Механическая окорка лесоматериалов (стр. 1 )

Министерство образования и науки РФ

­­­­­­­­__________

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«САНКТ–ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени »

­

Кафедра технологии лесозаготовительных производств

, кандидат технических наук, доцент

, кандидат технических наук, доцент

, инженер

, инженер

Технология и оборудование лесных складов и лесообрабатывающих цехов

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОКОРКА ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

Лабораторный практикум

для студентов направления 250400 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», профиль «Лесоинженерное дело», и специальности 250401 «Лесоинженерное дело»

Санкт–Петербург

2013

Рассмотрен и рекомендован к изданию

учебно–методической комиссией лесоинженерного факультета

Санкт–Петербургского государственного лесотехнического университета

4 октября 2012 года

Отв. редактор

доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники РФ

Рецензенты:

кафедра Технологии лесопромышленных производств Северного (Арктического) федерального университета,

(зав. кафедрой, кандидат технических наук, доцент ),

лесоинженерный факультет Уральского государственного лесотехнического университета,

(декан Лесоинженерного факультета, доктор технических наук,

профессор )

УДК 630.…

Локштанов, Б. М.

Технология и оборудование лесных складов и лесообрабатывающих цехов. Механическая окорка лесоматериалов: лабораторный практикум / , , – СПб.: СПбГЛТУ, 2013. – 34 с.

ISBN

Представлено кафедрой технологии лесозаготовительных производств

В лабораторном практикуме рассмотрено описание роторного окорочного станка ОК–35, моделей окорочных барабанов приведены задачи для расчетов мощности приводов окорочного оборудования и задания.

Предназначено для студентов направления 250400 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», профиль «Лесоинженерное дело», и специальности 250401 «Лесоинженерное дело».

Табл. 9. Ил. 13. Библиогр. 9 назв.

Темплан 2013г. Изд.№

ISBN ©СПбГЛТУ, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 4

1. ОКОРКА КРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ.. 4

2. РОТОРНЫЕ ОКОРОЧНЫЕ СТАНКИ.. 6

2.1. ОБЗОР СТАНКОВ РОТОРНОГО ТИПА.. 6

2.2. КОНСТРУКЦИЯ РОТОРНОГО ОКОРОЧНОГО СТАНКА ОК–35. 7

2.3. РАСЧЕТ РОТОРНОГО ОКОРОЧНОГО СТАНКА.. 16

3. ОКОРОЧНЫЕ (КОРООБДИРОЧНЫЕ) БАРАБАНЫ.. 21

3.1 ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ ОКОРОЧНЫХ БАРАБАНОВ.. 21

3.2. МОДЕЛИ ОКОРОЧНЫХ БАРАБАНОВ.. 25

3.3. РАСЧЕТ ОКОРОЧНОГО БАРАБАНА.. 28

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.. 33

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 33

Библиографический список. 33

ВВЕДЕНИЕ

Окорка древесины – одна из наиболее энерго– и трудоемких операций первичной лесопереработки, которая выполняется на всех типах лесопромышленных складов. В результате образуются значительные объемы отходов, которые в настоящее время не находят широкого применения.

При современном состоянии технологии окорки древесины в лесной и целлюлозно–бумажной промышленности нашей страны ресурсы коры, и отходов окорки пригодной для использования, составляют свыше 20 млн м3 в год. Однако из этого объема в промышленности используется не более 43%. Остальная часть коры свозится на свалки или сжигается под открытым небом, засоряя окружающую среду. Можно утверждать, что без возможности утилизации отходов окорки (особенно это актуально для окорки хвойных пород) процесс окорки не может быть признан эффективным, то есть качественным.

Исследования, проведенные отечественными и зарубежными учеными, свидетельствуют о ценности коры, как сырья для выработки разного вида продуктов, которые могут быть использованы: в качестве компонентов композиции древесно–волокнистых плит, бумаг и формовочных составов; пластификаторов и наполнителей клеев, пластмасс, резины и различных строительных растворов; фильтрующих материалов; добавок к буровым растворам, подслойного материала для уплотнения твердых грунтов при сооружении дорог в заболоченных местностях; изоляционного материала от промерзания грунтов; мульчи для садовых почв; компонента для приготовления компостов; подстилки на животноводческих фермах с последующим использованием ее как гумуса и др.

В данном лабораторном практикуме рассматривают наиболее распространенные устройства для окорки древесины – роторные окорочные станки и окорочные барабаны. Изучение окорочных устройств проходит по моделям и натуральным образцам, находящимся в учебной лаборатории кафедры технологии лесозаготовительных производств.

1. ОКОРКА КРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

В настоящее время окорка круглых лесоматериалов выполняется на лесопромышленных складах различного назначения и принадлежности – нижних складах лесозаготовительных предприятий, лесоперевалочных базах, биржах сырья потребителей. Окорка лесоматериалов в условиях лесосеки и верхних складов не нашла большого распространения в связи с отсутствием мобильных технических средств, позволяющих качественно и с высокой производительностью выполнять эту технологическую операцию.

Различают три вида окорки: чистую, грубую и пролыску. При чистой окорке лесоматериалы полностью очищают от всех слоев коры, удаляется и камбиальный слой. При грубой окорке допускается полное или частичное сохранение лубяного слоя. При пролыске удаляют кору в виде отдельных полос или участков в направлении продольной оси круглых лесоматериалов.

Чистой окорке подвергают балансы, используемые в целлюлозно–бумажном производстве и поставляемые на экспорт, а также все материалы, подлежащие пропитке (шпалы, столбы линий связи и т. д.). Грубой окорке подвергают пиловочник, рудничную стойку, лесоматериалы, применяемые в круглом виде без пропитки и используемые для получения некоторых видов щепы. Окорка пиловочника, шпального кряжа и тарного сырья перед продольной распиловкой дает возможность использовать отходы для получения технологической щепы, оптимизировать раскрой, замедлить затупление режущего инструмента.

Пролыске подвергают тонкомерные лесоматериалы, подлежащие сплаву. За счет пролыски древесина без растрескивания подсушивается на берегу, уменьшается ее объемный вес, что позволяет значительно снизить процент утопа при сплаве.

Для лесоматериалов, поставляемых потребителям, наряду с качеством окорки (степенью удаления коры) большое значение имеет товарный вид, то есть качество окоренной поверхности. Поверхность лесоматериалов должна быть гладкой, без мшистости и вырывов волокон, сучья должны быть срезаны заподлицо с поверхностью бревна.

Несмотря на то, что ГОСТ на окорку не регламентирует механические повреждения поверхности лесоматериалов (кроме отдельных требований для балансов чистой окорки на экспорт), они имеют определенное значение. Во–первых, механические повреждения снижают товарный вид лесоматериалов. Во–вторых, они отрицательно влияют на хранение окоренных бревен ввиду легкого поражения древесины дерево–окрашивающими грибами, способствуют интенсивному загрязнению поверхности, которое может потребовать дополнительных затрат на их очистку при обработке, а также уменьшают плотную массу древесины.

В силу того, что к качеству окорки лесоматериалов предъявляются высокие требования, производительность окорочных станков необходимо рассматривать с учетом породы и размеров лесоматериалов, условиями их хранения, транспортировки, переработки, а в ряде случаев и для сохранения товарного вида. На производительность окорочного оборудования существенное влияние оказывают физико–механические свойства обрабатываемых лесоматериалов.

С повышением требований к качеству окорки (максимальное удаление коры и минимальное разрушение поверхности древесины) производительность окорочного оборудования снижается. Эта тенденция усугубляется неблагоприятными физико–механическими свойствами лесоматериалов – отрицательная температура, низкая влажность, высокая прочность связи коры с древесиной и слоев коры между собой, свойственная некоторым древесным породам. В связи с этим окорка некоторых видов сортиментов с высоким качеством (особенно при неблагоприятных условиях) становится экономически нецелесообразной из–за резкого снижения производительности окорочного оборудования или высокой стоимости операций по предварительной подготовке лесоматериалов, например, гидротермической обработки.

2. РОТОРНЫЕ ОКОРОЧНЫЕ СТАНКИ

2.1. ОБЗОР СТАНКОВ РОТОРНОГО ТИПА

В настоящее время наиболее распространенным и перспективным оборудованием для окорки пиловочника, как в Российской Федерации, так и за рубежом, являются роторные окорочные станки.

Зарубежные фирмы «Валлон Коне» (Финляндия), «Кокум Содерхман», «Камбио» (Швеция), «Никольсон» (Канада), «Талианте», «Коломбо», «Кремонха» (Италия), «Естерер АГ» (Германия), «Ханс Спрингер» (Австрия), Никольсон (Канада) и др. выпускают роторные окорочные станки различных модификаций, которые находят применение и на предприятиях Российской Федерации. В России роторные окорочные станки выпускают на заводе –ДеКО» в Петрозаводске.

Производство окорочных станков в развитых зарубежных странах характеризуется следующими основными моментами.

В зависимости от конъюнктуры на рынке сбыта производители достаточно часто (примерно, каждые 3–5 лет) меняют модели станков на новые, более совершенные.

