Механическая окорка лесоматериалов (стр. 2 )

Сила прижима к поверхности бревна должна составлять от 15 до 25 кН на 1 м ширины скребка. Для окорки мерзлой древесины без оттаивания эта сила должна возрасти до 30 кН/м. При увеличении усилия до 35–40 кН/м начинается разрушение древесины.

Для получения требуемого качества окорки скребкам необходимо придать соответствующую форму и установить достаточную силу прижима к поверхности бревна.

Рабочая часть скребка обычно имеет форму клина с затупленной режущей кромкой. Угол заострения кулачка радиус закругления режущей кромки мм, длина контактной площадки (ширина скребка) мм. Радиус закругления оказывает существенное влияние на качество окорки. С уменьшением r улучшается окоряющая способность кулачка, но повышается опасность повреждения древесины. При окорке сплавной и свежесрубленной древесины принимают большие значения радиуса r, а при окорке сухой и мерзлой древесины – меньшие. При окорке древесины с температурой ниже –10°С величину r снижают до 0,1 – 0,3 мм, при этом процесс снятия коры по камбиальному слою переходит в резание и часть древесины превращается в отходы (стружку).

Для нормальной окорки к скребку необходимо приложить значи­тельную силу, которая должна обеспечить продавливание коры режущей кромкой. Достоинством скребкового инструмента является возможность грубой окорки при минимальных потерях древесины и высоком качестве окоренной поверхности. Однако эти достоинства реализуются только при окорке свежесрубленной и сплавной древесины при положительных температурах.

Ножевой инструмент производит срезание слоя коры заданной толщины острым резцом с углом резания меньше 90°. Основным достоинством ножевой окорки является возможность получения высокого качества окорки бревен, обработка которых скребковым инструментом затруднена. Ножами можно производить грубую и чистую окорку с хорошим качеством поверхности и зачисткой сучковых остатков одновременно с окоркой. Недостатком данного способа являются неизбежные потери древесины, которые возрастают с повышением качества окорки.

Ножевой окорочный инструмент роторных станков представляет собой коросниматель, на конце которого установлены один или несколько острых резцов.

Ножевой коросниматель (рис. 2.5.) состоит из державки 1, разводной кромки 4, копира–ограничителя 3 и ножа 2. Нож имеет две основные и одну вспомогательную режущие кромки. Основные режущие кромки, непараллельные оси ротора, расположены в плоскости, параллельной копирующей поверхности. Угол между основными режущими кромками составляет . Вспомогательная режущая кромка служит для перерезания волокон коры и древесины. Толщину срезаемого слоя коры и древесины, называемую глубиной окорки Н0, регулируют выпуском ножа hн относительно копира – ограничителя.

Применение ножевого инструмента значительно расширяет возможности роторных окорочных станков. Конструкция роторного станка должна предусматривать возможность замены скребкового инструмента на ножевой без существенной переналадки самого станка. Роторные станки для чистой окорки целесообразно делать двухроторными с установкой на первом скребкового, а на втором ножевого инструмента.

По характеру взаимодействия скребкового инструмента с остатками сучьев существующие конструкции короснимателей могут быть отнесены к трем основным типам.

Первый тип (рис. 2.5. а) имеет повышенную жесткость в плоскости вращения ротора и пониженную жесткость в направлении подачи. В процессе взаимодействия с остатками сучьев и другими неровностями на поверхности бревен кулачок огибает их сверху, причем деформации самого короснимателя незначительны. Во избежание «заклинивания» короснимателя на сучке значение установочного угла окорки должны быть . В противном случае возможны поломки короснимателя в результате взаимодействия его с остатками сучьев.

Для развода короснимателя и выхода его на поверхность бревен служит серповидная разводная кромка 2. Развод короснимателей происходит автоматически в результате взаимодействия разводных кромок с кромкой торца бревна. Лучшие условия развода достигаются при составлении разводной кромкой с плоскостью вращения ротора некоторый угол . Представленные на рис. 2.4. а. коросниматели, применяемые в станках ОК–35, имеют разводную кромку, лежащую в плоскости вращения ротора. Необходимый для развода угол обеспечивается в результате деформации короснимателя в направлении подачи бревна.

На рис. 2.5. б. представлена конструкция короснимателя, применяемого на станках ОК–35. Отличительной особенностью данной конструкции является пониженная жесткость короснимателя в плоскости вращения ротора. Кулачок огибает сучок сверху за счет упругих деформаций короснимателя. Это позволяет уменьшить значения установочного угла окорки и соответственно повысить окоряющую способность инструмента. В целях облегчения развода короснимателей разводная кромка наклонена к плоскости вращения ротора на некоторый угол γ. Наличие второй разводной кромки позволяет осуществлять подачу бревен в станок со стороны приемного транспортера.

На рис. 2.5. в. изображена конструкция короснимателя, применяемого в станках ОК–40–1, ОК–63–1, ОК–80–1, ОК–100–1. Расположение рабочей кромки относительно узла крепления короснимателя позволяет ему при встрече с сучком упруго деформироваться в осевом направлении. В результате этого коросниматель способен огибать остатки сучьев «сбоку», при этом значение установочного угла окорки не оказывает влияния на величину усилия, действующую на коросниматель в процессе его взаимодействия с неровностями поверхности бревна. Отсутствие такой зависимости позволяет уменьшить значения установочного угла окорки до 80–90°. Для облегчения развода короснимателя он отогнут в направлении подачи бревна на угол .

На рис. 2.5. г изображен ножевой инструмент для окорки мерзлой древесины, а также для чистовой доокорки столбов, экспортных балансов и шпальных кряжей. Подобный инструмент может устанавливаться на станках ОК–40–1, ОК–63–1, ОК–80–1. Срезание слоя коры и древесины производится двухкромочным ножом 1. Расположение лезвий ножей под некоторым углом по отношению к образующей поверхности бревна и наличие двух кромок обеспечивают высокое качество окоренной поверхности, что важно при чистовой доокорке, и уменьшает потери древесины, неизбежные при окорке бревен способом резания. Для развода ножевого инструмента и вывода его на поверхность бревен имеется специальная кромка развода 2, расположенная под углом к плоскости вращения ротора.

Рис. 2.5. Окорочный инструмент роторных станков:

а – жесткий коросниматель, огибающий сучок сверху;

б – рессорный коросниматель, огибающий сучок сверху;

в – рессорный коросниматель, огибающий сучок сбоку;

г – ножевой окорочный инструмент

Рис. 2.6. Окорочный нож роторных станков:

1 – державка; 2 – нож; 3 – копир–ограничитель; 4 – разводная кромка

2.3. РАСЧЕТ РОТОРНОГО ОКОРОЧНОГО СТАНКА

Исходные данные для расчета приведены в табл. 2.2. Вариант задачи выбирается по последней цифре номера зачетной книжки.

В роторных окорочных станках происходит процесс поперечно–винтовой окорки. Коросниматели, укрепленные внутри кольцевой головки, вращаются вместе с ней в плоскости, нормальной к оси обрабатываемого кряжа. Окоряемое бревно в продольном направлении по оси вращения кольцевой головки перемещается приводными роликами (рябухами), помещенными на качающихся рычагах, расположенными по обе стороны кольцевой головки (рис 2.7).

Рис. 2.7. Схема роторного окорочного станка

Ширина снимаемой стружки коры под действием каждого короснимателя определяется по формуле:

(2.2)

где: В – длина рабочей кромки короснимателя, м;

jn – коэффициент перекрытия, (jn=0,3…0,5)

где: D – подача кряжа на один коросниматель за один оборот ротора, мм.

Скорость продольного перемещения кряжа через кольцевую головку можно определить из выражения (м/с):

(2.3)

где: П0 – сменная производительность станка, м3/см;

lср – средняя длина окариваемых бревен, м;

Vср – средний объем окариваемых бревен, м3;

Т – время смены, с;

с1 – коэффициент заполнения бревнами транспортера подачи ();

с3 – коэффициент использования станка по времени смены ().

Средний объем окариваемых бревен определяется по формуле (м3):

(2.4)

где: dcр – средний диаметр окариваемых бревен, м;

lср – средняя длина окариваемых бревен, м.

Угловую скорость вращения кольцевой головки можно определить по формуле, (с–1):

(2.5)

Наибольшая скорость окаривания (м/с) (скорость кромки короснимателя при окорке наибольшего по диаметру кряжа) рассчитывается как:

(2.6)

где: dmax – наибольший диаметр кряжа без коры, м

Усилие прижима короснимателя к обрабатываемой поверхности кряжа, Н:

(2.7)

где: r2 – удельное давление прижима короснимателя, Н/мм.

Усилие на одном короснимателе, касательное к поверхности кряжа определится как:

(2.8)

где: m – коэффициент трения между короснимателем и обрабатываемой поверхностью(m=0,16…0,25);

r0 – удельное сопротивление сдвигу коры (табл. 2.3) Н/м;

Р¢ – усилие, необходимое для перерезания волокон коры (табл. 2.3), Н.

С учетом коэффициента перекрытия стружки получим:

(2.9)

Усилие, необходимое для продольного перемещения кряжа Рпр (Н), определим как:

(2.10)

где: nв – количество подающих приводных вальцов, шт;

m – масса наибольшего окариваемого бревна, кг;

g – ускорение свободного падения ( м/с2);

к3 – коэффициент запаса ();

wв – коэффициент сопротивления движению вальца, который может быть принят wв = 0,1.

(2.11)

где: dmax – максимальный диаметр окариваемых бревен, м;

lmax – максимальная длина окариваемых бревен, м;

g – плотность древесины, кг/м3; (табл. 3.5).

Мощность двигателя привода кольцевой головки, Np (кВт) может быть определена по формуле:

(2.12)

где: Рк – усилие на короснимателе, Н;

z – количество короснимателей, шт;

vmax – скорость окаривания;

h – коэффициент полезного действия ();

Gр – вес ротора, Н;

mп – коэффициент трения (0,01);

vp – скорость вращения ротора, м/с, можно считать, что vp = 1,5 vтах.

Мощность двигателя механизма продольного перемещения кряжа Nв, кВт:

(2.13)

где: h – КПД ().

Расчет окорочного станка по вариантам оформляется в виде расчетной работы на листах формата А4 и в электронном виде с указанием исходных данных по варианту и соответствующего расчета.

.

Таблица 2.2

Исходные данные для расчета роторного окорочного станка

Параметры	Обозначение	Варианты(по последней цифре зачетной книжки)
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Порода древесины	–	Дуб	Ель	Береза	Осина	Лиственн.	Ель	Сосна	Береза	Дуб
Состояние древесины	–	Мерзлая	Свежесрубленная	Полусухая	Сплавная	Свежесрубленная
Ср. диаметр кряжа, см	dср	20	16	18	20	22	16	18	20	22	20
Максимальный диаметр кряжа, см	dmax	60	35	40	60	60	50	40	60	50	60
Средняя длина кряжа, м	lср	4	5	3	4	3	5	3	5	3	4
Максимальная длина кряжа, м	lmax	6	4	6	4	6
Сменная производительность, станка	П0	250	150	200	250	200	200	200	250	200	250
Вес ротора, кг	Gр	120	110	115	130	140	110	120	140	150	140
Коэф. перекрытия	jn	0,4	0,2	0,3	0,4	0,5	0,2	0,3	0,4	0,5	0,4
Длина рабочей кромки короснимателя, мм	В	40	20	30	40	50	20	30	40	50	40
Кол–во короснимателей	Z	5	5	6	5	6	5	6	5	6	5
Кол–во подающих вальцов	nв	6	6	4	6	4	6	4	6	4	6

Таблица 2.3