CC BY
1
УДК 676.1.054.1
Хвойные бореальной зоны. 2021. Т. XXXIX, № 4. С. 286-293
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ РАЗМАЛЫВАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ДИСКОВЫХ МЕЛЬНИЦ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ*
Ю. В. Вититнева1, А. Ю. Вититнев1, Ю. Д. Алашкевич1, Н. Г. Чистова2, М. А. Зырянов1, Р. А. Марченко1
1 Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31 2Красноярский институт железнодорожного транспорта (КрИЖТ ИрГУПС) Российская Федерация, 660028, г. Красноярск, Новая заря, 2г E-mail: sanekvititnev@yandex.ru
Процесс размола является важнейшим и определяющим качественные характеристики волокнистого полуфабриката и свойства продукции изготавливаемой из него. На эффективность данного процесса оказывают множество факторов, однако первостепенным является размалывающей гарнитуры. До настоящего времени вопросы по выбору и созданию конструкции гарнитуры для подготовки древесного волокна, в отличие от целлюлозного и макулатурного волокна остаются, раскрыты не в полной мере. В связи с этим требуется научный подход к решению вопроса о создании конструкции гарнитуры для эффективной подготовки древесноволокнистого полуфабриката высокого качества. В данной работе представлены теоретические исследования, позволяющие оценить эффективность существующих конструкций и для размола древесного волокна в дисковых мельницах, что наряду с многочисленными предварительными исследованиями и анализе работ различных авторов являлось основанием для разработки новой геометрии гарнитуры и прогнозирования ее эффективности. Представлены результаты проведенных экспериментальных исследований процесса размола при использовании существующей конструкции и результаты смоделированного эксперимента при разработанной геометрии гарнитуры. На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований, а также результатов других авторов, изучающих процесс размола и влияние особенностей гарнитур при подготовке волокнистого полуфабриката в дисковой мельнице, проведен сравнительный анализ влияния конструктивных особенностей различных видов гарнитур на размерно-качественные характеристики и фракционный состав древесноволокнистого полуфабриката.
Ключевые слова: размалывающая гарнитура, процесс размола, фибриллирование, дисковая мельница, древесноволокнистый полуфабрикат.
Conifers of the boreal area. 2021, Vol. XXXIX, No. 4, P. 286-293
IMPROVING THE DESIGN OF GRINDING ELEMENTS OF DISC MILLS FOR THE PRODUCTION OF WOOD-FIBER SEMI-FINISHED PRODUCTS*
Yu. V. Vititneva1, A. Yu. Vititnev1, Yu. D. Alashkevich1, N. G. Chistova2, M. A. Zyryanov1, R. A. Marchenko1
:Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation 2Krasnoyarsk Railway Transport Institute, branch of Irkutsk State Transport University 2g, Novaya Zarya Street, Krasnoyarsk, 660028, Russian Federation E-mail: sanekvititnev@yandex.ru
The grinding process is the most important and determining the quality characteristics of the fiber semi-finished product and the properties ofproducts made from it. The effectiveness of this process is influenced by many factors, but the primary one is the grinding of the headset. To date, the issues of choosing and creating a headset design for the preparation of wood fiber, in contrast to cellulose and waste paper fibers remain, are not fully disclosed. In this regard, a scientific approach is required to solve the problem of creating a headset design for the effective preparation of high-quality wood-fiber semi-finished product. This paper presents theoretical studies that allow us to evaluate the effectiveness of existing structures and for grinding wood fiber in disc mills, which, along with numerous preliminary studies and analysis of the work of various authors, was the basis for the development of a new geometry of the headset and
* Исследование проводилось в рамках государственного задания Минобрнауки России на выполнение коллективом научной лаборатории «Глубокой переработки растительного сырья» проекта «Технология и оборудование химической переработки биомассы растительного сырья» (Номер темы FEFE-2020-0016).
This work was carried out under the State Assignment issued by the Ministry of Education and Science of Russia for the project: "Technology and Equipment for the Plant Biomass Chemical Processing" by the Plant Material Deep Conversion Laboratory (Subject No. FEFE-2020-0016).
forecasting its effectiveness. The results of experimental studies of the grinding process using the existing structure and the results of a simulated experiment with the developed geometry of the headset are presented. Based on the results of theoretical and experimental studies, as well as the results of other authors studying the grinding process and the impact of the headsets in the preparation of fibrous material in a disk mill, a comparative analysis of the influence of structural characteristics of different types of headsets on the dimensional and qualitative characteristics and fractional composition of wood-fiber semi-finished product.
Keywords: grinding set, grinding process, fibrillation, disc mill, wood fiber semi-finished product.
ВВЕДЕНИЕ
На сегодняшний день в целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности, при производстве бумаги, картона, различных видов древесноволокнистых плит основой являются волокнистые полуфабрикаты, качественные показатели которых напрямую определяют конечные свойства готовой продукции из них.
Исходным сырьем для получения волокнистых полуфабрикатов является технологическая щепа [1-3; 7], которая после предварительной химической или термической обработки подвергается ножевому размолу в дисковых мельницах. Процесс размола является важнейшим технологическим этапом, где под воздействием ножевых элементов мельницы волокна приобретают определенные характеристики, свойства, состав [3; 4; 7]. Основными параметрами процесса размола являются концентрация массы, величина рабочего зазора между размалывающими дисками, рисунок рабочей поверхности гарнитуры и др., регулирование которых во многом определяет как качество получаемого полуфабриката, производительность и эффективность размалывающей установки, так и всего производства в целом [3; 4; 7]. Размалывающая гарнитура является рабочим органом дисковых мельниц, где конструктивные элементы рабочей поверхности (угол установки ножей ротора и статора, ширина ножей и межножевых ячеек и др.) наряду с другими факторами определяют в большей степени эффективность воздействия на волокна (фибриллирование или укорачивание) и их характеристики в процессе размола [4-7].
В настоящее время учениками научной школы под руководством профессора Ю. Д. Алашкевича исследованы многие вопросы, связанные с разработкой новых видов конструкции гарнитур и их влиянием на процесс размола целлюлозных волокон [4-6], при этом остались, не в полной мере раскрыты вопросы по влиянию конструкции гарнитуры при подготовке древесных волокон. Используемая в промышленности конструкция гарнитуры для размола древесных волокон имеет двухстороннее исполнение, что согласно исследованиям авторов [3; 4; 6; 7], влечет нежелательное укорачивание волокон, не обеспечивая необходимые размерно-качественные характеристики полуфабриката и его состав, снижая эффективность размалывающих машин и качество, экологичность изготавливаемой продукции. Это можно объяснить тем, что гарнитура на протяжении длительного времени однотипна, а при ее создании опирались в большей степени на практический опыт производственных работников, при отсутствии научно-теоретической базы, позволяющей сделать осознанный выбор того или иного рисунка гарнитуры обеспечивающего при
подготовке древесноволокнистого полуфабриката требуемые качественные характеристики [7].
Таким образом, исследования направленные на разработку и совершенствование рабочей поверхности размалывающей гарнитуры с использованием научного подхода позволят повысить эффективность процесса размола в существующих размалывающих дисковых мельницах, обеспечив улучшение качественных характеристик древесноволокнистого полуфабриката и физико-механических свойств различных видов готовой продукции.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Методика проведения теоретических исследований
При использовании специально разработанных методик в работах авторов [5; 6] с целью объективной оценки эффективности воздействия гарнитур были определены основные конструктивные и технологические параметры, характеризующие эффективность процесса размола в дисковой мельнице существующей геометрии размалывающих гарнитур для подготовки древесноволокнистого полуфабриката в сравнении с разработанной гарнитурой.
Согласно методикам в исследованиях авторов [5; 6] графоаналитическим методом при использовании программного обеспечения КОМПАС 3Б были изготовлены прозрачные модели дисков ротора и статора, что позволило определить угол скрещивания ножей ротора с ножами статора при их пересечении, образуемые размалывающую поверхность. На рис. 1 представлены фрагменты прозрачных моделей дисков ротора и статора разработанной гарнитуры в динамике.
Определение истинного значения секундной режущей длины и количества образуемых контактов ножами ротора при пересечении с ножами статора гарнитуры производили в специально разработанной методике с использованием современного пакета прикладных программ МаНаЪ [5].
Для того чтобы более качественно и достаточно полно оценить эффективность гарнитуры в процессе подготовки волокнистых полуфабрикатов на быстроходных ножевых дисковых мельницах, авторами [4; 5] разработан технологический параметр «циклическая элементарная длина £ш.эл», который рассчитывается по формуле (1):
LS ■ 60 т =_S_
иэл n ■ t/\Vy
(1)
где t - количество движущихся точек пересечения ножей ротора с ножами статора, шт.; п - частота вращения ротора, об/мин; 2л/у - число секторов.
