CC BY
6
Горбачева Л.Н., Кушпит О.М., Попович В.Д. Анализ размеров кусковых отходов при изготовлении пилопродукции
В процессе заготовки древесины и получения изделий из нее остается много отходов. На этапе распиловки древесины объем отходов составляет около 40 %. К отходам этого этапа производства принадлежат рельсы, торцевые срезки, опилки. Рассмотрена возможность использования кусковых отходов как вторичного сырья.
Ключевые слова: пиломатериалы, отходы, рациональное использование.
Horbachova L.N., Kushpit О.М., РороууеН V.D. Analysis of wood waste in the production of lumber
During the processing of sawlogs for lumber obtained large amounts of waste. At the stage of sawing wood waste volume is about 40 percent. Wood waste of this production -waste timber throughout the length and width, the sawdust, removing defects. The article discusses the possibility of using lump of waste as secondary raw materials.
Keywords: timber, waste, rational use of wood.
УДК 363.3 Доц. В.В. Кий, канд. техн. наук; тж. В.Б. Матушевський;
асист. Р.Р. Курка - НЛТУ Украши, м. Львiв
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬН1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ РОЗКОЛЮВАННЯ ДЕРЕВИНИ РОБОЧИМ ОРГАНОМ СХ1ДЧАСТО1 ФОРМИ
Розглянуто фiзичну суть процесу розколювання деревини робочим органом (клином) схщчасто! форми. Наведено результати експериментальних дослщжень розколювання деревини схщчастим клином на спещально розробленш дослщнш ус-тановцг
Ключовг слова: розколювання, робочий орган, максимальне зусилля, лезо, вз> рець, дiаметр, лжя контакту.
Постановка проблеми та ана. мч основних публжацш. Постшне зростання потреб у деревиш вимагае бережливого i дбайливого ставлення до не1, Ii рацюнального використання. Один iз напрямiв, що сприяе збереженню люових ресурив - це комплексне використання деревини, зокрема i повне пе-рероблення низькояюсно! деревини.
Оскшьки шляхом додаткового оброблення та перероблення низько-яюсно! деревини можна отримати додаткову дшову продукщю, то основними видами перероблення низькояюсно! деревини е виробництво колотих балан-шв, дрiбних пиломатерiалiв, технолопчно! трюки, колотих дров [3, 4, 6].
Додаткове перероблення деревини передбачае дшення круглих люо-матерiалiв вздовж або впоперек волокон. Коли застосовуеться подш люома-терiалiв вздовж волокон, та не вимагаеться чггко зазначених форм i точних розмiрiв поперечного шчення загопвель, найбшьш ефективним способом да-лення деревини вздовж волокна вважаеться розколювання [1, 3-5].
Цьому питанню, як одному з найбшьш енергозбер^альних видiв меха-нiчного оброблення деревини, завжди придiляли i придiляють значну увагу науковцi та виробничники люово! галузi. Доречно буде згадати таких науков-цiв, як К.М. Ашкеназ^ С.1. Рахманов, Т.М. Шкiря, О.Й. Сопотун, В.В. Гомо-най та rnmi, чи1 iмена добре вiдомi не тiльки в Украш, але й за Ii межами. Вони розробили теоретичш основи процесу розколювання деревини, втшивши 1х у конструктивш розробки дровокольного устатковання.
Постановка завдання. За останшми свиовими тенденцiями щодо розвитку екологобезпечних та енергоощадних технологш та обладнання, ак-туальним е питання зменшення енергозатрат в процеш розколювання дереви-ни. З щею метою на кафедрi лiсопромислового виробництва та люових дорiг (ЛПВ ЛД) Нащонального лiсотехнiчного унiверситету Укра1ни (НЛТУ Укра-1ни), було розроблено робочий орган схщчасто1 форми для дровокольних вер-статiв [2]. Результати попередньо проведених теоретичних дослщжень показали, що максимальне зусилля розколювання деревини робочим органом схщчасто1 форми е меншим у межах до 15 %, порiвняно з розколюванням звичайним клином. Тому виникае необхщшсть перевiрити на практищ, на-самперед працездатнiсть запропонованого робочого органа, а також тдтвер-дити або ж спростувати отримаш теоретично дат щодо величини максимального розколювального зусилля.
Виклад основного матер1алу. Робочий орган схщчасто1 форми скла-даеться з корпусу 1 (рис. 1 а), до якого нерухомо прикршлеш два леза 2 i 3, як змiщенi одне вщносно iншого на величину е (висота ступеня), як зобра-жено на рис. 1, а.
