Вся электронная библиотека >>>

 Древесина >>>

 

 

Комплексное использование древесины


Раздел: Учебники

 

Раздел второй ПРОИЗВОДСТВО ЩЕПЫ

 Глава 4 ПОДГОТОВКА ДРЕВЕСНОГО СЫРЬЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЩЕПЫ

4.3. ОКОРКА ДРЕВЕСНОГО СЫРЬЯ

  

 

Оборудование для окорки древесного сырья в производстве технологической щепы должно удовлетворять следующим требованиям:

осуществлять чистую окорку лесоматериалов с наименьшими потерями древесины;

окорять сырье различного гидротермического состояния — сухое, влажное, мерзлое;

обрабатывать лесоматериалы различной формы и размеров с кривизной, остатками сучьев и закомелистостью.

В производстве технологической щепы в леспромхозах наибольшее распространение получила групповая окорка лесоматериалов в окорочных барабанах и поштучная окорка в роторных станках. В окорочных барабанах осуществляется фрикционная окорка, в процессе которой кора удаляется благодаря взаимному соударению и трению лесоматериалов. Основное преимущество фрикционного способа — возможность окорки ко- роткомерных круглых или колотых лесоматериалов при беспорядочной загрузке.

Принцип действия окорочного барабана можно пояснить по схеме. Полый металлический цилиндр, расположенный горизонтально, загружают короткомерными лесоматериалами, которые образуют сегмент заполнения с центральным углом 2а. При вращении барабана сегмент поворачивается на некоторый угол динамического откоса Р, при котором лесоматериалы достигают наивысшей точки подъема и обрушиваются вниз по поверхности сегмента. Величина центрального угла сегмента определяется степенью заполнения сырьем окорочного барабана. При заполнении объема барабана на 50% величина а равна 90°, на 20%—50°, на 75 % — 120°. Динамический угол откоса изменяется в пределах 38—48° и зависит от размеров окоряемых лесоматериалов и состояния их поверхности. Чем они крупнее, тем больше угол их обрушения в барабане. Однако по мере удаления коры этот угол постепенно снижается. У окоренной древесины он достигает наименьших значений. В реальных условиях в барабане происходит обрушение не одного отдельного чурака, а сразу нескольких, которые в совокупности образуют клин обрушения (он заштрихован на  20, а). Формирование клина происходит при некотором приращении динамического угла откоса.

После начала вращения через некоторое время процесс движения лесоматериалов в барабане устанавливается в определенном режиме. При этом в сегменте заполнения образуется два движущихся навстречу друг другу потока окоряемого сырья. В нижнем слое сегмента, в зоне подъема лесоматериалы, прижатые к обечайке общей массой древесины и центробежной силой, поднимаются вверх. В верхнем слое сегмента, в зоне обрушения лесоматериалы постоянно перемещаются вниз. При встречном перемещении двух потоков лесоматериалов в средней зоне сегмента возникают мощные тангенциальные силы трения, которые обуславливают значительные сдвиговые деформации коры и ее истирание. Наряду со сдвигом, кора подвергается воздействию других деформаций, величина и характер которых, как видно из  20, б, неодинаковы в разных зонах сегмента заполнения. В зоне подъема наблюдается статическое сжатие, в зоне обрушения кора подвергается воздействию ударных нагрузок.

Эффективность трения лесоматериалов в зоне окорки зависит от многих факторов. Наиболее существенно сказывается влияние коэффициента трения, размеров, формы и состояния окоряемых лесоматериалов, степени заполнения барабана сырьем и скорость его вращения.

Коэффициент трения лесоматериалов, который характеризует абразивные свойства коры, изменяется в широких пределах. Он зависит не только от 'состояния поверхности коры, но и от ее влажности, степени контактного давления лесоматериалов и их взаимного расположения при трении. Наибольшим коэффициентом трения, равным 0,6—0,8, обладают неокоренные лесоматериалы хвойных пород. У лиственных пород он в 1,5 раза меньше и составляет 0,4—0,6. Смачивание поверхности лесоматериалов водой способствует смазке трущихся поверхностей, в результате чего коэффициент трения снижается на 20 %.

Из-за низкого коэффициента трения наибольшие трудности вызывает окорка березы. Наличие бересты с гладкой поверхностью не обеспечивает необходимых сдвиговых деформаций, препятствует истиранию коры. Чтобы .повысить производительность фрикционной окорки, березовые лесоматериалы подвергают предварительной грубой окорке в роторных станках либо обрабатывают их вместе с хвойной древесиной. Примесь березовых чураков в объеме 30—40 % повышает производительность барабана на 17—25 % и улучшает условия окорки хвойной древесины. При этом степень чистоты окорки березовых чураков достигает 70—78 %.

Величина коэффициента трения несколько увеличивается при повышении контактного давления в зоне взаимодействия лесоматериалов до 0,3— 0,5 МПа, однако при дальнейшем повышении давления коэффициент трения не изменяется. В процессе фрикционной окорки коэффициент трения непостоянен. По мере удаления коры его величина возрастает и достигает наибольшего значения при окорке лесоматериалов на 40—60 %. После удаления 60 % коры коэффициент трения начинает резко снижаться. Когда степень чистоты окорки достигает 85—90 %, величина коэффициента трения принимает столь низкие значения, что лесоматериалы начинают скользить относительно друг друга практически без окорки.

Режим трения окоряемых лесоматериалов зависит от «степени их взаимодействия при вращении барабанов. Экспериментально установлено, что наилучшие условия для перемешивания наблюдаются при отношении диаметра барабана к длине лесоматериалов равном 2,5—3. При этом большая часть окоряемого сырья взаимодействует в зоне обрушения при угле встречи 45—90°. Для используемых в лесозаготовительной промышленности окорочных барабанов диаметром 3 м наиболее выгодна длина окоряемых лесоматериалов в пределах 0,8— 1,2 м. Угол встречи лесоматериалов 45—90° благоприятно сказывается при окорке короткомерного сырья с кривизной, овальной или ребристой закомелистостью, с плохо зачищенными сучками. При этих же значениях угла встречи кора взаимодействующих лесоматериалов имеет наименьший предел прочности

на скалывание и наибольшее значение коэффициента трения [15]. Диаметр лесоматериалов также оказывает влияние на процесс фрикционной окорки. Наблюдения показали, что окорка тонкомерного сырья происходит лучше. Поверхности взаимного контакта лесоматериалов тем больше, чем меньше диаметр сырья, что сказывается благоприятно на режиме трения.

Чтобы обеспечить интенсивную окорку лесоматериалов, необходимо установить определенный режим загрузки барабана радиусом R и наиболее выгодную скорость его вращения v. Лесоматериал с массой т ( 20,а), достигнув верхней точки подъема в сегменте заполнения, находится под действием силы тяжести mg и центробежной силы mv2/R. При малой скорости вращения барабана лесоматериалы из верхней мертвой точки будут скатываться вниз по поверхности сегмента заполнения. При mg sin (а1—$)>mv2/R наблюдается интенсивная окорка сырья. При увеличении скорости вращения, когда составляющая силы тяжести mg sin (а—(5) существенно приблизится или сравняется с центробежной силой mv2jR, лесоматериал отрывается от сегмента заполнения по касательной, описывая параболическую траекторию. Тогда установившийся процесс движения лесоматериалов нарушается, между ними существенно ослабляются контактные взаимодействия и силы трения. Наблюдается простое перемешивание коротья без окорки.

При частоте вращения барабана выше критической лесоматериалы прижимаются центробежной силой к обечайке корпуса и вращаются синхронно с барабаном. Рабочая частота вращения барабана составляет 40—65 % критической и зависит от его диаметра и степени заполнения сырьем.

Коэффициент заполнения, который определяется отношением объемов барабана и находящейся в нем древесины, является одним из наиболее важных параметров. Как малое, так и чрезмерное заполнение объема барабана древесиной ухудшает процесс окорки. Наиболее выгодные условия обеспечиваются при коэффициенте заполнения барабана равном 0,6. Однако степень заполнения барабана рекомендуется различной при изменении частоты вращения. Для используемых на нижних складах барабанов коэффициент заполнения при частоте 10 мин-1 рекомендуется 0,50—0,55. При 15 мин-1 коэффициент возрастает до 0,60—0,65, а при 20 мин-1—до 0,80.

В окорочных барабанах непрерывного действия процесс загрузки и выгрузки сырья происходит без остановки. Выходное отверстие таких барабанов ( 21,6) выполняется в виде усеченного конуса 11, часть которого перекрыта шибером 7. Поднимая или опуская шибер, можно регулировать степень заполнения барабана сырьем и изменять продолжительность окорки. Количество древесины, находящейся в окорочном барабане, распределяется неравномерно по его длине. В зоне загрузки сырья всегда больше, чем в зоне выгрузочного конуса. Плоскость, которую образует масса лесоматериалов от загрузочной зоны до шибера, наклонена относительно продольной оси барабана на уголПеременная масса сырья, которая  после загрузки постепенно снижается в вертикальных сечениях барабана, обеспечивает равномерное продвижение лесоматериалов к выгрузочному конусу. Скорость перемещения лесоматериалов вдоль оси барабана зависит от степени заполнения. Чем больше коэффициент заполнения, тем ниже скорость перемещения. При ф = 0,2 скорость перемещения древесины составляет 0,9 м/мин, однако с увеличением степени заполнения до 9 = 0,8 скорость снижается до 0,3 м/мин. Окорочные барабаны непрерывного действия часто конструируют многосекционными, что облегчает их монтаж и эксплуатацию, так как каждая секция имеет независимый привод. Загрузочная секция таких барабанов выполняется иногда глухой, без прорезей в обечайке и предназначается для гидротермической обработки древесины.

На внутренней поверхности обечайки барабанов устанавливают ножи для надрезания коры, что увеличивает коэффициент трения окоряемых лесоматериалов и сокращает время окорки. Конструкция ножей для окорочных барабанов показана на  22. Большинство ножей выполняется в виде зубчатых пластин прямоугольной (а), трапецеидальной ((3) или треугольной (б, е) формы с Н-образным или перекрестным расположением (е, в, г). Реже встречаются ножи с изогнутыми пластинами и рифленым роликом (ж). Недостатком пластинчатых ножей является возможность повреждения и даже скалывания кусков древесины при ударе о них лесоматериалов. Поэтому более эффективно применение сегментных ножей (з), хорошо надрезающих кору, но почти не повреждающих древесину.

Установкой коронадрезающих ножей по винтовой линии, под острым углом к ней достигается также более интенсивное перемешивание лесоматериалов в барабане и сокращение продолжительности окорки. Рекомендуется размещать ножи по* винтовой линии с шагом, уменьшающимся к выгрузочному концу.

Помимо окорки сырья в барабанах происходит отделение и истирание гнили. Пораженные лесоматериалы предварительно' раскалывают. Деструктивная гниль удаляется на 75—90 тогда как коррозионная не более чем на 12 %. Степень и интенсивность удаления гнили в разное время года примерно одинаковы.

Важнейшей задачей в технологии фрикционной окорки является обеспечение высококачественной интенсивной и равномерной обработки сырья независимо от его состояния и времени- года. Интенсификация процесса окорки достигается установкой дополнительного числа ножей, увеличением частоты вращения барабана и гидротермической обработкой древесины. Доказано, что число ножей в окорочных барабанах необходимо увеличить в 1,5—2 раза, благодаря чему производительность окорки возрастает в 1,2 раза. Рост производительности в 1,3—1,5 раза наблюдается также и при увеличении рабочей частоты вращения до 0,8 что соответствует 16—20 мин-1.

Интенсификацию процесса окорки при увеличении частоты вращения барабана можно объяснить перераспределением масс лесоматериалов в движущихся встречных потоках. При малой скорости вращения их масса в зоне обрушения значительно меньше, чем в среднем слое и зоне подъема. Эта масса тем меньше, чем ниже частота вращения барабана. Благодаря увеличению скорости подъема с увеличением частоты вращения возрастает и количество лесоматериалов, выносимых из зоны подъема в зону обрушения. Масса древесины в нижнем слое снижается, а скорость ее перемещения в зоне обрушения, обусловленная силой тяжести лесоматериалов, практически не изменяется. Возросшее в зоне обрушения число лесоматериалов заметно увеличивает массу, древесины в верхнем слое сегмента заполнения. В результате возрастают контактные напряжения в среднем слое, увеличиваются силы трения и сдвиговые деформации коры.

Окорочные барабаны имеют ряд недостатков, среди которых следует выделить значительную металлоемкость, высокий уровень шума, загрязнение пылью помещения цеха, недостаточную скорость выноса отходов окорки из внутренней полости, низкую производительность, невысокое качество окорки и значительные потери древесины при отрицательных температурах.  

При работе окорочного барабана наблюдается интенсивное излучение шума практически во всем диапазоне звуковых частот. Шум возникает при ударном взаимодействии лесоматериалов друг с другом и с обечайкой барабана. Масса древесины частично демпфирует колебания корпуса, особенно с увеличением частоты. Однако уровень звукового давления в диапазоне низких частот довольно значителен и достигает 110 дБ. Источниками шума являются также приемная и выгрузочная воронки, конструкция которых рекомендуется более жесткой, с демпфирующим слоем. Малошумящим является фрикционный привод барабанов на пневматических автомобильных шинах, которые одновременно являются опорами. Устранение технологического шума при перемешивании лесоматериалов в барабане практически невозможно. Надежным средством борьбы с ним является изоляция окорочного барабана установкой его в отдельном помещении либо в специальном звукоизолирующем кожухе.

Неблагоприятно воздействует на обслуживающий персонал не только шум, но и пыль, обильно возникающая при окорке сухого или мерзлого сырья. Иногда концентрация пыли превышает предельно допустимую норму — 4 мг/м3 [4]. В пыли от окорочных барабанов преобладают мелкие фракции частиц. В дисперсном составе респираторной пыли 90 % частиц имеют размеры менее 10 мкм. Они наиболее опасны по воздействию на организм человека. Эффективным средством борьбы с пыле- нием окорочных барабанов является увлажнение поверхности сырья перед окоркой или в процессе окорки. Для увлажнения сырья на подающем лесотранспортере размещают кольцевое сопло, благодаря которому вода под давлением смачивает проходящие лесоматериалы. Расход воды не превышает 1 м3/ч. Другой путь борьбы с пылью — устройство вытяжной или принудительной вентиляции внутреннего объема барабана.

Недостаточно быстрый вынос отходов окорки из барабана может приводить к тому, что частицы скапливаются перед выгрузочным конусом, снижают коэффициент трения, прилипают к окоренной поверхности лесоматериалов и вместе с ними попадают в рубительную машину, засоряя щепу. Часть коры через выходное отверстие барабана попадает вместе с окоренным сырьем на ленточный конвейер и затем в рубительную машину. У окорочного барабана КБ-6 прорези, для выноса коры расположены в зонах загрузки и выгрузки, в результате чего до 73 % отходов проходит через весь барабан и удаляется только в конце его. Устройство дополнительных прорезей в центральной зоне барабана способствует удалению более 70 % отходов в первой половине его длины. Частицы коры, прилипающие к поверхности лесоматериалов, легко отделяются щетками, сжатым воздухом или смываются водой.

Качество окорки сырья в барабанах зависит от температур- но-влажного состояния коры, продолжительности обработки.

породы. Наиболее благоприятным для окорки является весенний период вегетации, когда силы сцепления коры с древесиной резко уменьшаются. Продолжительность фрикционной окорки древесины ели, березы, осины составляет в этот период 13— 18 мин, а потери древесины при чистоте окорки, достигающей 90—95 %, составляют 1,5—1,6%. В летне-осенний период для достижения заданной чистоты окорки продолжительность обработки приходится увеличивать вдвое, до 27—35 мин. Потери древесины возрастают до 2,0—2,5%. В зимний период при температуре —20 °С продолжительность окорки возрастает в 3— 4 раза и достигает иногда 1,5—2,0 ч. Потери древесины достигают 20—26 %.

Лесоматериалы с сухой корой обрабатываются в барабанах значительно хуже, чем с влажной. Критической для фрикционной окорки является влажность коры 43%, ниже которой сырье не окоряется до тех пор, пока не намокнет [15]. По мере увлажнения коры от 43 до 100 % сырье хорошо окоряется. При влажности более 100 % процесс окорки проходит в 1,5—2,0 раза интенсивнее, но потери древесины возрастают. Управление качеством окорки возможно при гидротермической обработке лесоматериалов, в процессе которой можно получить желательную для их обработки температуру и влажность.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Комплексное использование древесины

 




Смотрите также:

        

ОКОРОЧНЫЕ СТАНКИ. Скребковые коросниматели

Окорка, особенно промерзших бревен, может быть существенно улучшена путем предварительного образования на коре продольных прорезей.

 

Вареный окорок. Рецепты приготовления

Вареный окорок. Перед варкой соленый окорок вымачивают в пресной воде в течение нескольких часов и более, в зависимости от крепости посола и продолжительности его хранения.

 

Окорочные станки - станки OK 66М, ОК-63, ОК-80 финские, шведские...

Деревообрабатывающие станки. Обработка древесины на станках. … Распиловка, строгание, фрезерование, резание, лущение, окорка, рубка, сверление …

 

Хранение и подготовка древесного сырья. Хранение древесины. Круглая...

Окорка.
Целесообразность применения окорки определяется характеристикой используемого сырья и количественным содержанием в нем коры.

 

Металлоискатели. установка металлоискателей. ОБОРУДОВАНИЕ...

Предварительная окорка бревен существенно упрощает поиск металловключений. Металлоискатели обычно устанавливают на сортировочных транспортерах.

 

Бревна пиловочные хвойных пород по ГОСТ 1047-51

Окорка бревен обязательна в следующих случаях: при оставлении бревен весенне-летней заготовки в лесу на срок более трех недель с момента заготовки

 

...образования мягких отходов. Объемы образующихся отходов окорки

Объемы образующихся отходов окорки зависят от толщины коры, размеров сырья по диаметру и длине и породы древесины.

 

...Кора — основной и эффективный топливный резерв. Отходы окорки...

Отходы окорки, как и мягкие отходы деревообработки, чаще используются для получения топливных брикетов. Проведены такие работы и в СССР.

 

Системы сортирования пиловочных бревен. Окорочные станки роторные...

Бревна пиловочные хвойных пород по ГОСТ 1047-51. Окорка бревен обязательна в следующих случаях …

 

Использование коры для производства древесных плит. Использование...

При работе мельницы отходы окорки загружаются сверху, через воронку и попадают на первый ряд ножей, имеющих косую заточку, и перерезаются на более мелкие частицы.