Обработка лесоматериалов
Поперечное пиление плоскими круглыми пилами
Исходные данные:
1. Наибольший диаметр хлыста в зоне пропила, см
2. Порода древесины
3. Влажность древесины, %
4. Число часов работы после заточки пилы, ч.
1. Диаметр пильного диска, мм
(1)
где d – диаметр шкива на пильном валу, мм, d = (0,15 … 0,20) D;
Dmax – наибольший диаметр хлыста в зоне пропила, мм;
c – запас на кривизну и неровность хлыста, мм, c = 10 … 20 мм;
e – припуск на перезаточку пилы, мм, e = 50 … 60 мм;
s – запас на ограждение привода пилы, мм, s = 15 … 20 мм.
Примечание: параметры пильного диска (диаметр, толщина, количество зубьев) принимают в соответствии с ГОСТ 980 – 80 (см. приложение).
2. Шаг зубьев пильного диска, мм
(2)
где Z – количество зубьев, шт.
3. Ширина пропила, мм
(3)
где a – толщина пильного диска, мм;
– величина развода зубьев на одну сторону, мм, = 0,7 мм.
4. Максимальная скорость надвигания пильного диска, м / с
(4)
где i – коэффициент прочности зуба;
для твердой древесины: i = 0,2 … 0,3; для мягкой древесины: i = 0,3 … 0,4;
Vр – скорость резания, м / с, Vр = 50 … 60 м / с.
5. Подача на зуб, мм
(5)
где U – скорость надвигания пильного диска, м / с, U ≤ Umax
6. Основное значение удельной работы резанию, Дж / м3
(6)
где Uz – подача на зуб, мм;
b – ширина пропила, мм.
7. Поправочный коэффициент на влажность древесины
(7)
где W – влажность древесины, %.
8. Поправочный коэффициент на затупление зубьев пилы
(8)
где Т – число часов работы после заточки пилы, ч.
9. Удельная работа резания, Дж / м3
(9)
где КП – поправочный коэффициент на породу древесины
Сосна: КП = 1,0 Ель: КП = 0,95 Осина: КП = 0,85
Берёза: КП = 1,25 Лиственница: КП = 1,1
10. Усилие резания, Н
(10)
где b – ширина пропила, м;
H – средняя высота пропила, м, H = 0,56 Dmax
11. Усилие надвигания, Н
(11)
где Kс – коэффициент соотношения усилия резания и надвигания
(12)
12. Мощность резания, кВт
(13)
где – коэффициент полезного действия привода пильного диска,
= 0,92
13. Мощность на надвигание пильного диска, кВт
(14)
где – коэффициент полезного действия привода надвигания
пильного диска, = 0,80 … 0,84.
14. Мощность электродвигателя пильного диска, кВт
(15)
где Kм – коэффициент допустимой перегрузки по моменту, Kм = 1,5 … 1,8;
Kк – коэффициент использования кинетической энергии вращающихся масс, Kк = 1,15 … 1,20.
Основные размеры плоских круглых пил (ГОСТ 980 - 80)
|
D, мм |
a, мм |
Количество зубьев, шт. |
|
|
Исполнение 1 |
Исполнение 2 |
||
|
900 |
3,6 4,0 |
72 |
96 |
|
3,2 3,6 |
120 |
- |
|
|
1000 |
4,0 4,5 |
72, 120 |
96 |
|
1250 |
4,5 5,0 |
72, 120 |
96 |
|
1500 |
5,0 5,5 |
72, 120 |
96 |
Окорка круглых лесоматериалов на роторных станках
Исходные данные:
1. Порода древесины
2. Диаметр бревна, см
3. Длина бревна, м
4. Скорость подачи, м / с
5. Количество короснимателей, шт.
6. Ширина контактной кромки, см
1. Средний диаметр бревна, м
(1)
где d – диаметр бревна, м;
L – длина бревна, м;
S – сбег бревна, м / м.
2. Объем бревна, м3
(2)
3. Вес бревна, Н
(3)
окорка лесоматериал раскалывание станок
где – объемная масса древесины, кг / м3, = 800 … 950 кг / м3.
4. Ширина снимаемой полоски коры, м
(4)
где u – скорость подачи, м / с;
z – количество короснимателей, шт.;
n – частота вращения ротора, мин -1, n = 430 мин -1.
5. Удельное сопротивление окорке, Н / м
для ели:
(5.1)
для сосны
(5.2)
где b0 – ширина снимаемой полоски коры, мм
6. Усилие резания на одном короснимателе, Н
(6)
где q – давление кромки короснимателя, Н / м, q = 15000 … 30000 Н / м;
b – ширина контактной кромки, м;
к – коэффициент трения короснимателя, к = 0,18 … 0,20.
7. Усилие холостого хода механизма подачи, Н
(7)
где 1 – коэффициент трения подшипников подающих вальцов,
1 = 0,01 … 0,05;
dп – диаметр подшипника, м, dп = 0,05 м;
f – коэффициент трения качения вальцов по бревну, м, f = 0,03 м;
dв – диаметр подающих вальцов, м, dв = 0,3 м;
iв – общее количество подающих вальцов, шт., iв = 6 шт.;
Gв – вес одного вальца, Н, Gв = 1300 Н.
8. Усилие на подачу бревна, Н
(8)
где 0 – коэффициент соотношения между радиальным и осевым
усилиями, 0 = 0,2 … 0,3.
9. Скорость резания, м / с
(9)
10. Вес ротора, Н
(10)
где Mг – масса окорочной головки, кг, Mг = 670 кг;
Mк – масса короснимателя, кг, Mк = 6,9 кг.
11. Окружная скорость подшипника, м / с
(11)
где dр – диаметр ротора, м, dр = 0,8 м.
12. Мощность привода ротора, Вт
(12)
где п – коэффициент трения подшипника ротора, п = 0,01;
– коэффициент полезного действия механизма привода ротора,
= 0,80 … 0,85.
13. Мощность механизма подачи, Вт
(13)
где – коэффициент полезного действия механизма привода подачи,
= 0,75 … 0,80.
14. Сменная производительность окорочного станка, м3
(14)
где Т – время смены, ч., Т = 7 (8) ч.;
Тпз – подготовительно-заключительное время, ч, Тпз = 0,5 ч;
φ1 – коэффициент использования рабочего времени, φ1 = 0,85;
φ2 – коэффициент загрузки окорочного станка, φ2 = 0,8 … 0,9;
Средний сбег бревен хвойных пород
|
Толщина бревна, см |
12 … 13 |
14 … 18 |
20 … 22 |
24 … 26 |
28 … 30 |
32 … 34 |
36 … 38 |
|
Сбег, мм / м |
7,5 |
8,0 |
9,0 |
10,0 |
11,0 |
11,5 |
12,5 |
Раскалывание короткомерных лесоматериалов
Исходные данные:
1. Порода древесины
2. Длина чурака, м
3. Диаметр чурака, м
4. Состояние древесины
5. Скорость движения цепи, м / с
6. Угол клина, град.
1. Вес чурака, Н
(1)
где d – диаметр чурака, м;
L – длина чурака, м;
– объемная масса древесины, кг / м3;
сухая: = 750 … 800, сырая: = 850 … 950, мерзлая: = 900 … 950.
2. Коэффициент клина
(2)
где – угол трения клина о древесину; = 110 … 140;
– угол клина, град.
3. Коэффициент, учитывающий влияние ширины опоры
(3)
где B – расчетная ширина опоры, м;
если B d, то B = d; если B d, то B = 0,1 м (ширина опоры);
4. Удельное сопротивление раскалыванию, Н / м2
(4)
где d – диаметр чурака, м;
L – длина чурака, м.
5. Сопротивление раскалыванию, нормальное к плоскости
раскалывания, Н
(5)
где КП – поправочный коэффициент на породу древесины
Сосна, Ель: КП = 1,0 Берёза: КП = 1,2
КС – поправочный коэффициент на состояние древесины
Сухая: КС = 1,0 Сырая: КС = 1,1 Мерзлая: КС = 1,5
6. Усилие раскалывания чурака, Н
(6)
где КЗ – коэффициент, учитывающий степень заострения
режущей кромки
для острой кромки: КЗ = 1,0; для затупленной кромки: КЗ = 1,10 … 1,15.
7. Усилие на упоре, Н
(7)
где т – коэффициент трения скольжения упора по опоре, т = 0,15 … 0,22;
hо – высота упора, м, hо = 0,16 м;
Lхв – длина хвостовика упора, м, Lхв = 0,32 м.
8. Тяговое усилие цепи при раскалывании, Н
(8)
где qт – вес погонного метра тягового органа, Н / м, qт = 200 Н / м;
Lo – длина транспортера, м, Lo = 2,0 … 2,5 м;
г – коэффициент трения скольжения чурака по опоре, т = 0,35 … 0,45
9. Мощность привода цепного колуна, Вт
(9)
где U – скорость движения цепи, м / с;
– коэффициент полезного действия механизма привода
цепного колуна, = 0,80 … 0,85.
10. Сменная производительность цепного колуна, м3
(10)
где Т – время смены, ч., Т = 7 (8) ч.;
Тпз – подготовительно-заключительное время, ч., Тпз = 0,5 ч.
φ1 – коэффициент использования рабочего времени, φ1 = 0,85;
φ2 – коэффициент загрузки цепного колуна, φ2 = 0,50 … 0,85;
Vч – объем чурака, м3;
m – коэффициент, учитывающий повторные расколы поленьев.
m = 1,0 ( диаметр чурака до 0,26 м );
m = 1,5 ( диаметр чурака 0,26 … 0,40 м );
m = 2,5 ( диаметр чурака более 0,40 м );
Окорка фрезерованием
Исходные данные:
1. Порода древесины
2. Время работы фрезы после заточки, ч
3. Влажность древесины, %
4. Толщина срезаемого слоя коры, мм
5. Толщина срезаемого слоя древесины, мм
6. Ширина окариваемой поверхности, мм
1. Величина подачи на нож, м
(1)
где u – скорость подачи, м / с, u = 0,3 м / с;
m – количество ножей на фрезе, шт., m = 8 шт.;
– угловая скорость фрезы, рад. / с, = 103 рад. / с.
2. Основное значение удельной работы резания для древесины, Дж / м3
(2)
где Uz – величина подачи на нож, мм;
hд – толщина срезаемого слоя древесины, мм.
3. Основное значение удельной работы резания для коры, Дж / м3
(3)
где hк – толщина срезаемого слоя коры, мм.
4. Поправочный коэффициент на влажность древесины
(4)
где W – влажность древесины, %
5. Поправочный коэффициент на затупление ножей
(5)
где T – время работы фрезы после заточки, ч
6. Удельная работа резания для древесины, Дж / м3
(6)
где КП – поправочный коэффициент на породу древесины
Ель: КП = 1,0 Осина: КП = 0,85 Берёза: КП = 1,25
7. Удельная работа резания для коры, Дж / м3
(7)
где КП – поправочный коэффициент на породу древесины
Ель: КП = 1,1 Осина: КП = 1,15 Берёза: КП = 1,05
8. Удельная работа резания, дж / м3
(8)
9. Толщина срезаемого слоя, м
(9)
10. Мощность привода механизма резания, Вт
(10)
где Z – количество фрез, шт., Z = 2 шт.;
b – ширина окариваемой поверхности, м;
– коэффициент полезного действия механизма привода фрезы,
= 0,80 … 0,85.
11. Сменная производительность шпалоокорочного станка, шт.
(11)
где Т – время смены, ч, Т = 7 (8) ч.;
Тпз – подготовительно-заключительное время, Тпз = 0,5 ч;
φ1 – коэффициент использования рабочего времени, φ1 = 0,85;
φ2 – коэффициент загрузки шпалоокорочного станка, φ2 = 0,50 … 0,60;
Lш – длина шпалы, м, Lш = 2,75 м.
Расчёт параметров дисковой рубительной машины МРНП-30Н-1
Исходные данные:
1. Угол встречи вектора скорости резания с направлением волокон древесины 1, град
2. Угол наклона между линией лезвия ножа и направлением волокон древесины 2, град
3. Число ножей Z, шт
4. Выпуск ножей h, мм
5. Порода древесного сырья
6. Период работы машины
1. Минимальный диаметр чураков, мм
где Rp – радиус резания, Rp = 535 мм.
2. Длина элементов щепы, мм
3. Толщина элементов щепы, мм
где σск., σсж – пределы прочности древесины на скалывание и сжатие
вдоль волокон, Па.
4. Угол встречи (угол среза элементов щепы ), град.
5. Удельная сила резания для конкретных условий, Н / м
где кρ – коэффициент, учитывающий затупление ножей
для острых ножей: кρ = 1,0
для затупленных ножей: кρ = 1,25
кw – коэффициент, учитывающий влажность древесины
кw = 1,1 (W = 25…30 %)
кw = 1,0 (W = 50…57 %)
кс – коэффициент, учитывающий состояние древесины
зима: кс = 1,4 лето: кс = 1,0
кп – коэффициент, учитывающий породу древесины
сосна: кп = 1,0 осина: кп = 0,85 ель, пихта: кп = 0,87
берёза: кп = 1,25 лиственница: кп = 1,07
6. Средний диаметр измельчаемых чураков, м
где dmin – минимальный диаметр чураков, м
dmax – максимальный диаметр чураков, м
7. Средняя ширина измельчаемого материала, м
8. Сила резания на ноже, Н
9. Угловая скорость ножевого диска, рад. / с
где n – частота вращения ножевого диска, мин -1
10. Скорость резания, м / с
где D1 – диаметр окружности, проходящей посередине длины ножей,
укреплённых на диске, м; D1 = 1070 мм.
11. Среднее число одновременно работающих ножей, шт.
где Н – толщина измельчаемого материала, м
(для круглых лесоматериалов Н = dср.)
12. Мощность резания, Вт
где η – КПД передачи от двигателя к ножевому диску, η = 0,95.
13. Установочная мощность электродвигателя, Вт
где Кз – коэффициент загрузки:
для рубительных машин с плоским диском:
малоножевых (8 ножей и менее): Кз = 0,7…1,0
многоножевых (более 8 ножей): Кз = 0,3…0,6
для рубительных машин с геликоидальным диском:
многоножевых (12 … 16 ножей): Кз = 0,1…0,3
по Nуст. выбираем электродвигатель.
14. Средняя угловая скорость ножевого диска, рад. / с
где Кд – коэффициент снижения угловой скорости ножевого диска,
Кд = 0,4…0,5.
15. Время резания, с
где Lбр – длина бревна, Lбр = Lмах
16. Время на восстановление ножевым диском нормальной угловой
скорости, с
где m – масса ножевого диска, кг; m = 1500 кг.
D – диаметр ножевого диска, м; D = 1,27 м.
17. Возможный коэффициент загрузки рубительной машины.
18. По значению К’з корректируем Nуст.
Если К’з > Кз, то Nуст. необходимо пересчитать:
19. Производительность рубительной машины, м3 / ч
(для круглых лесоматериалов)
где φ1 – коэффициент использования рабочего времени, φ1 = 0,7…0,8.
φ2 – коэффициент использования машинного времени
для многоножевых рубительных машин: φ2 = 0,1 … 0,4
для малоножевых рубительных машин: φ2 = 0,5 … 0,8