Наявнють ступеня призводить до того, що на початку процесу розколювання довжина лшй контакту робочого органа з кряжем е меншою за дiаметр кряжа Ьк < Б, i розколювання деревини починаеться iз входження у кряж вис-тупаючого леза 3 (рис. 1 б), яке викликае появу випереджаючо! трiщини як у поздовжньому, так i в поперечному напрямках. Таким чином, лезо 2 буде вхо-дити вже у трщину, що виникла в деревинi, спричиняючи розщеплення.
Логiчно зауважити, для того, щоб лезо 2 (рис. 1, а) здшснювало тiльки розщеплення кряжа, необхщно, щоб трiщина, поширюючись в поперечному напрямку вiд дп леза 3 (рис. 1, а), досягнула свое1 кшцево! точки на торщ кряжа, до початку входження леза 3. Очевидно, що в цьому випадку iстотне значення матиме, не тшьки кут загострення леза 3, але й висота сходинки е та довжина лшп контакту Ьк. Для того, щоб можна було виставляти висоту ступеня е тд час проведення експериментальних дослщжень, робочий орган виготовлено iз двох частин, яю мають можливiсть перемщатися в направля-ючих корпуса одна вщносно одно1 з одночасною фжсащею у вiдповiдному положеннi, як зображено на рис. 2.
Для перевiрки зазначених припущень, а також можливост розколю-вання деревини робочим органом схщчасто! форми, на кафедрi ЛПВ ЛД було виготовлено експериментальну установку, конструкщя яко! давала змогу вра-ховувати всi основнi фактори, що iстотно впливають на величину максимального зусилля розколювання iз фжсащею останнього в часi за допомогою ви-мiрювальноl апаратури та комп'ютерно! технiки.
Рис. 2. Схiдчастий робочий орган: а - встановлений на експериментальну установку: 1 - рухомi частини (клини) робочого органа; 2 - гвинти для перемiщення та фжсацп рухомих частин; 3 - направляючi; б - виставлення висоти ступеня
Установка - це зварна металева рама замкнуто! форми, на якш закрш-лений силовий приймач (тензометричне кшьце) 1 (рис. 3), в який опираеться робочий орган 2.
Спешальие про фа мне забезпечення
зс
Г&ГГГГГТ
Нормовании тензометрии ний иеретворювач
Плата збору шформаци
ПЕОМ
Рис. 3. Схема експеримен тал ыю?установки:
I функциональна Шема вилирюшиьно1 системы;
II схема мехашчноI частини;
1 тензометричне сплаве мльце;
2 робочий орган; 3 кряж: -/ касутти городом крат
За допомогою насувного гiдродомкрата 4 кряж 3 насуваеться на робочий орган 2. Зусилля, що виникае, сприймаеться тензометричним кшьцем.
Сигнал вщ мостово! тензорезистивно! схеми потрапляе на нормований тензо-метричний перетворювач i через стандартну плату збирання шформацп фж-суеться у цифровому виглядi на диску ЕОМ. У тдсумку на диспле! комп'ютера отримуемо результат замiру як у числовому значенш, так i в гра-фiчнiй iнтерпретацi!.
На рис. 4 наведено графж процесу розколювання взiрця схвдчастим робочим органом з довжиною лшп контакту 0,5Б, отриманий на диспле! комп'ютера.
Рис. 4. Осцилограма змти розколювального зусилля деревини сх1дчастим робочим органом (довжина жни контакту - 0,5Б; д1аметр вз1рця - Б=0,2 м;
довжина вз1рця - 04 м)
Якщо порiвняги його з аналопчними графжами, отриманими тдчас розколювання звичайним робочим органом, то видно, що отриманий графж мае горизонтальну верхню площадку, яка характеризуе величину максимального розколювального зусилля, що втримуеться певний час, необхщний для того, щоб виникла випереджуюча трiщина в поперечному напрямку тсля !! виникнення вздовж волокон (як вщомо, границя мiцностi деревини на сколю-вання вздовж волокон е меншою, порiвняно з розколюванням упоперек волокон). Розколювання деревини звичайним клином описуеться графжом, що мае максимальне значення (верхня частина графжа) у виглядi точки. Адже тсля досягнення максимального значення розколювального зусилля виникае випереджуюча трщина, яка призводить до миттевого спаду величини розколювального зусилля [3-5]. Тобто вщбуваеться розколювання тшьки суто вздовж волокон.
Дослщження проводились на заздалепдь пiдготовлених соснових взiрцях, довжина яких становила 40 см, а дiаметр 20 см.
За результатами експериментальних дослiджень було побудовано гра-фiк залежностi максимального зусилля розколювання вщ довжини лiнi! контакту робочого органа з деревиною (рис. 6).
Рис. 5. ДослИдт взгрщ: а - група тдготовлених до розколювання взiрцiв; б - до^дний взiрець тсля розколювання
9 8,5 8 7,5
ЙЙ 2 7 6,5 6 5,5 5
А в
//
, у
10
40
50
20 30
Шшя контакту, см
Рис. 6. Залежтсть максимального зусилля розколювання в1д довжини жнИ' контакту робочого органа з деревиною: 1 - розколювання робочим органом у виглядi звичайного клина; 2 - розколювання робочим органом сх1дчасто1 форми
Як видно з отриманого графжа (рис. 6), iз збшьшенням вщношення довжини лшп контакту до дiаметра взiрця спостер^аемо зростання максимального зусилля розколювання. Оскшьки дiаметр взiрцiв був однаковий (постшний), то можна зробити висновок, що збшьшення довжини лшп контакту призводить до збшьшення максимального розколюю чого зусилля.
Довжина лшп контакту знаходиться в межах вщ 0 до Б (0 <Ьк <Б). У випадку, коли довжина лшп контакту дорiвнюе нулю Ьк = 0, процесу розколювання як такого, не спостер^аемо, оскшьки така умова свщчить про вщ-сутшсть контакту мiж робочим органом та розколюваним кряжем. За Ьк = Б спостер^аемо максимально можливе зусилля розколювання, що зб^аеться зi зусиллям, яке виникае тд час розколювання кряжа робочим органом у вигля-дi звичайного клина. Це пояснюеться тим, що робочий орган, який задоволь-няе умову Ьк = Б, е у виглядi звичайного клина.
Враховуючи те, що для спостер^ання процесу розколювання необхвд-на наявнiсть контакту мiж лезом робочого органа та кряжем Ьк > 0, а також той факт, що збшьшення довжини лшп контакту робочого органа з кряжем
веде до зростання максимального зусилля розколювання, взявши до уваги де-яю конструктивш та практичнi мiркування (рекомендацп), ми дшшли вис-новку, що оптимальне значення довжини лшп контакту дорiвнюe однiй тре-тiй дiаметра розколюваного кряжа, LK = D /3, що добре видно на граф^ 2 (рис. 6). Така довжина лшп контакту е достатньою для виникнення та поши-рення випереджаючо! трiщини як у поздовжньому, так i в поперечному нап-рямках, забезпечуе стабшьнють контакту мiж робочим органом та кряжем (не вибивае кряж).
Не варто упускати з уваги ще один важливий чинник, який спостерь гаемо в процесi розколювання деревини робочим органом схщчасто! форми, а саме - висота сходинки. Оскшьки ll величина може iстотно впливати на значення максимального розколювального зусилля i на оптимальне значення довжини лшп контакту. Це буде проаналiзовано за результатами подальших дослщжень. А поки що можемо тшьки припустити, що висота сходинки повинна бути достатньою для того, щоб випереджаюча трiщина почала поши-рюватись у поздовжньому та поперечному напрямках, цим самим забезпечу-ючи лезу 2 (рис. 1, а) лише роботу розщеплення. Висновки:
1. Результати експериментальних дослщжень довели можливiсть дiлення деревини вздовж волокон робочим органом сх^асто! форми та тдтвер-дили працездатшсть запропоновано! [2] конструкцп схiдчастого клина.
2. Розколювання деревини вздовж волокон робочим органом сх^асто! форми забезпечуе значне зменшення максимального розколювального зусилля, у межах 25 %, що видно з наведених результатiв виконаних дос-лiджень (рис. 6).
3. Найбшьше зменшення максимального значення розколюю чого зусилля, у випадку дшення деревини схiдчастим клином, досягаеться за довжини лшп контакту (LK ) приблизно рiвнiй третиш дiаметра (D ) розколювального кряжа, LK = D / 3.
Л1тература
1. Гомонай В.В. Исследование процесса раскалывания древесины на дровокольном станке расщепляющего действия : автореф. дисс. на соискание учен. степени канд. техн. наук. - Львов, 1982. - 20 с.
2. Патент Укра!ни на корисну модель вщ 11.05.2010 р., № 49598
3. Рахманов С.1. Машины и оборудование лесоразработок : учебник / С. Рахманов, К. Гороховський. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1967. - 528 с.
4. Ширя Т.М. Совершенствование и динамика дровокольных станков : учебник [для студ. ВНЗ] / Тиберш Шюря. - Льв1в : Вид-во "Вища шк.", 1977 р. - 160 с.
5. Сопотун А.И. Исследование усилий и напряжений в процессе раскалывания древесины : дисс. ... канд. техн. наук. - Львов. - 229 с.
6. Кий В.В. Експериментальна установка для дослщження процесу розколювання деревини робочим органом схщчасто! форми / В.В. Кий, В.Б. Матушевський, М.1. Озимок // Науковий вюник НЛТУ Укра!ни : зб. наук.-техн. праць. - Льв1в : РВВ НЛТУ Укра!ни. - 2011. -Вип. 21.2. - С. 124-128.
Кый В.В., Курка Р.Р., Матушевский В.Б. Экспериментальные исследования раскалывания древесины рабочим органом ступенчатой формы
Раскрыта физическая суть процесса раскалывания древесины рабочим органом (клином) ступенчатой формы. Приведены результаты экспериментальных исследо-
ваний раскалывания древесины ступенчатым клином на специально разработанной опытной установке.
Ключевые слова: раскалывание, рабочий орган, максимальное усилие, лезвие, образец, диаметр, линия контакта.
Kyy V.V., Kurka R.R., Matushevskyy V.B. Experimental study of wood working bodies cleavage step form
Reveals the physical nature of the process of cracking wood working body (wedge) step form. The results of experimental studies cracking wood stepped wedge on a specially designed pilot plant.
Keywords: cleavage, working body, maximum effort, blade, pattern, diameter, line contact.
УДК 674.8 Асист. Р.Р. Курка1 - НЛТУ Украти, м. Львы
ОСОБЛИВОСТ1 ТЕХНОЛОГИ ФОРМУВАННЯ ПАЛИВНИХ ГРАНУЛ З ПОДРIБНЕНОÏ ДЕРЕВИНИ ЛИСТЯНИХ ПОР1Д
Висвгглено ягасний взаемозв'язок основних складниюв технолопчного процесу гранулювання подрiбненоï деревини листяних порщ. Сформульовано завдання кшь-кюного оцшювання взаемного впливу технолопчних параметрiв процесу гранулювання в грануляторах i3 плоскою матрицею та обрано основш кероваш та контрольо-ванi фактори для математичного планування i реатзаци експериментальних досл> джень.
Ключовг слова: гранулятор, деревиннi паливнi гранули, перероблення вiдходiв деревини.
Вступ. На вщмшу вщ европейського, украïнський ринок альтернатив-них паливних ресурив перебувае на стадп становлення. Однак ситуащя i3 традицшними енергоношями постшно попршуеться, тому варто оч1кувати значного розвитку вггчизняного ринку вщновлюваних джерел енергопоста-чання. Особливе мюце в цьому напрямку займае проблема утил1зацп величез-ноï кшькосп деревинних в1дход1в, потенщал яких сягае 6 млн м3 на рж [1]. Структура виробничих потужностей украшських деревообробних тд-приемств ор1ентована на перероблення вели^ кшькост деревини листяних порщ, що створюе необхщнють розроблення рацюнальних технологш знеш-кодження та утил1зацп специф1чних деревинних в1дход1в.
Поряд 1з шшими технолопями переробляння деревинних матер1ал1в листяних порщ (брикетування, газифжащя), гранулювання пор1вняно мало вивчене, тому необхвдно окреслити основш напрямки проведення дослщжень цього способу отримання високояюсного палива.
Метою досл1дження е встановлення яюсних взаемозв'язюв м1ж ос-новними чинниками технолопчного процесу, виб1р керованих i контрольова-них факторiв для математичного планування та реалiзацiï експериментальних дослщжень.
Виклад основного матер1алу. 1снуе багато видiв технологiчних схем виробництва деревних гранул на устаткованш рiзних виробниюв [2]. Здшсне-
1 Наук. кер1вник: проф. В.М. Максим1в, д-р техн. наук - НЛТУ Украши, м. Льв1в
