Окорочный станок ОК-35

Окорочный станок ОК-35

Окорка древесины — одна из наиболее энергои трудоемких операций первичной лесопереработки, которая выполняется на всех типах лесопромышленных складов. В результате образуются значительные объемы отходов, которые в настоящее время не находят широкого применения.

При современном состоянии технологии окорки древесины в лесной и целлюлозно-бумажной промышленности нашей страны ресурсы коры, и отходов окорки пригодной для использования, составляют свыше 20 млн м³ в год. Однако из этого объема в промышленности используется не более 43%. Остальная часть коры свозится на свалки или сжигается под открытым небом, засоряя окружающую среду. Можно утверждать, что без возможности утилизации отходов окорки (особенно это актуально для окорки хвойных пород) процесс окорки не может быть признан эффективным, то есть качественным.

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, 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 и др.

Рассматривают наиболее распространенные устройства для окорки древесины — роторные окорочные станки и окорочные барабаны. Изучение окорочных устройств проходит по моделям и натуральным образцам, находящимся в учебной лаборатории кафедры технологии лесозаготовительных производств.

1. Окорка круглых лесоматериалов

окорка станок лесоматериал барабан

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 большого распространения в связи с отсутствием мобильных технических средств, позволяющих качественно и с высокой производительностью выполнять эту технологическую операцию.

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 пиловочник, 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 высокие требования, производительность окорочных станков необходимо рассматривать с учетом породы и размеров лесоматериалов, условиями их хранения, транспортировки, переработки, а в ряде случаев и для сохранения товарного вида. 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 — 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.

2. Роторные окорочные станки

2.1 Обзор станков роторного типа

В настоящее время наиболее распространенным и перспективным оборудованием для окорки пиловочника, как в Российской Федерации, так и за рубежом, являются роторные окорочные станки.

Зарубежные фирмы «Валлон Коне» (Финляндия), «Кокум Содерхман», «Камбио» (Швеция), «Никольсон» (Канада), «Талианте», «Коломбо», «Кремонха» (Италия), «Естерер АГ» (Германия), «Ханс Спрингер» (Австрия), Никольсон (Канада) и др. выпускают роторные окорочные станки различных модификаций, которые находят применение и на предприятиях Российской Федерации. В России роторные окорочные станки выпускают на заводе ООО «Станкозавод-ДеКО» в Петрозаводске.

Производство окорочных станков в развитых зарубежных странах характеризуется следующими основными моментами.

В зависимости от конъюнктуры на рынке сбыта производители достаточно часто (примерно, каждые 3−5 лет) меняют модели станков на новые, более совершенные.

В конструкциях станков и машин, а также их узлов и агрегатов, производители соблюдают принципы типизации и унификации. Выпускаемые одним производителем окорочные станки имеют одинаковое конструктивное исполнение и образуют типоразмерный ряд. Обычно, даже внешний вид станков, выпускаемых одним производителем, идентичен.

Станки «Кокум Содерхман», «Камбио» являются базовыми для данного типа станков, хорошо зарекомендовали себя у потребителей, надежны в работе и имеют хорошие эксплуатационные характеристики.

Немецкое предприятие «Естерер АГ» выпускает станки, во многом сходные по конструкции со станками фирмы «Камбио». Станки этого производителя впервые в серийном производстве появились с дистанционным управлением усилий прижима короснимателей, что позволяет добиваться более эффективной окорки при изменении породы, влажности, температуры лесоматериалов.

Канадская фирма «Никольсон» выпускает самые крупные роторные окорочные станки для окорки сортиментов трудно обрабатываемых древесных пород — кедра, секвойи, эвкалипта, диаметром до 183 см.

Финское предприятие «Валлон Коне» входит в группу ведущих предприятий, проектирующих и выпускающих роторные окорочные станки. В номенклатуру его продукции входят как стационарные, так и передвижные модели роторных окорочных станков.

Зарубежные роторные окорочные станки отличаются от отечественных более высокими скоростями вращения ротора и подачи бревен, а также компактностью и меньшим весом.

Помимо станков импортного производства, в Российской Федерации широко применяются отечественные станки, производства Петрозаводского станкостроительного завода. Это такие известные марки, как ОК 40−2; ОК 63−2; ОК 80−2 и ОК 100−2, относящиеся к классу однороторных окорочных станков, а также 2 ОК 40−1; 2 ОК 63−1 и 2 ОК 80−1, относящиеся к классу двухроторных окорочных станков. Такое конструктивное решение существенно расширяет эксплуатационные возможности оборудования, позволяет одновременно с окоркой производить зачистку сучьев заподлицо с окоренной поверхностью. При обработке на двухроторных станках возможна не только грубая, но чистая окорка.

2.2 Конструкция роторного окорочного станка ОК-35

В России и за рубежом выпускается большое количество марок роторных станков, отличающихся различным исполнением отдельных узлов и механизмов. Однако принципы устройства и работы остаются одинаковыми для всех конструкций станков, и в том числе для станка ОК-35, находящегося в учебной лаборатории кафедры Технологии лесозаготовительных производств.

Технологические требования подготовки бревен к роторной окорке сводятся к следующему:

1. Бревна должны подаваться в станок вершиной вперед и «торец в торец». Это уменьшит износ и предотвратит поломку короснимателей.

2. Бревна — мороженные зимой и подсохшие летом — желательно подвергать гидротермической обработке.

3. Необходимо подсортировывать бревна по группам диаметров перед окоркой.

4. Необходимо обмывать бревна, с целью удаления минеральных частиц, что замедляет затупление инструмента и увеличивает производительность станков.

Основными элементами роторных окорочных станков являются подающий и короснимающий механизмы.

При работе станка окоряемый кряж получает поступательное движение, а режущие инструменты — вращательное, обеспечивая снятие коры по винтовой линии. Благодаря этому роторные станки могут окаривать бревно со значительной кривизной и практически неограниченной длины. Минимальная длина окариваемого кряжа определяется расстоянием между подающим и извлекающим механизмами.

Производительность роторных окорочных станков, как и всех машин непрерывного действия, определяется по формуле:

(2.1)

где П_ч — часовая производительность, м³/ч;

u — скорость подачи кряжа, м/с;

v — объем среднего кряжа, м³;

— длина среднего кряжа, м;

— коэффициент использования рабочего времени;

— коэффициент загрузки станка, учитывающий межторцевые разрывы.

Цифра, стоящая в марке станка, указывает на максимальный диаметр бревен, окариваемых на данном станке. Соответственно станки ОК-35 предназначены для окорки бревен диаметром до 35 см.

Ротор станка представляет собой массивное стальное кольцо 1, которое вращается в статоре на шарикоподшипнике специальной конструкции, на роторе по окружности расположены пять шарнирно укреплённых короснимателей 2.

Коросниматели 2 крепятся на поворотных осях, установленных в стаканах с коническими роликоподшипниками.

Коросниматели прижимаются к поверхности кряжа за счёт усилия резиновых колец 3.

Для удаления коры из ротора станка служат лопатки 4, расположенные на стаканах осей поворота короснимателей.

Для продольного перемещения (подачи) кряжа используются два трёхвальцовых механизма, которые располагаются на статоре по обе его стороны.

Подающие механизмы на роторных окорочных станках выполняют следующие функции: осуществляют продольную подачу бревен, центрируют бревна относительно оси ротора, не допускают проворачивания бревна под действием усилия окорки.

Механизм подачи состоит из двух одинаковых блоков: подающего и извлекающего. Каждый блок включает три цилиндрические вальца (рябухи), консольно-закрепленные на коленообразных рычагах. Вальцы сводятся к центральной оси ротора с помощью резиновых рессор, укрепленных наверху станины станка, снабжённых масляным демпфером, смягчающим удар при сходе вальцов с кряжа.

Благодаря блокировочным тягам, связывающим коленообразные рычаги, поворот одного из них вызывает поворот на тот же угол двух остальных вальцов. При любом отклонении рычагов вальцы всегда остаются касательными к окружностям с постоянным центром, совпадающим с осью ротора станка. Этим достигается центрирование бревен различных диаметров. Каждый валец представляет собой пустотелый цилиндр 1, на наружной поверхности которого имеются конусообразные шипы для лучшего сцепления с бревном.

Вращение вальцам передается через фланцы 3, имеющие шлицевое соединение с валом привода 5. Внутри между вальцом и фланцами зажаты резиновые кольца 2, которые выполняют функцию муфты предельного момента: в случае резкой перегрузки механизма подачи вал и фланцы продолжают вращаться, а вальцы останавливаются. Коленообразные рычаги 4 литой конструкции — полые внутри.

В станках ОК-35 во время захода и выхода бревен они взаимодействуют только с одним рядом вальцов, которые не могут обеспечить надежного совпадения оси бревна с осью ротора, в результате чего часто наблюдается биение бревна. Так как чаще всего биение имеет место при окорке короткомерных бревен, обработка последних на станках ОК-35 затруднена.

Подающий и приемный транспортеры служат для подачи бревен в станок и выноса готовой продукции. В станке ОК-35 оба транспортера имеют аналогичную конструкцию. Тяговым органом служит пластинчато-втулочная цепь с металлическими траверсами. Привод транспортера осуществляется от приводной станции, включающей электродвигатель и червячный редуктор.

Для предварительного центрирования подаваемого в станок бревна и для более плавного выхода его из станка подающий и приемный транспортеры снабжены приводными качающимися роликами.

Техническая характеристика станка ОК-35 представлена в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Технические характеристики станка ОК-35

При работе скребкового инструмента кора удаляется по камбиальному или лубяному слою путем скалывания и отрыва. В основу этого метода окорки положены различия в прочности между корой и древесиной и ослабленное сцепление между ними. При соприкосновении с поверхностью бревна кулачок вдавливается в кору, при этом его передняя грань давит на впереди лежащий слой коры и сжимает его, в результате чего кора отделяется. В основу этого метода окорки положены различия в прочности между корой и древесиной и ослабленное сцепление между ними.

Сила прижима к поверхности бревна должна составлять от 15 до 25 кН на 1 м ширины скребка. Для окорки мерзлой древесины без оттаивания эта сила должна возрасти до 30 кН/м. При увеличении усилия до 35−40 кН/м начинается разрушение древесины.

Для получения требуемого качества окорки скребкам необходимо придать соответствующую форму и установить достаточную силу прижима к поверхности бревна.

Рабочая часть скребка обычно имеет форму клина с затупленной режущей кромкой. Угол заострения кулачка радиус закругления режущей кромки мм, длина контактной площадки (ширина скребка) мм. Радиус закругления оказывает существенное влияние на качество окорки. С уменьшением r улучшается окоряющая способность кулачка, но повышается опасность повреждения древесины. При окорке сплавной и свежесрубленной древесины принимают большие значения радиуса r, а при окорке сухой и мерзлой древесины — меньшие. При окорке древесины с температурой ниже -10°С величину r 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).

Для нормальной окорки к скребку необходимо приложить значительную силу, которая должна обеспечить продавливание коры режущей кромкой. Достоинством скребкового инструмента является возможность грубой окорки при минимальных потерях древесины и высоком качестве окоренной поверхности. Однако эти достоинства реализуются только при окорке свежесрубленной и сплавной древесины при положительных температурах.

Ножевой инструмент производит срезание слоя коры заданной толщины острым резцом с углом резания меньше 90°. Основным достоинством ножевой окорки является возможность получения высокого качества окорки бревен, обработка которых скребковым инструментом затруднена. Ножами можно производить грубую и чистую окорку с хорошим качеством поверхности и зачисткой сучковых остатков одновременно с окоркой. Недостатком данного способа являются неизбежные потери древесины, которые возрастают с повышением качества окорки.

Ножевой окорочный инструмент роторных станков представляет собой коросниматель, на конце которого установлены один или несколько острых резцов.

Ножевой коросниматель (рис. 2.5.) состоит из державки 1, разводной кромки 4, копира-ограничителя 3 и ножа 2. Нож имеет две основные и одну вспомогательную режущие кромки. Основные режущие кромки, непараллельные оси ротора, расположены в плоскости, параллельной копирующей поверхности. Угол между основными режущими кромками составляет. Вспомогательная режущая кромка служит для перерезания волокон коры и древесины. Толщину срезаемого слоя коры и древесины, называемую глубиной окорки Н₀, регулируют выпуском ножа h_н относительно копира — ограничителя.

Применение ножевого инструмента значительно расширяет возможности роторных окорочных станков. 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.

По характеру взаимодействия скребкового инструмента с остатками сучьев существующие конструкции короснимателей могут быть отнесены к трем основным типам.

Первый тип (рис. 2.5. а) имеет повышенную жесткость в плоскости вращения ротора и пониженную жесткость в направлении подачи. В процессе взаимодействия с остатками сучьев и другими неровностями на поверхности бревен кулачок огибает их сверху, причем деформации самого короснимателя незначительны. Во избежание «заклинивания» короснимателя на сучке значение установочного угла окорки должны быть. В противном случае возможны поломки короснимателя в результате взаимодействия его с остатками сучьев.

Для развода короснимателя и выхода его на поверхность бревен служит серповидная разводная кромка 2. Развод короснимателей происходит автоматически в результате взаимодействия разводных кромок с кромкой торца бревна. Лучшие условия развода достигаются при составлении разводной кромкой с плоскостью вращения ротора некоторый угол. Представленные на рис. 2.4. а. коросниматели, применяемые в станках ОК-35, имеют разводную кромку, лежащую в плоскости вращения ротора. Необходимый для развода угол обеспечивается в результате деформации короснимателя в направлении подачи бревна.

На рис. 2.5. б. представлена конструкция короснимателя, применяемого на станках ОК-35. Отличительной особенностью данной конструкции является пониженная жесткость короснимателя в плоскости вращения ротора. Кулачок огибает сучок сверху за счет упругих деформаций короснимателя. Это позволяет уменьшить значения установочного угла окорки и соответственно повысить окоряющую способность инструмента. В целях облегчения развода короснимателей разводная кромка наклонена к плоскости вращения ротора на некоторый угол г. Наличие второй разводной кромки позволяет осуществлять подачу бревен в станок со стороны приемного транспортера.

На рис. 2.5. в. изображена конструкция короснимателя, применяемого в станках ОК-40−1, ОК-63−1, ОК-80−1, ОК-100−1. Расположение рабочей кромки относительно узла крепления короснимателя позволяет ему при встрече с сучком упруго деформироваться в осевом направлении. В результате этого коросниматель способен огибать остатки сучьев «сбоку», при этом значение установочного угла окорки не оказывает влияния на величину усилия, действующую на коросниматель в процессе его взаимодействия с неровностями поверхности бревна. Отсутствие такой зависимости позволяет уменьшить значения установочного угла окорки до 80−90°. Для облегчения развода короснимателя он отогнут в направлении подачи бревна на угол .

На рис. 2.5. г изображен ножевой инструмент для окорки мерзлой древесины, а также для чистовой доокорки столбов, экспортных балансов и шпальных кряжей. Подобный инструмент может устанавливаться на станках ОК-40−1, ОК-63−1, ОК-80−1. Срезание слоя коры и древесины производится двухкромочным ножом 1. Расположение лезвий ножей под некоторым углом по отношению к образующей поверхности бревна и наличие двух кромок обеспечивают высокое качество окоренной поверхности, что важно при чистовой доокорке, и уменьшает потери древесины, неизбежные при окорке бревен способом резания. Для развода ножевого инструмента и вывода его на поверхность бревен имеется специальная кромка развода 2, расположенная под углом к плоскости вращения ротора.

2.3 Расчет роторного окорочного станка

Исходные данные для расчета приведены в табл. 2.2.

В роторных окорочных станках происходит процесс поперечно-винтовой окорки. Коросниматели, укрепленные внутри кольцевой головки, вращаются вместе с ней в плоскости, нормальной к оси обрабатываемого кряжа. Окоряемое бревно в продольном направлении по оси вращения кольцевой головки перемещается приводными роликами (рябухами), помещенными на качающихся рычагах, расположенными по обе стороны кольцевой головки.

Ширина снимаемой стружки коры под действием каждого короснимателя определяется по формуле:

(2.2)

где: В — длина рабочей кромки короснимателя, м;

_n — коэффициент перекрытия, (_n=0,3…0,5)

где: — подача кряжа на один коросниматель за один оборот ротора, мм.

Скорость продольного перемещения кряжа через кольцевую головку можно определить из выражения (м/с):

(2.3)

где: П₀ — сменная производительность станка, м³/см;

l_ср — средняя длина окариваемых бревен, м;

V_ср — средний объем окариваемых бревен, м³;

Т — время смены, с;

с₁ — коэффициент заполнения бревнами транспортера подачи ();

с₃ — коэффициент использования станка по времени смены ().

Средний объем окариваемых бревен определяется по формуле (м³):

(2.4)

где: d_cр — средний диаметр окариваемых бревен, м;

l_ср — средняя длина окариваемых бревен, м.

Угловую скорость вращения кольцевой головки можно определить по формуле, (с-¹):

(2.5)

Наибольшая скорость окаривания (м/с) (скорость кромки короснимателя при окорке наибольшего по диаметру кряжа) рассчитывается как:

(2.6)

где: d_max — наибольший диаметр кряжа без коры, м Усилие прижима короснимателя к обрабатываемой поверхности кряжа, Н:

(2.7)

где: ₂ — удельное давление прижима короснимателя, Н/мм.

Усилие на одном короснимателе, касательное к поверхности кряжа определится как:

(2.8)

где: — коэффициент трения между короснимателем и обрабатываемой поверхностью (=0,16…0,25);

₀ — удельное сопротивление сдвигу коры (табл. 2.3) Н/м;

Р — усилие, необходимое для перерезания волокон коры (табл. 2.3), Н.

С учетом коэффициента перекрытия стружки получим:

(2.9)

Усилие, необходимое для продольного перемещения кряжа Р_пр (Н), определим как:

(2.10)

где: n_в — количество подающих приводных вальцов, шт;

m — масса наибольшего окариваемого бревна, кг;

g — ускорение свободного падения (м/с²);

к₃ — коэффициент запаса ();

_в — коэффициент сопротивления движению вальца, который может быть принят _в = 0,1.

(2.11)

где: d_max — максимальный диаметр окариваемых бревен, м;

l_max — максимальная длина окариваемых бревен, м;

— плотность древесины, кг/м³; (табл. 3.5).

Мощность двигателя привода кольцевой головки, N_p (кВт) может быть определена по формуле:

(2.12)

где: Р_к — усилие на короснимателе, Н;

z — количество короснимателей, шт;

v_max — скорость окаривания;

— коэффициент полезного действия ();

G_р — вес ротора, Н;

_п — коэффициент трения (0,01);

v_p — скорость вращения ротора, м/с, можно считать, что v_p = 1,5 v_тах.

Мощность двигателя механизма продольного перемещения кряжа N_в, кВт:

(2.13)

где: — КПД ().

Расчет окорочного станка по вариантам оформляется в виде расчетной работы на листах формата А4 и в электронном виде с указанием исходных данных по варианту и соответствующего расчета.

Таблица 2.2. Исходные данные для расчета роторного окорочного станка

Таблица 2.3. Данные к расчету роторного окорочного станка

3. Окорочные (корообдирочные) барабаны

3.1 Принципы 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 представляет собой полый цилиндр 4 из листовой стали диаметром 2−3 м и длиной 3−5 м, установленный на поддерживающих роликах 8 и вращающийся с частотой 0,9−2,1 рад/с (8−20 об/мин). 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 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 поднимается и окоренные поленья вываливаются на выносной транспортер 7, после чего барабан вновь заполняется и цикл повторяется.

Барабан непрерывного действия (рис. 3.1. 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:

(3.1)

где: I — число поленьев, одновременно находящихся в барабане;

i — число поленьев, подаваемых в барабан в течение 1 мин.

(3.2)

(3.3)

где: D - диаметр барабана;

L — длина барабана;

ш — коэффициент заполнения барабана (зависящий от степени перекрытия выходного отверстия шибером);

Д — коэффициент полнодревесности размещения поленьев в барабане (Д=0,45−0,5);

V_П — объем одного среднего полена;

П_ч — часовая производительность барабана (по сырью);

ц₁ — коэффициент использования рабочего времени.

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. Известно, что интенсивность окорки зависит от породы, времени пребывания древесины в барабане, коэффициента заполнения барабана, частоты вращения барабана. Установлено, что наиболее интенсивное отделение коры происходит в течение первых 10−15 мин, после чего темпы окорки значительно снижаются.

Таблица 3.1. Барабаны для окорки древесины, применяемые в ЦБП

Таблица 3.2. Барабаны для окорки древесины (длиной 0,75−1,5 м), применяемые в лесной промышленности

Таблица 3.3. Технические характеристики учебных моделей

3.3 Расчет окорочного барабана

В задаче требуется произвести расчет потребной мощности окорочного барабана и определить его производительность. Исходные данные к задаче выбираются по последнему номеру зачетной книжки из табл. 3.4. Расчетная схема приведена на рис. 3.6.

Порядок расчета.

Расчет мощности привода окорочного барабана или одной из его секций производится по формуле:

(3.4)

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.

(3.5)

где: т_Г — 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).

(3.6)

где: F — средняя площадь сегмента заполнения барабана (секции) древесиной, м²;

L_б длина барабана (секции), м;

К_П — коэффициент полнодревесности сегмента заполнения, (выбирается из приложения, табл. 3.6., 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. 3.5).

(3.7)

где: D — диаметр барабана (секции), м;

2 — центральный угол сегмента заполнения, рад (выбирается в зависимости от коэффициента заполнения барабана или секции из приложения, табл. 3.6).

(3.8)

где: b — расстояние от центра тяжести сегмента заполнения до центра вращения барабана, м;

— угол динамического откоса сегмента заполнения барабана древесиной, град (выбирается из приложения, табл. 3.6).

(3.9)

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).

(3.10)

(3.11)

где: K — коэффициент снижения допускаемой скорости вращения барабана для расчета _б, для бревен K =1,5.

(3.12)

где: т_б — 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.

(3.13)

где: h_б — 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).

Часовая производительность окорочного барабана определяется по формуле:

(3.14)

где: Т — время нахождения древесины в барабане, берется из задания, час.

Расчет окорочного барабана по вариантам оформляется в виде расчетной работы на листах формата А4 и в электронном виде с указанием исходных данных по варианту и соответствующего расчета.

Таблица 3.4. Плотность древесины, кг/м³

Таблица 3.5. Зависимость основных параметров окорочного барабана от соотношения диаметра барабана и длины бревен

Заключение

В результате проработки курсового проекта «ОКОРОЧНЫЙ СТАНОК ОК-35», стоит уяснить: устройства для окорки древесины как для индивидупльной обработки на примере станка ОК-35, так и для групповой обработки лесоматериалов на примере моделей окорочных барабанов для мокрой и сухой окорки.

Чем более стоящими и сложными являются операции, технологические процессы и оборудование, тем менее допустимы в их правильные решения и тем большее значение приобретают научные методы, позволяющие заранее оценить последствия каждого решения, отбросить недопустимый вариант, применить наиболее удачное решение. Оптимальными будут те решения, которые по тем или иным признакам имеют преимущества перед другими.

Методические положения и принципы оптимизации структуры и размещения производств лесопромышленного комплекса при рациональном использовании древесного сырья базируется на трехэтапной системе моделей с использованием выходной информации предыдущего в качестве входной информации последующего уровня.

На первом этапе определяются потребности рынка в лесопродукции. Результаты решения находят применение на последующем этапе при совершенствовании структуры лесопромышленного комплекса.

На втором этапе рассчитываются структура и размеры перерабатывающх производств. Оптимизационные расчеты состава и размеров производств лесопромышленного комплекса обеспечивают максимальный эффект (прибыль) при наилучшем использовании ресурсов. Данные расчеты служат исходной информацией для третьего этапа — разрешение производств лесопромышленного комплекса

Библиографический список

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 древесиныМ.: 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