«Кафедра целлюлозно-бумажного производства, лесохимии и промышленной экологии Т. П. Щербакова, Н. Ф. Пестова ОБОРУДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА Учебное пособие Утверждено учебно-методическим ...»

В комбинированных барабанах в зависимости от влажности сырья может осуществляться как сухая окорка с использованием пара, так и полусухая окорка. В первой секции барабана, составляющей одну треть его длины, обеспечивается увлажнение сырья, достаточное для осуществления эффективной окорки в перфорированных секциях. Корпус барабана имеет цилиндрическую форму и изготовляется из полос профильного железа, соединенных кольцами, в промежутки между которыми проваливается отвалившаяся кора. У выхода из барабана окоренные балансы окончательно очищаются от остатков коры струей воды.

Недостаточно окоренные балансы возвращаются в барабан.

Качество окорки характеризуется степенью удаления коры с поверхности балансов (%) и определяется по формуле:

где О – степень окорки, %; S – площадь всей боковой поверхности баланса, м2;

S1 – неокоренная площадь боковой поверхности баланса, м2.

В корообдирочных барабанах начальная стадия окорки протекает медленно, затем, по мере повреждения коры, окорка ускоряется, но при достижении степени окорки 80…90 % снова резко замедляется. Основными технологическими факторами, регулируемыми с целью достижения заданной степени окорки, являются расход и параметры теплоносителя (воды и пара) и продолжительность пребывания балансов в барабане.

3.2.3. Односекционный корообдирочный барабан КБ и КБП Корообдирочные барабаны предназначены для групповой (сухой или мокрой) окорки древесины хвойных и лиственных пород с использованием в качестве интенсификатора окорки пара или подогретой воды. Область применения – целлюлозно-бумажные и лесозаготовительные предприятия.

Односекционные корообдирочные барабаны (рис. 3.7, 3.8) включают пер- Рис. 3.7. Односекционный форированную цельносварную секцию корообдирочный барабан [27] (4) с опорными бандажами (6), приводную и опорно-упорные станции (7), выпускное устройство с гидроприводом (8), загрузочную стенку (1), лотки (5) для отвода отходов окорки и отсоса парпылевыделений и электрооборудование. Секция устанавливается с уклоном 1 : 150 на две опорно-упорные станции и приводится во вращение от двухсторонней приводной станции через зубчатый венец.

Выгрузка древесины Рис. 3.8. Односекционный корообдирочный барабан [27]:

1 – стенка загрузочная; 2 – станция приводная; 3 – установка зубчатого венца;

4 – секция; 5 – установка лотков отвода отходов окорки; 6 – установка бандажа;

По требованию заказчика, корообдирочные барабаны могут поставляться с постоянной или с регулируемой частотой вращения секции. В зависимости от направления вращения секции – по часовой или против часовой стрелки – барабаны могут изготавливаться левого (КБ) и правого (КБП) исполнений. Выпускное устройство с диагональным затвором обеспечивает регулирование степени заполнения секции и полное ее опорожнение при обслуживании и ремонте.

Перфорированные зоны секции ограждены лотками закрытого типа.

Конструкции и габариты узлов корообдирочных барабанов обеспечивают их транспортирование железнодорожным транспортом.

Технические характеристики барабанов приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2. Технические характеристики барабанов КБ и КБП [27] Размер окариваемой древесины, мм: - длина l 700…2 000 700…2 000 700…2 000 700…2 000 700… Частота вращения секций, Габаритные размеры, мм:

Масса комплекта поставки, кг 111 000 118 000 210 000 220 000 3.2.4. Двухсекционные корообдирочные барабаны КБ-420А, КБП-420А, КБ-425А, КБП-425А, КБ-530 и КБП- Двухсекционные корообдирочные барабаны (рис.3.8) включают одну полностью перфорированную (открытую) и одну частично перфорированную (глухую) секции, две опорные и две опорно-упорные станции, два привода, устройство выпускное с гидроприводом или пневмоприводом затвора, стенку загрузочную, лотки для отвода отходов окорки и отсоса паропылевыделений и электрооборудование.

На рис. 3.9 представлена схема двухсекционного корообдирочного барабана. Рис. 3.8. Двухсекционный Секции (2), (3) соосно устанавливаются на корообдирочный барабан [27] опорную и на опорно-упорную станции (4) и приводятся во вращение от автономных приводов (8) через зубчатый венец (7). В зависимости от направления вращения секции, по часовой стрелки или против часовой стрелки, барабаны могут изготавливаться левого (КБ) и правого (КБП) исполнений. Привод обеспечивает вращение секций с частотой 6 или 9 мин–1, в зависимости от требования. Выпускное устройство (6) с горизонтальным затвором обеспечивает регулирование степени заполнения секции и может обеспечить полное прекращение выгрузки древесины. Перфорированные зоны секций ограждены лотками закрытого типа (9).

Выгрузка древесины Рис. 3.9. Двухсекционный корообдирочный барабан [27]:

1 – стенка загрузочная; 2 – секция открытая; 3 – секция глухая; 4 – станция опорная;

5 – устройство выпускное; 6 – установка бандажа; 7 – установка зубчатого венца;

8 – станция приводная; 9 – установка лотков отвода отходов окорки Барабан работает непрерывно, но полным закрытием затвора на необходимое для окорки время может быть обеспечен периодический режим работы барабана. При вращении барабана каждый из находящихся в нем балансов претерпевает ряд последовательных подъема – обрушения, в процессе которых подвергается разнообразным динамическим воздействиям. В барабанах непрерывного действия поверхность обрушения наклонена не только в плоскости поперечного, но и продольного сечения барабана за счет разностей уровней окоряемого сырья на входе и выходе из барабана. Уровень на входе определяется интенсивностью загрузки, а на выходе – степенью открытия затвора. Наклон поверхности обрушения в плоскости продольного сечения обеспечивает продвижение балансов вдоль барабана с определенной скоростью. В табл. 3.3 представлена техническая характеристика двухсекционных корообдирочных барабанов.

Размеры окариваемой древесины, мм: - длина l 700…4 000 700…4 000 700… 3.2.5. Расчет производительности и мощности привода Различают транспортную и технологическую производительность корообдирочных барабанов.

Транспортная производительность (Qт, м3/ч) определяется средней скоростью продвижения балансов или эквивалентным углом наклона плоскости обрушения и задается интенсивностью загрузки барабана:

где k – коэффициент полнодревесности укладки балансов в барабане (табл. 3.4);

D – внутренний диаметр барабана, м; – угловая скорость вращения барабана, с–1;

– половина центрального угла сегмента заполнения, град; – угол наклона поверхности обрушения в продольной плоскости сечения барабана, град; g – ускорение свободного падения (9,81 м/с2); – угол динамического обрушения, град; v – усредненный коэффициент взаимодействия (трения) балансов, равный 0,4.

Таблица 3.4. Значения коэффициента полнодревесности k* [21] Для барабанов с механическими интенсификаторами значение k принимаются с коэффициентом 0,85.

d и l – диаметр и длина окариваемых балансов.

Технологическая производительность барабанов непрерывного действия определяется средней продолжительностью пребывания балансов в барабане, необходимой для обеспечения средней степени окорки. Ввиду высокой изменчивости сырьевых факторов (породы, размеров, состояния древесины) и вероятностного характера процесса перемещения балансов в барабане технологическая производительность колеблется в широких пределах и не поддается теоретическому расчету. Для ориентировочных расчетов технологической производительности барабанов непрерывного действия может быть использована эмпирическая формула, значения коэффициентов которой установлены на основе анализа результатов исследования барабанов, приемочных и контрольных испытаний и обобщения опыта эксплуатации барабанов на лучших предприятиях страны [21, 22]:

где Q0 – удельная базовая производительность, м3/(ч м) (табл. 3.5, 3.6); L – длина барабана, м; k, kl, ks – эмпирические коэффициенты, учитывающие соответственно состояние древесины, ее размеры и требуемую степень окорки (табл. 3.7, 3.8, 3.9); kn – коэффициент, учитывающий частоту вращения барабана:

Здесь – относительная частота вращения барабана: = n/nкр (n – частота вращения барабана, мин–1; nкр – критическая частота вращения барабана, мин–1:

nкр = ), 0 = 0,3 – базовая относительная частота вращения барабана).

Таблица 3.5. Удельная базовая производительность Q0 барабанов с механическими интенсификаторами окорки, м3/(ч м) [22] Таблица 3.6. Удельная базовая производительность Q0 барабанов барабана, м вид температура, С ель, пихта сосна, осина береза, лиственница Температура коры Для полусухой окорки.

Наилучший результат эксплуатации барабанов непрерывного действия достигается тогда, когда транспортная и технологическая производительность совпадают. Превышение транспортной производительности над технологической влечет за собой снижение степени окорки, а занижение ее значения увеличивает потери древесины и, соответственно, уменьшает объем окоренного баланса.

Мощность привода корообдирочного барабана складывается из мощности, расходуемой на преодоление трения в опорно-приводных устройствах (Nтр), и полезной мощности, расходуемой на окорку и перемещение балансов (Nпол). Полезная мощность определяется работой сил динамического взаимодействия балансов и практически мало зависит от их состояния и продолжительности пребывания в барабане, т. е. с производительностью барабана связана лишь косвенно:

где Nуст – установленная мощность привода, кВт; N – потребляемая мощность, кВт; – КПД привода; Nтр – мощность, расходуемая на преодоление сил трения, кВт; Nпол – полезная мощность, кВт. Здесь где n – частота вращения барабана, мин–1; v – коэффициент, учитывающий точность сборки и монтажа барабана, v = 1,05; G – общий вес корпуса секций и древесины, Н; Dб, Dp и dц – диаметры соответственно бандажа, опорного ролика и цапфы оси опорного ролика, м; µ – коэффициент трения качения бандажа по опорным роликам, м, µ = 0,0015 м; f – коэффициент трения в подшипниках опорных роликов, f = 0,0125; – угол между вертикальной осью сечения барабана и осью опорного ролика, град.

Для расчета полезной мощности барабана рекомендуется формула:

где – удельный вес древесины, Н/м3.

Для перфорированных секций с относительной скоростью вращения 0,3…0,4 можно пользоваться следующей эмпирической формулой:

Использование коры после окорки древесины является предметом многочисленных исследований и конструкторских разработок [22]. Одним из направлений использования коры является ее измельчение и применение для производства изоляционных и древесноволокнистых плит и других подобных изделий.

Предложен способ переработки коры в гумус. Разработаны технологии экстрагирования коры водой, щелочами или растворами солей с целью получения производных фенола, которые могут использоваться в качестве дубителей или связующих. Наиболее распространенным способом использования отходов окорки является их сжигание. В связи с тем, что теплота сгорания коры очень низкая, перед сжиганием ее обезвоживают. Для обезвоживания применяется два вида оборудования – дренирующие конвейеры и водоотделительные барабаны. Выбор того или другого оборудования определяется в основном компоновочными решениями древесно-подготовительного цеха. Дренирующий конвейер представляет собой скребковый конвейер, установленный в перфорированном металлическом желобе. Желоб имеет горизонтальный и наклонный участки и заканчивается выгрузочным бункером. Горизонтальный участок размещают в проеме фундамента корообдирочного барабана. Тяговый орган конвейера состоит из двух пластинчатых цепей, связанных траверсами из уголкового проката, к которым прикреплены резиновые шаберы. Рабочая нижняя ветвь скользит по металлическому перфорированному (диаметр отверстий 5 мм) дну желоба, под которым проходит канал для стока воды. Смесь коры и воды поступает на дренирующий конвейер по защитным листам корообдирочного барабана. Вода уходит в сточный канал через перфорацию дна желоба, а кора скребками транспортируется к выгрузочному бункеру. Технические характеристики дренирующих конвейеров марки КД представлены в табл. 3.10.

Таблица 3.10. Технические характеристики дренирующих конвейеров [22] Конвейер КД-35 предназначен для отвода коры от барабанов мокрой окорки.

Параметры конвейера КД-09 согласованы с параметрами корообдирочных барабанов полусухой окорки типоразмеров КБ-420 и КБ-425.

Параметры конвейера КД-11 согласованы с параметрами комбинированного барабана КБ-530М.

На рис. 3.10 представлен барабан водоотделительный. Рабочим органом водоотделительного барабана является сварной перфорированный барабан (1).

К рубашке барабана изнутри приварены винтовые лопасти, образующие внутренний конвейер (2). Для ускорения разгрузки винтовой конвейер выполнен с переменным шагом, увеличивающимся к разгрузочной стороне барабана. С выходной стороны барабан открыт, с входной имеет коническую горловину, на которой закреплено зубчатое колесо привода. Барабан бандажами опирается на четыре ролика, установленные на балках, перекрывающих канал для стока воды. Привод барабана осуществляется от асинхронного электродвигателя через редуктор и открытую зубчатую передачу. Короводяная смесь из короотводного лотка по переходу и патрубку, входящему в горловину барабана, поступает внутрь барабана. Вода удаляется через отверстия перфорации, а кора перемещается винтовым конвейером и выгружается на ленточный конвейер. На выходной стороне под барабаном расположена воронка для сбора воды из части барабана, выступающей за преде- Рис. 3.10. Барабан водоотделительный 184-3 [4]:

лы сточного канала. Для промыв- 3 – патрубок; 4 – приводная станция;

ки перфорационных отверстий ба- 5 – опорная станция; 6 – канал для стока воды рабана установлены спрыски.

Водоотделительные барабаны используют в древесно-подготовительных цехах также для осветления корусодержащих вод после операции обезвоживания и отжима коры и для сгущения отходов сортирования древесной массы, полуцеллюлозы и других волокнистых материалов. Отличительные особенности этих барабанов – меньший диаметр перфорации и ступенчатое регулирование частоты вращения. В табл. 3.11 представлены технические характеристики водоотделительных барабанов.

Таблица 3.11. Технические характеристики водоотделительных барабанов [22] Наименование параметра Первой стадией обезвоживания коры является естественное стекание воды сквозь перфорированную поверхность под действием силы тяжести. Отжим – вторая стадия обезвоживания коры с целью снижения ее относительной влажности до 50…55 %. Короотжимные прессы устанавливают либо после водоотделительного барабана (первая стадия обезвоживания) или дренирующего конвейера, либо после корорубки. Второй вариант менее энергоемок и обеспечивает более надежную работу корорубок и короотжимных прессов и установленных за ними рыхлителей коры.

Выпускается два типа короотжимных прессов:

– цепные ДО-318М непрерывного действия (рис. 3.11) [4];

– поршневые ПКП-11 циклического действия (рис. 3.12).

Наибольшее распространение получают пресса циклического действия.

Поршневой пресс (рис. 3.12) состоит из двух секций – подающей (4) и прессующей (2). Подающая секция представляет собой прямоугольный Рис. 3.11. Короотжимной пресс желоб с расположенным в нем толкателем (5), ко- непрерывного действия [1] торый перемещается в направляющих под действие усилия горизонтального гидроцилиндра (6).

Рис. 3.12. Короотжимной пресс циклического действия [22]:

1 – гидроцилиндр прессовой балки; 2 – прессующая секция; 3 – прессовая балка;

4 – подающая секция; 5 – толкатель; 6 – гидроцилиндр толкателя Сверху к желобу примыкает загрузочный люк, нижний фланец которого снабжен ножевым устройством для отсекания коры. Люк верхним фланцем соединяется с коропроводом. Желоб стыкуется с прессовой камерой, дно и стенки которой перфорированы для удаления отжимаемой воды. Потолок камеры составляет подвижная прессующая балка (3), перекрывающая при повороте разгрузочное отверстие и образующая с днищем камеры клиновое пространство. Поворот балки осуществляется вертикальным гидроцилиндром (1). В начале рабочего цикла толкатель находиться в крайнем правом положении, прессующая балка опущена, а в клиновом пространстве находится пробка из отжатой коры. Через люк в желоб поступает новая порция влажной коры. При рабочем ходе толкателя прессующая балка поднимается, пробка отжатой коры выталкивается наружу и камеру заполняет частично отжатая кора, подаваемая толкателем. При дальнейшем движении толкатель включает контакт, дающий сигнал к опусканию прессующей балки. При опускании балки срабатывают блокировки, обеспечивающие возврат толкателя в исходное положение. Прессующая балка, опускаясь, завершает процесс отжима коры и вновь образует клиновую пробку. В желоб снова поступает порция влажной коры, цикл повторяется. Управление работой пресса осуществляется системой автоматики с программным устройством.

Гидростанция пресса состоит из масляного бака, двух насосов, приводимых в действие электродвигателями, маслоохладителя и гидроаппаратуры управления. Для сглаживания гидравлических ударов в системе установлен гидроаккумулятор. Техническая характеристика короотжимного пресса ПКП- приведена в табл. 3.12.

Таблица 3.12. Техническая характеристика ПКП-11[21] Для разбивания спрессованной коры применяют разрыхлители РШ-1 и РШ-2. РШ-2 используется, если в технологической линии установлен один пресс, а РШ-1 – в случае двух прессов. Разрыхлитель коры представляет собой два параллельных, расположенных с небольшим (около 40 мм) зазором винтовых конвейера, вращающихся навстречу друг другу и приводимых в движение от одного двигателя-редуктора. Конвейеры помещены в сварной корпус, в днище которого имеется выгрузочный люк.

На рис. 3.13 представлен чертеж корорубки КР-4. Рабочий орган корорубки – ножевой ротор, расположенный в центре сварного цилиндрического корпуса. Ротор насажен на вал, установленный в опоре на подшипниках качения.

Опора ротора крепится болтами к основанию корпуса. Сверху на корпусе установлена загрузочная воронка, а сбоку имеется окно для выброса измельченной коры. Вращение ротора осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу. Электродвигатель и корпус крепятся на общей раме. Механизм резания включает четыре ножа и три контрножа. Ножи установлены на роторе шарнирно с помощью пальцев и прижимных планок и располагаются радиально при вращении ротора за счет центробежных сил. Контрножи установлены снаружи корпуса также шарнирно и снабжены специальными резиновыми пружинами, удерживающими их в рабочем положении. Режущая часть контрножа заходит внутрь корпуса и располагается ниже ножей на 3…8 мм.

Режущие кромки ножей и контрножей наплавлены твердым сплавом. Зазор между ножами и контрножами регулируется перемещением ротора в осевом направлении при помощи болтов и прокладок. Мелкие частицы коры измельчают преимущественно на лету, а крупные частицы – в зоне контрножей. Измельченная кора проваливается вниз, попадает на нижний диск ротора, снабженный лопатками, и выбрасывается через окно на конвейер отбора коры. Корорубка способна измельчать отщепы древесины площадью поперечного сечения до 6 см2 и длиной до 0,8 м при содержании их в отходах окорки до 20 %.

а – разрез; б – узел резания коры; 1 – рама; 2 – опора ротора; 3 – корпус; 4 – ножевой ротор;

5 – загрузочная воронка; 6 – контрнож; 7 – электродвигатель; 8 – нож; 9 – резиновое кольцо Недробимые отходы благодаря шарнирному креплению ножей и контрножей опускаются вниз и выбрасываются из корорубки. Выпускаются корорубки двух типоразмеров с вертикальным ротором и шарнирно закрепленными контрножами – КР-4 и КР-5 (табл. 3.13).

Корорубки КР-4 и КР-5 характеризуются высокой производительностью, Эксплуатационной надежностью и ремонтнопригодностью, а также компактностью.

1. Какой основной способ снятия коры с древесины используется в ЦБП?

2. Основные части корообдирочных барабанов. Характер и причины движения балансов в барабане.

3. Конструкция глухой и открытой секции барабанов Удаление коры из секции.

4. Механизм отделения коры от древесины при различных способах окорки.

5. Расчет производительности и мощности на привод секций корообдирочных барабанов.

6. Утилизация коры: способы, применяемое оборудование.

Таблица 3.13. Техническая характеристика корорубок [22] После удаления коры балансы измельчают до размеров технологической щепы на дисковых рубительных машинах (рис. 3.14, 3.15). При рубке балансов на существующих рубительных машинах геометрические размеры щепы варьируются в широких пределах:

– толщина от 10…12 до 0,1 мм;

– ширина от 60 до 0,5 мм.

Рис. 3.14. Технологическая щепа Рис. 3.15. Работа автопогрузчика. Операция:

В зависимости от назначения щепа может быть классифицирована следующим образом (рис. 3.16).

Щепа марок Ц1, Ц2 и Ц3 предназначена для использования в целлюлознобумажной промышленности для производства сульфатной, сульфитной и бисульфитной целлюлозы, различных видов полуцеллюлозы и древесной массы, направляемых на изготовление различных видов бумаги и картона:

– марки Ц1 – для производства сульфатной целлюлозы и древесной массы, направляемой на изготовление бумаги с регламентируемой сорностью;

– марки Ц2 – для производства сульфитной целлюлозы и древесной массы, направляемой на изготовление бумаги и картона с нерегламентируемой сорностью, а также сульфатной и бисульфатной целлюлозы, направляемой на изготовление бумаги и картона с регламентируемой сорностью;

– марки Ц3 – для производства сульфатной целлюлозы и различных видов полуцеллюлозы, предназначенных для изготовления бумаги и картона с нерегламентируемой сорностью.

Щепа марок ПВ и ПС предназначена для использования в плитных производствах:

– марки ПВ – для производства древесноволокнистых плит;

– марки ПС – для производства древесностружечных плит.

Щепа марок ГП1, ГП2, ГП3 предназначена соответственно для производства:

– марки ГП1 – спирта, дрожжей, глюкозы и фурфурола;

– марки ГП2 – пищевого кристаллического ксилита;

– марки ГП3 – фурфурола и дрожжей при двухфазном гидролизе.

Требования к щепе для целлюлозно-бумажного и гидролизных производств, изготовления древесностружечных и древесноволокнистых плит регламентируются ГОСТ 15815-83 «Щепа технологическая. Технические условия» [24]. Размеры щепы в зависимости от марок приведены в табл. 3.14, требования к щепе по содержанию в ней коры, гнили и минеральных включений изложены в табл. 3.15.

Таблица 3.14. Геометрические размеры щепы [24] Марка Длина Толщина щепы, Марка Длина Толщина щепы, Марка Массовая доля, %, не более Марка Массовая доля, %, не более Щепа для целлюлозного производства и производства древесноволокнистых плит должна быть без мятых кромок, угол среза равен 30…60, количество щепы, не соответствующей этим требованиям, не должно превышать 30 % от объема партии. Требования к щепе по массовой доле остатков на ситах анализатора приведены в табл. 3.16.

Таблица 3.16. Требования к щепе по массовой доле остатков на ситах анализатора [24] Массовая доля остатков на Установленный норматив (%) для марок щепы 20 и 10 мм, не менее 86,0 84,0 81,0 90,0 90,0 94,0 79,0 85, Породы древесины, используемые для производства щепы, и требования к щепе различного назначения по содержанию в ней доли хвойных и лиственных пород приведены в табл. 3.17, 3.18.

Таблица 3.17. Содержание хвойных и лиственных пород в щепе для производства целлюлозы, полуцеллюлозы и древесной массы [24] Продукция, сульфитная цел- – Береза, осина, тополь, Не более 10 Не менее люлоза венница отдельно Нейтрально-суль- Не допускается Все породы Не допускается фитная целлюлоза Таблица 3.18. Содержание хвойных и лиственных пород в щепе Продукция, Производство фурфу- Не допускается Береза, бук, клен, Не допускается В щепе для производства древесностружечных плит и гидролиза качество кромок и угол среза не учитывают. Общих требований к топливной щепе не существует. Такое положение объясняется тем, что фракционный состав щепы, предназначенной для сжигания, определяется в основном конструкцией топки.

К щепе, используемой в качестве органического заполнителя в арболите, предъявляются следующие требования:

– размеры древесных частиц не должны превышать по длине 40 мм, по ширине – 10 мм, по толщине – 5 мм;

– содержание коры в измельченной древесине не должно превышать 10 %;

– содержание хвои и листьев в измельченной древесине не должно превышать 5 %.

Фракционный состав щепы, используемой в качестве органического заполнителя, должен находиться в пределах, указанных в табл. 3.19.

Таблица 3.19. Требования к щепе, используемой в качестве органического заполнителя по массовой доле остатков на ситах анализатора [22] Наибольший размер – длина щепы в направлении волокон, наименьший – толщина щепы в тангенциальном или радиальном, промежуточном между ними направлении. Толщина щепы измеряется в направлении, перпендикулярном направлению волокон. Оптимальные размеры щепы следующие: длина вдоль волокон от 15 до 20 мм, толщина 3…5 мм, ширина щепы не имеет существенной роли, но устанавливается в пределах от 2 до 20 мм по условиям сортирования.

Деформация щепы характеризует ее повреждение в процессе измельчения.

3.3.1. Классификация рубительных машин Классификация рубительных машин (рис. 3.17, 3.18).

рубительная машина МРР850 [27] рубительная машина МР7-300А [27] По конструктивным признакам:

– барабанные – режущие ножи размещены на поверхности вращающегося барабана:

– машины с рабочим органом в виде цилиндра;

– машины с рабочим органом в виде конуса;

– машины с рабочим органом в виде двух конусов, расположенных на одной оси и соединенных друг с другом вершинами;

– дисковые – режущие ножи расположены на вращающемся в вертикальной, горизонтальной и наклонной плоскости диска.

По мобильности:

– передвижные (прицепные, полуприцепные, смонтированные на раме базового трактора);

– стационарные.

По способу загрузки древесины:

– с горизонтально расположенным питающим патроном, древесину в который подают цепным или ленточным транспортером, рольгангом или шнеками;

– с питающим патроном, наклоненным в вертикальной плоскости, древесина в котором перемещается за счет гравитационных сил;

– с комбинированной загрузкой, оснащенные двумя патронами;

По способу удаления щепы из машины:

– удаление щепы вверх по щепопроводу с помощью воздушного потока;

– удаление щепы вниз на транспортер;

– «безударное» удаление щепы, происходящее примерно по направлению подачи сырья в машину.

В основе процесса работы рубительных машин лежит рубка древесины в торцово-продольно-поперечном направлении.

Барабанные машины предназначены для измельчения на щепу сучьев, вершин, горбылей и реек и снабжены рабочим органом в виде барабана с ножевыми впадинами (рис. 3.19а) или подножевыми прорезями (рис. 3.19б), в последнем случае барабан делают пустотелым.

Рис. 3.19. Схемы рубки древесины в барабанных рубительных машинах [22]:

а – щепа поступает в ножевые впадины; б – щепа поступает в барабан;

в – схема для расчета барабанной машины; 1 – барабан; 2 – нож; 3 – загрузочный патрон;

4 – подножевая впадина; 5 – контрнож; 6 – щепоотводящий патрубок; 7 – подножевая щель Барабан снабжают 2…8 ножами, диаметр барабана 0,6…1 м, угловая скорость 60…120 рад/с.

Подача древесины к ротору машины обеспечивается:

– при наклонном патроне – под действием силы тяжести;

– при горизонтальном – при помощи горизонтальных и вертикальных вальцов или гусеничного механизма (горизонтальный патрон размещают ниже оси вращения барабана перпендикулярно к ней или под углом 30…35°).

У машин с барабанами, имеющими ножевые впадины, щепа подается вниз на транспортер. Если барабан имеет ножевые прорези, то щепа поступает внутрь его и вентилятором выносится в циклон по трубопроводу. На рис. 3.19а режущие ножи (2) размещены на поверхности вращающегося барабана (1). Измельчаемая древесина подается по загрузочному патрону (3), положение которого характеризуется величинами углов примыкания: в вертикальной плоскости (a1) и в горизонтальной плоскости (a2). Контрнож (4), закрепленный на дне патрона, стабилизирует процесс резания и предохраняет элементы конструкции машины от преждевременного износа и деформации.

Типичным представителем барабанных рубительных машин может служить резцовая машина с загрузочным патроном, имеющим проходное сечение размером 80 см и производительность 15 м3/ч, марки МРБР8-15Н, представленная на рис. 3.20.

1 – лоток; 2 – контрнож; 3 – крышка контрножа; 4 – ротор; 5 – кожух;

6 – экран; 7 – загрузочный лоток; 8 – двигатель; 9 – станина Приоритет на целлюлозных заводах получили дисковые рубительные машины, рабочим органом которых является массивный стальной диск с ножами (рис. 3.21). Диск закреплен на стальном валу, вращающемся обычно в трех подшипниках, из которых один – упорный, гребенчатый или шариковый, другие два – иногда роликовые, иногда скользящие, с кольцевой смазкой. В зависимости от величины и производительности машины, диаметр диска может изменяться от 2 000 до 4 000 мм, частота его вращения – от 150 до 650 об/мин. Число рубящих ножей, которые крепятся на диске, в старых конструкциях составляет 3…5 (малоножевые машины), в новых – 8…16 (многоножевые машины).

Рис. 3.21. Поперечный разрез дисковой рубительной машины [4]:

1 – диск с ножами; 2 – патрон; 3 – кожух; 4 – шкив; 5 – вал; 6 – подшипник упорный;

7 – роликовые подшипники; 8 – лопатки для выброса щепы 3.3.2. Малоножевые рубительные машины В малоножевых машинах (рис. 3.22) в направлении близком к радиальному (под углом 8…11°) в диске (1) по числу ножей расположены сквозные прорези (2) шириной около 100 мм и длиной, соответствующей длине ножа. По обе стороны от прорези в теле диска на лицевой его стороне устроены впадины или гнезда со сквозными отверстиями для болтов (3). Большее по размерам гнездо служит для закрепления в нем ножа (4) размером 600700 200 2025 мм и имеющего форму четырехугольной пластины из закаленной стали. Одна из кромок ножа заточена в виде лезвия под углом 35…40°, причем чаще всего нож затачивают на две фаски: сначала снимают острую фаску под углом 25…30°, а затем затачивают острие под менее острым углом. Нож укладывают в гнездо и крепят сквозными болтами, утопленными на лицевой стороне заподлицо с диском. С помощью клиновидной подкладки нож закрепляют в гнезде так, чтобы лезвие его выступало на 10…12 мм над поверхностью диска. Чтобы создать твердую опору для ножа, за тыльной кромкой ножа укладывают стальную прокладку (6). Ширина ее должна изменяться по мере износа ножа и уменьшения его ширины, вследствие чего приходится иметь набор прокладок. Чтобы этого избежать, прокладку делают в виде клина, скользящего в направляющих и одной своей стороной упирающегося в тыльную сторону ножа (рис. 3.22). Положение клина, а следовательно, и ножа устанавливается с помощью винта (7), квадратная головка которого выведена в гнездо на ободе диска. В расположенное по другую сторону прорези меньшее гнездо закладывают заподлицо с диском и закрепляют в нем болтами стальную планку (8), предохраняющую кромку прорези диска от износа.

Рис. 3.22. Крепление ножа к диску с прокладкой в форме клина [4]:

5 – клиновидная подкладка; 6 – прокладка в форме клина;

Для подведения бревна под ножи диска служит наклонный патрон в виде желоба четырехугольного, овального или круглого сечения (рис. 3.21). Патрон устанавливают так, чтобы ось его составляла с горизонтальной плоскостью угол 45…50°, а горизонтальная проекция его оси – некоторый угол к оси вала (в разных конструкциях машин угол изменяется от 0 до 45°). Косое направление подачи бревна значительно облегчает отруб, уменьшая расход энергии на рубку.

Днищу прямоугольного патрона поворотом его вокруг оси в сторону вращения часто придают дополнительный наклон. Благодаря этому бревно при рубке скатывается в нижний угол патрона и меньше подпрыгивает при ударах ножей. Для предохранения стенок патрона от износа днище и стенку его футеруют стальными съемными пластинами. Под нижнюю кромку патрона устанавливают направленный перпендикулярно плоскости диска упорный нож или контрнож (рис. 3.21) в виде стальной пластины с гранью, заточенной под прямым углом. Диск машины заключен в кожух из листовой стали с закрываемыми во время работы окнами, которыми пользуются для смены ножей. В верхней части к кожуху присоединяется рукав прямоугольного или круглого сечения с небольшим циклоном на конце. Через этот рукав выбрасывается щепа прикрепленными к ободу диска лопатками и струей воздуха, засасываемого лопатками в машину. Высота выброса щепы, считая от оси машины, не должна превышать 3…4 м. В некоторых конструкциях кожухом закрывается только верхняя половина диска, выходной рукав отсутствует, и щепа из машины падает вниз на расположенный под нею транспортер. Машина приводится во вращение от двигателя через ременную или клиноременную передачу. Применяется также привод непосредственно от асинхронного электродвигателя, располагаемого на одном фундаменте с машиной [3].

На рис. 3.23 показан механизм рубки. Дисковый нож и контрнож образуют «ножницы», расстояние между лезвиями 0,5…1 мм. Дисковый нож отрезает от бревна шайбу, толщина которой зависит от выступа ножа над поверхностью диска. Шайба в процессе рубки раскалывается на отдельные щепочки, которые проскакивают сквозь прорезь диска, ударяются о стенки кожуха и дробятся. Бревно движется в патроне по направлению к диску в процессе самого отруба, под влиянием затягивающего действия ножа. Торцовая поверхность бревна при этом не остается параллельной поверхности диска, а располагается к ней под некоторым острым Рис. 3.23. Механизм рубки [23]:

углом у. который называется углом затяпатрон; 4 – планка;

гивания (рис. 3.23). Сойдя с ножа, бревно упирается своим концом в диск и скользит по нему далее, до встречи со следующим ножом. Поверхность отруба при этом приобретает некоторую вогнутость. Толчок бревна о диск сопровождается отскакиванием бревна и, как следствие этого, нарушением длины отруба. Одновременно с этим наблюдается приподнимание заднего конца полена как результат давления ножа, стремящегося опрокинуть его через кромку упорного ножа. Диаметр ножевого диска (Dд) в зависимости от производительности машины и сечения измельчаемых лесоматериалов составляет от 1 до 3 м, угловая скорость – от 16 до 52 с–1, количество ножей на диске – от 3 до 16 шт. В связи с тем, что количество ножей влияет на качество получаемой щепы, рекомендуется принимать количество ножей, равным 8…16.

3.3.3. Многоножевые рубительные машины Развитие конструкции рубильной машины для увеличения ее производительности и улучшения качества щепы направлено в сторону создания многоножевых машин с числом ножей от до 16 [4]. Принципиальное отличие многоножевой машины от малоножевой заключается в том, что бревно при рубке находится одновременно под действием двух соседних ножей, как это показано на рис. 3.24. В результате процесс рубки бревна протекает не- Рис. 3.24. Непрерывное резание прерывно и устраняется подскакива- древесины в многоножевой машине [4] ние его в патроне.

Условие непрерывности резания выражается следующей формулой [3]:

где Rр – радиус реза, равный расстоянию от центра диска до оси бревна; d – диаметр бревна; 1 – угол наклона патрона к горизонтальной плоскости (обычно 45…52°); z – число ножей.

Отсюда следует, что для соблюдения принципа непрерывности резания радиус должен быть возможно малым, т. е. патрон, а следовательно, и ножи должны быть расположены как можно ближе к центру диска. Следствием этого является необходимость при большом числе ножей весьма тесно располагать их на диске; нож приходится крепить в прорези диска, в верхней ее грани, срезанной под углом около 45° к поверхности диска.

Диск многоножевой машины изготовляют из катаной стали или в виде стальной отливки. Иногда диск выполняется из двух дисков, скрепленных заклепками [3]. Для предохранения от износа к диску крепятся секторные сменные листы (1) (рис. 3.25). Для ножей в диске имеются небольшие гнезда, в которые вставляются заподлицо с диском держатели (2). Контрнож (3) располагается в днище патрона и затачивается под углом 135°. Дисковый нож (4) лежит на опоре (5), вставленной в гнездо под держатели, и прижимается болтом (6), конец которого вставлен в держатель, а головка выведена на тыльную сторону диска. Для получения равномерной щепы необходимо выдерживать одинаковый выпуск всех дисковых ножей. Для этого вновь заточенный нож помещают в мерительную коробку (7) и при помощи регулировочных винтов (8) выбирают зазор по всей длине ножа. Зазор между контрножом и дисковыми ножами не должен превышать 0,8…1 мм; его устанавливают с помощью регулировочного винта в подшипниках на конце вала диска.

Рис. 3.25. Крепление дискового ножа в многоножевых машинах [4]:

1 – секторный защитный лист; 2 – держатель; 3 – контрнож;

У некоторых конструкций многоножевых машин на валу насажен дополнительный холостой диск-маховик и имеется тормозное устройство, позволяющее быстро остановить диск после выключения двигателя.

Привод многоножевых машин большей частью осуществляется непосредственно от асинхронного электродвигателя или через клиноременную передачу. Угол заточки ножей () обычно нахо- 1 – нож; 2 – ножевой диск; 3 – измельчаемый дится в пределах от 30 до 45° материал; 4 – кожух; 5 – загрузочный патрон;

(рис. 3.26). Загрузочный патрон 6 – подножевая впадина; 7 – контрнож; 8 – щепа (5) дисковых машин может располагаться наклонно или горизонтально. Машины с наклонным патроном применяют для измельчения коротких лесоматериалов, поступающих к диску под действием силы тяжести.

Машины с наклонным патроном применяют для измельчения коротких лесоматериалов, поступающих к диску под действием силы тяжести. Наклонный патрон составляет с горизонтом угол 1 = 45°, а с плоскостью диска в плане – 2 = 45…75°. Горизонтальные патроны (в этом случае назначают 2 = 35…40°) применяют для измельчения длинных лесоматериалов, которые подают в машину горизонтальными транспортерами различных типов.

Дисковые ножи тупятся довольно быстро, и их приходится менять не менее одного раза, а при неблагоприятных условиях и два раза в смену. Значительно дольше служит упорный нож, сменять который приходится через 10…12 дней, причем в качестве рабочей могут быть использованы по очереди обе грани ножа.

ненной дисковой рубительной машины марки МР2-20. При работе машины МР2-20 древесина через загрузочный патрон (2) подается к ротору (4) и измельчается установленными на нем ножами. Образо- вавшаяся щепа эвакуируется из кожуха (3) с помощью воздушного потока, создаваемого лопатками, прикрепленными к Производственным объе- рубительной машины МР2-20 [22]:

динением «ПетрозаводскМаш» 1 – станина; 2 – загрузочный патрон; 3 – кожух;

предлагается широкий спектр 4 – ротор; 5 – тормоз; 6 – электродвигатель рубительных машин различной конструкции и производительности. Основным оборудованием для производства технологической щепы являются дисковые рубительные машины производительностью от 10 до 300 пл. м3/ч. Дисковые резцовые рубительные машины используются для переработки длинника диаметром до 1 100 мм в топливную и технологическую щепу, а также в щепу для плитного и гидролизного производства. Отличительная особенность этих машин – «секционный» способ резания древесины, позволяющий, при сравнительно малой установленной мощности приводного электродвигателя, перерабатывать древесину больших диаметров.

Барабанные ножевые и резцовые рубительные машины перерабатывают обрезки древесины, отходы деревообработки и лесозаготовок (машина МРБ4-30ГН в состоянии перерабатывать целые деревья с кроной). Продуктом переработки является топливная и технологическая щепа для плитного и гидролизного производства. Для доизмельчения крупной фракции щепы, отсортированной на верхнем сите сортировок, а также отходов переработки древесины используется дезинтегратор. Основные характеристики рубительных машин приведены в табл. 3.20.

К числу несомненных преимуществ многоножевой машины, кроме ее большой производительности, следует отнести повышение равномерности щепы, что подтверждается многочисленными практическими данными.

Таблица 3.20. Технические характеристики рубительных машин, являющихся инженерным продуктом объединения «ПетрозаводскМаш» [27] Дисковая МРР-500 Круглая, низкокаче- min 1000 100…480 15… Барабанная МРБ4-30ГН Отходы лесозагото- 900 500 (размеры слоя 25… ножевая тор ДЗН-04Б пы с сортировок, от- (размеры отходов 3.3.4. Рубительные машины дисковые ножевые МР-10, МР-10Г, МР-20, МР-20Г, МР-40, МР-40Г Назначение. Рубительные машины дисковые ножевые (рис. 3.28) предназначены для измельчения круглой и колотой древесины, отходов лесопиления и деревообработки (горбыль, рейка) на технологическую щепу для целлюлозно-бумажного, плитного и гидролизного производства, топливную щепу. Рубительные машины применяются в лесозаготовительных, лесопильных и деревообрабатывающих предприятиях. Рис. 3.28. Рубительная машина Описание. Рубительные машины (рис. 3.29, дисковая [27] 3.30, табл. 3.21) дискового типа, ножевые, с геликоидальной поверхностью межножевых секторов. Направление подачи сырья в рубительные машины МР-10, МР-20 и МР-40 – наклонное, в рубительные машины МР-10Г, МР-20Г и МР-40Г – горизонтальное. Выброс щепы – вверх, в циклон или вниз на конвейер.

Основные узлы рубительных машин – ротор, кожух, муфта с тормозом и приводной электродвигатель, установленный на общей станине, щит и пульт управления. Привод ротора – от электродвигателя асинхронного типа через втулочно-пальцевую муфту, одна полумуфта которой служит тормозным шкивом.

древесины Рис. 3.29. Рубительные машины МР-10Г, МР-20Г, МР-40Г [27]:

Рис. 3.30. Рубительные машины МР-10, МР-20, МР-40 [27]:

1 – ротор; 2 – кожух; 3 – муфта с тормозом; 4 – приводной электродвигатель;

Таблица 3.21. Технические характеристики рубительных машин дисковых ножевых [27] Производительность, м /ч Диаметр круглой древесины, мм 60…220 60…220 60…250 60…220 60…400 60… Максимальные размеры горбыля, мм:

Массовая доля крупной Мощность приводного Для машин с наклонной подачей сырья – диаметр вписанной окружности.

3.3.5. Машина рубительная дисковая ножевая МР-10Т Назначение. Машина рубительная МР-10Т (рис. 3.31, 3.32) предназначена для переработки круглой и колотой дровяной, отходов лесозаготовок (вершинки, ветви, сучья), отходов лесопиления и деревообработки (горбыль, обрезки досок, рейки) на топливную щепу. МР-10Т применяется в котельных лесопильных, деревообрабатывающих, лесозаготовительных предприятий, а также котельных МЖКХ, Рис. 3.31. Машина Описание. Рубительная машина дискового типа, ножевая (табл. 3.22). В качестве режущего элемента используются серийно выпускаемые рубительные ножи. Направление подачи сырья – горизонтальное, ленточным конвейером. Выброс щепы – вверх, в циклон, или вниз, на конвейер. Привод ножевого ротора от асинхронного электродвигателя через втулочно-пальцевую муфту. Основные узлы рубительной машины – ножевой ротор, кожух, муфта, приводной электродвигатель установлены на общей станине. Одна из полумуфт служит тормозным шкивом.

Щит и пульт управления устанавливаются отдельно, по месту.

Таблица 3.22. Техническая характеристика рубительной машины МР-10Т [27] Проходное сечение загрузочного патрона (ширина высота), мм 3.3.6. Рубительные машины дисковые ножевые Назначение. Рубительные машины дисковые ножевые МР5-150, МР7-300А, МР7-300Б (рис. 3.36) предназначены для измельчения круглой древесины хвойных и лиственных пород на технологическую щепу для целлюлознобумажного, плитного и гидролизного производства (рис. 3.37,). Применяются в цехах по производству щепы целлюлозно-бумажных предприятий. Рис. 3.36. Рубительная машина Описание. Рубительные машины – дисково- дисковая ножевая [27] го типа, ножевые, с плоской поверхностью межножевых секторов (табл. 3.23). Направление подачи сырья в рубительные машины наклонное. Выброс щепы – вверх, в циклон.

Основные узлы рубительных машин – механизм рубки, приводной электродвигатель, муфта зубчатого типа, ленточный тормоз. Механизм рубки включает – ротор с подшипниковыми опорами, загрузочный патрон и кожух, установленные на общей раме сварной конструкции. Механизм рубки собирается на предприятии изготовителе и поставляется заказчику одним поставочным блоком. Привод ротора рубительной машины МР5-150 – от асинхронного электродвигателя с фазным ротором, а рубительных машин МР7-300А и МР7-300Б – от синхронного электродвигателя. Исполнение машин по расположению (левое, правое) и наклону (прямой, развернутый) загрузочного патрона обеспечивает возможность выбора рубительной машины в зависимости от типа заменяемой машины с наименьшими затратами на доработку фундаментов и трактов подачи сырья в машину.

Рис. 3.37. Рубительные машины МР5-150, МР7-300А, МР7-300Б [27] дисковых ножевых рубительных машин МР5-150, МР7-300А, МР7-300Б [27] Производительность, в плотной мере, м /ч 150…180 250…300 300… Длина, мм: - при наклонной подаче сырья 800…4 000 1 000… 3.3.7. Рубительная машина барабанная ножевая МРБ4-30ГН Назначение. Рубительная машина барабанная ножевая МРБ4-30ГН (рис. 3.38) предназначена для измельчения отходов лесозаготовок (веток, вершинок, древесного лома и целых деревьев с кроной), отходов лесопиления и деревообработки (горбыль, рейки) на технологическую щепу для производства плит ДВП, ДСП, гидролиз- Рис. 3.38. Рубительная машина ного производства, и топливную щепу. Применя- барабанная ножевая ется в лесозаготовительных, деревообрабатывающих, мебельных предприятиях, предприятиях для производства плит ДВП, ДСП, котельных, работающих на древесных отходах.

Описание. Рубительная машина (рис. 3.39, табл. 3.24) – барабанного типа, ножевая с горизонтальной принудительной загрузкой сырья и нижним выбросом щепы.

Таблица 3.24. Техническая характеристика машины рубительной МРБ4-30ГН [27] Проходное сечение загрузочного окна механизма подачи, мм:

Характеристика перерабатываемого сырья: - вид сырья Сучья, ветви, вершинки, - размеры слоя в свободном состоянии (ширина высота), мм:

Характеристики вырабатываемой щепы:

Параметры режущего органа механизма рубки:

Установленная мощность приводных электродвигателей, кВт Основные узлы рубительной машины – механизм рубки с приводным электродвигателем и механизм подачи. Механизм рубки включает в себя ножевой барабанный ротор, привод ротора, клиноременную передачу, контрнож и перфорированную решетку, смонтированных на общей сварной станине. Механизм подачи состоит из приводного рольганга с рифлеными роликами и прижимного механизма, состоящего из ролика и прижимного барабана, смонтированных на качающейся раме. Рольганг и прижимной барабан имеют автономные приводы.

3.3.8. Рубительная машина барабанная резцовая МРБР- Назначение. Рубительная машина барабанная резцовая МРБР-800 предназначена для измельчения отрезков древесины (откомлевки, отторцовки) на технологическую щепу для плитного и гидролизного производства и топливную щепу. Применяется в предприятиях для производства плит ДВП, ДСП и котельных, работающих на древесном топливе.

Описание. Рубительная машина (рис. 3.40, табл. 3.25) – барабанного типа, резцовая с наклонной загрузкой сырья и выбросом щепы вниз на конвейер. Основные узлы рубительной машины – ротор с резцами для поперечного резания древесины, сварные станины ротора и привода, соединенные между собой крепежом, лоток приемный. Ротор представляет собой литой полый барабан, на наружной поверхности которо- 1 – многорезцовый ротор; 2 – привод; 3 – контрнож;

го по винтовой линии располо- 4 – лоток для выгрузки щепы; 5 – резец жены резцы. Вращение ротора осуществляется от приводного электродвигателя через клиноременную передачу.

Таблица 3.25. Техническая характеристика машины рубительной МРБР-800 [27] Размеры приемного окна для загрузки сырья, мм:

Параметры перерабатываемого сырья, мм, не более: - диаметр 3.3.9. Рубительные машины дисковые резцовые МРР-300, МРР-500А, МРР-500А-1, МРР-650, МРР-850, МРР12-70ГН Назначение. Рубительные машины дисковые резцовые МРР-300, МРР-500А, МРР-500А-1, МРР-650, МРР-850, МРР12ГН (рис. 3.41) предназначены для измельчения древесины, в том числе и низкокачественной в хлыстах и сортиментах на технологическую щепу для целлюлознобумажного, плитного и гидролизного производства и топливную щепу. Применяются в Рис. 3.41. Рубительные машины лесопильных, деревообрабатывающих и ле- дисковые резцовые [27] созаготовительных предприятиях.

Описание. Рубительные машины МРР-300, МРР-500А, МРР-500А-1, МРРМРР-850, МРР12-70ГН (рис. 3.42, табл. 3.26) – дискового типа, резцовые, с горизонтальной подачей сырья.

Таблица 3.26. Технические характеристики рубительных машин [27] Характеристика перерабатываемой древесины:

Характеристики вырабатываемой щепы:

- массовая доля крупной - массовая доля опилочной Установленная мощность приводных электродвигателей (привод ротора, механизма Габаритные размеры машины с механизмом подачи, мм:

Габариты по ширине и высоте с учетом установки щепопровода в рабочее положение.

Отличительная особенность машин – «секционный» способ резания древесины, позволяющий, при сравнительно малой установленной мощности приводного электродвигателя, перерабатывать древесину больших диаметров. Основные узлы машин – механизм рубки, привод и механизм подачи. Механизм рубки состоит из ротора, диск которого установлен под углом к горизонтальной плоскости, кожуха и загрузочного патрона V-образной формы. Привод ротора механизма рубки – от асинхронного электродвигателя через клиноременную передачу. Для уменьшения времени выбега, при остановке ротора, привод оснащен тормозом ленточного типа с ручным приводом.

3.3.10. Дезинтеграторы ДЗН-1, ДЗН-2, ДЗН-04Б Назначение. Дезинтеграторы ДЗН-1, ДЗН-2, ДЗН-04Б (рис. 3.43) предназначены для доизмельчения крупной фракции щепы, отсортированной на верхнем сите сортировок, а также отходов переработки древесины. Полученная в дезинтеграторах щепа может быть использована в качестве добавки к технологической щепе для целлюлозно-бумажного, плитного и гидролизного производства. Применяются в целлюлознобумажных, лесопильных и деревообрабатывающих предприятиях.

Описание. Дезинтеграторы (рис. 3.44, табл.

3.27) – барабанного типа с наклонной подачей сы- Рис. 3.43. Дезинтеграторы [27] рья и выбросом щепы вниз на конвейер. Основные узлы дезинтеграторов– ротор, станина, кожух, решетки и приводной электродвигатель. Ротор состоит из отдельных ножевых секций, установленных на валу. Количество секций зависит от типоразмера дезинтегратора. Дезинтеграторы имеют две зоны измельчения: на основном контрноже, расположенном в загрузочном проеме верхнего кожуха, и на специальной решетке, установленной под барабаном ротора. Для исключения тяжелых последствий при попадании в дезинтегратор труднодробимых предметов, конструкцией предусмотрено отбрасывание контрножа. Привод ротора – от электродвигателя асинхронного типа через клиноременную передачу.

Рис. 3.44. Дезинтеграторы ДЗН-1, ДЗН-2, ДЗН-04Б [27] Таблица 3.27. Технические характеристики дезинтеграторов ДЗН-1, ДЗН-2, ДЗН-04Б [27] Размеры приемного окна для загрузки сырья, мм:

Размеры отходов переработки древесины, мм:

Рубительная машина МРГС-5 предназначена для измельчения отходов лесозаготовок и рубок ухода в свежесрубленном состоянии в технологическую щепу для производства древесностружечных и древесноволокнистых плит на предприятиях лесного комплекса (табл. 3.28).

Таблица 3.28. Техническая характеристика рубительной машины МРГС-5 [27] Объемная производительность, м3/ ч (не менее):

- при рубке ветвей, сучьев и вершин в дополнительном патроне 1,5… Размеры проходного сечения загрузочного патрона, мм: - основного Основным оборудованием для производства щепы на лесосеке является передвижная рубительная машина. Вариант разработанной ЦНИИМЭ, НИИЦмашем и АО «Петрозаводскмаш» машины показан на рис. 3.45.

Производительность рубительных машин в основном зависит от размеров балансов, частоты вращения диска, числа режущих ножей, длины щепы (выступа ножей над плоскостью диска), углов наклона патрона и способа загрузки.

Производительность рубительной машины (м3/ч) может быть определена по формуле:

где n – частота вращения ножевого диска, мин–1; z – число режущих ножей на диске; lщ – длина щепы (по волокну), м; F – площадь резания, м; Kп – коэффициент загрузки, или подачи (для тихоходных малоножевых машин Kп = 0,7…1,0, для быстроходных многоножевых Kп = 0,3…0,6, а для машин с геликондальной поверхностью диска, т. е. при z = 12…16 и n = 700…900 мин– Kп = 0,1…0,3).

При рубке круглых лесоматериалов производительность машины (м3/ч) определяется по следующей формуле:

где d – средний (эквивалентный) диаметр балансов, м; h – выступ ножей над поверхностью диска, м; 1 – угол наклона патрона к горизонтальной плоскости; 2 – угол разворота патрона в горизонтальной плоскости.

Производительность рубительной машины, в зависимости от различных факторов, можно определить при помощи номограммы, изображенной на рис. 3.46. По горизонтальной оси номограммы нанесены значения диаметров бревен в функции их квадратов d = f(d2), а на вертикальной оси – производительности машин при начальных значениях, соответствующих z = 4, n = 175 мин–1; lщ = 12 мм и Kп = 0,9. В первом квадрате нанесены переходные прямые линии, определяющие изменение производительности для различного числа режущих ножей (z). В четвертом квадрате расположены переходные прямые линии, учитывающие влияние на производительность машины длины щепы lщ и частоты вращения (n) ножевого диска. Во втором квадрате нанесены прямые линии, служащие для определения производительности при различных значениях коэффициентов подачи Kп.

Принцип использования номограммы поясним на примерах (рис. 3.46).

Пример 1. Требуется определить производительность рубительной машины при d = 300 мм; Kп = 0,9; n = 175 мин–1; lщ = 12 мм и разном числе ножей:

Из точки D0 (3002) проводим прямые линии до точек K, F0 и F'0, лежащих на прямых z = 4, z = 6; z = 12. Этим точкам на вертикальной оси соответствуют точки М, А0 и А'0, искомые производительности П равны 30,4; 45,6 и 91,2 м3/ч.

Пример 2. Будем менять длину щепы, принимая ее последовательно равной 16, 20, 25 мм. Определим производительность машины при d = 300 мм;

n = 175 мин–1; Kп = 0,9 и z = 12. Для этого из точки D0 проведем линии вниз до пересечения их с переходными линиями lщ = 16 мм; lщ = 20 мм; lщ = 25 мм, и получим точки E1, E2 и Е3. В этих точках восстановим перпендикуляры к указанным переходным линиям, доводя их в горизонтальной оси в точках D1, D2 и D3.

Из этих точек проведем линии вверх до пересечения с переходной линией z = 12.

Получим точки F1, F2 и F3, которым на вертикальной оси соответствуют точки А1, А2 и А3. Искомые производительности машин равны 121, 151 и 189 м3/ч.

Пример 3. Изменим значения всех параметров, влияющих на производительность, по сравнению с начальными. Определим производительность машины при d = 300 мм; Kп = 0,9 и Kп = 0,6; n = 500 мин–1; lщ = 16 мм; z = 12.

Из точки D0 опустим линию вниз до точки Е1, по линиям Е1D1, D1F1, F1A попадаем в точку А1. Из точки D1 проведем линию вниз до пересечения с переходной линией n = 500 мин–1 и получим точку Н1. Восстановим перпендикуляр Н1D4 к указанной переходной линии до пересечения горизонтальной оси d в точку D4. Далее из этой точки проведем перпендикуляр до линии z = 12 и получим точку F4, которой на вертикальной оси соответствует точка А4, искомая производительность машины П = 340 м3/ч при Kп = 0,9.

Из точки А4 проведем линию А4С4, параллельную АС, получим точку С4.

Этой точку на вертикальной оси соответствует точка А'4, т. е производительность машины П = 225 м3/ч при Kп = 0,6.

Если требуется узнать производительность машины при Kп = 0,3,то из точки А4 следует провести линию А4В4, параллельную АВ. Точке В4 на вертикальной оси соответствует точка А"4. Искомая производительность машины П = 112,5 м3/ч.

Номограмма охватывает влияние всех пяти факторов (n, z, d, lщ, Kп), входящих в расчетную формулу производительности. Эта номограмма позволяет быстро находить производительность машины при различных сочетаниях всех указанных факторов. При заданной производительности этой номограммой можно также пользоваться для определения любого из пяти факторов, задаваясь поочередно другими четырьмя факторами в различном их сочетании.

При практических расчетах для определения производительности необходимо иметь сведения о количественном распределении по толщине балансов, поступающих на предприятие. Эти сведения позволяют определить расчетный, или эквивалентный, диаметр бревна, входящего в формулу для определения производительности. Мощность привода рубительной машины складывается из мощности холостого хода и полезной мощности. Мощность холостого хода расходуется на преодоление трения качения в роликоподшипниках, а в машинах с верхним выбросом щепы и на создание вентиляционного напора. Полезная мощность расходуется на рубку древесины, а в машинах с верхним выбросом щепы и на механическое выбрасывание щепы:

где N – мощность привода рубительной машины, кВт; Мс – полный момент сопротивления, Н м; nн – номинальная частота вращения диска, мин–1; Мх – момент холостого хода, Н м; Мпол – суммарный полезный момент сопротивления, Н м; Мтр – крутящий момент на преодоление сил трения в опорах, Н м:

M тр = fG k (f – коэффициент трения качения, f = 0,02; G – вес ротора рубительной машины, Н; dk – диаметр окружности катания роликов, м); Мв – крутящий момент на создание вентиляционного напора, Н м; Мр – крутящий момент на преодоление сил сопротивления резанию, Н м; Мм – крутящий момент, затрачиваемый на механический выброс щепы, Н м.

Крутящий момент на создание вентиляционного напора рассчитывается по следующей эмпирической формуле:

где zл – количество лопаток на ободке диска, шт.; Fл – площадь одной лопатки, м2; Dл – диаметр центра лопаток, м; – коэффициент сопротивления, учитывающий радиальное расположение лопаток, = 0,7.

Крутящий момент на преодоление сил сопротивления резанию:

где dрасч – расчетный диаметр измельчаемого бревна, м; z – число ножей; р – удельное усилие рубки (для твердых пород древесины 130 000…160 000, для мягких пород 90 000…120 000), Н/м; 1 – угол наклона патрона к горизонту в вертикальной плоскости, град.; 2 – угол разворота патрона в горизонтальной плоскости, град.

Крутящий момент, затрачиваемый на механический выброс щепы, рассчитывают по формуле:

где lщ – длина щепы расчетная, м; щ – плотность щепы, кг/м3.

Мощность рубки пропорциональна квадрату диаметра измельчаемых балансов. Однако количество балансов максимального диаметра в общей массе измельчаемого сырья относительно невелико, поэтому оснащение рубительной машины приводным электродвигателем из расчета непрерывной рубки балансов максимального диаметра экономически нецелесообразно вследствие низкого коэффициента его использования по мощности.

Выбор электродвигателя и расчета регламента его эксплуатации для организации защиты от перегрузок осуществляют в следующей последовательности:

– Предварительно выбирают двигатель на основе расчета потребного крутящего момента из условий рубки балансов расчетных (наиболее часто встречающихся) диаметра и длины.

– Проверяют двигатель на динамическую устойчивость из условия рубки балансов максимальных размеров.

– Проверяют двигатель на нагрев из условия обеспечения требуемой производительности при рубке балансов расчетных размеров.

– Рассчитывают технически возможную производительность рубительной машины во всем диапазоне диаметров измельчаемых балансов.

– Рассчитывают регламент эксплуатации рубительной машины (электродвигателя) на сырье, параметры которого превышают расчетные.

Привод рубительной машины работает с резко выраженной переменной нагрузкой. Поэтому для асинхронного привода целесообразно выбирать электродвигатели с большим искусственным скольжением и мягкой механической характеристикой, допускающие значительное снижение частоты вращения.

В этом отношении наиболее предпочтительными являются асинхронные двигатели с фазным ротором.

Проверяют электродвигатели на динамическую устойчивость и нагрев по специальным методикам. После окончательного выбора электродвигателя устанавливают номинальный диаметр бревна dн, при котором полностью используется мощность привода и возможна непрерывная (без пауз) рубка:

где Мн – номинальный момент электродвигателя; Мх – момент холостого хода, расходуемый на преодоление трения в опорах и создание вентиляционного напора; kм – коэффициент, учитывающий механический выброс щепы, с некоторым приближением может быть определен по формуле:

При значениях диаметра древесины меньших номинального часовую технически возможную производительность машины во всем диапазоне изменения диаметров балансов определяют по формуле:

При измельчении балансов, диаметр которых di превышает номинальный, часовую технически возможную производительность определяют для каждого его значения по формуле:

где nк – конечная частота вращения диска после рубки балансов i-го диаметра, мин–1:

где mD2 – суммарный маховой момент машины, кг м2; – коэффициент полезного действия двигателя; – коэффициент перегрузочной способности электродвигателя; Li – длина измельчаемого баланса, м; tp – суммарная допускаемая в течение 1 ч продолжительность рубки балансов i-го диаметра, с:

С увеличением диаметра балансов от dн до dmax технически возможная производительность машины уменьшается, так как возрастает момент сопротивления рубки и после рубки каждого баланса требуется большая продолжительность паузы tп на охлаждение двигателя, а в случае асинхронного привода и на восстановление частоты вращения ротора:

1. Какие направления использования технологической щепы вы знаете?

2. Как классифицируют технологическую щепу в зависимости от назначения?

3. Какие геометрические параметры имеет щепа марок Ц1, Ц2, Ц3, ГП1, ГП2, ГП3, ПВ, ПС?

4. Какая массовая доля коры допускается в щепе марок Ц1, Ц2, Ц3?

5. Какая массовая доля гнили допускается в щепе марок ГП1, ГП2, ГП3?

6. Какая массовая доля минеральных примесей допускается в щепе марок ПВ, ПС?

7. Классификация корообдирочных барабанов.

8. По каким классификационным признакам принято подразделять рубильные машины?

9. Как классифицируют рубильные машины в зависимости от типа рабочего органа (механизма резания)?

10. Опишите принцип устройства рубильной машины дискового типа.

11. Какие схемы переработки древесины используются в конструкциях рубильных машин барабанного типа?

12. Какие основные параметры имеют диски рубильных машин и их ножи?

13. Какие основные параметры имеют барабаны рубильных машин?

14. Для каких видов сырья используют рубильные машины с наклонным патроном?

15. Принципиальное устройство дисковой рубительной машины МР2-20.

16. Принципиальное устройство дисковой рубительной машины МРГС-5.

17. Принципиальное устройство дисковой рубительной машины МРБР8-15Н.

Механические классификаторы, больше известные в настоящее время под названием «сортировки», широко используются для сортировки щепы на фракции. Термин «сортировка» имеет два определения:

1 – установка для разделения материалов по размерно-качественным, весовым, объемным и другим признакам (наиболее известны механические, пневматические, гидравлические и магнитные сортировки);

2 – процесс разделения материалов по размерно-качественным, весовым, объемным и другим признакам.

В задачу сортировки входит фракционирование щепы – разделение ее на фракции, т. е. на части различных размеров. При производстве технологической щепы наряду со щепой нормальных размеров неизбежно образуется некоторое количество мелочи и крупных кусков. Различают следующие фракции: пыль и опилки; мелкая щепа; нормальная щепа; крупная щепа. Пыль и мелкие опилки проходят через сито с отверстиями диаметром 5…6 мм. Тщательное отделение этой фракции чрезвычайно важно, так как в ней содержатся частицы коры, обломки здоровых и больных сучков, частицы смолы и другие загрязнения, засоряющие целлюлозу. Мелкая щепа или щепа второго сорта составляет фракцию, проходящую через сито с отверстиями от 10 10 до 12 12 мм. Нормальная щепа, проходящая через квадратные отверстия размером 30 30 мм или через продолговатые отверстия размером от 15 75 до 20 90 мм, представляет собой основную фракцию. Во избежание усложнения производственной схемы фракции мелкой и нормальной щепы в большинстве случаев смешивают. Крупная щепа в виде обрубков, широких щепок, выпавших сучков и прочего, задерживающаяся на сите с указанными выше крупными отверстиями, подлежит дополнительному измельчению.

Содержание опилок в щепе после малоножевых машин составляет 2…3 %, после многоножевых – около 1 %, но может значительно возрастать при мерзлых и гнилых балансах, рубке тупыми ножами и пр. Непосредственной причиной образования мелочи и опилок при рубке являются сильные удары щепы о стенки кожуха машины, так как щепа вылетает из-под ножей с очень большой скоростью. Количество крупных отходов в щепе после малоножевых машин обычно не превышает 4…5 %, но может достигать 10…12 %, причем 80…90 % этого отхода представляют собой вполне доброкачественную древесину, дополнительно измельчаемую в дезинтеграторах и присоединяемую после сортирования к нормальной щепе. После многоножевых машин количество крупной фракции, как уже указывалось, весьма невелико, в связи с чем надобность в установке дезинтегратора иногда отпадает.

Разработаны различные методы сортирования щепы: пневматический, обеспечивающий фракционирование щепы по объемному весу частиц, гидровакуумный – по плотности древесины, механический – по геометрическим размерам частиц. Механические сортировки подразделяются на барабанные и плоские. Плоские, в свою очередь, – на вибрационные (с колебаниями сит в вертикальной плоскости) и гирационные (с колебаниями сит в горизонтальной плоскости). Общая схема сортирования представлена на рис. 3.47.

Барабанная сортировка представляет собой слегка конический барабан, состоящий из легкого каркаса, обтянутого плетеной сеткой или перфорированными железными листами. Барабан снабжается либо сквозным валом со спицами, опирающимся на подшипники, либо поддерживается приводными роликами;

барабан вращается через передачу со скоростью 10…15 об/мин. Барабанные сортировки бывают однокорпусные и двухкорпусные. Однокорпусная барабанная сортировка состоит из трех секций (рис. 3.48а). Щепа поступает в барабан с узкого его конца в первую секцию, обтянутую мелкой сеткой с ячейками 5…6 мм, через которые отделяются мелкие опилки и пыль. Следующие секции покрыты сеткой с говатой формы размером (15…30) (60…80) мм; через эту сетку проходит ются крупные отходы. Для экономии места барабанную сортировку иногда делают из двух сетчатых барабанов, и сортирования щепы:

концентрически вставленных один в 1 – балансы; 2 – рубительная машина;

другой. Отсортированные мелкие 3 – циклон; 4 – грубое сортирование;

опилки и пыль удаляются механиче- 5 – нормальная щепа; 6 – отходы;

ским или пневматическим способом. В двухкорпусных барабанных сортировках (рис. 3.48б) мелкие опилки и нормальная проходят через корпус внутреннего барабана, на котором задерживаются только крупные отходы. Пройдя сквозь корпус внутреннего барабана, щепа продолжает сортироваться на поверхности наружного барабана, причем мелкие опилки проходят сквозь отверстия, а нормальная щепа задерживается на поверхности наружного барабана, откуда и поступает на дальнейшую переработку. Преимуществом двухкорпусных барабанных сортировок (рис. 3.48б) является то, что они менее громоздки, так как барабаны вставляются концентрически один в другой, а однокорпусных конструкций (рис. 3.48а) в том, что они исключают деформацию щепы в процессе сортирования.

Рис. 3.48. Барабанные сортировки [1]: а – однокорпусные; б – двухкорпусные;

1 – щепа из циклона; 2 – отходы; 3 – грубая фракция; 4 – нормальная щепа Из-за громоздкости и малой производительности барабанные сортировки в настоящее время вышли из употребления.

Особым распространением пользуются сейчас плоские сортировки вибрационного и гирационного типа. Вибрационная сортировка представляет собой продолговатой формы ящик, изготовленный из листового железа и установленный под углом около 20 к горизонту. Ящик имеет два сита из железных перфорированных листов толщиной 5 мм; верхнее сито с отверстиями 50 50 мм служит для отделения крупных отходов, а нижнее – с круглыми отверстиями диаметром 6 мм – для отсева мелочи. Ящик получает быстрые вибрационные колебания в вертикальном направлении от горизонтального вала, проходящего через середину ящика и соединенного клиноременной передачей с электродвигателем мощностью 5 кВт и частотой вращения 950 об/мин. По обоим концам вала насажены балансирные колеса с противогрузами. Для того чтобы вибрационные колебания не передавались на фундамент, сортировку подвешивают на четырех стальных тросах, прикрепленных по углам ящика. При размерах сит 3,6 1,2 м производительность сортировки составляет 70…80 м3 щепы, или 25…30 м3 плотной древесины в час. Строят сортировки этого типа и вдвое большей производительности с размером сит 1,8 4,2 м. Основное преимущество плоских сортировок перед барабанными заключается в значительно лучшем использовании поверхности сортирующих сит, меньшем расходе энергии и небольшой занимаемой площади.

Кроме вибрационных, получили распространение гирационные плоские сортировки, совершающие колебательное движение в горизонтальной плоскости от короткого вертикального эксцентрикового вала с клиноременным приводом. На валу насажен рычаг с противовесом, передвигая который можно регулировать число колебаний сортировки. Гирационные сортировки либо устанавливаются на опорные шарикоподшипники, либо имеют тросовую подвеску. Во втором случае электродвигатель и шкивы располагаются на опорной раме над сортировкой. На рис. 3.49 изображена трехситная сортировка СЩ-120 производительностью 120 м3 щепы в час. Сортировка смонтирована на бетонном фундаменте (4). Привод осуществляется от вертикального электродвигателя (5) через клиноременную передачу на эксцентриковый вал в нижнем дне ситового короба сортировки. Вал снабжен перемещаемым противовесом. Ситовой короб (1) сортировки с ситами установлен на сдвоенных шарикоподшипниках. Щепа поступает на верхнее сито через питающий желоб (2). Крупная и нормальная фракции щепы ссыпаются с сит в одну сторону. Мелочь и опилки со дна сортировки через отверстие на отдельный транспортер.

Напольная сортировка СЩ-1М (СЩМ-60) (рис. 3.50) состоит из прямоугольного ситового короба сварной конструкции, опирающегося по углам на четыре круговых подшипника, установленных на раме (2), и привода (5). Ситовой короб включает площадку для приема щепы, три яруса сит с квадратными отверстиями и поддон. Сита расположены под углом таким образом, что крупная фракция щепы и опилки выходят на одну сторону, а технологическая щепа на другую. Колебательные движения ситового короба осуществляются от электродвигателя через клиноременную передачу и вертикально расположенный вал с эксцентриком.

Рис. 3.49. Сортировка щепы плоская СЩ-120 (а) вид сбоку; б) вид сверху) [22]:

1 – ситовой короб; 2 – питающий желоб; 3 – отводящий желоб;

Рис. 3.50. Сортировка щепы плоская СЩ-1М [22]:

1 – питающий желоб; 2 – рама; 3 – отводящий желоб; 4 – фундамент;

Эксцентриситет равен половине диаметра желоба подшипников, т. е. сортировка имеет определенную амплитуду колебаний. Для уравновешивания инерционных сил, возникающих при работе сортировки, на эксцентриковом валу смонтирован регулируемый противовес.

Сортирование на сите происходит следующим образом. Щепа распределяется на сите слоем некоторой толщины. При круговых колебаниях сита элементарные слои скользят относительно друг друга и относительно сита, также совершая круговые колебания. Радиус абсолютной траектории слоев щепы убывает по мере удаления от сита вследствие уменьшения коэффициента сухого трения, который является функцией веса вышележащих слоев. Одновременно элементарные слои движутся в направлении наклона сита, поэтому траектория их движения приобретает петлеобразную форму. Относительные смещения элементарных слоев обеспечивает процесс самосортирования, т. е. опускание частиц в нижние зоны. Скольжение нижнего слоя относительно сита обуславливает процесс непосредственного прохождения мелких частиц через отверстия сит.

ционных сортировок подвесного типа, производительность которых достигает Подвесные сортировки щепы СЩ-900-1 и СЩ- ными несущими ребрами, которые образуют восемь секторов. В каждом секторе ярусами расположены сита которые устанавливаются в направляющих, закрепленных на несущих ребрах и Рис. 3.51. Сортировка щепы СЩ-800 (СЩ-900-1) [22]:

поджимаются стопорными 1 – привод винтового конвейера; 2 – циклон;

болтами. Для обеспечения нормированной точности отсева отходовых фракций в зависимости от состава исходной щепы сортировки комплектуются ситами (9) с различным размером отверстий. Сверху на коробке размещено распределительное устройство, состоящее из конуса (5) и настила (6). Конусом щепа равномерно распределяется по секторам. Попадая на настилы секторов, щепа скользит по ним к периферии короба, образуя равномерно распределенные по ширине секторов слои, и через загрузочные отверстия поступает на сито, по которому перемещается снова к центру короба. Каждое сито имеет свой выгрузочный желоб (10). Ситовой короб подвешивается на тросах (4) регулируемой длины к опорной металлоконструкции (3). На ней же соосно с конусом распределительного устройства (5) установлен циклон (2) с вертикальным разгрузочным винтовым конвейером. Частота вращения конвейера задается в соответствии с производительностью сортировки сменными шкивами. Колебательные движения ситового короба осуществляются от электродвигателя и специального редуктора, на выходном конце тихоходного вала которого закреплен рычаг с дебалансным грузом. Возмущающая сила, определяющая амплитуду колебаний короба, регулируется массой груза. Инерционный привод размещен в центре ситового короба под распределительным устройством.

Щепа из рубительной машины (рис. 3.52) по выкидному рукаву выбрасывается в выравнивающий циклон-питатель, уровень щепы в котором автоматически регулируется с помощью двух указателей, воздействующих на выгрузочное устройство.

Из нижней части бункера щепа выгружается приводными лопастями, сидящими на вертикальном валу с приводом от небольшого электродвигателя, установленного сверху циклона. Выходящая из отверстия циклона щепа разбрасывается по периферии верхнего сита сортировки. Сор- Рис. 3.52. Установка высокопроизводительной тировка представляет собой шес- плоской сортировки подвесного типа [22]:

ти- или восьмигранный ящик, 1 – двигатель; 2 – обратный отвод воздуха;

разделенный радиальными перерубильная машина; 6 – выход опилок (а), городками соответственно на шесть или восемь отделений, с 7 – дезинтегратор; 8 – сортировка;

центральным отверстием для 9 и 11 – указатели уровня; 10 – циклон удаления щепы, в сторону которого треугольные сита в каждом отделении несколько наклонены. Верхнее сито с крупными отверстиями служит для отделения крупных кусков, нижнее – для нормальной щепы;опилки проваливаются на дно ящика. Вывод всех трех фракций производится через предназначенные для них отверстия внизу у центра сортировки. Ящик сортировки подвешен на стальных тросах диаметром 10…18 мм и совершает вибрационные колебания в горизонтальной плоскости под действием небольшого электродвигателя, насаженного на эксцентриковый вертикальный вал, имеющий рычаг с противовесом. Число колебаний можно регулировать, передвигая противовес.

В табл. 3.29 приведены технические характеристики напольных сортировок щепы, выпускаемых ЗАО «Петрозаводскмаш», а в табл. 3.30 показаны технические характеристики подвесных сортировок щепы.

Таблица 3.29. Технические характеристики сортировок щепы ЗАО «Петрозаводскмаш» [27] Габаритные размеры (длина 3 300 3 060 4 900 3 060 3 050 2 760 2 500 3 Масса сортировки (с электродвигателем и запасными Производительность (по насыпному объему щепы), м3/ч 450; 750 800; При назначении параметров в указанных пределах удельная объемная производительность возрастает в 2…2,5 раза в сравнении, например, с сортировкой СЩ-120 и достигает значений 26…36 нас. м3/ч на 1 м2 площади сита. При этом будет обеспечена требуемая точность отсева. Для повышения технического уровня сортировок типа СЩ-120 при незначительных конструктивных изменениях предлагается следующий режим сортирования: = 5°; r = 50 мм; n = 180 мин–1.

При содержании в исходном продукте частиц класса (–10…+5, где (–) – точность отсева по замельченности ((–)), (+) – точность отсева по закрупненности ((+))) более 6 % вместо используемого в настоящее время сита с отверстиями 6 6 мм следует устанавливать сито с отверстиями размером 8 8 мм. Толщину сортируемого слоя при расчете сортировок следует принимать не менее 80 мм.

3.4.4. Факторы, влияющие на параметры процесса и определяющие скорость сортирования Наиболее значимыми факторами, влияющими на оптимизируемые параметры и определяющими скорость и характер движения щепы по ситу, являются: толщина сортируемого слоя; частота и амплитуда колебаний, а также угол наклона сита. Лабораторные исследования и промышленные испытания сортировок щепы позволяют констатировать следующее:

– неравномерная подача щепы на сортировку и неполная загрузка ее по ширине не позволяют достигнуть технически возможной производительности;

– производительность сортировки может быть увеличена за счет установки выравнивающих и дозирующих устройств (не менее чем в 1,3 раза в сравнении с паспортной и почти в два раза в сравнении с достигнутой на предприятиях);

– при значениях угла наклона сит 5° и толщины сортируемого слоя 80 мм зависимость скорости движения щепы по ситу и точности отсева для каждого сита от частоты и амплитуды колебаний может быть описана следующими формулами:

– с увеличением угла наклона сита от 2 до 11° производительность сортировки возрастает в два раза, при этом точность отсева изменяется незначительно;

– с увеличением толщины сортируемого слоя щепы от 20 до 80 мм производительность возрастает в восемь раз, при этом точность отсева изменяется незначительно;

– толщина сортируемого слоя 50 мм, применяемая при расчетах сортировок, занижена, т. к. при этой толщине слоя щепы на сите паспортные показатели сортировок не могут быть обеспечены;

– применение сита с отверстиями размером 6 6 мм при содержании в исходном продукте класса (–10…+5) более 6 % нецелесообразно, так как оно не обеспечивает точность отсева этого класса – более 25 % – даже при минимальной производительности сортировки;

– точность отсева класса (+30) на сите с отверстиями размером 39 39 мм не зависит от первоначального содержания этого класса в исходном продукте;

– задаваемая производительность и точность отсева могут быть достигнуты различными сочетаниями частоты и амплитуды колебаний;

– увеличение частоты колебаний оказывает более существенное влияние на повышение производительности и снижение точности отсева, чем изменение амплитуды.

На основании результатов исследований предлагается:

– для обеспечения равномерной подачи щепы и полной загрузки сита по ширине сортировки щепы необходимо комплектовать специальными дозирующими устройствами;

– для вновь проектируемых и модернизируемых сортировок следует принимать следующие значения механических параметров режима сортирования:

а) амплитуда – 40…60 мм;

б) частота колебаний – 180…260 мин–1;

в) угол наклона сит – 5…11°.

3.4.5. Расчет технологических характеристик сортировок Часовую производительность сортировки в насыпной мере можно определить по формуле:

где Q – объемная производительность в насыпной мере, м3/ч; B – ширина слоя щепы на сортирующей поверхности (сите), м; H – толщина слоя щепы на сортирующей поверхности, м; v – скорость движения щепы по ситу, м/с.

Скорость движения щепы по ситу сортировки рассчитывается по эмпирической формуле, справедливой при углах наклона сит от 0 до 8:

где n – частота колебаний ситового короба, мин–1; r – амплитуда колебаний, м;

– угол наклона сит, град.

Приведенная выше методика позволяет довольно точно определять производительность сортировок щепы по техническим и технологическим параметрам. В то же время предложенные уравнения позволяют решать обратную задачу – определять комплекс конструктивных и технологических параметров, обеспечивающих требуемую производительность. Трудность использования данного метода заключается в том, что величина толщины слоя щепы на сортирующей поверхности (сите), H, пока не поддается вычислению. Известно только, что значение H, обеспечивающее высокую эффективность сортирования, зависит от частоты и амплитуды колебаний ситового короба, угла наклона сит, размеров и формы отверстий сортирующей поверхности, а также фракционного состава подаваемой на сортирование и требуемой для дальнейшего использования в технологическом процессе щепы. Плодотворное использование приведенной выше методики возможно только после проведения исследований, которые позволят установить зависимость для расчета одной из важнейших технических характеристик процесса сортирования щепы на плоских сортировках – толщины слоя щепы на сортирующей поверхности (сите).

Ввиду имеющихся сложностей в настоящее время для определения объемной производительности используется упрощенная методика, позволяющая приблизительно рассчитывать этот показатель на основе удельных показателей.

Для приближенного расчета пропускной способности плоских сортировок пользуются формулой:

где C – пропускная способность сортировки в насыпной мере, м3/ч; F – площадь сита, м2; q – удельная пропускная способность сита в насыпной мере, м3/ч · м2 (для сит с отверстиями диаметром 35 мм q = 58, для сит с отверстиями диаметром от 7 до 10 мм q = 22…28); k1 – коэффициент, учитывающий содержание в щепе, не прошедшей через данное сито, частиц, наибольший размер которых меньше размера отверстий данного сита, т. е. тех частиц, которые должны были пройти через сито, но по тем или иным причинам не прошли (для 10 % содержания k1 = 0,58, для 30 % содержания k1 = 0,76); k2 – коэффициент, учитывающий содержание в щепе, прошедшей через данное сито, частиц, наибольший размер которых менее половины размера отверстий данного сита (для 10 % содержания k2 = 0,63, для 30 % содержания k2 = 0,82).

Методика расчета, базирующаяся на уравнениях (выше представленных), в определенной мере учитывает эффективность сортирования с помощью коэффициентов k1 и k2. Однако не совсем ясно, что именно характеризует коэффициент k2, да и значения коэффициентов известны только для двух конкретных случаев, не являющихся наиболее распространенными в практике.

Более корректной для оценки эффективности сортирования считается методика, предложенная В. Я. Зориным и И. А. Васильевым [25]. Согласно этой методике, эффективность сортирования оценивается с помощью следующей формулы:

где Е – эффективность сортирования, %; (–) – точность отсева по замельченности, %; (+) – точность отсева по закрупненности, %.

Точность отсева по замельченности рассчитывается по формуле:

где Х – объем в исходной щепе фракции, которая должна пройти через сито, м3;

х(–) – объем фракции, которая должна была пройти через сито, в подрешетном продукте сортирования, м3.

Точность отсева по закрупненности рассчитывается по формуле:

где х(+) – объем в подрешетном продукте сортирования фракции, которая не должна была пройти через сито, м3.

Показатель Е демонстрирует, насколько эффективно сортирующая поверхность (сито) разделяет подаваемую на нее щепу на фракции. Сито должно пропустить через себя щепу, наибольший размер которой меньше заданного значения, и не пропустить щепу с наибольшим размером более заданного значения. Процесс сортирования щепы с помощью плоских сортировок организован так, что часть щепы, которая не должна была пройти через сито, все же проходит через него и попадает в подрешетный продукт. В то же время часть древесных частиц, которые по своим размерным характеристикам должны были пройти сквозь сито, могли просто не успеть «добраться» до него через слой щепы, движущейся по сортирующей поверхности. Таким образом, чем эффективнее сортирующая поверхность разделяет подаваемую на нее щепу на фракции по заданному размеру, тем показатель Е ближе к значению 100 %.

1. Для каких целей производят сортировку технологической щепы?

2. На какие фракции делят технологическую щепу при сортировке?

3. Опишите принципиальное устройство сортировки щепы СЩ-120.

4. Опишите принципиальное устройство сортировки щепы СЩ-1М 5. Какие технические параметры рекомендуются для сортировок типа СЩ-120 и СЩ-1М?

Для щепы и отходов в основном используются транспортеры ленточные и скребковые, горизонтальные и наклонные, ковшевые элеваторы ленточные и цепные, а также пневматический транспорт. Рабочим органом ленточного транспортера служит плоская или желобчатая резиновая или балатовая (иногда стальная) лента, движущаяся между двумя шкивами по поддерживающим роликам, укрепленным на раме на расстоянии 1…1,5 м один от другого. Обычная скорость для резиновой или балатовой ленты принимается до 2 м/с, стальной – до 2,5 м/с; желобчатой ленте для уменьшения износа сообщают несколько меньшую скорость. Для сброса щепы с ленточного транспортера применяют косо поставленную к направлению движения деревянную планку, подбитую ремнем, а для желобчатой ленты – сбрасывающую тележку. Тележка перемещается вдоль транспортера по рельсам с помощью ручного привода или электродвигателя. Потребная мощность на перемещение материала ленточным транспортером составляет приблизительно 0,002…0,003 кВт на 1 т/ч и 1 м длины; на скребковый транспортер – приблизительно 0,007 кВт.

Скребковые транспортеры в деревообрабатывающей промышленности применяются для перемещения насыпных грузов (щепы, стружки, опилок и т. д.). Насыпной груз перемещается по деревянному лотку скребками, закрепленными на цепи. Рабочие функции выполняет нижняя ветвь транспортера (рис.

3.53). Длина транспортера достигает 60 м. Преимуществами скребковых транспортеров являются простота конструкции и возможность обеспечения загрузки и разгрузки в любом месте трассы. Угол наклона скребковых транспортеров может изменяться в диапазоне от 0 до 40. С увеличением угла наклона производительность транспортера снижается. В качестве тягового органа скребкового транспортера часто используется кругло-пластинчатую цепь (рис. 3.54). Скорость движения цепи скребкового транспортера обычно принимают в пределах 0,15…0,8 м/с. При более высоких скоростях цепь быстро изнашиваются.

На цепи с шагом t = 2(a + b) крепятся скребки (деревянные, металлические, резиновые и др). Лоток имеет прямоугольную форму глубиной hп = h + 100 мм и шириной bл = B + 30 мм, где hл и bл – высота и длина скребка соответственно.

Размеры цепей и скребков рекомендуется брать по табл. 3.31 в зависимости от производительности одноцепного транспортера.

Таблица 3.31. Параметры круглопластинчатой цепи [7] Диаметр оси роликов находится в зависимости от наружного диаметра:

Принимаем d = 20 мм.

Масса роликовой опоры находится по эмпирической формуле (кг):

где В – ширина ленты, м.

Масса роликовой опоры при Dп = 108 мм:

Допускаемое расстояние между поддерживающими роликами для рабочей ветви транспортера берется так:

Для холостой ветви расстояние между роликами lр обычно в два раза больше, чем для рабочей. Для ленты шириной В = 650 мм на холостой ветви lр = 2 800 мм.

7. Масса перемещаемого груза, приходящаяся на 1 м длины транспортера, кг/м:

где Q – заданная производительность, т/ч; V – скорость транспортера, м/с.

8. Масса роликов, приходящаяся на 1 м длины рабочей и порожней ветви транспортера, находится по формулам:

где mр – масса роликовой опоры, кг; lр – расстояние между роликами, м.

По условию задачи:

9. Определение значений сопротивлений W1 и W2:

– для порожней ветви, перемещающейся по роликовым опорам:

При отрицательном значении W1 принимают W1 = 0;

– для груженой ветви, перемещающейся по опоре скольжения:

10. Находим усилия натяжения в характерных точках ветви. В ленточном транспортере тяговое усилие с ведущего барабана на ленту передается только силами трения. Формула Эйлера дает следующую зависимость между натяжением в набегающей ветви ленты Smax и натяжением в сбегающей ветви S0:

где S0 – натяжение в сбегающей ветви, Н; е = 2,72 – основание натуральных логарифмов; f – коэффициент трения скольжения между барабаном и лентой; – угол охвата лентой барабана, рад.

При условии, что чаще всего угол охвата лентой барабана составляет = 180 и f = 0,3, величина еf = 2,56.

Максимальное натяжение ветви может быть найдено по уравнениям:

Решая их как систему, получим:

Smax = 1,04 (S0 + W1) + W2 = 1,04 · (918,9 + 60,7) + 1333,7 = 2352,5 Н.

11. Находим значение сопротивления на ведущем барабане по формуле:

где С0 – коэффициент потерь, равный при огибании барабанов лентой 0,015…0,02, а при огибании звездочек цепью 0,03…0,05.

12. Проверка ленты на прочность выполняется по формуле:

где р – предел прочности на разрыв 1 м ширины одной прокладки, Н/м.

Для прокладок из бельтинга Б-820 р = 55000 Н/м (на 1 м ширины ленты).

Запас прочности:

13. Определением мощность электродвигателя для привода транспортера:

3.4.8. Расчет скребкового транспортера Задача. Транспортер проектируется для перемещения березовых опилок, часовая производительность Q = 8 т/ч, длина транспортера L = 25 м, угол наклона = 10. Скребки, лоток и направляющие для верхней ветви деревянные.

КПД привода пр = 0,92. Определить основные параметры транспортера, тяговое усилие и мощность электродвигателя привода.

Решение.

1. В соответствии с заданной производительностью транспортера по табл. 3.31 выбираем типоразмер и параметры кругло-пластинчатой цепи: диаметр цепной стали 19 мм.

Шаг скребков:

Размеры деревянного скребка: 32 120 500 мм.

Масса 1 пог. м цепи со скребками:

2. Находим плотность опилок. При плотности массивной древесины березы 640 кг/м3 и коэффициенте полнодревесности Kv = 0,25 получим:

3. Определим значение коэффициента снижения производительности от угла наклона транспортера :

4. Определяем рабочую скорость транспортера по формуле производительности, т/ч:

где Vcp – средняя рабочая скорость цепи, м/с; В – длина скребка, м; h – высота скребка, м; – коэффициент заполнения лотка между скребками, = 0,5…0, для легкосыпучих грузов и = 0,7…0,8 для плохосыпучих кусковых грузов;

K1 – коэффициент надежности скребков, K1 = 0,8; K2 – коэффициент снижения производительности.

Скорость транспортера:

5. Находим массу перемещаемого груза, приходящуюся на 1 м длины транспортера, кг/м:

6. Определение значений сопротивлений W1 и W2:

– для порожней ветви, перемещающейся по деревянным направляющим:

– для рабочей ветви, опирающейся скребками на дно деревянного лотка:

= (3,19 0,5 + 11,3 0,5) 9,81 25 cos10o + (3,19 + 11,3) 9,81 25 sin 10o = 2372,6 H.

7. Для скребкового транспортера величина монтажного натяжения S0 может быть принята в пределах 1000…1500 Н. Принимаем S0 = 1000 Н. Если значение W окажется со знаком минус, а абсолютная величина W1 > S0, то значение S0 необходимо как минимум сравнять с величиной W1.

8. Максимальное тяговое усилие:

Smax = 1,04(S0 + W1) + W2 = 1,04 · (1000 + 886,3) + 2372,6 = 4334,4 Н.

9. Определяем сопротивление на ведущей звездочке Wвз:

где С0 – коэффициент потерь, равный при огибании звездочек цепью 0,03…0,05.

10. Находим мощность привода транспортера:

11. Проверка цепи на прочность.

11.1. Находим массу цепи М:

– для транспортера, длина которого более 60 м, принимают:

– при длине транспортера до 60 м:

11.2. Шаг цепи, м: