CC BY
31УДК 630.323.5
ПРИМЕНЕНИЕ ГИБКИХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ДЛЯ ОКОРКИ СТВОЛОВ ДЕРЕВЬЕВ
А. В. Никончук, В. А. Лозовой, С. Н. Долматов, А. В. Никончук
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Приведен анализ исследований и публикаций в области окорки древесины. Предлагается экспериментальная окорочная установка для позволяющая окорять стволы деревьев и крупных кусковых отходов в условиях лесосеки.
Ключевые слова: щепа, окорка, гибкий рабочий орган, деревья, кусковые отходы, лесосека.
APPLICATION OF FLEXIBLE WORKING BODIES FOR STREAM LAYING TREES A. V. Nikonchuk, V. A. Lozovoy, S. N. Dolmatov, A. V. Nikonchuk
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
In this paper, we analyze the research and publications in the field of wood debarking. We propose an experimental bark installation with the use offlexible working organs that allow trimming of tree trunks and large lump waste in the conditions of the cutting area.
Keywords: wood chips, debarking, flexible working organ, trees, lump waste, cutting area.
Совершенствование технологического оборудования, применение высоких технологий является неотъемлемой частью любого современного промышленного предприятия. Моделирование, проектирование, тестирование различных технологий и инновационных образцов промышленного оборудования напрямую связанно с экономическим эффектом предмета исследования. Вопросы комплексного использования древесного сырья и повышения производительности лесозаготовительного оборудования является важнейшим параметром, определяющим эффективность работы предприятия.
В процессе заготовки древесины неизбежно образуются кусковые отходы стволовой древесины в виде сломанных вершин, тонкомерных стволов и фаутной древесины. Традиционный путь вовлечения таких отходов в промышленный оборот предусматривает их измельчение в рубительных машинах различной конструкции с получением готовой продукции в виде щепы различного уровня качества. При этом процессе производители неизбежно сталкиваются с высоким содержанием коры и гнили в полученной щепе. Особенно остро эта ситуация проявляется при освоении перестойных и поврежденных насаждений, доля которых в лесном фонде неуклонно растет. Неокоренные крупные кусковые отходы и тонкомерные деревья с содержанием коры до 25 %, практически малопригодны для выработки технологической щепы. Требования к технологической щепе регламентируется ГОСТ 15815-83 «Щепа технологическая». В отличие от щепы из окоренной стволовой древесины щепа, полученная при переработке целых тонкомерных
деревьев и отходов лесозаготовок, содержит не только кору, но и древесную зелень. Технологическая щепа, вырабатываемая из тонкомерных деревьев и сучьев хвойных пород, регламентируется техническими условиями на щепу технологическую из тонкомерных деревьев и сучьев ТУ 13-735-83.
Технологическая щепа, полученная из тонкомерных стволов деревьев и крупных лесосечных отходов, преимущественно применятся только в виде добавки к щепе технологической по ГОСТ 15815-83. Величина добавки в производстве ДВП мокрым способом не должна превышать 20 %, сухим способом 30 %. В гидролизном производстве добавка щепы может достигать 30 % [1].
Сложность решения вопроса, по снижению содержания коры и гнили в составе технологической щепы состоит в том, что сырье, поступающее на ее выработку, имеет сложную геометрическую форму, размеры, изменяющиеся в широких пределах. Имеющееся в настоящее время окорочное оборудование не позволяет производить качественную, с допустимыми потерями окорку тонкомерных лесоматериалов, сучьев, кусковых отходов. Основная проблема, ограничивающая применение традиционных (роторных) окорочных станков заключается в относительной жесткости исполнительных рабочих органов (скребков-короснимателей) этих станков.
Поэтому целью наших исследований являлось изучение процесса окорки лесоматериалов с применением гибких рабочих органов, позволяющих успешно окорять стволы деревьев и крупные кусковые отходы.
Решетневские чтения. 2017
Для достижения цели исследования решались следующие задачи:
1) анализ исследований и публикаций в области окорки древесины;
2) поиск патентных материалов в области окорки древесины;
3) разработка экспериментальной окорочной установки с применением гибких рабочих органов.
Анализ стадий переработки древесного сырья на щепу позволяет сделать вывод, что наиболее трудоемким является технологический процесс подготовки сырья, идущего в переработку на технологическую щепу для целлюлозно-бумажного производства (ЦБП), установленные стандартом ограничения по содержанию в щепе для ЦБП коры предопределяют введение в технологию подготовки сырья процесса окорки. Щепа, полученная из стволов тонкомерных деревьев и крупных кусковых отходов не отвечает требованиям целлюлозно-бумажного производства.
Рассмотрев номенклатуру серийного окорочного оборудования, выпускаемую машиностроительными заводами России, а также перспективные конструкции, заявленные как образцы новой техники можно сделать вывод о наличии свободной рыночной ниши, где могли быть представлены машины, которые могли бы позволить производить окорку тонкомерных деревьев и крупных кусковых отходов в условии лесосеки. Перспективность таких машин обусловлена наличием значительных (до 50 млн м3 в год) объемов неиспользуемых лесосечных отходов. Был проведен поиск патентного материала [3; 4] и опытно-конструкторских работ в области станков по окорке гибкими рабочими органами лесоматериалов. На сегодняшний момент существуют зарубежные машины, которые могут производить окорку как в условиях нижнего склада, так и в условии лесосеки VFDD 1858, VFDD 1642, это машины фирмы Manitowoc (США), существует ряд и других фирм которые работают в этой области. Но наибольшего внимания заслуживает окорочный станок VFDD 1858 фирмы Manitowoc по окорке отходов лесопереработки. Качество окоряемой поверхности достигает до 95 %. Единственный недостаток станка VFDD 1858 в том, что это стационарная установка использование данного станка предусматривается на нижнем складе. Учитывая необходимость в разработке принципиально нового перспективного окорочного оборудования, базирующегося на продольном принципе движения отходов лесозаготовки и горизонтальным расположение рабочих валов, на кафедре технологии и оборудования лесозаготовок Института лесных технологий СибГУ им. М. Ф. Решетнева ведутся соответствующие исследования [2]. В ходе экспериментальных поисковых работ была спроектирована и изготовлена экспериментальная установка для окорки лесоматериалов с применением гибких рабочих органов. Предварительная серия опытов на экспериментальной установке дала хороший результат. Чистоту окорки удалось довести до 90 % [5]. Установка представляет собой систему из двух рабочих валов, верхнего 4 и нижнего 6 с гибкими рабочими органами виде отрезков цепей 5, в установке предусмотрен механизм протаскивания,
который состоит из двух барабанов нижнего приводного 1 и верхнего ведомого 2. Привод механизма протаскивания осуществляться от гидродвигателя 13. Рабочие органы 4 и 6 приводятся в движение от двигателя 12, верхний рабочий орган 4 непосредственно от двигателя, а нижний рабочий вал 6 приводится в движение через цепную передачу 11. Вращение валов синхронизировано. Благодаря применению гибких рабочих органов в виде цепей при окаривании позволяют копировать неровности поверхности ствола дерева [6].
Кинематические возможности установки позволяют реализовать скорости надвигания до 1,0 м/мин с возможностью плавного изменения за счет наличия частотного регулирования числом оборотов приводного асинхронного двигателя. Главный вал, с числом оборотов до 2880 об/мин, также оборудован средствами изменения частоты вращения. Для возможности мониторинга и фиксации параметров силового взаимодействия при окорке лесоматериалов установка оснащена тензодатчиками с интерпретацией и передачей сигнала на ПЭВМ посредством аналого-цифрового преобразователя.
Хорошее качество окорки достигается за счет того, что рабочее поле рабочих органов оказывает воздействие на всю поверхность окариваемого материала, не зависимо от его геометрической формы, кинематическая схема установки представлена на рисунке.
Кинематическая схема горизонтального цепного окорочного станка
Данная технология позволит окорять стволы тонкомерных деревьев в условиях лесосеки, которые могут быть переработаны на чистую технологическую щепу для целлюлозно-бумажного производства.
Выводы и обсуждение:
1. Совершенствование существующего и поиск перспективных конструкций окорочного оборудования является актуальной задачей лесного машиностроения и научных школ лесного профиля. Это обусловлено недостаточным вовлечением в процесс производства ресурсов низкокачественной древесины, а также отходов лесозаготовок и лесопереработки, объемы которых весьма значительны.
2. Несмотря на успехи исследователей в области окорки древесины с применением гибких рабочих органов, данная тематика еще не достаточно изучена. Не определены основные кинематические соотношения при окорке, не обоснованы режимы окорки.
3. Разработанная экспериментальная установка, позволяет провести серию экспериментов по определению кинематических соотношений и различных режимов технологического процесса окорки древесины гибкими рабочими органами. Позволяет проанализировать зависимость качества окорки от размерных и количественных параметров цепных рабочих органов экспериментальной окорочной установки.
Библиографические ссылки
1. Коробов В. В., Рушнов Н. П. Переработка низкокачественного древесного сырья (проблемы безотходной технологии). М. : Экология,1991. 288 с.
2. Крисько А. С. Повышение эффективности процесса окорки пиленых лесоматериалов гибкими рабочими органами : дис... канд. техн. наук : 05.21.01. Красноярск, 2003. 188 с: 61 04 5/390 4.
3. Роспатент федеральная служба. Сайт. URL: http://www1.fips.ru.
4. United States Patent and Trademark Office. Сайт. URL: http://www.uspto.gov.
5. Никончук А. В., Лозовой В. А. Окорка древесины гибкими рабочими органами // Лесной и химический комплексы: проблемы и решения / Сиб. гос. тех-нол. ун-т. Красноярск, 2006. Т. 1. С. 223-226.
6. Никончук А. В., Самандас А. Е. К проблеме окорки лесоматериалов сложной конфигурации //
Лесной и химический комплексы: проблемы и решения / Сиб. гос. технол. ун-т. Красноярск, 2014. Т. 1. С. 118-121.
References
1. Korobov V. V., Rushnov N. P. Processing of low-quality wood raw materials. (problems of wasteless technology). М. : Экология, 1991. 288 с.
2. Krisko A. S. Improving the efficiency of debarking of sawn timber in flexible working bodies : Dis ... cand. tech. Sciences : 05.21.01. Krasnoyarsk, 2003. 188 р.: 61 04 5/390 4.
3. Rospatent the federal service. The site. Available at: http://www1.fips.ru.
4. United States Patent and Trademark Office. Website. Available at: http://www.uspto.gov.
5. Nikonchuk A. V., Lozovoy V. A. Debarking of wood by flexible working bodies // Forest and chemistry complexes problems of solution / Sib. state. technol. un-t. Krasnoyarsk, 2006. № 1. P. 223-226.
6. Nikonchuk A. V., Samandas A. E. To the problem of debarking timber of complex configuration // Forest and chemical complexes problems of solution / Sib. state. technol. un-t. Krasnoyarsk, 2014. № 1. P. 118-121.
© Никончук А. В., Лозовой В. А., Долматов С. Н.,
Никончук А. В., 2017
