Оптимизация работы дискового ориентирующего устройства Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ ДИСКОВОГО ОРИЕНТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Плотников С.М. (СибГТУ, г.Красноярск, РФ)

The expression connecting velocities of gyration of the next disks of the orienting device which realization will allow to minimize an angle of disorder of wood particles in a carpet is obtained.

В настоящее время значительный интерес проявляется к древесностружечным плитам из ориентированной крупноразмерной стружки (OSB) с повышенной прочностью. По физическим свойствам такие плиты схожи с фанерой, однако гораздо более дешевы в изготовлении за счет низких требований к качеству древесного сырья.

Продольная ориентация стружки для наружных слоев плит OSB производится механическим способом в дисковых ориентирующих устройствах. Такое устройство представляет собой раму с валками, на которых в шахматном порядке с перекрытием размещены тонкие диски. Направление вращения всех валков, за исключением последнего, одинаковое, последнего валка - встречное. Привод валков индивидуальный с бесступенчатым регулированием скорости вращения. Разворот стружки производится за счет разности скоростей вращения соседних дисков. При этом скорости дисков рассчитываются из условий производительности устройства или выбирается экспериментально, а соотношение скоростей произвольно и не является оптимальным (по критерию минимума угла разброса стружки в ковре), т.к. на сегодняшний день методика расчета данного параметра отсутствует. Как отмечено в [1], в подобных устройствах 60% стружки укладывается в стружечный ковер с углом отклонения от направления ориентации ± 150 - данное значение можно минимизировать и, тем самым, повысить качество ориентации стружки и прочность готовых плит на изгиб в продольном направлении.

Проанализируем движение древесной частицы в дисковом ориентирующем устройстве. Начальная угловая скорость, придаваемая частице при сходе с дисков, зависит от разности их скоростей:

V2 - Vi

®нач (1)

где V1, V2 - соответственно линейная скорость дисков нечетных и четных валков в зоне их контакте с древесными частицами; h - зазор между соседними дисками (шаг ориентации) фрагмента ориентирующего устройства.

Среднее время падения частицы:

t

D - d + d2

1 - (2)

g ад

расстояние между верхним концом диска и средним уровнем схода с дисков

Л

где § - ускорение свободного падения, м/с ; D - диаметр дисков, м; ^ -

древесных частиц, м; ё2 - высота от нижних концов дисков до поверхности стружечного ковра, м.

Так как диски установлены с перекрытием, частицы в среднем начинают падение не с внешних окружностей дисков, а несколько ниже (со среднего уровня схода), как это представлено на рисунке 1.

ковра

Рисунок 1 - Размещение дисков в дисковом ориентирующем устройстве

Приняв расстояние между осями дисков равным а-Я (а - коэффициент перекрытия, Я - радиус диска), можно определить величину ё1:

¿1 =

Б

4

1 -

1 -

г л2 ' а х

2

V 2 У

(3)

В современных формирующих машинах расстояние ё2 устанавливают минимальным за счет регулирования положения рамы, на которой размещены валки. Величины ё1 и ё2 равноценны и компенсируют друг друга, поэтому в формуле (2) и в дальнейших расчетах ими пренебрегаем. Тогда угол разворота частицы за время прохождения расстояния Б определяем из выражения:

180

«п =

п

}1

Б 180 (V -Ч) g

п

И

Б

g

(4)

При оптимальном значении шага ориентации (по критерию максимального количества ориентируемых частиц без засорения устройства), как установлено в [2], начальный угол схода частиц с дисков анач = 300. Для минимизации угла укладки частиц в стружечный ковер должно выполняться условие анач = ап. Приравняв в выражении (4) ап = анач = 300, получим линейную скорость нечетных дисков относительно скорости четных дисков (м/с), при которой угол укладки частиц минимален:

п

V = V + - • и

2 1 6

II

Б

н

л

Считая g = 9,81 м/с , получим:

V = V1 + 1,64 • h • Б"2 [м/с] (5)

л. _ ° л, Б Выразив линейную скорость дисков - ю^ —, У2 - ю2 —, получим

угловую скорость вращения соответствующих валков (рад/с):

3

ю2 = ю + 3,28 • Ъ • Б 2 (6)

Коэффициенты 1,64 в уравнении (5) и 3,28 в уравнении (6) имеют размерность с-1 • м1/2.

Например, при ю1 = 5 рад/с (47,7 об/мин), Ъ = 0,05 м и Б = 0,2 м получим ю2 = 6,83 рад/с (65,2 об/мин).

Реализация выражения (6), связывающего скорости вращения соседних дисков, их диаметр и шаг ориентации на участке ориентирующего устройства, позволяет минимизировать угол укладки стружки. Данную реализацию технически несложно осуществить с помощью индивидуальных электроприводов валков или за счет использования редукторов со строго определенным передаточным отношением.

Литература

1. Шварцман, Г.М. Производство древесностружечных плит\ Г.М. Шварцман, Д.А. Щедро / 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Лесн. пром-сть, 1987. - 320 с.

2. Плотников, С.М. Совершенствование системы ориентирования стружки в производстве древесных плит / С.М.Плотников // Деревообрабатывающая промышленность. - 2007. - № 5. -С.4-6.