|
|
Классификация щепы осуществляется
по назначению, гранулометрическому составу, виду используемого древесного
сырья и способу его измельчения. По назначению щепа подразделяется на
технологическую и топливную. По гранулометрическому составу различают
щепу кондиционную, крупной и мелкой фракций. В зависимости от используемого в
леспромхозах древесного сырья, его вида и качества различают щепу: из
пнево-корневой древесины, из сучьев и целых тонкомерных деревьев (зеленая
щепа), из круглых и колотых лесоматериалов, из отходов раскряжевки, из
отходов лесопиления и шпалопиления. По породному составу исходного сырья
различают щепу хвойных, лиственных и смешанных пород. В щепе хвойных пород
отдельно выделяют щепу из древесины ели и пихты, щепу из древесины
лиственницы. В щепе из древесины лиственных пород выделяют щепу
твердолиственных и щепу мягколиственных пород.
По способу переработки древесного сырья различают щепу,
полученную измельчением в дисковых или барабанных рубительных машинах, и
щепу, полученную фрезерованием древесины специальным инструментом.
Щепа — сыпучий материал. По геометрической форме древесных
частиц, их размерам и составу щепа характеризуется как однородный сыпучий
материал. Условие однородности такого материала характеризуется коэффициентом
неоднородности частиц kH, который определяется из соотношения:
где d6o — диаметр отверстий сита, через которое
просеивается не менее 60% материала; dw — наименьший диаметр отверстий сита,
через которые просеивается 10 % мелких частиц.
Для технологической щепы, где параметру dQ0 соответствуют
сита с ячейками 28 мм, а параметру rf10 — с ячейками 10 мм, коэффициент неоднородности составляет величину feH = 2,8, поэтому щепу относят к однородному
сыпучему материалу [19].
Структура щепы как сыпучего тела является важнейшим
фактором, определяющим ее механические свойства. Для щепы характерны
связность частиц, их подвижность, смерзаемость, слеживаемость, уплотнение при
статических и динамических воздействиях, сводообразование при истечении из
бункеров и си- лосов. При свободной отсыпке в виде «дождя» частицы щепы
образуют конусную кучу с определенным углом при основании. Как материал
органического происхождения, щепа гигроскопична, подвержена поражению
микроорганизмами. Подобно другим растительным материалам большая масса щепы
обладает способностью саморазогреваться и при определенных условиях
самовозгораться. Основными параметрами, характеризующими свойства щепы,
являются объемная масса, влажность, коэффициент полнодревесности, коэффициент
уплотнения, угол естественного откоса, коэффициент внутреннего трения,
начальное сопротивление сдвигу, коэффициент трения скольжения о различные
поверхности.
Объемная масса щепы характеризует плотность ее укладки и определяется
содержанием массы влажной древесины mw в измеренном объеме Уна с щепы.
Объемная масса зависит от плотности измельчаемой древесины, влажности сырья,
коэффициента полнодревесности щепы, а также степени ее уплотнения и
фракционного состава.
Плотность древесины, определяемая отношением ее массы к
единице объема, характеризуется несколькими показателями, которые
взаимосвязаны и определяются ГОСТ 16483.1—73. Различают плотность абсолютно
сухой древесины ро, плотность влажной древесины pw и условную плотность русл.
В практике учета технологической щепы часто пользуются значением условной
плотности, которая определяется отношением массы абсолютно сухой древесины к
ее плотному объему во влажном состоянии Упл.
Влажность древесного сырья, измельчаемого в щепу, в
лесозаготовительном производстве обычно составляет 70—90 %.
У свежесрубленной древесины наибольшая влажность
наблюдается у заболони 100—120 %. Влажность ядра составляет 30— 40 % Таким
образом, влажность сырья заведомо выше предела гигроскопичности древесины.
Однако щепу в свободно насыпанном состоянии можно считать
лишь в момент отсыпки. Через непродолжительное время под действием
статических нагрузок от собственного веса щепа постепенно самоуплотняется,
изменяется ее коэффициент полнодревесности. Значительное уплотнение щепы
наблюдается под воздействием динамических нагрузок, возникающих, например,
при пневмонагрузке или транспортировке.
На практике коэффициент уплотнения щепы определяют как
отношение начальной высоты слоя свободно отсыпанной щепы к высоте после
уплотнения. Для свободно отсыпанной щепы коэффициент уплотнения равен
единице. При уплотнении щепы статическим нагружением коэффициент уплотнения
достигает значительной величины, равной 1,15—1,47 [15]. При хранении щепы в
открытых кучах коэффициент ее уплотнения в нижних слоях достигает 1,5.
Наибольшее значение коэффициента соответствует нагрузке около 16 Н/см2. При
пневматической погрузке щепы величина коэффициента уплотнения составляет
1,12—1,36. Она зависит от скорости и концентрации аэросмеси, высоты
расположения дефлектора и числа его качаний. .При вибрационном уплотнении
коэффициент уплотнения достигает величины 1,33—1,49 и тем выше, чем больше
амплитуда и частота колебаний.
Начальным сопротивлением сдвигу считают силу, которую
необходимо приложить для смещения одних частиц щепы относительно других при
малых нормальных нагрузках. Величина начального сопротивления сдвигу для щепы
не является постоянной и зависит от фракционного состава и степени ее
уплотнения. Ориентировочное определение предельных значений т0 может быть
произведено с помощью приближенных методов механики сыпучих тел. В работе
[15] проводились опыты по определению начального сопротивления сдвигу и углов
внутреннего трения. Величина начального сопротивления сдвигу составила 90—375
Па. По другим данным величина этого показателя может достигать 104 Па. Этот показатель
имеет решающее значение при оценке вероятности сводообразования щепы над
выгрузочными люками бункеров и силосов. В опытах определялась также величина
угла внутреннего трения, который изменялся в пределах от 29 до 74°.
Соответствующий ему коэффициент внутреннего трения составлял 0,55—3,40.
Большие значения показателей определены при уплотнении щепы. В свободно
насыпанном состоянии угол внутреннего трения щепы, как и у других сыпучих
материалов, меньше угла естественного откоса.
На подвижность щепы оказывают влияние смерзаемость частиц
и их примерзание к различным поверхностям. Смерзание щепы возможно только под
действием уплотняющей нагрузки при влажности более 80 % и температуре не выше
—5 °С. Исследования С. М. Мазарского показали, что уплотненная щепа
влажностью 70—75 % не смерзается при температуре воздуха до —30 °С. Слабое
смерзание щепы наблюдается при ее влажности 80—90 %. При влажности более 90%
обнаружено значительное смерзание щепы при низких температурах, которое снижается
при повышении температуры и становится слабым при —10°С.
Степень смерзания зависит от содержания мелкой фракции в
щепе. При значительных количествах мелочи влажностью более 90 % смерзание
щепы наблюдается и при более высоких температурах (—5, —10 °С). При смерзании
щепы механическая прочность сыпучего тела значительно возрастает. Предел
прочности при сжатии образцов смерзшейся уплотненной щепы составляет
0,01—0,05 МПа. Смерзшаяся щепа сравнительно легко разрыхляется.
Влажность щепы оказывает решающее влияние на ее
примерзание к поверхностям. Щепа при влажности 80 % не примерзает к
деревянным, металлическим и бетонным поверхностям, при влажности 95—110%
наблюдается незначительное примерзание, при влажности 110—130% отмечается
отчетливое примерзание щепы к поверхностям
|