Совершенствование технологии механической окорки лесоматериалов. Часть 4
Технологические аспекты расчета параметров процесса окорки
Совершенствование технологии механической окорки лесоматериалов. Часть 8. Влияние диаметра кряжа на механизм роторной окорки
Совершенствование технологии механической окорки лесоматериалов. Часть 7. Влияние температуры окружающей среды на эффективность роторной окорки
Совершенствование технологии механической окорки лесоматериалов. Часть 6. Моделирование влияния влажности на особенности процесса разрушения коры при роторной окорке
Совершенствование технологии механической окорки лесоматериалов. Часть 5. Анализ методов расчета показателей процесса окорки
Совершенствование технологии механической окорки лесоматериалов. Часть 3
Совершенствование технологии механической окорки лесоматериалов. Часть 2. Фрезерные окорочные станки и их инструментальное оснащение.
Совершенствование технологии механической окорки лесоматериалов. Часть 1. Задачи и способы окорки древесины
Наиболее распространенными и отработанными технологическими процессами окорки являются способы поштучной окорки путем воздействия на поверхность лесоматериалов твердым предметом в виде специального окорочного инструмента.
В зависимости от технических требований к качеству окорки (грубая, чистая) и физического состояния коры (влажная, мерзлая, сухая) используются скребки, ножи и фрезы.
Скребковый инструмент выпускается либо со специально затупленной режущей кромкой резцовой части, либо с острой режущей кромкой с углом резания больше 90°. Угол наклона δ - это угол между передней гранью резца и плоскостью, касательной к поверхности бревна в месте ее контакта с инструментом.
Скребок удаляет кору по камбиальному слою, если прочность последнего меньше прочности поверхностного слоя древесины. При этом затупление рабочей кромки или тупой угол резания препятствуют внедрению скребка в древесину. Если прочность камбиального слоя соизмерима с прочностью древесины, происходит послойное удаление коры, причем возможно и удаление поверхностного слоя древесины.
Для выполнения качественной нормальной окорки к скребку необходимо приложить значительную силу, которая должна обеспечить продавливание коры режущей кромкой. Достоинства использования скребкового инструмента - возможность выполнения 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. При окорке подсушенной и мерзлой древесины резко снижаются производительность и качество окорки, увеличивается объем отходов древесины, ухудшается товарный вид.
Короснимающий механизм состоит из ротора, обладающего угловой скоростью ω=10/52 рад/с (100-500 об./мин) и короснимателей, которые прижимаются к поверхности окариваемого бревна.
В большинстве конструкций короснимающих механизмов сила прижима короснимателей к поверхности окариваемого бревна может регулироваться только тогда, когда ротор неподвижен, то есть при наладке станка. Это обстоятельство вызывает ряд эксплуатационных трудностей. Менять силу прижима короснимателей, не останавливая ротора, можно, если для прижима используются пневмо- или гидроцилиндры. Управляемый механизм прижима значительно расширяет возможности роторного станка, но требует установки сложного и дорогостоящего оборудования для подачи воздуха или рабочей жидкости в цилиндры, расположенные на вращающемся роторе.
Скребковый окорочный инструмент, используемый в роторных станках, изготовлен в виде консольного рычага, на конце которого, параллельно оси бревна, расположена рабочая кромка (рис. 1).
Во время работы скребкового инструмента кора удаляется - скалывается и отрывается - по камбиальному или лубяному слою. При соприкосновении с поверхностью бревна рабочая кромка вдавливается в кору, ее передняя грань давит на слой коры и сжимает его, в результате чего кора отделяется от бревна. Метод основывается на использовании разницы между прочностью коры и прочностью древесины и ослабленного сцепления между корой и древесиной.
Основным фактором, характеризующим сцепление коры с древесиной, является влажность коры. С уменьшением влажности сцепление увеличивается, и качество окорки резко ухудшается. Лесоматериалы хорошо окариваются при влажности коры не менее 50-55%; при влажности ниже 40-45% окорку проводить затруднительно. Большое влияние на условия окорки оказывает температура коры и наружных слоев древесины. При низкой температуре влага, находящаяся в коре и заболони, переходит в состояние льда. В результате прочность коры оказывается равной прочности древесины, а сила сцепления возрастает в несколько раз. Поэтому мерзлая древесина очень трудно поддается окорке. Для облегчения окорки на станках с тупыми короснимателями мерзлой древесине надо сначала дать оттаять, а сухую нужно увлажнить.
Сила прижима к поверхности бревна должна составлять от 15 до 25 кН на 1 м ширины скребка. Для окорки мерзлой древесины без оттаивания этот показатель надо довести до 30 кН/м. При увеличении усилия до 35-40 кН/м начинается разрушение древесины.
Ножевой окорочный инструмент роторных станков представляет собой коросниматель, на конце которого установлены один или несколько острых резцов. Конструкции ножевого инструмента различают по числу режущих кромок, их очертаниям, взаимному положению и расположению относительно обрабатываемого бревна.
Отличительной особенностью ножевого инструмента является его способность выполнять резание вдоль волокон при движении ножа поперек волокон, что обеспечивает получение гладкой окоренной поверхности, соответствующей требованиям к окорке экспортных балансов, пропсов и других лесоматериалов, для которых регламентируется товарный вид продукции.
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. Для чистой окорки целесообразно использовать двухроторные станки с установкой на первом скребкового, а на втором - ножевого инструмента.
В настоящее время в России используются отечественные окорочные станки ОК 40-2; ОК 63-2; ОК 80-2 и ОК 100-2, относящиеся к классу однороторных станков, 2ОК 40-1; 2ОК 63-1 и 2ОК 80-1, относящиеся к классу двухроторных станков, а также импортное оборудование. Двухроторные станки способны окаривать мерзлые и подсушенные лесоматериалы как хвойных, так и лиственных пород. Для облегчения процесса удаления коры из ротора станка применяют специальные надрезающие ножи, которые устанавливают перед короснимателями. Наиболее эффективно применение надрезающих ножей при окорке лесоматериалов тупым скребковым инструментом в летний период, когда кора отделяется, как правило, длинными лентами, что приводит к частым вынужденным остановкам станка для очистки ротора.
При окорке экспортных балансов, рудничной стойки и пиловочника, полученного из сучковатой части ствола, двухроторные станки 2ОК 40-1 и 2ОК 63-1 одновременно зачищают и сучья. Для этого на втором роторе вместо короснимателей устанавливаются зачистные инструменты. Двухроторные станки рекомендуется использовать и для получения качественного корья, идущего на дубильные экстракты. Экономический эффект от их применения в 1,5-2 раза больше, а производительность в 1,6 раза выше, чем у однороторных.
При групповой обработке режим окорки устанавливается исходя из требуемого среднего качества окорки. При этом, вследствие различной податливости к окорке, часть лесоматериалов остается недоокоренной, а другая часть продолжает обрабатываться и после завершения процесса окорки. В результате, при прочих равных условиях, затраты энергии и потери древесины в процессе групповой окорки выше, чем при поштучной. Вместе с тем установки для групповой окорки способны обрабатывать мелкие и искривленные лесоматериалы, а также лесоматериалы с поперечным сечением неправильной формы, поштучная окорка которых затруднена или вообще невозможна. В ряде случаев при групповой окорке возможно удаление или уменьшение содержания внутренней и наружной гнили. В установках для групповой обработки окорка происходит за счет соударения и трения бревен или поленьев между собой и об элементы машины. Установки этого типа называют корообдирочными. Окорка может быть сухой или мокрой. В первом случае окорка производится без использования воды, во втором в процессе окорки лесоматериалы обильно смачивают водой или помещают в водяную ванну. Установки для групповой окорки делят на окорочные барабаны и бункерные окорочные машины. Окорочные барабаны на лесных складах применяют главным образом для окорки круглых и колотых поленьев и толстых сучьев длиной до 1,5 м.
На лесных складах целлюлозно-бумажных комбинатов для окорки балансов широко используют окорочные барабаны, состоящие из нескольких последовательно установленных секций. В них обычно проводят мокрую окорку, для чего первую секцию барабана частично заполняют водой (иногда теплой), что способствует лучшей окорке сухих или мороженых поленьев.
Игорь ГРИГОРЬЕВ, д-р техн. наук,
проф. кафедры технологии лесозаготовительных производств СПбГЛТУ,
Антон ГУЛЬКО, аспирант
кафедры технологии лесозаготовительных производств СПбГЛТУ