Единичный сектор
Ротор
Рис. 1. Фрагменты прозрачных моделей разработанной геометрии дисков ротора и статора
Циклическая элементарная длина (£шэл), характеризует среднюю длину волокна, «отрезаемую» парой ножей за один оборот ротора относительно статора; данный параметр позволяет оценить эффективность процесса размола в сторону укорочения волокон или получение волокна длинноволокнистой фракции с наличием фибриллирования.
В работах [4-7] было доказано, что с увеличением количества точек контакта показатель циклической элементарной длины уменьшается, что характеризует увеличение эффекта укорачивания и приводит к ухудшению качества размола.
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Планирование эксперимента. На основании анализа литературных источников, а также предварительных исследований были выявлены основные технологические и конструктивные параметры размалывающей машины, оказывающие наибольшее влияние на процесс размола, размерно-качественные характеристики полуфабриката. Была спланирована и реализована серия однофакторных экспериментов в лабораторных условиях, для установления влияния технологических и конструктивных параметров на размерно-качественные характеристики древесноволокнистого полуфабриката и его состава.
Исследования процесса подготовки древесноволокнистых полуфабрикатов проводились на лабораторной установке Defibrator типа VA при использовании существующей конструкции гарнитуры для подготовки и роспуска волокнистых полуфабрикатов на второй ступени размола на базе лаборатории «Лесоперерабатывающей целлюлозно-бумажной и химической технологии древесины» Лесосибирского филиала СибГУ. Исходным сырьем являлось древесное волокно после дефибратора (степень помола ДС ~ 11 ДС, средняя длина волокон Ьср ~ 8 мм,
dCT
0,3 мм), полученное из смешанных пород хвой-
ной древесины (100 %) на заводе по производству
древесноволокнистых плит ОАО Segezha Group «Лесосибирский ЛДК № 1».
Однофакторный эксперимент проводился при всех прочих равных условиях технологического процесса производства древесноволокнистого полуфабриката в дисковой промышленной установке. На основании предварительных исследований, определены основные входные параметры, уровни и шаги их варьирования для планирования однофакторного эксперимента: рабочий зазор между размалывающими дисками -(0,05±0,01) мм < z < (0,15±0,01) мм; концентрация древесноволокнистой массы - (2±0,1)% < с < (4±0,1) %. В качестве выходных факторов были выбраны качественные характеристики полуфабриката: степень помола древесноволокнистой массы (ДС); средняя длина волокон (£ср, мм); средний диаметр волокон (d^, мм); отношение длины к диаметру волокон (L/d) и содержание крупной (Вк, %), средней (Вс,%), мелкой (Вм,%) фракции волокон в общей массе.
Таким образом, по основным направлениям исследований характеристики математических моделей будут иметь вид
ДС, Lср, dcp, L/d, Вк, Вс, Вм = f (z; с;).
Обработка результатов экспериментальных исследований производилась при использовании современных пакетов программ Statistica 6.0 и Microsoft Excel 2007 с целью описания объекта - методом наименьших квадратов согласно известным методикам [8]. Выбор основных характеристик моделей позволил разработать математические модели, адекватно описывающие исследуемый процесс по всем представленным выше направлениям исследований, реализовать в последующем спланированный эксперимент, оценить явления исследуемого процесса.
Определение качественных показателей древесноволокнистого полуфабриката. Степень помола древесноволокнистого полуфабриката оценивается на приборе «Дефибратор-секунда», согласно известной методике [3; 7].
Фракционный состав полуфабриката (Вк, Вс, Вм, %). Работа прибора для фракционирования волокна основана на пропуске определенного количества древесного волокна через сита с отверстиями, соответствующими группам качественной оценки. После фракционирования волокно с каждого сита отдельно взвешивалось, и вес каждой фракции выражался в процентах от общей массы. Данный способ оценки древесного волокна определяет гранулометрический состав волокна с оценкой геометрических характеристик каждой фракции (длина, диаметр).
При разделении волокнистого полуфабриката по фракциям на фракционаторе марки ФВГ-2 происходило измерение длины и диаметра древесных волокон с использованием цифрового микроскопа Hitachi TM-3000 с максимальным увеличением до 30000 крат, после чего определялась принадлежность волокон к той или иной фракции [2; 3].
Процентное содержание каждой группы волокна в общей массе определялось по формуле (2):
х=т. .100,
тн
(2)
где тг - масса волокон (крупной, средней, мелкой) фракции, г; тн - масса всей навески, г.
Средняя длина волокна (£ф) и его диаметр (¿/ср), мм, являются важными показателей волокнистого полуфабриката. В данной работе среднеарифметическая длина волокна определялась по следующей формуле (3):
Е/
4р = -, (3)
п
где Е/ - суммарная длина волокна, мм; п - число волокон, шт.
Среднеарифметический диаметр волокон dср определялся по следующей формуле (4):
dcp =
Ed
(4)
L / d =
Lc]
dct
(5)
сравнительный анализ и спрогнозировать результаты эффективности подготовки древесноволокнистого полуфабриката на действующих размалывающих машинах при использовании существующей геометрии (рисунков) и разработанной поверхности сегментов размольных гарнитур.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ,
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
На основании многочисленных теоретических и экспериментальных, анализа исследований авторов, связанных с изучением механизма процесса размола волокнистых полуфабрикатов, влиянием различных факторов процесса, в частности конструктивных особенностей размалывающей гарнитуры, была предложена геометрия размалывающей гарнитуры для эффективной подготовки древесноволокнистого полуфабриката в дисковой мельнице, которая может обеспечить возможность увеличения фибриллирующего воздействия. На рис. 2 представлен общий вид разработанной геометрии гарнитуры.
где Е^ - суммарный диаметр волокон, мм.
Отношение средней длины волокна (£ср) к его диаметру (^ср), мм, является одним из важнейших показателей волокнистого полуфабриката, который характеризует интенсивность изменения геометрических размеров древесных волокон в продольном и поперечном направлениях, определяя в большей степени их удельную поверхность и гибкость. В данной работе соотношения длины волокон полуфабриката к их диаметру определялось по формуле (5):
В результате, полученные значения размерно-качественных характеристик древесноволокнистого полуфабриката, явились основанием для качественной и количественной оценки результатов эксперимента, построения статистически-математических уравнений, адекватно описывающих исследуемый процесс. Это позволило выполнить объективный
Рис. 2. Общий вид разработанной геометрии гарнитуры
На основании теоретических исследований, результатов определения и расчетов технологических параметров, существующих размалывающих гарнитур в сравнении с разработанной гарнитурой, с учетом особенностей их конструктивных элементов была получена сводная табл. 1.
Из табл. 1 видно, что разработанная геометрия гарнитуры в сравнении с существующими позволяет снизить значения угла скрещивания ножей и количество образуемых контактов ножей при пересечении (1) в два-три раза, что в результате обеспечивает повышение (в полтора-два раза) значений циклической элементарной длины и размалывающей поверхности, характеризуя высокую эффективность процесса размола. Согласно теоретическим выкладкам в исследованиях авторов [4-7], снижение угла скрещивания и количества образуемых контактов при пересечении ножей гарнитуры, при повышении основных технологических параметров может свидетельствовать об увеличении доли нормальных усилий при воздействии гарнитуры, обеспечивающих эффективное расщепление волокон преимущественно вдоль своей оси (фибриллирование). Подтверждением высокой эффективности воздействия ножевой гарнитуры и процесса размола может являться следствие характера разрушения, при котором происходит увеличение доли длинных и тонких, гибких волокон в общей массе полуфабриката [7].
n
С целью подтверждения теоретических исследований и описания исследуемого процесса размола была спланирована и реализована серия однофакторных экспериментов.
В результате обработки экспериментальных данных в пакете программы STATISTICA-6 и Microsoft Excel 2007 получены зависимости качественных характеристик и состава древесноволокнистого полуфабриката от конструктивных и технологических параметров размольной установки: зазор между размалывающими дисками гарнитуры - z, мм; концентрация древесноволокнистой массы - с, %.
Полученные математические модели адекватно описывают исследуемый процесс. Коэффициенты, стоящие перед каждым фактором, значимы. Оценка значимости коэффициентов регрессии производилась по известной методике [8], с помощью ^критерия Стьюдента. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, позволили спрогнозировать и смоделировать процесс размола при использовании разработанной геометрии гарнитуры при всех прочих равных условиях производства. Графическая интерпретация полученных результатов представлена на рис. 3-4.
Таблица 1
Конструктивные особенности и технологические параметры ножевых гарнитур
Конст руктивные параметры Технологические параметры
ширина ножа, S, мм ширина межножевой ячейки, L, мм глубина, h, мм угол установки 1-го ножа ротора, а2, ° угол установки 1-го ножа статора, а1,° о 0° И 5 о S ¡-с Й § щ & с истинное значение секундной режущей длины Ls, м/с кол-во точек (контактов) пересечения, шт. циклическая элементарная длина, L^,, м поверхность размола при скрещивании ножей, F, м2
Размольная гарнитура для подготовки древесноволокнистого полуфабриката
Традиционная (Р-1000.015) Частота вращения ротора 980 об/мин
3 9 9 12,4 168,2 24,2 91072 996 5,6 0,03
Лабораторная (Defibrator VA) Частота вращения ротора 980 об/мин
5,5 7,5 7,5 0 20 10-30 87800 599 7,7 0,056-0,069
РАЗРАБОТАННАЯ Частота вращения ротора 980 об/мин
6 8 8 22 22 0-20 62001 336 11,3 0,044-0,11
Рабочий зазор между размалывающим! " Рабочий зазор между размалывающими Рабочий зазор между размалывающими
дисками, 2, мм дисками, г, мм дисками, г, мм
♦ Лабораторная ■ Разработанная
0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0.16 0.18 0,02 0,04 0,06 0,03 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,01 0,04 0,06 О.0В ОД 0,12 0,14 0,16 0,18
Рабочий зазор между размалывающими Рабочий зазор между размалывающими Рабочий зазор между размалывающими
дисками,г, мм дисками,!, мм дисками,I, мм
Рис. 3. Зависимость качественных характеристик и фракционного состава волокнистого полуфабриката от рабочего зазора между размалывающими дисками
г г
01234и0 1 234 0 1 2 3 4
Концентрация древесноволокнистой Концентрация древесноволокнистой Концентрация древесноволокнистой
массы, % массы, % массы, %
Концентрация древесноволокнистой Концентрация древесноволокнистой Концентрация древесноволокнистой
массы, с, % массы, с, % массы, с, %
Рис. 4. Зависимость качественных характеристик и фракционного состава волокнистого полуфабриката от концентрации древесноволокнистой массы
Таблица 2
Результаты процесса размола древесноволокнистого полуфабриката на разных видах гарнитур
Геометрия Технологический параметр Размерно-качественные характеристики древесноволокнистого полуфабриката
а ° -ш.эл, м F, м2 t, шт. ДС Вк, % Вс, % Вм, % -ср, мм dср, мм Lid
Разработанная 0-20 11,3 0,044-0,11 336 20 23-25 42-43 32-33 4,4-4,6 0,065-0,07 65-71
Лабораторная (Defibranor VA) 10-30 7,7 0,056-0,069 599 20 24-26 34-35 38-39 4,7-4,9 0,085-0,09 52-57
Традиционная (Р-1000.015) 24 5,6 0,03 990 20 28-30 26-27 44-45 5,1-5,3 0,12-0,13 40-48
Из графиков на рис. 3 видно, что при увеличении рабочего зазора между размалывающими дисками (г) в результате уменьшения удельного давления и соответственно рубящего эффекта происходит снижение прироста степени помола. При этом увеличение (7) в пределах до 0,08-0,11 мм способствует интенсивному расщеплению волокон в продольном направлении, увеличивается отношение длины к диаметру Ыё (для лабораторной -50-57, для разработанной -65-71) преимущественно за счет уменьшения их диаметра, повышается образование доли средней фракции - Вс (для лабораторной -30-35 %, для разработанной -4043 %) при снижении мелкой волокон - Вм (для лабораторной -35-39 %, для разработанной -31-33 %). Дальнейшее увеличение рабочего зазора влечет снижение интенсивности процесса размола, что негативно сказывается на качественных характеристиках полуфабриката и образовании различных фракций в общей массе.
На рис. 4 можем наблюдать, что повышение концентрации древесноволокнистой массы (с) положительно сказывается на качественных характеристиках полуфабриката и его фракционном составе. При повышении концентрации массы увеличивается прослойка в зазоре между ножами ротора и статора, пуч-
ки волокон и отдельные волокна интенсивно истираются друг о друга при уменьшении прямого ножевого воздействия, происходит щадящий размол, что способствует сохранению длины волокон при снижении их диаметра, улучшается фракционный состав полуфабриката, увеличивается процентное содержание в общей массе фракции (Вс), тонких и длинных, гибких фибриллированных волокон с высоким отношением Lid.
Стоит отметить, что влияние рабочего зазора между размалывающими дисками и концентрации массы на размерно-качественные показатели древесноволокнистого полуфабриката и его состав имеет аналогичный качественный характер, как при использовании лабораторной гарнитуры, так и разработанной конструкции. Однако эксплуатация разработанной гарнитуры обеспечивает повышение качественных показателей и улучшение соотношения различных фракций волокон в общей массе полуфабриката за счет фибриллирующего воздействия. В табл. 2 представлены сравнительные результаты процесса размола древесноволокнистого полуфабриката на разных видах гарнитур при всех прочих равных условиях с учетом технологических параметров, характеризующих их эффективность.
Как видно из результатов табл. 2, для разработанной гарнитуры в сравнении с существующими конструкциями гарнитур в промышленности наблюдается более высокие значения показателей. В частности, повышение технологических параметров гарнитуры (практически в два раза): поверхность размола м2) - разработанная (0,044-0,11), лабораторная (0,0560,069), традиционная (0,03); величина циклической элементарной длины (Хш.эл, м) - разработанная (11,3), лабораторная (7,7), традиционная (5,6), при снижении (практически в два-три раза) количества точек контактов ножей ротора с ножами статора (, шт.) - разработанная (336), лабораторная (599), традиционная (990). В результате геометрия рабочей поверхности гарнитуры разработанного исполнения в сравнении с существующими гарнитурами, в процессе размола позволит обеспечить полуфабрикат с преобладанием в общей массе средней фракции (Вс, %) - разработанная (42-43), лабораторная (34-35), традиционная (2627), при снижении мелкой фракции (Вм, %) - разработанная (32-33), лабораторная (38-39), традиционная (44-45). В целом улучшаются геометрические характеристики полуфабриката. Наблюдается более интенсивное (в полтора-два раза) снижение диаметра волокон (4р, мм) - разработанная (0,065-0,07), лабораторная (0,085-0,09), традиционная (0,12-0,13), чем их длины ^ср, мм) - разработанная (4,4-4,6), лабораторная (4,7-4,9), традиционная (5,1-5,3), способствуя увеличению (в полтора-два раза) отношения длины волокон к их диаметру (Ь/ф - разработанная (65-71), лабораторная (52-57), традиционная (40-48).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Прогнозируемый эффект использования гарнитуры разработанного исполнения в процессе размола подтверждается теоретическими данными, связанными с определением движения ножей гарнитуры ротора и статора относительно друг друга образующих угол скрещивания. Известно [4; 6; 7], что при снижении угла скрещивания и количества контактов ножей ротора с ножами статора, обеспечивается увеличение нормальных воздействий на волокно, в результате чего происходит разрушение волокна по слабым связям в продольном направлении, поэтому необходимо стремиться к преобладанию нормальных составляющих усилий, в отличие от касательных, которые воздействуют в поперечном направлении.
Согласно теоретическим данным [5-7] для разработанной конструкции характерно снижение угла скрещивания и количества контактов, при повышении технологических параметров, свидетельствуя об увеличении доли нормальных составляющих усилия, чем касательных, что может подтверждать возможность интенсивной разработки древесных волокон в направлении их фибриллирования.
Таким образом, результаты теоретических и экспериментальных исследований могут подтверждать преимущественную эффективность процесса размола при воздействии на древесноволокнистый полуфабрикат разработанной конструкции в сравнении с существующими гарнитурами для подготовки. В результате разработанная геометрия гарнитуры может
обеспечить улучшение качественных характеристик и соотношение различных фракций в общей массе с преобладанием тонких и длинных гибких фибрилли-рованных волокон способных к хорошему взаимодействию, что согласно исследованиям авторов [3; 4; 7] способствует повышению прочностных свойств различной древесноволокнистой продукции. В ходе проведения экспериментальных исследований подтверждено значительное влияние рабочего зазора между размалывающими дисками гарнитуры (z) и концентрации массы (с) на размерно-качественные характеристики и состав полуфабриката. Если проанализировать полученные результаты, то можно сделать вывод, что древесноволокнистый полуфабрикат с наилучшими размерно-качественными характеристиками, можно получить при следующих параметрах процесса размола: z = 0,08-0,11 мм; с = 3-3,5 %.
Исследование проводилось в рамках государственного задания Минобрнауки России на выполнение коллективом научной лаборатории «Глубокой переработки растительного сырья» проекта «Технология и оборудование химической переработки биомассы растительного сырья».
БИБЛИОГРАФИЧЕКИЕ ССЫЛКИ
1. Vititnev A., Mokhirev A., Zyryanov M., Ryabova T. Evaluation of possibility of obtaining woodchips from wood residues // Journal of Applied Engineering Science. Institut za Istrazivanja I Projektovanja u Privredi, Belgrade - 2019. № 2, Vol. 17. Pp. 140-143. DOI: 10.5937/jaes17-20453.
2. Ласкеев П. Х. Производство древесной массы [Текст]. Л., 1967. 180 с.
3. Чистова Н. Г. Размол древесноволокнистой массы на промышленных установках при производстве ДВП [Текст] : дис. ... канд. техн. наук: 05.21.03: защищена 20.12.2000 / Н. Г. Чистова. Красноярск : Сиб-ГТУ, 2000. 170 с.
4. Алашкевич Ю. Д., Ковалев В. И., Набиева А. А. Влияние рисунка гарнитуры на процесс размола волокнистых полуфабрикатов [Текст] : монография. В 2-х частях. Ч. 1. Красноярск : СибГТУ, 2010. 168 с.
5. Набиева А. А. Оценка влияния и совершенствования технологических параметров ножевых размалывающих машин [Текст]: дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук: 05.21.03. Красноярск : СибГТУ, 2004. 156 с.
6. Ковалев В. И. Размол волокнистых полуфабрикатов при различном характере построения рисунка ножевой гарнитуры [Текст] : дис. ... канд. техн. наук: 05.21.03: защищена 26.10.07. Красноярск : СибГТУ, 2007. 209 с.
7. Вититнев А. Ю. Совершенствование процесса размола волокнистых полуфабрикатов в производстве древесноволокнистых плит [Текст]: дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук: 05.21.03. Красноярск : СибГУ им. М. Ф. Решетнева, 2019. 152 с.
8. Боровиков В. П., Боровиков И. П. STATISTICA. Статистический анализ и обработка данных в среде Windows [Текст]. М., 1998. 605 с.
REFERENCES
1. Vititnev A., Mokhirev A., Zyryanov M., Ryabova T. Evaluation of possibility of obtaining woodchips from wood residues // Journal of Applied Engineering Science. Institut za Istrazivanja I Projektovanja u Privredi, Belgrade - 2019. № 2, Vol. 17. Pp. 140-143. DOI: 10.5937/jaes17-20453.
2. Laskeev P. H. Production of wood pulp [Text] / P. H. Laskeev. L., 1967. 180 p.
3. Chistova N. G. Grinding of wood-fiber mass on industrial installations in the production of fiberboard [Text] : dis. ... Cand. tech. science: 05.21.03: protected 20.12.2000. Krasnoyarsk: SibGTU. 2000. 170 p.
4. Alashkevich Yu. D. Influence of the figure of the headset on the process of grinding fiber semi-finished products [Text]: Monograph in 2 parts. Part 1 / Yu. D. Alashkevich, V. I. Kovalev, A. A. Nabieva. Krasnoyarsk : SibGTU, 2010. 168 p.
5. Nabieva A. A. Evaluation of the influence and improvement of technological parameters of knife grinding
machines [Text]: on the job. scientist. step. Cand. tech. science: 05.21.03. Krasnoyarsk : SibGTU. 2004. 156 p.
6. Kovalev V. I. Grinding of fibrous semi-finished products with different character of construction of the drawing of the knife set [Text]: dis ... Cand. tech. science: 05.21.03: protected 26.10.07 / Krasnoyarsk : SibGTU. 2007. 209 p.
7. Vititnev A. Yu. Improvement of the process of grinding fiber semi-finished products in the production of wood-fiber boards [Text]:: dis. on the Internet. scientist. step. Cand. tech. science: 05.21.03. Krasnoyarsk : SibGU them. Reshetnev, 2019. 152 p.
8. Borovikov V. P., Borovikov I. P. STATISTICA. Statistical analysis and data processing in the Windows environment [Text]. M., 1998. 605 p.
© Вититнева Ю. В., Вититнев А. Ю., Алашкевич Ю. Д., Чистова Н. Г., Зырянов М. А., Марченко Р. А., 2021
Поступила в редакцию 20.03.2020 Принята к печати 20.08.2021