В конструкциях станков и машин, а также их узлов и агрегатов, производители соблюдают принципы типизации и унификации. Выпускаемые одним производителем окорочные станки имеют одинаковое конструктивное исполнение и образуют типоразмерный ряд. Обычно, даже внешний вид станков, выпускаемых одним производителем, идентичен.

Станки «Кокум Содерхман», «Камбио» являются базовыми для данного типа станков, хорошо зарекомендовали себя у потребителей, надежны в работе и имеют хорошие эксплуатационные характеристики.

Немецкое предприятие «Естерер АГ» выпускает станки, во многом сходные по конструкции со станками фирмы «Камбио». Станки этого производителя впервые в серийном производстве появились с дистанционным управлением усилий прижима короснимателей, что позволяет добиваться более эффективной окорки при изменении породы, влажности, температуры лесоматериалов.

Канадская фирма «Никольсон» выпускает самые крупные роторные окорочные станки для окорки сортиментов трудно обрабатываемых древесных пород – кедра, секвойи, эвкалипта, диаметром до 183 см.

Финское предприятие «Валлон Коне» входит в группу ведущих предприятий, проектирующих и выпускающих роторные окорочные станки. В номенклатуру его продукции входят как стационарные, так и передвижные модели роторных окорочных станков.

Зарубежные роторные окорочные станки отличаются от отечественных более высокими скоростями вращения ротора и подачи бревен, а также компактностью и меньшим весом.

Помимо станков импортного производства, в Российской Федерации широко применяются отечественные станки, производства Петрозаводского станкостроительного завода. Это такие известные марки, как ОК 40–2; ОК 63–2; ОК 80–2 и ОК 100–2, относящиеся к классу однороторных окорочных станков, а также 2 ОК 40–1; 2 ОК 63–1 и 2 ОК 80–1, относящиеся к классу двухроторных окорочных станков. Такое конструктивное решение существенно расширяет эксплуатационные возможности оборудования, позволяет одновременно с окоркой производить зачистку сучьев заподлицо с окоренной поверхностью. При обработке на двухроторных станках возможна не только грубая, но чистая окорка.

2.2. КОНСТРУКЦИЯ РОТОРНОГО ОКОРОЧНОГО СТАНКА ОК–35

В России и за рубежом выпускается большое количество марок роторных станков, отличающихся различным исполнением отдельных узлов и механизмов. Однако принципы устройства и работы остаются одинаковыми для всех конструкций станков, и в том числе для станка ОК–35, находящегося в учебной лаборатории кафедры Технологии лесозаготовительных производств.

Технологические требования подготовки бревен к роторной окорке сводятся к следующему:

1. Бревна должны подаваться в станок вершиной вперед и «торец в торец». Это уменьшит износ и предотвратит поломку короснимателей.

2. Бревна – мороженные зимой и подсохшие летом – желательно подвергать гидротермической обработке.

3. Необходимо подсортировывать бревна по группам диаметров перед окоркой.

4. Необходимо обмывать бревна, с целью удаления минеральных частиц, что замедляет затупление инструмента и увеличивает производительность станков.

Основными элементами роторных окорочных станков являются подающий и короснимающий механизмы.

При работе станка окоряемый кряж получает поступательное движение, а режущие инструменты – вращательное, обеспечивая снятие коры по винтовой линии. Благодаря этому роторные станки могут окаривать бревно со значительной кривизной и практически неограниченной длины. Минимальная длина окариваемого кряжа определяется расстоянием между подающим и извлекающим механизмами.

Производительность роторных окорочных станков, как и всех машин непрерывного действия, определяется по формуле:

(2.1)

где Пч – часовая производительность, м3/ч;

u – скорость подачи кряжа, м/с;

v – объем среднего кряжа, м3;

– длина среднего кряжа, м;

– коэффициент использования рабочего времени;

– коэффициент загрузки станка, учитывающий межторцевые разрывы.

Цифра, стоящая в марке станка, указывает на максимальный диаметр бревен, окариваемых на данном станке. Соответственно станки ОК–35 предназначены для окорки бревен диаметром до 35 см.

Окорочная установка состоит из следующих основных частей и механизмов (рис. 2.1): подающего транспортера 1, окорочного станка 2, приемного транспортера 3, транспортера уборки коры 4, пульта управления 5.

Рис.2.1 Общий вид окорочной установки.

Общий вид окорочного станка ОК–35 и кинематическая схема привода представлены на рис. 2.2

а.

12

Рис. 2.2 Роторный окорочный станок ОК–35:

а – общий вид; б – кинематическая схема привода; 1 – станина; 2 – статор; 3 – ротор;

4 – резиновые пружины вальцов; 5 – питающие вальцы; 6 – клиноременная передача;

7 – цепная передача; 8 – коническая зубчатая передача; 9 – ведущий вал;

10 – блокировочная тяга; 11 – бревно; 12 – коническая пара шестерен.

Ротор станка (рис. 2.3) представляет собой массивное стальное кольцо 1, которое вращается в статоре на шарикоподшипнике специальной конструкции, на роторе по окружности расположены пять шарнирно укреплённых короснимателей 2.

Коросниматели 2 крепятся на поворотных осях, установленных в стаканах с коническими роликоподшипниками.

Коросниматели прижимаются к поверхности кряжа за счёт усилия резиновых колец 3.

Для удаления коры из ротора станка служат лопатки 4, расположенные на стаканах осей поворота короснимателей.

Для продольного перемещения (подачи) кряжа используются два трёхвальцовых механизма, которые располагаются на статоре по обе его стороны.

Подающие механизмы на роторных окорочных станках выполняют следующие функции: осуществляют продольную подачу бревен, центрируют бревна относительно оси ротора, не допускают проворачивания бревна под действием усилия окорки.

а.

б.

Рис. 2.3. Ротор станка:

а – вид со стороны подающего транспортёра;

б – вид со стороны приёмного транспортёра;

1 – ротор станка; 2 – коросниматель; 3 – пружина резиновая; 4 – лопатки

Механизм подачи состоит из двух одинаковых блоков: подающего и извлекающего. Каждый блок включает три цилиндрические вальца (рябухи), консольно–закрепленные на коленообразных рычагах. Вальцы сводятся к центральной оси ротора с помощью резиновых рессор, укрепленных наверху станины станка (рис. 2.1 а, поз. 4), снабжённых масляным демпфером, смягчающим удар при сходе вальцов с кряжа.

Благодаря блокировочным тягам (рис. 2.1 а, поз. 10), связывающим коленообразные рычаги, поворот одного из них вызывает поворот на тот же угол двух остальных вальцов. При любом отклонении рычагов вальцы всегда остаются касательными к окружностям с постоянным центром, совпадающим с осью ротора станка. Этим достигается центрирование бревен различных диаметров. Каждый валец представляет собой пустотелый цилиндр 1 (рис. 2.4), на наружной поверхности которого имеются конусообразные шипы для лучшего сцепления с бревном.

Рис. 2.4. Узел механизма подачи.

Вращение вальцам передается через фланцы 3, имеющие шлицевое соединение с валом привода 5. Внутри между вальцом и фланцами зажаты резиновые кольца 2, которые выполняют функцию муфты предельного момента: в случае резкой перегрузки механизма подачи вал и фланцы продолжают вращаться, а вальцы останавливаются. Коленообразные рычаги 4 литой конструкции – полые внутри.

В станках ОК–35 во время захода и выхода бревен они взаимодействуют только с одним рядом вальцов, которые не могут обеспечить надежного совпадения оси бревна с осью ротора, в результате чего часто наблюдается биение бревна. Так как чаще всего биение имеет место при окорке короткомерных бревен, обработка последних на станках ОК–35 затруднена.

Подающий и приемный транспортеры служат для подачи бревен в станок и выноса готовой продукции. В станке ОК–35 оба транспортера имеют аналогичную конструкцию. Тяговым органом служит пластинчато–втулочная цепь с металлическими траверсами. Привод транспортера осуществляется от приводной станции, включающей электродвигатель и червячный редуктор.

Для предварительного центрирования подаваемого в станок бревна и для более плавного выхода его из станка подающий и приемный транспортеры снабжены приводными качающимися роликами.

Техническая характеристика станка ОК–35 представлена в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Технические характеристики станка ОК–35

Показатели	Значение
Диаметр окариваемых бревен, см	7–35
Наименьшая длина окариваемых бревен, м	1,5
Частота вращения ротора, об/мин	430
Число короснимателей, шт.	5
Скорость подачи, м/с	0,50 и 0,75
Мощность привода ротора, кВт	14
Мощность привода механизма подачи, кВт	3,2
Общая потребляемая мощность, кВт	22,8
Масса станка, кг	1300

При работе скребкового инструмента кора удаляется по камбиальному или лубяному слою путем скалывания и отрыва. В основу этого метода окорки положены различия в прочности между корой и древесиной и ослабленное сцепление между ними. При соприкосновении с поверхностью бревна кулачок вдавливается в кору, при этом его передняя грань давит на впереди лежащий слой коры и сжимает его, в результате чего кора отделяется. В основу этого метода окорки положены различия в прочности между корой и древесиной и ослабленное сцепление между ними.