Лабораторная работа

Тема "Оборудование для производства технологической щепы"

Структура отчета:

1. Назначение и классификация рубительных станков; требования, предъявляемые к щепе;

2. Конструкция дисковых рубительных станков;

3. Конструкция барабанных рубительных станков;

4. Передвижные рубительные машины;

5. Конструкция стружечных станков;

6. Механизмы подачи материала на рубку рубительных машин;

7. Технические характеристики рубительных станков;

8. Техника безопасности при работе на рубительных станках.

Измельчению подвергаются балансы, технологическое сырье, дрова, а также древесные отходы лесозаготовок и деревообработки (сучья, вершины, рейки, горбыли). В результате их измельчения получается щепа или стружка. В основе процесса получения щепы лежит рубка древесины в торец. Стружка получается при рубке древесины поперек волокон или при продольном строгании лесоматериалов. Щепу используют в целлюлозно-бумажном и гидролизном производствах, в энергохимических установках, для получения различных древесных плит, а также как топливо. Стружка, получаемая при поперечной рубке, предназначена для производства древесностружечных, древесноволокнистых и других плитных материалов, а получаемая при продольном строгании – для упаковки различных товаров и изделий промышленности. Для получения щепы и поперечной стружки применяются станки с дисковой или барабанной ножевой головкой. Упаковочная стружка изготовляется на станках с плоской ножевой головкой, совершающей поступательно-возвратное движение.

В соответствии с ГОСТ 15815-70 технологическая щепа для выработки целлюлозы, древесноволокнистых плит и гидролизного производства должна иметь толщину не более 5 мм и длину по волокну 15…25 мм; для производства древесностружечных плит длина щепы находится в пределах 20…40 мм и толщина не более 30 мм (учитывая в дальнейшем ее вторичное измельчение). Щепа для производства целлюлозы и древесноволокнистых плит должна иметь ровные срезы без обмятых кромок; угол между плоскостью резания и направлением волокон должен равняться 30…60°. Размеры и фракционный состав топливной щепы не регламентируются. Размеры щепы приведены в табл. 1.

Щепа не должна иметь минеральных примесей, а засоренность ограничивается в зависимости от назначения щепы. Срезы щепы должны быть чистыми, гладкими и без обитых кромок. Количество деформированных срезов для поставки целлюлозно-бумажному производству не должно превышать 30% общего объема поставки щепы. Щепа, полученная из отходов лесозаготовок и идущая на древесноволокнистые плиты и арболит, должна быть длиной от 5 до 35 мм, толщиной до 7 мм. В щепе допускается содержание коры до 20%, гнили до 5% и хвои (листьев) до 5%. Щепу сортируют по породам, а измеряют в складочных кубометрах с последующим переводом в плотные кубометры. Коэффициент полнодревесности щепы для этого перевода принимают равным 0,36.

Таблица 1

Размеры щепы в соответствии с ГОСТ 15815-70

Рубительные машины делят на дисковые – с ножами, расположёнными на торцовой стороне диска, и барабанные – с ножами, расположенными по образующим барабана.

Дисковые рубительные станки. Эти станки предназначены для измельчения на щепу реек, горбылей, круглых и колотых балансов и технологического сырья. Механизм резания дисковых станков (рис. 1, а) представляет собой плоский или профильный (геликоидальный) диск, вращающийся в вертикальной, горизонтальной или наклонной плоскости с угловой скоростью 16…52 рад/с. Диаметр диска 1,5…3 м, на диске закреплены от 2 до 16 прямых ножей или до 25 резцов, имеющих угол заточки 30°…45°. Ножи располагаются на торцевой поверхности диска по радиусам или под углом 10…15° к ним, резцы в отличие от ножей располагаются в шахматном порядке. Необходимый выпуск ножей или резцов над поверхностью диска обеспечивается постановкой подкладок.

В теле диска вдоль каждого ножа или резца имеются сквозные прорези для щепы. Рабочая торцевая плоскость геликоидального диска представляет между ножами винтовую поверхность, сливающуюся с задней кромкой ножей, которая заточена по той же винтовой линии. Это позволяет получать более однородную по размерам щепу по сравнению со щепой, полученной на станках с плоскими дисками, а также обеспечивает самозатягивание измельчаемого материала в процессе рубки. Диск закрывается кожухом, имеющим загрузочное отверстие с направляющим желобом (патроном), на дне которого укреплен неподвижный нож. В зависимости от положения патрона дисковые станки могут быть с наклонным или горизонтальным расположением патрона. Наклонный патрон составляет с горизонтом угол 45°, а с плоскостью диска в плане 45…75°. Горизонтальный патрон образует с плоскостью диска угол 35°.

Рис. 1. Схемы станков для получения щепы и стружки: а – дискового; б – барабанного; 1 – диск; 2 – кожух; 3 – нож; 4 – загрузочный патрон; 5 – неподвижный нож; 6 – барабан с ножевыми впадинами; в – стружечного: 1 – кривошипно-шатунный механизм; 2 – ножевая головка; 3 – нож; 4 – зажимные подающие ролики.; 5 – направляющая ножевой головки

Станки с наклонным патроном более приспособлены для измельчения коротких лесоматериалов, которые подаются к диску станка под действием собственного веса. Длинные лесоматериалы измельчают на станках с горизонтальным патроном, подача их в станок осуществляется горизонтальными транспортерами различных типов. Получаемая в процессе рубки щепа падает на транспортер, расположенный ниже диска станка, или подхватывается лопастями, закрепленными на ободе диска и выносится по трубопроводу.

Однородность размеров щепы в значительной степени зависит от того, насколько плотно измельчаемый материал лежит в патроне рубительной машины. В машинах с малым числом ножей (до шести) в резе находится один нож, вследствие чего материал в патроне подпрыгивает, а иногда и поворачивается, что отрицательно сказывается на качестве щепы. Этот недостаток в значительной степени устраняется в многоножевых машинах (с числом ножей от 8 до 16). При рубке в них достаточно толстого материала каждый последующий нож входит в измельчаемое полено до выхода из него предыдущего ножа, т.е. происходит непрерывное резание, что стабилизирует движение измельчаемого материала и значительно улучшает качество щепы.

Для получения щепы применяются многоножевые станки с геликоидальным диском и наклонным патроном МРНП-10, МРНП10-1, МРНП-30, МРНП30-1, МРНП40-1, а также с горизонтальным патроном МРГ-20Б и др. Все эти станки устроены по одной схеме. Кроме того, применяется многорезцовый дисковый станок МРР8-50ГН с наклонным диском.

Станки МРНП10-1 и МРНП30-1 (рис. 2, а) предназначены для рубки круглых и колотых лесоматериалов, низкокачественной древесины, а также отходов лесопиления и деревообработки на технологическую щепу. Наклонный патрон сечением 250´250 мм представляет собой желоб, состоящий из трех стенок с неподвижными ножами, ось желоба наклонена к плоскости диска под углом 38°. Станки имеют регулировочное устройство, необходимое для установки требуемого зазора между неподвижными ножами и ножами диска. Диаметр ножевого диска 1270 мм, число ножей на диске 16. Длина измельчаемого материала от 0,3 до 3 м, наибольший диаметр его при длине 1,3 м 22 см, выброс щепы – вверх, в циклон. У станка МРНП10-1 частота вращения диска 590 мин^-1, мощность двигателя 55 кВт и производительность от 8 до 18 м³/ч, а у станка МРНП30-1 соответственно 740 мин^-1, 90 кВт и 28…33 м³/ч. Масса станков примерно одинакова и составляет около 5,7 т. Цифра 1 в марке станка показывает на наличие в нем приспособления для шумогашения.

Станок МРНП40-1 в отличие от станка МРНП30-1 имеет диск диаметром 1600 мм с частотой вращения 590 мин^-1, число ножей 6, наибольший диаметр измельчаемых лесоматериалов 44 см, мощность электродвигателя 160 кВт, масса станка 12 т, производительность 40 м³/ч.

Станок МРГ-20Б относится к станкам с горизонтальной подачей сырья. Особенность его конструкции состоит в применении безударного принципа удаления щепы из кожуха ножевого диска. Он имеет безлопастный диск диаметром 1270 мм, частота вращения диска 750 мин^-1, число ножей 12, мощность двигателя 75 кВт, масса станка 5,5 т. Предназначен для измельчения лесоматериалов и отходов длиной до 6 м и диаметром до 20 см.

Станок МРР8-50ГН (рис. 2, б) имеет многорезцовый наклонный диск, подача лесоматериалов к диску осуществляется многоценным горизонтальным транспортером с втулочно-роликовыми цепями. Диаметр диска 2900 мм, частота его вращения 152 мин^-1, число резцов 25, толщина измельчаемого лесоматериала до 80 см, мощность двигателя 160 кВт, масса станка 28 т, производительность – до 50 м³/ч.

Рис. 2. Рубительные дисковые станки: а – МРНП30-1; б – МРР8-50ГН; 1 – ножевой диск; 2 – загрузочный патрон; 3 – кожух диска; 4 – электродвигатель; 5 – рама; 6 – механизм подачи; 7 – окно для выброса щепы

Передвижные и самоходные установки применяются для измельчения сырья и вершин на лесосеке. К ним относятся самоходные установки ЛО-63А, ЛО-63Б, передвижная установка УРП-1 и др. Дисковый станок установки ЛО-63А смонтирован на тракторе ТБ-1, а станок ЛО-63Б – на тракторе ЛП-18А. Станок имеет плоский диск диаметром 1270 мм с тремя радиальными ножами, загрузочный патрон станка имеет вальцовый механизм подачи измельчаемого сырья. Выброс щепы происходит вверх, через раструб выпускного трубопровода. Производительность установки ЛО-63А до 10 м³, а ЛО-63Б до 15 м³/ч.

Дисковый станок передвижной установки УРП-1 смонтирован на одноосном колесном прицепе. Привод станка от колесного трактора Т-150К. Станок имеет двухножевой плоский диск диаметром 1000 мм, расположенный под углом 48° к горизонтальному направлению подачи. Загрузочный патрон станка также снабжен вальцовым механизмом принудительной подачи сырья, наибольший диаметр измельчаемых сучьев и вершин 30 см. Производительность установки 15 м³/ч.

Барабанные рубительные станки. Эти станки предназначены для измельчения на щепу сучьев, вершин, горбылей. Механизм резания этих станков представляет собой барабан с ножевыми впадинами (рис. 1, б) или ножевыми прорезями. В последнем случае барабан делается пустотелым. На поверхности барабана по его образующим закреплено от 2 до 8 прямых ножей или до 40 резцов, выступающих над поверхностью барабана. Диаметр барабана 0,6…1 м, угловая скорость 60…120 рад/с. Измельчаемый материал через приемный наклонный или горизонтальный патрон, имеющий неподвижный нож, подается к барабану. Наклонный патрон располагается под углом 45…60° к горизонту, и движение материала в нем происходит под действием собственного веса. Для облегчения продвижения измельчаемого материала и удержания его в процессе рубки такие патроны могут иметь подающие вальцы.

Горизонтальный патрон размещается ниже оси вращения барабана перпендикулярно или под углом 30…35° к ней. У барабанных станков с горизонтальным патроном измельчаемый материал подается гусеничным механизмом или приводными горизонтальными и вертикальными вальцами. У станков, барабаны которых имеют ножевые впадины, получаемая щепа падает на транспортер вниз. Если барабан имеет ножевые прорези, то щепа поступает внутрь его и с помощью вентилятора подается по трубопроводу в циклон. Для измельчения реек и горбылей находят применение барабанные станки ДР-3, ДР-5, а станки ДУ-2, МРБ4-30, ЛО-56 и МРБ-04 для измельчения сучьев, вершин, реек и горбылей. Станки ДР-3 и ДР-5, МРБ4-30 имеют барабан с ножевыми впадинами, а ДУ-2А, ЛО-56 и МРБ-04 с ножевыми прорезями.

Станки ДР-3, ДР-5 имеют двух- или пяти-ножевой барабан диаметром 750…1000 мм, угловая скорость вращения 60…120 рад/с, мощность привода барабана 20…45 кВт, наибольшая ширина перерабатываемых реек и горбылей 300 мм, толщина 40 мм.

Станок ДУ-2А (рис. 3, а, б) имеет четырехножевой барабан диаметром 0,6 м, который вращается с угловой скоростью 59 рад/с и приводится в движение электродвигателем мощностью 55 кВт через клиноременную передачу. Механизм подачи – шестивальцовый. Вальцы приводятся в движение двумя электродвигателями мощностью 1,5 и 3 кВт, скорость перемещения измельчаемого материала 0,8 м/с. Получаемая щепа транспортируется вентилятором, мощность двигателя которого 18,5 кВт. На станке имеется заточное приспособление, позволяющее вести заточку ножей, не снимая их с барабана. Масса станка 5 т.

Станок ЛО-56 имеет шестиножевой барабан диаметром 0,9 м, угловая скорость его 61,5 рад/с, мощность двигателя барабана 160 кВт. Скорость перемещения материала 1,34 м/с. Общая установленная мощность двигателей станка 194,5 кВт.

Станок МРБ4-30 (рис. 4, а) в качестве механизма резания имеет четырехножевой барабан диаметром 1270 мм, приводимый во вращение электродвигателем мощностью 160 кВт, частота вращения барабана 370 мин^-1. Механизм подачи состоит из пяти нижних горизонтальных вальцов и прижимного устройства, включающего прижимной барабан с роликом. В нижней части корпуса ножевого барабана располагаются основной контрнож (износостойкая пластина) и сменная решетка, через отверстия ее не проходят крупные частицы древесины, которые подаются к верхнему контрножу для повторного измельчения. Размеры перерабатываемых сучьев и вершин: длина до 3 м, диаметр до 20 см.

Рис. 3. Рубильный барабанный станок ДУ-2А: а – общий вид; б – кинематическая схема; 1 – трубопровод; 2 – вентилятор,; 3 – всасывающая труба; 4 – смотровой люк; 5 – механизм подачи; 6 – ножевой барабан; 7 – приспособление для заточки ножей; 8 – станина; 9 – кожух барабана; 10 – прижимный приводной валец; 11 – вертикальные приводные вальцы; 12 – нижние горизонтальные вальцы

Станок МРБ-04 (рис. 4, б) применяется для измельчения древесных отходов от раскряжевки хлыстов (оторцовки, откомлевки, короткие вершины хлыстов). Он имеет полый барабан диаметром 965 мм с ножевыми прорезями. На нем закреплено 37 резцов с лезвием полукруглой формы шириной 22 мм. Загрузочный патрон станка расположен вертикально, привод барабана осуществляется электродвигателем мощностью 75 кВт через клиноременную передачу, угловая скорость барабана 38,5 рад/с. Щепа, срезаемая резцами, через ножевые прорези попадает внутрь барабана и по неподвижному лотку ссыпается через открытый торец барабана на приставной транспортер.

Наибольший диаметр перерабатываемых откомлевок 80 см, длина 75 см. Производительность станка 15 м³/ч, масса около 5 т. Щепа, получаемая на барабанных станках, используется в основном для изготовления плитных материалов и как топливо.

Рис. 4. Барабанные станки: а – МРБ4-30: 1 – верхний ролик прижимного устройства; 2 – прижимный барабан; 3 – нож; 4 – ножевой барабан; 5 – контрнож повторного измельчения; 6 – решетка; 7 – износостойкая пластина (контрнож); 8 – подающие вальцы; б – МРБ-04: 1 – станина; 2 – смотровой люк; 3 – ножевой барабан; 4 – нож; 5 – загрузочный патрон

Механизмы подачи измельчаемого материала в дисковых и барабанных рубительных машинах. Подача измельчаемого материала к ножевому диску или барабану во время рубки может производиться не только под действием силы тяжести, но и при помощи специального подающего механизма, а также благодаря самозатягиванию материала ножами. В обоих случаях патрон машины может быть расположен наклонно или горизонтально; последнее ведет к уменьшению ударов материала о диск или барабан, снижению высоты помещения, в котором размещена рубительная машина, и упрощению конструкции транспортных средств, подающих материал к машине. Подающие механизмы, кроме того, удерживают измельчаемый материал во время рубки, что содействует улучшению качества щепы. Подающий механизм состоит из нескольких горизонтальных вальцов, расположенных на дне патрона и над ним. Верхние вальцы перемещаются в вертикальной плоскости, зажимая измельчаемый материал. Вальцы, расположенные у входа в патрон, имеют большой диаметр, чем обеспечивается затягивание в них материала значительной толщины; вальцы, примыкающие к диску или барабану, делают, как можно меньшими, что позволяет максимально приблизить их к ножам; благодаря этому они дольше удерживают задние концы измельчаемого материала, что ведет к улучшению качества щепы. Иногда устанавливают и вертикальные вальцы.

В многоножевых дисковых рубительных машинах, производящих непрерывное резание, подача материала осуществляется благодаря самозатягиванию его ножами без подающих механизмов.

Сравнивая барабанные и дисковые рубительные машины, можно сделать следующие выводы. Барабанные машины проще и легче дисковых; они могут работать на легком фундаменте, а иногда и без него; ширина измельчаемого материала на барабанных машинах неограниченна и вызывает лишь удлинение барабана, в то время как на дисковых машинах увеличение ширины материала ведет к значительному возрастанию диаметра диска. Наряду с этим увеличение толщины измельчаемого материала (вполне допустимое для дисковых машин) на барабанных машинах ведет к резкому ухудшению качества щепы (большому разнообразию ее длин). Следовательно, выбор типа рубительной машины зависит в основном ширины и толщины измельчаемого материала, т.е. от размеров входного отверстия. Если требуется широкое входное отверстие при малой толщине измельчаемого материала (например, при измельчении слоя сучьев), то целесообразно применять барабанные рубительные машины. При высоком входном отверстии (измельчении круглых лесоматериалов) предпочтительнее дисковые машины.

Стружечные станки. Такие станки применяются для получения упаковочной стружки длиной 0,2…0,5 м, толщиной 0,1…0,5 мм и шириной 5…15 мм. Стружка изготовляется из окоренных чураков продольным их строганием. Станок СД-3 (рис. 1, в) имеет плоскую ножевую головку с двумя строгающими ножами с прямолинейным лезвием. Кроме того, на головке установлены делительные ножи, разделяющую стружку по ширине. В процессе строгания головка совершает поступательно-возвратное движение, перемещаясь в горизонтальных направляющих. Чураки закрепляются в рифленых вальцах, которые надвигают их на ножи головки. Надвигание ведется храповым механизмом и чередуется с рабочим ходом головки. На станках одновременно можно устанавливать два чурака длиной 0,5 м и диаметром до 34 см или четыре чурака диаметром до 17 см. Угловая скорость кривошипного вала 25 рад/с, мощность двигателя 20 кВт. Производительность станка зависит от толщины стружки и составляет по сырью от 0,5 до 0,8 м³/ч.

Технические характеристики дисковых и барабанных рубительных станков приведены в табл. 2 и табл. 3.

Таблица 2

Технические характеристики дисковых рубительных станков

Таблица 3

Технические характеристики барабанных рубительных станков

Техника безопасности при работе на рубительных станках. Все работы, связанные с производством щепы, должны выполняться в соответствии с требованиями "Правил техники безопасности и производственной санитарии в деревообрабатывающей промышленности". Необходимо, чтобы кожухи рубительных машин были сблокированы с пусковым и тормозным устройствами. Пусковые устройства подающих устройств должны быть сблокированы с пусковым устройством машины. Приемные лотки должны быть ограждены барьерами. Против выходного отверстия дробилки устанавливается отбойный стальной щит. Работа неисправной машины не допускается.

Рекомендуемая литература:

1. К.Ф. Гороховский, Н.В. Лившиц. Машины и оборудование лесосечных и лесоскладских работ – М.: Экология, 1991, 528 с.

2. Б.Г. Залегаллер, П.В. Ласточкин, С.П. Бойков. Технология и оборудование лесных складов – М.: Лесная промышленность, 1984. – 352 с.

3. Е.И. Миронов, Д.Б. Рохленко, Л.Н. Беловзоров и др. Машины и оборудование лесозаготовок – М.: Лесная промышленность, 1990. – 440 с.

Поиск по сайту: