Главная Коллекция "Otherreferats" Производство и технологии Влияние изменения длины баланса, измельчаемого в дисковой рубительной машине, на размеры частиц древесной щепы

Влияние изменения длины баланса, измельчаемого в дисковой рубительной машине, на размеры частиц древесной щепы

Теоретическое обоснование влияния длины балансов, измельчаемых в дисковой рубительной машине с гравитационной загрузкой, на геометрические параметры щепы. Влияние износа ножей рубительной машины на качество щепы. Построение схемы загрузочного устройства.

Рубрика Производство и технологии
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 29.04.2017
Размер файла 1,0 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

10

Научный журнал КубГАУ, №81(07), 2012 года

Размещено на http://www.allbest.ru/

http://ej.kubagro.ru/2012/07/pdf/58.pdf

Петрозаводский государственный университет, Республика Карелия, Россия

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ДЛИНЫ БАЛАНСА, ИЗМЕЛЬЧАЕМОГО В ДИСКОВОЙ РУБИТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ, НА РАЗМЕРЫ ЧАСТИЦ ДРЕВЕСНОЙ ЩЕПЫ

Васильев Сергей Борисович д.т.н., профессор

Девятникова Людмила Анатольевна аспирантка

Колесников Геннадий Николаевич д.т.н., профессор

В статье приводится теоретическое обоснование влияния длины балансов, измельчаемых в дисковой рубительной машине с гравитационной загрузкой, на геометрические параметры щепы

Ключевые слова: ДЛИНА БАЛАНСА, РУБИТЕЛЬНАЯ МАШИНА, ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЩЕПЫ

Постановка задачи. Щепа является разновидностью измельченной древесины, характеристики которой определяются по ГОСТ 23246-78 «Древесина измельченная. Термины и определения». Из этих разновидностей щепа занимает доминирующее место по объемам производства и потребления. Щепа используется в качестве основного сырья в целлюлозно-бумажной промышленности (ЦБП), в производстве древесно-стружечных плит, в качестве биотоплива, в гидролизном производстве и в других целях. Чтобы обеспечить выполнение возрастающих требований рационального природопользования и конкурентоспособности выпускаемой продукции, характеристики щепы должны соответствовать требованиям каждого из потребителей. Основными являются требования к форме и размерам частиц щепы, получаемой на рубительных машинах путём измельчения круглых лесоматериалов определённой породы, длины и диаметра [1]. При этом для получения щепы высокого качества необходима очистка от коры.

В этой связи появляется комплекс задач по совершенствованию каждого из звеньев технологической цепи по переработке круглых лесоматериалов на щепу [2]. Эти звенья включают в себя: раскрой круглых лесоматериалов по длине [1], [6]; очистку от коры [3], [5], [14]; измельчение древесины в рубительной машине [1]; разделение измельченной древесины на фракции по размерам и форме частиц [2], [8]; межоперационную транспортировку балансов [6].

На фракционный состав и на качество щепы влияют особенности конструкции рубительной машины [1], [11], [12], доля короткомеров в потоке балансов, измельчаемых в рубительной машине [6] и другие факторы [2], [10]. Короткомеры в рассматриваемом случае определены как отрезки бревен длиной не более 0,8 м. Короткомеры в общем потоке балансов до их загрузки в рубительную машину показаны на рис. 1.

В работе [6] по результатам производственного эксперимента получены количественные оценки изменения качество щепы в зависимости от доли короткомеров в указанном выше потоке балансов. Было исследовано также влияние износа ножей рубительной машины на качество щепы. Однако вне поля зрения осталось то обстоятельство, что длина любого баланса в процессе его измельчения уменьшается. По этой причине на финишной стадии данной технологической операции появляется короткомер, условия измельчения которого в дисковой рубительной машине существенно отличаются от условий измельчения того же баланса на старте его измельчения.

Рисунок 1 Короткомеры в общем потоке очищенных от коры балансов

В данной статье рассматривается задача о влиянии изменения длины баланса, измельчаемого в дисковой рубительной машине, на размеры и форму частиц древесной щепы. Для решения данной задачи использованы методы математического моделирования и производственные эксперименты.

Методика решения задачи. Геометрическая схема взаимодействия загрузочного устройства рубительной машины и измельчаемого баланса показана на рис. 2. В качестве модели исходной формы баланса принят прямой круговой цилиндр (пунктир на рис. 2).

