Ресурсосберегающие технологии измельчения древесины на щепу в рубильных машинах с многорезцовыми и ножевыми рабочими органами

• Автор: Гомонай, Михаил Васильевич
• Шифр специальности: 05.21.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 413 с. : ил.

Оглавление

Общая характеристика работы

Глава 1 Состояние вопроса в области измельчения древесного сырья

1.1. Ресурсы древесного сырья и его характеристика

1.2. Основные направления использования древесного сырья

1.3. Оценка качества щепы и основные требования к ней

1.4. Машины для измельчения древесины на щепу

1.5. Технологические процессы переработки древесного сырья на щепу

1.6. Анализ режимов резания древесины на щепу

1.7. Выводы и задачи исследований

Глава 2 Теоретические исследования процесса резания древесины на щепу с применением коротколезвийных резцов
2.1. Исследование процесса формирования частиц щепы при резании древесины резцами. Виды резания и их сравнительные характеристики
2.1.1. Основные предпосылки механики образования частиц щепы при резании древесины коротколезвийными резцами
2.1.2. Механическая модель процесса элементообразования щепы
2.1.3. Определение толщины щепы в зависимости от вида и условий резания
2.1.4. Определение силы резания в дисковых многорезцовых рубильных машинах
2.1.5. Анализ влияния конструкции резца на механику образования щепы и силу резания
2.1.6. Влияние длины режущей кромки резца на толщину щепы
2.2. Обоснование технологических параметров механизмов резания рубильных машин нового класса
2.3. Вопросы теории и расчета конструкции режущих элементов для многорезцовых рабочих органов дисковых рубильных машин
2.3.1. Выбор и обоснование конструкции резца
2.3.2. Определение характера износа резцов. Методика расчета потребности в резцах и режимы их эксплуатации
2.4. Методика расчета дисковых многорезцовых рубильных машин
Глава 3 Исследование условий подачи древесины и анализ причин образования потерь щепы в дисковых рубильных машинах
3.1. Анализ процесса подачи древесины в зону резания
рубильной машины
3.2. Причины образования потерь древесного сырья при его измельчении в рубильной машине
Глава 4 Экспериментальные исследования процесса резания древесины на щепу коротколезвийными резцами и промышленные испытания разработанного оборудования
4.1. Методы и средства исследований
4.2. Результаты экспериментальных исследований

4.3. Результаты промышленных испытаний новых рубильных машин
Глава 5 Разработка перспективных моделей рубильных машин для измельчения древесного сырья
5.1. Многорезцовые машины с расширенными технологическими параметрами
5.2. Малоэнергоемкие ножевые рубильные машины
5.3. Рубильные машины для измельчения древесины и очистки щепы
Глава 6. Разработка ресурсосберегающих технологических процессов производства
щепы на базе нового оборудования
6.1. Технологические линии для производства щепы из низкокачественной древесины
6.2. Технология переработки кусковых древесных отходов на щепу
6.3. Режимы работы вспомогательного оборудования
Глава 7. Создание агрегатного оборудования для переработки древесины на щепу и
пилопродукцию в едином технологическом процессе
7.1. Передвижная система машин для комплексной переработки древесины
7.2. Стационарное оборудование для комплексной переработки древесины
7.3. Малогабаритная техника для предприятий лесопаркового хозяйства
Глава 8 Технико-экономическая оценка результатов исследований
Основные выводы и рекомендации
Литература
Приложения:
Приложение 1. Методики экспериментальных исследований
Приложение 2. Результаты 1-ого этапа экспериментальных исследований.,334 Приложение 3. Результаты 2-ого этапа экспериментальных исследований.,337 Приложение 4. Программы и методики промышленных испытаний
разработанного оборудования
Приложение 5. Акты приемки оборудования на серийное производство
Приложение 6. Материалы об использовании результатов исследований в НИИ, СКВ, машиностроительных заводах, на предприятиях лесного комплекса и в других организациях народного хозяйства

Общая характеристика работы
Введение. В диссертационной работе рассмотрена актуальная проблема, состоящая в совершенствовании процесса переработки низкокачественной и мягколиственной древесины и в особенности крупномерной, а также древесных отходов на технологическую щепу на базе ресурсосберегающих технологий, в основе которых состоит процесс измельчения древесины в рубильных машинах с многорезцовыми и ножевыми рабочими органами, позволяющие существенно повысить эффективность производства. Разработанная передвижная система машин позволяет вовлекать в производство и древесину зараженную радионуклидами, пораженную жуком-короедом, а также сухостой, горельник, бурелом.
Ресурсосберегающие технологии измельчения древесины на щепу включают операции по подаче и резанию древесины, подготовке и эксплуатации режущего инструмента и предполагают: 1) экономию древесного сырья, 2) снижение металло- и энергоемкости процесса, 3) сокращение расхода режущего инструмента, 4) снижение численности обслуживающего персонала, 5) уменьшение количества оборудования.
Актуальность проблемы. Потенциальные лесные ресурсы нашей страны огромны и составляют около 82 млрд.м3, в т.ч. спелых и перестойных лесонасаждений 44 млрд.м3, при этом расчетная лесосека составляет 500 млн.м3. В настоящее время используется 24 % лесосеки, а доля использования ее годичного прироста не превышает 18 %. Лесонасаждения видоизменились по качественному составу. Кроме сухостоя, ветровалов, горельника и пр. появились лесные делянки зараженные радионуклидами (3-5 млн.га), а в промышленно развитых регионах уже преобладают низкокачественные и мягколиственные насаждения. Указанное сырье требует незамедлительного использования с целью обеспечения экологической безопасности в регионах. Дополнительно к этому в лесозаготовительной промышленности образуется около 40 % отходов, а в деревообрабатывающей отрасли объем отходов ко-

- непостоянство угла встречи вектора скорости с направлением волокон древесины в процессе резания, что приводит к снижению качества щепы,
- сложность выполнения механизмов резания в виде двух усеченных конусов или барабана со сложной рабочей поверхностью.
Ножевые барабанные и конические рубильные машины применяются в лесной промышленности в основном для измельчения на щепу древесных отходов, а ножевые дисковые - для измельчения низкокачественной древесины и крупных кусковых отходов на щепу более высоких сортов.
Наиболее стабильные геометрические размеры частиц щепы наблюдаются при движении режущего ножа в плоскости круга (дисковый рабочий орган). При этом подача сырья осуществляется равномерно на величину выступа режущей кромки ножа над плоскостью диска. Угол среза частиц щепы в данном случае не зависит от размеров сечения древесины и всегда постоянный, так как угол встречи вектора скорости с направлением волокон древесины не меняется и определен углом примыкания загрузочного патрона к плоскости резания рабочего органа машины. Поэтому, в настоящее время, в нашей стране и за рубежом дисковые рубильные машины широко используются для производства щепы, идущей в ЦБП, ДСП, ДВП. Основное отличие этих машин от барабанных и конических заключается в исполнении механизма резания. В дисковых машинах это плоский диск или диск с геликоидальными секторами, расположенными между режущими ножами. Рабочий орган в дисковых машинах в конструктивном исполнении проще, чем в других типах машин.
В зависимости от количества ножей на рабочем органе дисковые машины разделяются на малоножевые (до 6 ножей) и многоножевые. Ножи на рабочей поверхности диска располагаются радиально или с некоторым отклонением от этого направления [41]. Кроме этого они могут иметь спиралевидную режущую кромку или располагаться ступенчато с разной длиной режущих кромок [29, 33]. Отклонение режущих кромок от радиального направления приводит к некоторому снижению силовых показателей процесса резания и повышению ка-