Обработка лесоматериалов

1. Поперечное пиление плоскими круглыми пилами

Исходные данные:

1. Наибольший диаметр хлыста в зоне пропила, см

2. Порода древесины

3. Влажность древесины, %

4. Число часов работы после заточки пилы, ч.

1. Диаметр пильного диска, мм

(1)

где d — диаметр шкива на пильном валу, мм, d = (0,15 … 0,20) D;

Dmax — наибольший диаметр хлыста в зоне пропила, мм;

c — запас на кривизну и неровность хлыста, мм, c = 10 … 20 мм;

e — припуск на перезаточку пилы, мм, e = 50 … 60 мм;

s — запас на ограждение привода пилы, мм, s = 15 … 20 мм.

Примечание: параметры пильного диска (диаметр, толщина, количество зубьев) принимают в соответствии с ГОСТ 980– — 80 (см. приложение).

2. Шаг зубьев пильного диска, мм

(2)

где Z — количество зубьев, шт.

3. Ширина пропила, мм

(3)

где a — толщина пильного диска, мм;

— величина развода зубьев на одну сторону, мм, = 0,7 мм.

4. Максимальная скорость надвигания пильного диска, м / с

(4)

где i — коэффициент прочности зуба;

для твердой древесины: i = 0,2 … 0,3; для мягкой древесины: i = 0,3 … 0,4;

Vр — скорость резания, м / с, Vр = 50 … 60 м / с.

5. Подача на зуб, мм

(5)

где U — скорость надвигания пильного диска, м / с, U? Umax

6. Основное значение удельной работы резанию, Дж / м3

(6)

где Uz — подача на зуб, мм;

b — ширина пропила, мм.

7. Поправочный коэффициент на влажность древесины

(7)

где W — влажность древесины, %.

8. Поправочный коэффициент на затупление зубьев пилы

(8)

где Т — число часов работы после заточки пилы, ч.

9. Удельная работа резания, Дж / м3

(9)

где КП — поправочный коэффициент на породу древесины Сосна: КП = 1,0 Ель: КП = 0,95 Осина: КП = 0,85

Берёза: КП = 1,25 Лиственница: КП = 1,1

10. Усилие резания, Н

(10)

где b — ширина пропила, м;

H — средняя высота пропила, м, H = 0,56 Dmax

11. Усилие надвигания, Н

(11)

где Kс — коэффициент соотношения усилия резания и надвигания

(12)

12. Мощность резания, кВт

(13)

где — коэффициент полезного действия привода пильного диска,

= 0,92

13. Мощность на надвигание пильного диска, кВт

(14)

где — коэффициент полезного действия привода надвигания пильного диска, = 0,80 … 0,84.

14. Мощность электродвигателя пильного диска, кВт

(15)

где Kм — коэффициент допустимой перегрузки по моменту, Kм = 1,5 … 1,8;

Kк — коэффициент использования кинетической энергии вращающихся масс, Kк = 1,15 … 1,20.

Основные размеры плоских круглых пил (ГОСТ 980 — 80)

2. Окорка круглых лесоматериалов на роторных станках

Исходные данные:

1. Порода древесины

2. Диаметр бревна, см

3. Длина бревна, м

4. Скорость подачи, м / с

5. Количество короснимателей, шт.

6. Ширина контактной кромки, см

1. Средний диаметр бревна, м

(1)

где d — диаметр бревна, м;

L — длина бревна, м;

S — сбег бревна, м / м.

2. Объем бревна, м3

(2)

3. Вес бревна, Н

(3)

окорка лесоматериал раскалывание станок где — объемная масса древесины, кг / м3, = 800 … 950 кг / м3.

4. Ширина снимаемой полоски коры, м

(4)

где u — скорость подачи, м / с;

z — количество короснимателей, шт.;

n — частота вращения ротора, мин -1, n = 430 мин -1.

5. Удельное сопротивление окорке, Н / м для ели: (5.1)

для сосны (5.2)

где b0 — ширина снимаемой полоски коры, мм

6. Усилие резания на одном короснимателе, Н

(6)

где q — давление кромки короснимателя, Н / м, q = 15 000 … 30 000 Н / м;

b — ширина контактной кромки, м;

к — коэффициент трения короснимателя, к = 0,18 … 0,20.

7. Усилие холостого хода механизма подачи, Н

(7)

где 1 — коэффициент трения подшипников подающих вальцов,

1 = 0,01 … 0,05;

dп — диаметр подшипника, м, dп = 0,05 м;

f — коэффициент трения качения вальцов по бревну, м, f = 0,03 м;

dв — диаметр подающих вальцов, м, dв = 0,3 м;

iв — общее количество подающих вальцов, шт., iв = 6 шт.;

Gв — вес одного вальца, Н, Gв = 1300 Н.

8. Усилие на подачу бревна, Н

(8)

где 0 — коэффициент соотношения между радиальным и осевым усилиями, 0 = 0,2 … 0,3.

9. Скорость резания, м / с

(9)

10. Вес ротора, Н

(10)

где Mг — масса окорочной головки, кг, Mг = 670 кг;

Mк — масса короснимателя, кг, Mк = 6,9 кг.

11. Окружная скорость подшипника, м / с

(11)

где dр — диаметр ротора, м, dр = 0,8 м.

12. Мощность привода ротора, Вт

(12)

где п — коэффициент трения подшипника ротора, п = 0,01;

— коэффициент полезного действия механизма привода ротора,

= 0,80 … 0,85.

13. Мощность механизма подачи, Вт

(13)

где — коэффициент полезного действия механизма привода подачи,

= 0,75 … 0,80.

14. Сменная производительность окорочного станка, м3

(14)

где Т — время смены, ч., Т = 7 (8) ч.;

Тпз — подготовительно-заключительное время, ч, Тпз = 0,5 ч;

ц1 — коэффициент использования рабочего времени, ц1 = 0,85;

ц2 — коэффициент загрузки окорочного станка, ц2 = 0,8 … 0,9;

Средний сбег бревен хвойных пород

3. Раскалывание короткомерных лесоматериалов

Исходные данные:

1. Порода древесины

2. Длина чурака, м

3. Диаметр чурака, м

4. Состояние древесины

5. Скорость движения цепи, м / с

6. Угол клина, град.

1. Вес чурака, Н

(1)

где d — диаметр чурака, м;

L — длина чурака, м;

— объемная масса древесины, кг / м3;

сухая: = 750 … 800, сырая: = 850 … 950, мерзлая: = 900 … 950.

2. Коэффициент клина

(2)

где — угол трения клина о древесину; = 110 … 140;

— угол клина, град.

3. Коэффициент, учитывающий влияние ширины опоры

(3)

где B — расчетная ширина опоры, м;

если B d, то B = d; если B d, то B = 0,1 м (ширина опоры);

4. Удельное сопротивление раскалыванию, Н / м2

(4)

где d — диаметр чурака, м;

L — длина чурака, м.

5. Сопротивление раскалыванию, нормальное к плоскости раскалывания, Н

(5)

где КП — поправочный коэффициент на породу древесины Сосна, Ель: КП = 1,0 Берёза: КП = 1,2

КС — поправочный коэффициент на состояние древесины Сухая: КС = 1,0 Сырая: КС = 1,1 Мерзлая: КС = 1,5

6. Усилие раскалывания чурака, Н

(6)

где КЗ — коэффициент, учитывающий степень заострения режущей кромки для острой кромки: КЗ = 1,0; для затупленной кромки: КЗ = 1,10 … 1,15.

7. Усилие на упоре, Н

(7)

где т — коэффициент трения скольжения упора по опоре, т = 0,15 … 0,22;

hо — высота упора, м, hо = 0,16 м;

Lхв — длина хвостовика упора, м, Lхв = 0,32 м.

8. Тяговое усилие цепи при раскалывании, Н

(8)

где qт — вес погонного метра тягового органа, Н / м, qт = 200 Н / м;

Lo — длина транспортера, м, Lo = 2,0 … 2,5 м;

г — коэффициент трения скольжения чурака по опоре, т = 0,35 … 0,45

9. Мощность привода цепного колуна, Вт

(9)

где U — скорость движения цепи, м / с;

— коэффициент полезного действия механизма привода цепного колуна, = 0,80 … 0,85.

10. Сменная производительность цепного колуна, м3

(10)

где Т — время смены, ч., Т = 7 (8) ч.;

Тпз — подготовительно-заключительное время, ч., Тпз = 0,5 ч.

ц1 — коэффициент использования рабочего времени, ц1 = 0,85;

ц2 — коэффициент загрузки цепного колуна, ц2 = 0,50 … 0,85;

Vч — объем чурака, м3;

m — коэффициент, учитывающий повторные расколы поленьев.

m = 1,0 (диаметр чурака до 0,26 м);

m = 1,5 (диаметр чурака 0,26 … 0,40 м);

m = 2,5 (диаметр чурака более 0,40 м);

4. Окорка фрезерованием

Исходные данные:

1. Порода древесины

2. Время работы фрезы после заточки, ч

3. Влажность древесины, %

4. Толщина срезаемого слоя коры, мм

5. Толщина срезаемого слоя древесины, мм

6. Ширина окариваемой поверхности, мм

1. Величина подачи на нож, м

(1)

где u — скорость подачи, м / с, u = 0,3 м / с;

m — количество ножей на фрезе, шт., m = 8 шт.;

— угловая скорость фрезы, рад. / с, = 103 рад. / с.

2. Основное значение удельной работы резания для древесины, Дж / м3

(2)

где Uz — величина подачи на нож, мм;

hд — толщина срезаемого слоя древесины, мм.

3. Основное значение удельной работы резания для коры, Дж / м3

(3)

где hк — толщина срезаемого слоя коры, мм.

4. Поправочный коэффициент на влажность древесины

(4)

где W — влажность древесины, %

5. Поправочный коэффициент на затупление ножей

(5)

где T — время работы фрезы после заточки, ч

6. Удельная работа резания для древесины, Дж / м3

(6)

где КП — поправочный коэффициент на породу древесины Ель: КП = 1,0 Осина: КП = 0,85 Берёза: КП = 1,25

7. Удельная работа резания для коры, Дж / м3

(7)

где КП — поправочный коэффициент на породу древесины Ель: КП = 1,1 Осина: КП = 1,15 Берёза: КП = 1,05

8. Удельная работа резания, дж / м3

(8)

9. Толщина срезаемого слоя, м

(9)

10. Мощность привода механизма резания, Вт

(10)

где Z — количество фрез, шт., Z = 2 шт.;

b — ширина окариваемой поверхности, м;

— коэффициент полезного действия механизма привода фрезы,

= 0,80 … 0,85.

11. Сменная производительность шпалоокорочного станка, шт.

(11)

где Т — время смены, ч, Т = 7 (8) ч.;

Тпз — подготовительно-заключительное время, Тпз = 0,5 ч;

ц1 — коэффициент использования рабочего времени, ц1 = 0,85;

ц2 — коэффициент загрузки шпалоокорочного станка, ц2 = 0,50 … 0,60;

Lш — длина шпалы, м, Lш = 2,75 м.

5. Расчёт параметров дисковой рубительной машины МРНП-30Н-1

Исходные данные:

1. Угол встречи вектора скорости резания с направлением волокон древесины 1, град

2. Угол наклона между линией лезвия ножа и направлением волокон древесины 2, град

3. Число ножей Z, шт

4. Выпуск ножей h, мм

5. Порода древесного сырья

6. Период работы машины

1. Минимальный диаметр чураков, мм где Rp — радиус резания, Rp = 535 мм.

2. Длина элементов щепы, мм

3. Толщина элементов щепы, мм где уск., усж — пределы прочности древесины на скалывание и сжатие вдоль волокон, Па.

4. Угол встречи (угол среза элементов щепы), град.

5. Удельная сила резания для конкретных условий, Н / м где кс — коэффициент, учитывающий затупление ножей для острых ножей: кс = 1,0

для затупленных ножей: кс = 1,25

кw — коэффициент, учитывающий влажность древесины кw = 1,1 (W = 25…30%)

кw = 1,0 (W = 50…57%)

кс — коэффициент, учитывающий состояние древесины зима: кс = 1,4 лето: кс = 1,0

кп — коэффициент, учитывающий породу древесины сосна: кп = 1,0 осина: кп = 0,85 ель, пихта: кп = 0,87

берёза: кп = 1,25 лиственница: кп = 1,07

6. Средний диаметр измельчаемых чураков, м где dmin — минимальный диаметр чураков, м

dmax — максимальный диаметр чураков, м

7. Средняя ширина измельчаемого материала, м

8. Сила резания на ноже, Н

9. Угловая скорость ножевого диска, рад. / с где n — частота вращения ножевого диска, мин -1

10. Скорость резания, м / с где D1 — диаметр окружности, проходящей посередине длины ножей, укреплённых на диске, м; D1 = 1070 мм.

11. Среднее число одновременно работающих ножей, шт.

где Н — толщина измельчаемого материала, м

(для круглых лесоматериалов Н = dср.)

12. Мощность резания, Вт где з — КПД передачи от двигателя к ножевому диску, з = 0,95.

13. Установочная мощность электродвигателя, Вт

где Кз — коэффициент загрузки:

для рубительных машин с плоским диском:

малоножевых (8 ножей и менее): Кз = 0,7…1,0

многоножевых (более 8 ножей): Кз = 0,3…0,6

для рубительных машин с геликоидальным диском:

многоножевых (12 … 16 ножей): Кз = 0,1…0,3

по Nуст. выбираем электродвигатель.

14. Средняя угловая скорость ножевого диска, рад. / с где Кд — коэффициент снижения угловой скорости ножевого диска, Кд = 0,4…0,5.

15. Время резания, с где Lбр — длина бревна, Lбр = Lмах

16. Время на восстановление ножевым диском нормальной угловой скорости, с где m — масса ножевого диска, кг; m = 1500 кг.

D — диаметр ножевого диска, м; D = 1,27 м.

17. Возможный коэффициент загрузки рубительной машины.

18. По значению К’з корректируем Nуст.

Если К’з > Кз, то Nуст. необходимо пересчитать:

19. Производительность рубительной машины, м3 / ч

(для круглых лесоматериалов) где ц1 — коэффициент использования рабочего времени, ц1 = 0,7…0,8.

ц2 — коэффициент использования машинного времени для многоножевых рубительных машин: ц2 = 0,1 … 0,4

для малоножевых рубительных машин: ц2 = 0,5 … 0,8