CC BY
61
6. Агеев Л.Е. Основы расчета оптимальных и допускаемых режимов работы машинно-тракторных агрегатов. - Л.: Колос, 1978..
7. Зангиев А.А., Лышко Г.П., Скороходов А.Н. Производственная эксплуатация машинно-тракторного парка. - М.: Колос, 1996. - 320 с.
--------♦-----------
УДК 630 Е.В. Палкин, В.Н. Курицын
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦЕПОВОЙ ОКОРКИ С ПРОМЫШЛЕННЫМИ СКОРОСТЯМИ ПОДАЧИ
В статье приводятся результаты исследований окорки бревен цеповым органом. Полученные данные показывают, что окорка цеповым способом по сравнению с традиционными является более эффективной не только по своей производительности, но и с точки зрения энергетических затрат.
Ключевые слова: окорка бревен, цеповой орган, удельная работа, кора, скорость подачи.
E.V. Palkin, V.N. Kuritsin RESEARCH RESULTS OF FLAIL BARKING WITH INDUSTRIAL FEED RATES
The research results of log barking by the flail element are given in the article. The obtained data show that flail barking in comparison with traditional is more effective not only on the productivity, but also from the point of view of power expenditures.
Key words: log barking, flail element, specific work, bark, feed rate.
В условиях рыночной экономики важнейшим источником улучшения хозяйственной деятельности предприятий лесной отрасли является глубокая переработка древесины и комплексное использование всей биомассы дерева. Одним из путей решения этой задачи является качественная окорка бревен.
Окорка сортиментов непосредственно перед распиловкой дает возможность использовать отходы для производства чистой технологической щепы, высвободив и направив на другие цели значительное количество круглых лесоматериалов, которые в настоящее время расходуются в качестве сырья в целлюлознобумажной промышленности.
Окорка пиловочника улучшает эффективность использования применяемого оборудования: производительность головных лесопильных станков увеличивается в среднем на 4%; уменьшается интенсивность затупления и износа режущего инструмента на 25%; улучшается качество обработки материалов на 9%, а точность их размеров на 22-24%; экономия электроэнергии при распиловке каждой тысячи кубометров сырья достигает 300 кВгч. Благодаря окорке повышается культура лесопильного производства и имеется возможность использовать измельченную до нужной фракции кору, которая составляет 7-25% от объема древесины. Дополнительно окорка улучшает обзор и оценку боковой части ствола, обеспечивает его быстрое базирование, способствует сушке древесины, защищает ее от поражений вредителями [1].
Разнообразные условия применения окорочного оборудования, связанные с большой изменчивостью размерных и физико-механических свойств древесины, а также с различными требованиями производства к качеству окорки лесоматериалов, заставляют разработчиков искать новые конструктивные решения для улучшения качества окоренной древесины.
В последние годы появился принципиально новый способ окорки - воздействие на кору вращающимися отрезками цепей, закрепленных в определенном порядке по образующей на поверхности приводного вала. В некоторых источниках он называется цепным, в других - цеповым. Мы склоняемся к последней формулировке, так как она наиболее точно отображает сущность технологического процесса, напоминающего обработку снопов цепами.
Суть процесса заключается в том, что хлысты (а то и деревья) перемещают в осевом направлении через систему горизонтальных и вертикальных вращающихся валов, на которых прикреплены отрезки обыкновенных цепей. За счет центробежной силы цепи приобретают определенную жесткость, и, воздействуя на кору, сбивают ее с поверхности ствола. Это воздействие может быть настолько мощным, что способно удалить не только кору, но и сучья. Это подтверждает опыт эксплуатации зарубежных установок производства фирм «Manitowoc», «Morbark», «Husky Brute» и других [2-3]. В этих установках подкупает крайняя простота технологии и конструкции, что, очевидно, сказывается и на себестоимости продукции. К сожалению, как все-
гда это бывает, опубликованные технические и эксплуатационные показатели весьма расплывчаты и не конкретны из-за конкурентных соображений. Теория цеповой окорки совершенно не разработана или держится в секрете. Это вынуждает российских ученых проводить собственные исследования с целью конкретизации и оптимизации технических параметров процесса цеповой окорки.
Диссертационная работа А.С. Крисько по исследованию окорки сегментных лесоматериалов цеповыми рабочими органами, выполненная на кафедре ТОЛЗ СибГТУ [4], доказала возможность процесса окари-вания с помощью цеповых рабочих органов. Анализ фракционного состава получившихся отходов показал, что процесс окорки очень сложен и в нем участвуют несколько эффектов: это и отскок чешуек коры в результате ударного действия цепа, и скол по камбиальному слою, и раздробление, и истирание, а также другие эффекты, неизвестные нам. Автором диссертационного исследования не была создана теоретическая модель процесса окорки цеповым рабочим органом, кроме того, опыты проводились на малых скоростях подачи (0,005 м/с) и энергетические параметры процесса окорения не являлись объектом исследования. А ведь в современных условиях наступающего энергетического кризиса энергетические показатели любого процесса очень важны.
Результаты нашего предыдущего эксперимента по окорке с малыми скоростями надвигания (0,0065 м/с и
0,004 м/с) показали величину удельной работы окаривания от 41 до 152 МДж/м3 [7], что при сравнении с другими способами окорки свидетельствует об излишних затратах энергии (при ножевом способе окорки составляет 10-12; продольном фрезеровании - 15-17 [5]; дисковом фрезеровании - 11,2 - 22,5; роторной окорке - 6,5-7,2 МДж/м3 [6]). Эти данные показывают, что излишняя удельная работа идет на сильное измельчение коры и трение цепов по уже окоренным участкам.
Для дальнейшей проверки эффективности способа окорки цепами и определения показателей удельной работы была спроектирована и изготовлена экспериментальная установка, позволяющая производить исследования с промышленными скоростями подачи [8].
В качестве базового механизма был принят круглопильный тарный станок ЦА-2, с которого были сняты пильный вал, верхняя часть механизма надвигания, противовыбрасыватель и ограждение. На освобожденную таким образом станину были установлены электродвигатель постоянного тока и окорочный вал с закрепленными на нем цепами (отрезками цепей), расположенными в четыре ряда, которые обеспечивали полный обхват обрабатываемой поверхности лесоматериала. Цепи были взяты стандартные, согласно ГОСТ 2319-70 «Цепи сварные круглозвенные грузовые и тяговые нормальной прочности», калибром d=6 мм.
Станок имеет три скорости подачи (0,48; 0,68 и 0,88 м/с), кроме этого, мы варьировали число оборотов рабочего вала (251; 283 и 314 с-1), что при величине радиуса цепа 0,15 м дало значение линейной скорости последнего звена цепа 37,7; 42,4 и 47,1 м/с соответственно. Окорка производилась на свежесрубленных еловых пластинах с толщиной коры от 2 до 7 мм. Образцы готовились сразу после рубки и выпиливались из 4-метровых бревен, затем они продольно распиливались пополам. Из получившихся пластин изготовлялись образцы длиной 1 м, средний радиус которых составлял 9 см. С целью сохранения влажности образцы обертывались полиэтиленовой пленкой и хранились в помещении, имеющем стабильную температуру воздуха (+15 ±3°С). Время подготовки и сам процесс окорки составляли в среднем 1,5-3 мин. Серия экспериментов для каждой партии образцов длилась не более трех дней. Непосредственно перед опытами замерялась влажность коры электронным влагомером ЭВ-4М, которая была в пределах 93-95%. Образцы закреплялись на деревянной основе и подавались в окорку. За счет изменяемости высоты основы под обрабатываемым лесоматериалом регулировалась глубина и ширина пятна окорки, кинематические углы. Качество окорки представляет собой отношение площади окоренной поверхности к общей поверхности образца. Во всех случаях оно составляло 100% (на поверхности отсутствуют элементы корки и луба).
Величина мощности, затрачиваемая на работу установки, замерялась измерительным комплектом К-540, включающим вольтметр, амперметр и ваттметр. Опытные замеры производились тремя наблюдателями в следующем порядке: замерялась толщина коры, образец крепился на установке и включался двигатель рабочего вала. Визуально по шкале прибора фиксировалась величина мощности холостого хода, после чего первый наблюдатель включал механизм подачи и с помощью секундомера отмерял начало и конец процесса окорки. Второй отмечал величину мощности рабочего хода. В это время третий наблюдатель измерял число оборотов (частоту вращения) окорочного вала, используя магнитный, ручной тахометр типа ИО-30. Острие наконечника шпинделя тахометра прижималось к лунке в центре торца вращающегося вала и снимались показания по шкале тахометра в момент холостого и рабочего хода. Данный измерительный прибор имеет шкалу, рассчитанную на три диапазона измерений: от 3,14 до 31,4; от 31,4 до 314; от 314 до 3140 с-1.
Для получения достоверных результатов каждый опыт при постоянных параметрах повторялся 24 раза. Это дало показатель точности 95%. Всего было проведено 432 наблюдения. Удельная работа окорки рассчитывалась как произведение длительности процесса (сек) на разницу показаний рабочего и холостого ходов (Вт), отнесенное к объему снятой коры (м3).
В результате эксперимента были получены следующие показатели, которые приведены в таблице и на рисунке.
Результаты опытов цеповой окорки с промышленными скоростями подачи
№ w, Удельная работа, МДж/м3
с-1 м/с Попутное направление Встречное направление
1 251 0,88 1,66 2,24
2 251 0,68 2,60 3,10
3 251 0,48 3,74 4,81
4 283 0,88 2,30 2,88
5 283 0,68 3,34 4,02
6 283 0,48 4,16 5,12
7 314 0,88 2,87 3,61
8 314 0,68 3,52 4,38
9 314 0,48 5,12 6,61
7,40
сз 5,40 н ’ о
Л
а 4,40 щ
о
>^3,40
2,40
1,40
\
ф 2400 попутн Д 2700 попутн
— 3000 попутн 2400 встреч
—Ж - 2700 встреч
— 3000 встреч
0,45 0,55 0,65 0,75
Подача, м/с
0,85
0,95
Зависимость удельной работы окорки от величины подачи
На основании результатов проведенных экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Величина удельной работы окаривания значительно меньше, чем в наших предыдущих опытах. Даже самое большое значение составляет всего 6,61 МДж/м3. Это значительно ниже, чем при традиционных способах окорки.
2. Из наблюдений следует, что при встречном движении цепа удельные затраты энергии больше, чем при попутном, в среднем на 25%. Это позволяет рекомендовать на промышленных установках попутное движение цепов и окариваемого материала.
3. Длина рабочего цепа в нашей экспериментальной установке составляет всего 0,15 м. На промышленных установках она значительно больше и, следовательно, больше линейная скорость. Это позволит значительно увеличить скорость подачи и уменьшить энергоемкость процесса.
4. Характер кривых говорит о том, что увеличение скорости подачи до 1,5-2 м/с (что вполне реально
для промышленных установок) еще больше сократит удельный расход энергии. Поэтому можно утверждать,
что цеповая окорка - это более экономичный и перспективный способ окорки, требующий дальнейшего изучения.
Литература
1. Пигильдин Н.Ф. Окорка лесоматериалов (теория, технология, оборудование). - М.: Лесн. пром-сть,
1982. - 192 с.
2. Васильев С.А. Испытания окорочных круглозвенных цепей // Лесная пром-сть. - 1992. - № 3.
3. I.C. International corporation. Manitowoc. 2M/MO Litho in U.S.A. - 1987. - 23 c.
4. Крисько А.С. Повышение эффективности процесса окорки пиленых лесоматериалов гибкими рабочи-
ми органами: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.21.01. - Красноярск, 2003. - 20 с.
5. Лешкевич А.И., Воевода Д.К., Назаров В.В. Оборудование лесных складов: учеб. для вузов. - М.:
Лесн. пром-сть, 1975. - 280 с.
6. Житков А.В. Оборудование складов лесоматериалов: учеб. для вузов. - М.: Лесн. пром-сть, 1965. -513 с.
7. Курицын В.Н., Палкин Е.В. Определение мощности при цеповой окорке с малыми скоростями подачи // Лесоэксплуатация: сб. ст. - Красноярск: СибГТУ, 2004. - Вып. 5. - С. 173-177.
8. Палкин Е.В., Курицын В.Н. Установка для исследования цеповой окорки с промышленными скоростями подачи // Лесной и химический комплексы - проблемы и решения: сб. ст. - Красноярск: СибГТУ, 2005. - С. 149-151.
УДК 658.382.2 Н.И. Чепелев, Д.А. Едимичев, А.Ю. Щекин,
Д.О. Крашенинина, И.Н. Чепелев
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА НА ЗЕРНОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
В статье приводятся оптимальные значения параметров электрофильтра для очистки воздуха рабочих мест от пыли для операторов технологических линий мукомольных и зерноперерабатывающих предприятий.
Ключевые слова: оператор, электрофильтр, зерноперерабатывающее предприятие, очистка воздуха, технологическая линия.
N.I. Chepelev, D.A. Edimichev, A.Yu. Shchekin, D.O. Krasheninina, I.N. Chepelev
EXPERIMENTAL RESEARCH RESULTS OF THE ELECTROFILTER OPERATION EFFICIENCY ON THE GRAIN-PROCESSING ENTERPRISES
Optimum parameter values of the electrofilter for air cleaning from dust on the workplaces for the operators of technological lines on the flour-grinding and grain-processing enterprises are given in the article.
Ключевые words: operator, electrofilter, grain-processing enterprise, air cleaning, technological line.
В настоявшее время в России на мукомольных и зерноперерабатывающих предприятиях в большинстве случаев наблюдается значительное превышение норм предельно допустимых концентраций (ПДК) по содержанию пылевидных частиц в воздухе. Согласно требованиям санитарных норм, чистота воздуха в рабочих помещениях должна поддерживаться по запыленности на уровне, не превышающем ПДК, 4 мг/м3 -для зерновой пыли, 6 мг/м3 - для мучной пыли. Как показывает практика, на отдельных рабочих местах опе-