Принято во внимание, что стандартная форма частиц щепы определяется значением угла скоса , которое в процессе уменьшения длины баланса также уменьшается от до почти нуля. Угол примыкания загрузочного патрона к плоскости резания . Более подробно параметры рубительных машин рассмотрены, например, в работах [1], [2]. Обозначим - длина баланса на старте процесса измельчения, - текущее значение длины измельчаемого баланса, .

щепа дисковый рубительный машина

Рисунок 2 Геометрическая схема загрузочного устройства (патрона) рубительной машины и измельчаемого короткомера

С использованием схемы по рис. 2 получена расчетная формула для определения допустимого соотношения между диаметром (высотой) внутреннего пространства загрузочного патрона рубительной машины, диаметром и текущей длиной измельчаемого баланса :

.

Результаты вычислений представлены в графической форме на рис. 3.

Рисунок 3 Зависимость угла скоса плоскости среза частицы щепы от диаметра загрузочного патрона рубительной машины, текущей длины и диаметра измельчаемого баланса

Расчеты выполнены с целью определения технологических параметров оборудования, обеспечивающих требуемые по ГОСТ 15815-83 геометрические характеристики щепы. Анализ результатов расчетов показал, что соотношение может быть рекомендовано к использованию в качестве безразмерного технологического параметра для прогнозирования качества щепы. Чем ближе значение параметра к нулю, тем ближе значение угла к и тем меньше форма частиц щепы меньше отличается от стандартной. Предлагаемая в данной статье методика показывает, что существуют две возможности для уменьшения значения параметра : уменьшить разность или увеличить длину измельчаемого баланса . Однако эти возможности имеют, по меньшей мере, два ограничения.

Во-первых, если , то ликвидируется зазор между внешней боковой поверхностью измельчаемого баланса и внутренней поверхностью загрузочного устройства рубительной машины. По этой причине появятся силы трения, которые будут препятствовать процессу перемещения баланса в загрузочном устройстве. Поэтому необходим определенный зазор, т.е. . Исходя из конструктивных и технологических соображений, детальный анализ которых требует отдельного рассмотрения, можно принять значение зазора, например, равным . Значение должно уточняться с учётом технологических особенностей особенностями конкретного производства.

Во-вторых, ограничения на увеличение начальной длины измельчаемого баланса предопределены конструкцией рубительной машины, а также ограничениями по условиям транспортировки круглых лесоматериалов и т.д.

Оценка адекватности результатов моделирования. Адекватность результатов расчетов (рис. 3), прогнозирующих прогрессирующую тенденцию уменьшения угла скоса плоскости среза частиц щепы с уменьшением длины измельчаемого баланса, подтверждена экспериментально. В эксперименте по измельчению древесины в рубительной машине были использованы балансы, торцы которых имели контрастную окраску по отношению к естественному цвету древесины в плоскости среза. По этой окраске были идентифицированы частицы щепы, полученных из торцовых частей короткомеров. Такая частица показана в центральной части на рис. 4.

Рисунок 4 Частицы измельчённой древесины, полученные в рубительной машине из баланса с окрашенной до измельчения торцевой частью. В центре рисунка показана частица, полученная при измельчении торцевой части баланса

Измерения линейных и угловых размеров частиц щепы показали, что длина такой частицы равна примерно 7 см, что в 3,5 раза больше стандартной длины, равной 2 см. Угол скоса плоскости среза данной частицы щепы составляет примерно 14є, что примерно в три раза меньше стандартной величины, равной 39є - 43є. Наличие таких частиц некондиционной крупности в потоке технологической щепы приводит к так называемым непроварам при получении целлюлозы. Поэтому массовая доля таких частиц в технологической щепе не должна превышать 3 % согласно ГОСТ 15815-83.

Как отмечено выше, длина баланса в процессе его измельчения в рубительной машине уменьшается от стандартной величины 1,2 м до нескольких сантиметров. Например, измерение длины частицы с окрашенной торцевой частью, показанной в центре рис. 4, позволяет предположить, что длина баланса в процессе его измельчения может уменьшаться примерно до 7 см. Измельчение таких короткомеров реализуется в рубительной машине не путём резания древесины преимущественно поперёк волокон, а в основном за счёт скалывания вдоль волокон. Возможны также другие типы разрушения древесины короткомеров, приводящие к появлению некондиционных частиц, например, в виде «иголок» (рис. 5).

Рисунок 5 Результаты лабораторного рассева: 1 - крупная некондиционная щепа; 2 - крупная кондиционная щепа; 3 - мелкая кондиционная щепа (с примесями некондиционных частиц); 4 - некондиционная фракция («иголки»); 5 - мелкая некондиционная фракция (опилки и пыль) [9]

Таким образом, любой баланс на финише своего измельчения в рубительной машине превращается в короткомер, что приводит к появлению древесных частиц нестандартных размеров и формы. По этой причине необходима сортировка частиц измельчённой древесины [2], [8].

Оценка экономической эффективности. С целью получения оценки экономической эффективности от использования рассмотренной выше технологии измельчения круглых лесоматериалов для одного из предприятий был выполнен расчет. Оценивался экономический эффект от уменьшения доли короткомеров в общем потоке балансов, поступающих на рубительную машину. По результатам расчета установлено, что уменьшение доли короткомеров в общем потоке балансов с 68 до 38%, позволяет получить не только щепу лучшего качества, но и сокращение убытков от потерь древесины в 1,9 раза. Это ожидаемый экономический эффект. Реальный эффект может оказаться большим, поскольку в расчетах предполагалось, что короткомеры имеют длину 0,8 м. Фактически длина короткомеров варьируется в пределах от 0,1 до 1,0 м (рис. 1), что ведет к увеличению потерь древесины на стадии подготовки сырья для производства щепы. Уменьшение доли именно таких балансов даст еще больший экономический эффект.

Заключение. Анализ представленных выше результатов выполненного исследования показал, что в целях повышения качества щепы необходимо уменьшать долю короткомеров в потоке измельчаемых балансов. Другая рекомендация, имеющая ту же цель, сводится к увеличению длины измельчаемых в рубительной машине лесоматериалов, что, в частности, согласуется с производством щепы из древесной биомассы по технологии заготовки деревьями [11], [13].

Список литературы

1. Вальщиков Н.М., Лицман Э.П. Рубительные машины: монография // М.: Лесная промышленность. 1980. 96 с.

2. Васильев С.Б. Обоснование технологии и оборудования производства щепы при неистощительном лесопользовании: Дисс. … доктора техн. наук: 05.21.05, 05.21.01 / Петрозаводск. 2002. 342 с.

3. Васильев С.Б., Колесников Г.Н., Никонова Ю.В., Раковская М.И. Исследование закономерностей изменения силы соударений с целью снижения потерь при окорке древесины в барабане // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2008. № 185. С. 195 - 202.

4. Васильев С.Б., Колесников Г.Н., Шегельман И.Р., Андреев А.А., Кульбицкий А. В. Установка для сортировки древесной щепы. Патент РФ на полезную модель № 109025. Опубликовано: 10.10.2011.

5. Васильев С.Б., Колесников Г.Н., Никонова Ю.В., Раковская М.И. Влияние локальной жесткости корпуса корообдирочного барабана на изменение силы соударений и величину потерь древесины // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки. 2008. № 96. С. 84 - 91.

6. Девятникова Л.А., Васильев С.Б., Колесников Г.Н. Влияние технологии раскроя балансов на фракционный состав щепы // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. М.: Изд-во МГУЛ. 2012. № 3. С. 120-124.

7. Колесников Г. Н., Васильев С.Б., Андреев А.А. Установка для фракционирования сыпучих полидисперсных материалов. Патент РФ на полезную модель № 117326. Опубликовано: 27.06.2012.

8. Колесников Г.Н., Васильев С.Б. Две интерпретации одного критерия технологической эффективности фракционирования сыпучих материалов методом рассева // Материалы пятой международной научно-практической Интернет-конференции «Леса России в XXI веке». СПб.: СПбГЛТА, 2010. С. 158 - 162.

9. Кульбицкий А.В. Обоснование конструктивных и технологических параметров фракционирования древесной щепы на оборудовании с поэтажной компоновкой сит: автореферат дисс. … канд. техн. наук. Петрозаводск. 2010. 20 с.

10. Никишов В.Д., Гомонай М.В. О качестве технологической щепы // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. М.: Изд-во МГУЛ. 2001. № 5. С. 130-133.

11. Рубцов Ю.В., Коннова Г.В., Рудько С.В Технология переработки низкокачественной древесины на щепу рубительными машинами в США и России // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. Т. 1. 2011. № 8. С. 108 -114.

12. Симонова И.В., Васильев С.Б. Теоретическое исследование процесса взаимодействия древесного сырья с рабочим органом дисковой рубительной машины // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки. 2009. № 99. С. 102-106.

13. Суханов Ю.В., Селиверстов А.А., Сюнёв В.С., Герасимов Ю. Ю. Системы машин для производства топливной щепы из древесной биомассы по технологии заготовки деревьями // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 1. С. 7_13.

14. Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Газизов А. М. Обоснование и расчет параметров селективной роторной окорки лесоматериалов // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2010. № 190. С. 104 - 116.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены