
на его внутренней поверхности рабочий орган. В результате падения лесоматериал воспринимает ударный импульс, направленный противоположно
направлению удара, и за счет вращения барабана получает толчок, направленный в сторону его вращения.
Рассмотренные закономерности процесса групповой окорки лесоматериалов в окорочном барабане позволили автору выделить следующие направления интенсификации этого процесса:
1.
Интенсивное перемещение поленьев из пассивной зоны I в активную
зону IV или в зону подъема II. Это приведет к повышению равномерности
окорки обрабатываемых в барабане лесоматериалов. В базовой технической
системе такая циркуляция не обеспечивается, лесоматериалы, обрабатывае63
мые на периферии сегмента заполнения, окариваются значительно быстрее,
чем лесоматериалы, обрабатываемые в средней части этого сегмента;
2.
Интенсификация взаимодействия в зоне II между перемещаемыми
вверх лесоматериалами и внутренней поверхностью барабана или расположенными на ней рабочими органами;
3.
Интенсификация использования кинетической энергии лесоматериа-
лов, сбрасываемых в зону удара.
6.2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ОКОРОЧНЫХ БАРАБАНОВ
Из групповых способов окорки, в настоящее время, широко применяется
окорка
в
барабанах.
Барабаны
устанавливают
в
древесно–
подготовительных цехах для окорки балансов и в цехах подготовки низкокачественного древесного сырья к переработке. Известны корообдирочные
барабаны для окорки хлыстов и деревьев с кроной, но они не применяются в
России из–за огромных размеров и трудностей с подготовкой такого сырья к
окорке, особенно в зимний период. Бункерные корообдирки в ЦБП России в
настоящее время уже не применяются.
Окорочные барабаны могут быть периодического и непрерывного действия. Барабаны периодического действия применяют для окорки сплавной,
свежесрубленной и низкокачественной древесины. Цикличность работы резко снижает производительность и применяются такие барабаны для небольших производств.
Барабаны непрерывного действия предназначены для окорки среднедлинных (4–6 м) и короткомерных (1,2–2,2 м) лесоматериалов.
В последнее время созданы барабаны, которые пригодны для окорки
как среднедлинных, так и короткомерных лесоматериалов.
Для окорки лесоматериалов длиной 4,5–6 м в Швеции фирмой КМW
созданы барабаны конической формы длиной 45–60 м. Эти барабаны служат
для окорки свежесрубленной и сплавной древесины в теплый период года.
64
Лесоматериалы должны быть правильной формы, с небольшой кривизной, подсортированы по диаметру. Предъявляются и другие требования, ограничивающие применение таких барабанов.
Широкое распространение в России получили барабаны для
окорки короткомерных лесоматериалов. Барабаны предназначены для
окорки мокрым, полусухим и сухим способом. Окорка бревен длиной
1,2–2,2 м позволяет использовать долготье с первоначальной длиной до
6,5 м, после раскряжевки на слешере.
Барабаны мокрой окорки представляют собой конструкцию, помещенную в ванну, обеспечивающую заполнение барабана водой на 1/3
его диаметра. Окорка в таких барабанах происходит за счет трения
бревен друг о друга при обильном смачивании коры водой. Барабаны
имеют длину до 15 м и диаметр до 6 м, частота вращения до 4 мин–1. В
барабанах хорошо окаривается свежесрубленная и сплавная древесина
при сравнительно небольших отходах древесины до 1,5%. Производительность барабанов до 40–50 м3ч. Однако большой расход воды (до 10
м3/м3) и относительно низкая производительность привела к замене их
на барабаны полусухой и сухой окорки.
Барабаны полусухой окорки состоят из двух–трех секций (зон).
При этом в первую (глухую) секцию подается горячая вода (40–80°С),
что создает условия для размораживания и увлажнения коры, обеспечивая хорошую окорку практически любых лесоматериалов. Расход
воды в таких барабанах сокращен до 2–3 м3/м3, а с учетом оборота воды
– до 1,0–1,5 м3/м3. Барабаны могут окаривать бревна длиной 1–3 и даже
до 6 м, в зависимости от диаметра барабана. Производительность барабанов достигает 300–400 пл.м3/ч. (табл. 6.1).
Барабаны сухой окорки (рис. 6.2) практически идентичны барабанам полусухой окорки, но глухую зону используют для подачи и
удержания внутри барабана пара. Пар с температурой 130–140°С подается в барабан в количестве 25–55 кг/пл. м3, что обеспечивает размора65
живание коры. При таком способе окорки стоки отсутствуют, а влажность
коры увеличивается только на 1–1,5%.
Таблица 6.1
Барабаны для окорки древесины длиной 1–6 м
Показатели
Страна,
фирма, тип ДиаДлибарабана метр, м на, м
Россия
Финляндия
«Раума–
Репола»
«Коне–
Вуд»
КБ–
100(КБС
–425)
КБ–530
(КБС–
530)
Частота
Длина
враще- Масбаланния, мин– са, т
сов, м
1
Потребляемая мощность, кВт
Производительность,
пл.м3/ч
4,0
20
1–2
6–7
110
270
42–91
4,5
5,0
4,0
5,0
5,0
5,5
5,5
6,0
25
30
24
24
30
28
35
35
1–3
2–4
1–2
2–4
2–4
2–5
2–5
2–6
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,0
5,0
5,0
140
150
131
174
209
218
268
287
440
610
264
530
640
800
1000
1280
91–196
126–315
80–100
120–150
150–200
200–280
280–350
300–400
3,85
25
1–2
6–9
170
350–500
до 150
5,0
30
2–4
6–8
250
600–800
до 250
Для окорки низкокачественной древесины (с большим содержанием
гнили, с большой кривизной и т.д.) используются барабаны типа КБ–3, КБ–6
и КБ–12 (табл. 6.2), которые устанавливают на нижних складах лесозаготовительных предприятий, лесоперевалочных базах, других лесопромышленных складах предприятий лесопромышленного комплекса.
В АО «Петрозаводскмаш» разработана гамма окорочных барабанов:
двухсекционные КБ–420А (КБП–420А), КБ–425А (КБП–425А) и односекционные КБ–420Б (КБП–420Б), КБ–425Б (КБП–425Б) и ЛТ–3.02.
Таблица 6.2
Барабаны для окорки низкокачественной древесины (длиной 0,75–1,2 м)
Марка
Наименование показателей
КБ–3
КБ–6
КБ–12
Режим работы
Переодический Непрерывный Непрерывный
66
Внутренний диаметр, мм
загрузочной
Длина секций, мм
выгрузочной
Частота вращения, мин–1
Мощность привода, кВт
Масса, кг
Производительность, м3/ч
2850
3500
–
10,5
40
20245
3–4
3000
7500
–
10,1
55
37990
5–7
3000
7556
7506
10,1
110
67020
10–14
Окорочные барабаны КБ–420А (КБП–420А), КБ–425А (КБП–
425А) предназначены для окорки лесоматериалов хвойных и лиственных пород с использованием для интенсификации окорки подогретой
воды или пара (табл. 6.3 и рис. 6.3). Барабаны двухсекционные. Продольное перемещение древесины происходит за счет разности уровней
древесины в барабане на загрузке и выгрузке. Древесина поступает в
первую (со стороны загрузки) секцию барабана. Для интенсификации
процесса окорки в барабан через коллектор, оснащенный задвижкой,
поступает вода или пар. Во второй секции барабана происходит окончательная окорка древесины.
67
Рис. 6.2. Схема барабана для сухой окорки древесины с применением пара:
1 – кольцевой спрыск; 2 – барабан; 3 – вытяжная вентиляция; 4 – транспортер для коры; 5 – корорубка
68
Рис. 6.3. Корообдирочный барабан КБ–420А (КБ–425А):
1 – выпускное устройство; 2 – стенка со стороны загрузки; 3 – бандаж; 4 – глухая секция; 5 – зубчатый венец; 6 – привод; 7 – опорная станция; 8 – площадка обслуживания; 9 – открытая секция; 10– защитные листы; 11 – загрузочный лоток
69
Рис. 6.4. Односекционные корообдирочные барабаны КБ–420Б (КБП–420Б), КБ–425Б (КБП–425Б) и ЛТ–3.02:
1 – секция барабана; 2 – станция опорно–приводная; 3 – станция опорно–упорная; 4 – устройство выпускное; 5 – лоток загрузочный;
6 – установка лотков. Размеры приведены в табл. 6.4.
70
Таблица 6.3
Техническая характеристика двухсекционных окорочных барабанов АО «Петрозаводскмаш»
Показатели
Объемная производительность при окорке свежесрубленной
еловой древесины до степени окорки 90–95%, м3/ч
Размер окариваемых бревен, мм
окорка с водой
окорка с паром
диаметр
длина
Степень окорки древесины, %
Размер барабана, м
КБ–420–
КБ–425–
01
КБ–425А
01
(КБП– (КБП–425А) (КБП–
420А–1)
425А–1)
90
65
105
75
70
50
85
60
60–800
700–2000
80–98
3,85
20,58
24,18
9
6
9
6
325
269
365
269
1,2
15–55
40–80
130–150
25,8х6,6х5,6
29,4х6,6х5,6
КБ–420А
(КБП–
420А)
внутренний диаметр
длина секций
Частота вращения секций барабана, мин–1
Установленная мощность, кВт
Расход воды (при мокрой окорке) на 1 м3 окариваемой древесины, м3, не более
Расход пара (при окорке с паром) на 1 м окариваемой древесины, кг, не более
воды
Температура, °С
пара
барабана
Габаритные размеры, м
наибольшего поставочного
блока (длина х диаметр)
Масса барабана, т
10,29х3,9
12,0х3,9
205
220
Таблица 6.4
Размеры односекционных барабанов КБ–420Б (КБП–420Б), КБ–425Б (КБП–425Б) и ЛТ–3.02
Размеры, мм
Типоразмер барабана
L
L1
L2 L3
L4
B1 B2 B3 B4
H1
H2 H3 H4 D Ход
КБ–420Б
21750 20630 – 4915 10800 6600 4920 4700 5790 6700 3600 3600 3600 3900 2000
КБ–425Б
25200 24130 – 5415 13300 6600 4920 4700 5790 6700 3600 3600 3600 3900 2000
ЛТ–3.02
45000 37570 6950 8140 21250 9000 6750 6500 7300 14000 8620 – 4800 5680 2500
71
Таблица 6.5
Техническая характеристика односекционных окорочных барабанов АО «Петрозаводскмаш»
Марки окорочных барабанов
Показатели
КБ–420Б
КБ–425Б
ЛТ–3.02
(КБП–420Б) (КБП–425Б)
Производительность при окорке свежесрубленной еловой древесины
окорка с водой
65–90
75–105
–
с температурой не ниже 5°С до степени окорки 90–95%, пл. м3/ч, не
окорка с паром
50–70
60–85
250–300
менее
диаметр
60–800
60–800
100–1000
Размеры окариваемых бревен, мм
длина
до 2000
до 4000
до 6000
внутренний диаметр
3,85
3,85
5,6
Размеры секции барабана, м
длина
20,6
24,1
37,54
с нерегулируемой частотой
7
–
вращения
–1
Частота вращения барабана, мин
с регулируемой частотой
6–10,5
4,5–8,5
вращения
с нерегулируемой частотой
322,5
–
вращения
Установленная мощность, кВт
с регулируемой частотой
462,5
1078
вращения
при положительной темпера1,2(15)
(15)
туре
3
3
Расход воды (пара) на 1 м окариваемой древесины, м (кг), не более
при отрицательной темпера1,2(55)
(55)
туре (от –25°С и ниже)
барабана
Габаритные размеры, м
Масса барабана, т
наибольшего поставочного
блока (длина х диаметр)
21,8х6,6х6,7 25,2х6,6х6,7 45,0х9,0х14,0
10,0х3,9
12,5х3,9
5,04х6,18
210
223
505
72
Выгрузка древесины из барабана осуществляется через проем в
торцовой стенке под действием силы тяжести. Для достижения заданной производительности барабана сечение проема регулируется затвором. Возможно полное прекращение выгрузки древесины. Помимо
производительности от положения затвора зависит качество окорки.
В комплект поставки двухсекционных барабанов входят: секции
барабана, опорные станции, приводные станции, стенка барабана со
стороны загрузки, стенка барабана со стороны выгрузки, разделительная стенка с колпаком, комплект защитных кожухов, щиты и пульты
управления, комплект запасных и монтажных частей.
Односекционные корообдирочные барабаны КБ–420Б (КБП–
420Б), КБ–425Б (КБП–425Б) и ЛТ–3.02 предназначены для групповой
окорки лесоматериалов хвойных и лиственных пород с использованием
подогретой воды или пара (табл. 6.5 и рис. 6.4).
Управление барабаном дистанционное с центрального пульта. В
наладочном режиме управлять работой отдельных механизмов барабана можно с местных пультов. Барабаны могут поставляться как с постоянной, так и с регулируемой частотой вращения.
В комплект поставки односекционных барабанов входят: секция
барабана, опорно–упорные и опорно–приводные станции, выпускное
устройство, загрузочный лоток, установка короотводящих лотков,
станция гидравлическая, комплект запасных и монтажных частей.
В СССР основные конструктивные размеры барабанов для балансов длиной, не превышающих 0,6 диаметра барабана, регламентировались ОСТ 26–08–2002–77, который предусматривал следующие типоразмеры окорочных барабанов (табл. 6.6)
73
Таблица 6.6
Конструктивные размеры барабанов для балансов длиной, не превышающих 0,6 диаметра барабана,
по ОСТ 26–08–2002–77
Типоразмер
барабана
Диаметр секции
барабана, мм
Длина барабана, м
Число секций, шт
Частота вращения,
об/мин
КБС–304
КБС–308
КБС–315
КБ–413
КБС–413
КБ–415
КБС–415
КБС420
КБ–425
КБС–425
КБ–530
КБС–530
2850
3000
3000
3850
3850
3850
3850
3850
3850
3850
5000
5000
3,5
7,5
15
12,5
12,5
15,0
15,0
20,0
25,0
25,0
30,0
30,0
1
1
2
1
1
2
2
2
3
2
3
3
10,5+15,0
10,5+15,0
10,5+15,0
6,3+9,0
6,3+9,0
6,3
6,3
6,3
6,3
6,3–9,0
До 8,0
До 8,0
Производительность,
пл.м3/ч
не менее
3,0
7,5
15,0
40,0
30,0
45,0
35,0
35,0
95,0
75,0
175,0
140,0
Режим работы
Циклический
Непрерывный
Непрерывный
Непрерывный
Непрерывный
Непрерывный
Непрерывный
Непрерывный
Непрерывный
Непрерывный
Непрерывный
Непрерывный
Примечание: Под диаметром секции барабана понимается максимальный внутренний диаметр обечайки.
Производительность дана для еловой свежесрубленной древесины при температуре не ниже +5°С, степени окорки
95% и частоте вращения, соответствующей ее меньшему табличному значению.
74
Отраслевой стандарт устанавливал два типа корообдирочных барабанов. Барабаны типа КБС предназначены для сухой окорки низкокачественной древесины и отходов лесозаготовок на предприятиях
лесной промышленности. Эти барабаны имеют перфорацию боковых
стенок по всей длине и на внутренней поверхности стенок механические интенсификаторы для снятия коры – ножи. Барабаны оборудуются
приспособлениями для подачи пара или иного теплоносителя в зимних
условиях. Барабаны типа КБ предназначены для полусухой окорки
балансов и технологических дров в целлюлозно–бумажном производстве. Барабаны состоят из перфорированных (открытых) и глухих секций, в которые подается вода для замочки древесины.
Диаметр и длина барабана являются основными конструктивными параметрами, от которых зависят производительность, технология
изготовления и монтажа установки. Для существующих конструкций
справедлива эмпирическая зависимость:
D=L(1,5÷2,2),
(6.3)
где D – диаметр барабана;
L – длина обрабатываемых балансов.
Создание барабанов большого диаметра порядка 5,5–6,0м позволяет окаривать бревна длиной до 6 м. Благодаря этому отпадает необходимость в установке слешера для разделки долготья, что упрощает
процесс подготовки сырья. В то же время окорка в таких барабанах
связана со значительным расходом теплоносителя, так как велики расходы тепла на нагрев самого барабана и его объема, не заполненного
древесиной. Устранить этот недостаток позволяет применение транспортера с камерой для размораживания и промывки древесины, разработанного фирмой «Коне–Вуд» (Финляндия). Установка с таким
транспортером, расположенным перед барабаном диаметром 6 м и
75
длиной 35 м, успешно работает на Светогорском ЦБК. Производительность
линии порядка 400 пл. м3/ч или 1,5 млн пл. м3/год.
Для окорки порубочных остатков и низкокачественной древесины в
условиях верхних и нижних складов лесозаготовительных предприятий, в
СССР Пермским конструкторско–технологическим бюро и Пермским экспериментальным механическим заводом объединения «Пермлеспром» были
разработаны несколько окорочных барабанов: БК 1,8x1,8 (экспериментальный); БК 1,8х2,4; БМП 1,9x2,8. Для этих же целей Московскими экспериментальными механическими мастерскими и Ижевским экспериментальным
ремонтно–механическим заводом был создан окорочный барабан ЛО–20
(БОМП–3), а объединением «Красноярсклеспром», в 1969 году выпущен
двухсекционный барабан КТБ. Технические характеристики этих барабанов
приведены в табл. 6.7.
Таблица 6.7
Технические характеристики окорочных барабанов для порубочных остатков и
низкокачественной древесины
Марка барабана
Параметры
БК
БМП
ЛО–20
БК 1,8x1,8
КТБ
1,8х2,4
1,9x2,8
(БОМП–3)
Диаметр барабана, мм
1800
1800
1900
3000
3500
Длина барабана, мм
1800
2400
2800
3600
14960
Число оборотов барабана в
4; 7,5; 12,5;
30
24
10
13
минуту
25;31
Мощность электродвигателя,
14– 17
17
22
50,8
250
кВт
Сменная производительность
8–10
12–14
16–18
50
100
(расчетная), м3
Общий вес барабана, кг
1554
2350
3685
24000
97334
В настоящее время китайская компания «Чэнян» (Океан Доверия) пр.
Шаньдун, г. Циндао [http://best–china.ru/371] выпускает гамму барабанов
сухой окорки для порубочных остатков и низкокачественной древесины (см.
табл. 6.8)
76
Таблица 6.8
Технические характеристики окорочных барабанов сухой окорки китайской компании «Чэнян»
Производительность
Габариты (ДлиМощность, Скорость враМодель
Вес
(т)
на×Ширина), м
кВт
щения (об/мин)
2500N1.0
1
2,5×1,4
1,8
5,5
30
3000N1.2
1,2
3,0×1,6
2,4
7,5
27
3000N1.5
1,5
3,0×1,9
3,2
7,5
25
3000N2.0
2
3,0×2,2
4,5
11
22
Некоторые окорочные барабаны периодического действия могут
устанавливаться стационарно или использоваться как передвижные с
установкой на транспортные средства – трейлер или платформу УЖД.
В последние годы зарубежные фирмы разрабатывают технические решения, позволяющие совмещать операции очистки вершин деревьев, и стволов тонкомерных деревьев, от сучьев с их одновременной
окоркой.
Перспективность такого направления обоснована тем, что операции групповой очистки деревьев от сучьев и окорки основаны на одинаковом ударно–
фрикционном принципе работы.
В работах иностранных авторов справедливо указывается на целесообразность групповой очистки тонкомерных деревьев от сучьев,
ветвей и коры в барабанах. Авторы обосновывают необходимость использования сучкорезно–окорочных барабанов для повышения выхода
щепы и получения дополнительного топлива тем, что это компенсирует
рост затрат на лесозаготовительные и транспортные операции при проведении рубок ухода.
В последние годы шведскими фирмами проведены исследования,
разработаны и запатентованы в Швеции, США, Франции, России конструкции секционных барабанов для групповой обработки деревьев и
их частей, хорошо вписывающихся в технологический процесс производства древесной щепы. В первой секции деревья или их части очи77
щают от сучьев, а обломанные сучья и древесную зелень удаляют через прорези в корпусе барабана, во второй происходит окорка древесины.
Технологию групповой обработки деревьев в сучкорезно–окорочных
барабанах впервые применила в Швеции фирма «Билеруд», создавшая установку для переработки 500 тыс. м3 древесины в год, из которой вырабатывается 300 тыс. м3 древесной массы и 200 тыс. м3 твердого топлива. Секционный барабан фирмы «Билеруд», диаметром 5 м, обрабатывает пачки деревьев
с поперечным сечением 3–4 м. В зимнее время для улучшения процесса обработки к механизму загрузки барабана подводят пар для растопления льда,
снега и оттаивания коры. Реверсивный привод позволяет вращать барабан в
обе стороны, благодаря этому барабан успешно выполняет две функции:
очистка от сучьев и окорка стволов деревьев различных пород. При этом
обеспечивается более равномерный износ корпуса барабана, ведущих шестерен и привода, что позволяет снизить затраты на обслуживание и увеличить
срок службы установки.
6.3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА СУХОЙ
ОКОРКИ БАЛАНСОВ В БАРАБАНАХ
При окорке балансов в барабанах внешней силой, вызывающей отделение коры от древесины, в основном является сила тяжести бревен, которая
активно проявляется в так называемой зоне обрушения. Необходимым условием окорки в барабанах является наличие тангенциальных сил трения, превышающих силы сцепления коры с древесиной. Силы трения определяют
масса бревен, их взаимное расположение и состояние коры на древесине. Для
барабанов непрерывного действия важной характеристикой является время
пребывания древесины в барабане, т.е. скорость прохождения бревен от загрузочного к выгрузочному отверстию.
Корообдирочный барабан с горизонтальной осью вращения обычно заполняют короткомерной древесиной на 30–80% его объема, называемого
78
сегментом заполнения. При вращении барабана сегмент поворачивается на
угол динамического откоса β и бревна, находящиеся на поверхности сегмента, обрушиваются. Так как в барабанах непрерывного действия происходит
постоянная загрузка и выгрузка бревен, то плоскость, которую образуют
обрушивающиеся бревна, наклонена относительно продольной оси барабана
на угол γ, а при каждом обрушении бревна продвигаются вдоль оси барабана
на некоторую величину. В поперечном сечении барабана образуется клин
обрушения. Количество обрушений бревен, общая линия и продолжительность обрушения определяют степень окорки бревен.
Анализ работы барабанов показывает, что условием проведения эффективной окорки является правильный выбор режима загрузки барабана и скорости его вращения, обеспечивающих сохранение сегмента заполнения и
максимум работы сил трения между бревнами в единицу времени. Установлено, что продолжительность пребывания бревен в барабане непрерывного
действия зависит, главным образом, от размеров барабана, скорости его вращения, степени заполнения, состояния поверхности бревен и их размеров.
На основе исследований, проведенных ВНПОбумпром на экспериментальной установке (барабан диаметром 1,2 м и длиной 6 м при скоростях
вращения 2,5–7,0 мин–1) и на промышленных барабанах типа КБ–60, выведена формула для определения степени окорки древесины:
 c bm 
у (t )  100 exp   ka ,%
t


(6.4)
где t – продолжительность пребывания бревен в барабане, мин;
τk – предел прочности на скалывание коры с древесины, МПа;
b – толщина коры, см;
т=(D1/D)2,
(6.5)
где D1 – диаметр барабана типа КБ–60 (D1=3,8 м),
D – диаметр проектируемого барабана, м;
с, а – параметры процесса окорки (с=21,6…34,3; а=1,15…2,10).
79
Расчеты показали, что при использовании сухого способа для достижения качественной окорки, время пребывания бревен в барабане должно быть
на 20% больше, чем при окорке с применением горячей воды. В связи с этим
для сухой окорки целесообразно применять барабаны, в которых имеется
зона для пропарки древесины.
Определение производительности корообдирочных барабанов непрерывного действия вызывает некоторые трудности ввиду влияния большого
числа факторов на процесс окорки. Противоречивость имеющихся данных по
производительности барабанов объясняются такими факторами, как различия
схем поточных линий, условий загрузки бревен в барабан и выгрузки их из
барабана и т.п.
Как и всякий агрегат непрерывного действия, корообдирочный барабан
выполняет две основные функции: транспортной единицы и основного производственного агрегата (в данном случае – окорочной машины). Транспортная производительность выражается формулой
П1  k  Fc  v , пл.м3/ч
(6.6)
где k – коэффициент полнодревесности сегмента заполнения (0,39…0,45);
Fc – площадь сегмента заполнения, м2;
v – скорость передвижения бревен вдоль оси барабана, м/ч.
Формула для определения производительности барабана, как окорочной машины, имеет вид:
П  П1  k1 , пл.м3/ч,
(6.7)
где k1 – коэффициент производительности (0,7... 1,0).
Подставляя П1 и выражая v через длину барабана l и полное время пребывания древесины в барабане Т, получим:
80
П
k1  k  Fc  l
, пл.м3/ч.
T
(6.8)
Дальнейшие преобразования дают следующую формулу для определения производительности корообдирочного барабана:
 sin 2 ср 180 

k  k1  k 2  2400 R 2    sin  ср  sin  1 




2

ср


П
, пл.м3/ч
 180  

8  R  sin  ср

 1 tg
   2   ср 3 g  sin   f  cos   


(6.9)
где k2 – коэффициент, учитывающий влияние размеров бревен и конструкции
барабана на переменную Т (k2=0,45–0,68);
f – средний коэффициент трения бревен друг о друга (0,6 – для ели, 0,4 – для
березы);
R – внутренний радиус барабана, м;
2αср – центральный угол сегмента заполнения в среднем сечении барабана,
град; β – угол динамического откоса (β=37–48), град;
γ – угол наклона плоскости обрушения к оси барабана (γ=1,5–2,2), град;
ω – угловая скорость вращения барабана, рад/с.
Современные корообдирочные барабаны непрерывного действия для
сухой окорки древесины должны сочетать высокую производительность с
оптимальной степенью окорки, исключающей возврат бревен на доокорку, и
с минимальными потерями древесины. Для этого устанавливается оптимальная продолжительность пребывания бревен в барабане, при которой достигается заданная степень их окорки, что определяется геометрическими параметрами барабана и частотой его вращения или, при заданном времени пребывания, применением факторов интенсификации процесса окорки.
Из формулы (6.9) видно, что с увеличением скорости вращения барабана увеличивается его производительность. Однако опыт показывет, что производительность возрастает пока ω<ωкр. При увеличении скорости вращения
выше критической скорости ωкр бревна прижимаются к корпусу барабана и
81
всякое перемещение их прекращается, т.е. процесса окорки не происходит.
На рис. 6.5 приведена зависимость критической скорости от диаметра барабана (кривая 1) и граница области допустимых скоростей (кривая 2). На рис.
6.6 представлена номограмма для определения производительности барабанов длиной 24–30 м при сухой окорке с паром в зимний период древесины
хвойных пород сухопутной поставки.
Как видно из номограммы, при оптимальном режиме работы барабанов
диаметром 3,5–6,0 м и расходе пара 20–25 кг/пл. м3 производительность составляет 200–300 пл. м3/ч (для березы и лиственницы).
Рис. 6.5. Скорости вращения барабанов при окорке древесины:
1 — критические скорости; 2 — граница допускаемых скоростей
Одной из важнейших характеристик корообдирочного барабана, наряду
с производительностью, является мощность привода. Общая мощность привода N слагается из мощности N1, затрачиваемой на собственно окорку, и
мощности N2, затрачиваемой на преодоление трения в опорах барабана. При
использовании барабанов на роликовых опорах N2=0,25N1, тогда:
82
N  1,25
N1

, кВт,
(6.10)
где η – КПД привода и зубчатой передачи барабана.
Мощность, затрачиваемую на собственно окорку, можно подсчитать по
формуле:
k  D 3  L  g      sin 3   sin 
, кВт
N1 
12 1000
(6.11)
где k – коэффициент полнодревесности сегмента заполнения;
D – диаметр барабана, м;
L – длина барабана (секции), м;
α – половина центрального угла сегмента заполнения, град;
β – угол динамического откоса, град;
γ – плотность окариваемой древесины, кг/м3;
ω – частота вращения барабана, с–1.
Ввиду того, что при сухой окорке коэффициент трения бревен значительно больше, чем при мокрой, привод барабана потребляет энергии на 10–
15% больше. Номограмма для определения мощности N1 барабана длиной 10
м при сухой окорке древесины березы или лиственницы приведена на
рис.6.7.
Анализ формулы (6.11) для определения N1 показывает, что максимальные значения мощности при прочих равных условиях соответствуют
степени заполнения барабана 50% (2α=180°). В этом случае в процессе окорки участвует наибольшее количество бревен.
83
Рис. 6.6. Номограмма для определения производительности барабанов различного диаметра длиной 24–30 м при сухой окорке древесины хвойных пород в зимний период (степень окорки 85–90%, расход пара 20–25 кг/пл. м3)
Рис. 6.7. Номограмма для определения мощности N1 барабанов различного диаметра длиной 10 м при сухой окорке древесины березы и лиственницы (степень заполнения барабана 50–55%)
84
Расчет мощности привода окорочного барабана или одной из его
секций производится по формуле:
N  N1  N 2
(6.12)
где: N1 – мощность, расходуемая на подъем и перемешивание загруженных в
барабан лесоматериалов;
N2 – мощность, расходуемая на вращение барабана с заданной скоростью.
В случае, если барабан состоит из нескольких секций мощность
привода считается для каждой секции отдельно.
N1 
mГ  g  a  б

(6.13)
где: тГ – масса лесоматериалов, находящихся в барабане, кг;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
а – горизонтальная составляющая координаты центра тяжести сегмента заполнения при вращении барабана, м;
б – угловая скорость вращения барабана, с–1;
 – КПД передачи, (0,85…0,9).
m Г  F  Lб  K П  
(6.14)
где: F – средняя площадь сегмента заполнения барабана (секции) древесиной,
м2;
Lб длина барабана (секции), м;
КП – коэффициент полнодревесности сегмента заполнения, (выбирается из
приложения, табл. 6.9., в зависимости от отношения диаметра барабана и
длины окариваемых бревен, а также коэффициента трения Г, который для
односекционного барабана равен 0,5, при двухсекционном барабане – для
первой секции 0,6, для второй секции 0,4);
 – плотность древесины (табл. 4.1).
D2
F
 (2  sin 2 )
8
(6.15)
где: D – диаметр барабана (секции), м;
2 – центральный угол сегмента заполнения, рад (выбирается в зависимости
от коэффициента заполнения барабана или секции из табл.6. 9).
85
  b  sin 
(6.15)
где: b – расстояние от центра тяжести сегмента заполнения до центра вращения барабана, м;
 – угол динамического откоса сегмента заполнения барабана древесиной,
град (выбирается из табл. 6.9).
б  б'  K 
(6.16)
где: б – допускаемая угловая скорость вращения барабана, определяемая из
условия равновесия центробежной силы инерции и силы тяжести лесоматериала (бревна) для предотвращения «прилипания» бревна к барабану, с–1;
K – коэффициент снижения допускаемой скорости вращения барабана для
сохранения сегмента заполнения в устойчивом состоянии (0,6…0,8).
2 D  sin 3 
b 
3 2d  sin 2
 б' 
2g
D  K '
(6.17)
(6.18)
где: K – коэффициент снижения допускаемой скорости вращения барабана
для расчета б, для бревен K =1,5.
N2 
( m Г  mб )  g   р D
  б
  cos 
2
(6.19)
где: тб – масса барабана;
р – коэффициент сопротивления вращению барабана на опорах
(0,025…0,08);
 – угол между вертикальной осью барабана и линией между осью барабана
и осью опоры, град.
mб    D  hб  Lб   б  (1   )
(6.20)
где: hб – толщина обечайки барабана, м;
б – плотность материала барабана (7 800 кг/м3);
 – коэффициент, учитывающий массу ножей, балок, боковых колец, бондажей, зубчатого венца и пр. (0,2…0,3).
86
Часовая производительность окорочного барабана определяется
по формуле:
Пч 
К П  F  Lб
T
(6.21)
где: Т – время нахождения древесины в барабане, час.
Таблица 6.9
Зависимость основных параметров окорочного барабана от соотношения диаметра
барабана и длины бревен
D/lбр
Г , град КП
0,4
40
0,55
3,0…4,0 0,5
42
0,47
0,6
45
0,45
0,4
45
0,40
2,0…2,5 0,5
47
0,37
0,6
50
0,35
Рис. 6.8. Окорочный барабан:
а) расчетная схема; б) схема односекционного барабана; в) схема двухсекционного барабана
6.4. ПОДГОТОВКА ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ К ГРУППОВОЙ ОКОРКЕ В
БАРАБАНАХ
Лесоматериалы, поставляемые в древесно–подготовительные цеха лесопромышленных складов, различается по породам, качеству и
размерам, это могут быть хлысты длиной до 25 м, полухлысты, среднедлинные сортименты, долготье, коротье.
87
Лесоматериалы поставляются сухопутным и водным транспортом, как
при положительных, так и при отрицательных температурах.
Подготовка древесины к окорке в окорочных барабанах заключается в
создании оптимальных для окаривания условий. Процесс подготовки может
включать следующие операции:

раскряжевка хлыстов и долготья на отрезки, обеспечивающие стабиль-
ность процесса окорки в окорочных барабанах;

размораживание коры, до достижения температуры, обеспечивающей
снижение сил сцепления коры с древесиной до величин, соответствующих
силам сцепления при положительных температурах, путем обработки лесоматериалов горячей водой, паром, теплым воздухом;

увлажнение коры (замочка), обеспечивающее снижение сил сцепления
коры с древесиной, особенно с подсушенной древесины, путем обработки
лесоматериалов водой или влажным паром;

повышение фрикционных свойств коры путем механических или гид-
равлических надрезов и надрывов на поверхности коры (особенно, у березы).
7. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ОКОРКИ
Кора, составляющая в среднем 12% стволовой части дерева, может
быть использована в качестве ценного технологического сырья для кожевенной промышленности и выработки органических удобрений для сельского
хозяйства, а также как топливо. Экономически доступные для использования
ресурсы коры составляют для кожевенной промышленности свыше 200 тыс.
м3 в год, а для других потребителей около 3 млн. м3.
Корье заготовляют окоркой свежесрубленной несплавной древесины
ели и лиственницы механизированным или ручным способом. Относительная
влажность стандартного корья для производства дубильных экстрактов не
должна превышать 16 %. В период с 1 октября по 1 мая допускаются поставки корья с более высоким содержанием влаги (до 22%). Основным показате88
лем качества корья является танидность. Содержание дубильных веществ при минимальной заданной влажности должно быть не менее 7%
для ивового и лиственничного корья и 8% для елового.
Механизированная заготовка корья осуществляется на лесных
складах при роторной окорке древесины ели и лиственницы. Размер
частиц коры вдоль волокон должен быть не менее 20 мм. Отходы барабанной окорки непригодны для производства экстрактного дубильного
сырья. Они содержат не только мелко истертые частицы коры, но и
значительные примеси гнили и здоровой древесины.
Технологический процесс заготовки корья на лесных складах
включает следующие операции: роторную окорку древесного сырья,
сортировку отходов окорки, сушку коры и отгрузку ее потребителю.
На нижних складах лесозаготовительных предприятий эксплуатируются линии по заготовке коры ЛО–45, разработанные КарНИИЛП
для поставки коры кожевенной промышленности.
В состав линии входят: ленточные транспортеры, барабан для
сортировки коры, подъемник, тележка для перемещения контейнеров,
контейнеры для сушки коры, винт–пропеллер для интенсификации
процесса сушки коры.
На рис. 7.1 представлена технологическая схема механизированной заготовки коры линией ЛО–45.
В окорочном цехе 4 ленточные транспортеры 2 для сбора коры
размещают так, чтобы была возможность собрать кору одновременно
от двух и более окорочных станков 3. Частично измельченная кора при
помощи ножей, установленных вместо одного – двух короснимателей,
поступает к плужковому сбрасывателю 1, а затем попадает в сортировочный барабан 9, где мелкие частицы коры, песок и пыль отсеиваются
в бункер, расположенный под барабаном. Более крупная фракция коры
передается из наклонно расположенного барабана на скребковый
транспортер ТОЦ–16–4, который перемещается в контейнер 7.
89
Перегрузка коры из контейнеров в вагоны производится краном 5, который поднимает контейнер над подвижным составом, после чего раскрываются нижние створки контейнера и кора высыпается в вагон.
Кора в контейнере в летнее время высыхает за 5–8 сут. до влажности
16%. В осенний период для принудительной вентиляции при интенсификации сушки используют винт–пропеллер. Сменная производительность линии
составляет 1,3 т сухого корья.
В промышленности наиболее распространено использование коры в
качестве топлива.
Гипролестранс разработал цех по переработке отходов и коры на топливные брикеты (рис. 7.2). Годовая производительность по выпуску готовой
продукции составляет 3,2 тыс. т брикетов.
Рис. 7.1. Технологическая схема механизированной заготовки коры линией ЛО–45:
1 – скребковый конвейер; 2 – бункер; 3 – сортировочный барабан; 4 – наклонный лоток;
5 – плужковый сбрасыватель; 6 – ленточный конвейер; 7 – роторный окорочный станок;
8 – кран; 9 – эстакада; 10 – пустые контейнеры; 11 – тележка
90
Рис. 7.2. Технологическая схема работы цеха по переработке древесных отходов и коры на
топливные брикеты:
1 – ленточный конвейер; 2 – измельчитесь отходов; 3 – ленточный конвейер; 4 – бункер
запаса сырья измельченной коры; 5 – затвор шлюзовой; 6 – сушилка; 7 – вентилятор пылевой; 8 – циклон; 9 – вентилятор; 10 – пресс брикетировочный; 11 – контейнер для брикетов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проработки учебного пособия «Технология и оборудование лесных складов и лесообрабатывающих цехов. Окорка лесоматериалов» студент должен знать свойства коры и древесины, уметь
выбрать способы и методы окорки древесины для различных сортиментов, обеспечивающих требуемое качество окорки наименьшими
затратами труда и с большей эффективностью.
Данное учебное пособие позволяет расширить кругозор студента
относительно средств для обработки древесины, применяющиеся в
отечественной лесной отрасли и зарубежом. Кроме того, это пособие
позволит студенту, как будущему специалисту применить полученные
знания при работе на предприятиях отрасли, в проектных и научноисследовательских организациях.
91
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Патякин В.И., Редькин А.К., Базаров С.М., и др. Технология и оборудование лесных складов и лесообрабатывающих цехов: учебник / под ред. В.И.
Патякина. – М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008. – 384 с.
2. Локштанов Б.М., Вьюков Б.Е., Трефилова Т.Ф. Системы и оборудование для подготовки коры к утилизации. – М.: ВНИПИЭИлеспром, 1985.–56с.
3. Перелыгин Л.И. Строение древесины. М.: АН СССР 1953, 200 с.
4. Симонов М.Н., Югов В.Г. Окорка древесины. М.: Лесная промышленность. 1972.
5. Пигильдин Н.Ф. Окорка лесоматериалов (теория, технология, оборудование).– М.: Лесная промышленность, 1982.– 192 с.
6. Симонов М.Н., Югов В.Г. Окорка древесины– М.: Лесная промышленность, 1972.–128 с.
7. Залегаллер Б.Г., Ласточкин П.В., Бойков С.П. Технология и оборудование лесных складов: Учебник для вузов – 3–е изд., испр., доп. – М.: Лесная
промышленность. 1984, 352 с.
8. Редькин А.К., Никишов В.Д., Шадрин А.А. и др. Лесообрабатывающие
цехи лесозаготовительных предприятий. М., МГУЛ, 2002. – 101 с.
9. Технология целлюлозно–бумажного производства. Справочные материалы. В 3–х томах. Под ред. П.С. Осипова. Том 1. книга 1. Сырье и промышленность полуфабрикатов. СПб.: ЛТА, 2002. 420с
92