Определение количества ветвей ориентирующего устройства

 

Плотников С.М. (СибГТУ, г.Красноярск, РФ)

 

The quantity of branches of a directing organ of the device for mechanical orientation of wood particles is defined, proceeding from productivity of the device, his parameters, length and pedigree structure of particles.

 

В современных линиях производства древесных плит применяется механическое ориентирование стружки. Один из способов такой ориентации основан на использовании жесткого направляющего органа (пластины или дисковые вальцы) или гибкого направляющего органа (бесконечная лента или нить), соседние ветви которого размещены параллельно друг другу на расстоянии h_н (шаг ориентации) и приводятся в движение в противоположных направлениях.

Для рационального проектирования таких устройств необходимо установить оптимальное число ветвей направляющего органа, т.к. завышение данного числа усложняет устройство, а занижение – не позволяет проводить качественную ориентацию стружки.

Количество ориентирующих ветвей направляющего органа определяется, исходя из производительности ориентирующего устройства Q [кг/с] и упрощенной модели поведения древесных частиц в устройстве.

Среднее время разворота частицы, происходящего во время ее падения в ориентирующем устройстве:

где Н_о – расстояние от плоскости направляющего органа до поверхности стружечного ковра, м; Н_к – толщина стружечного ковра, м.

С учетом того, что ось вращения разворачиваемых частиц перпендикулярна их плоскости, время падения одного слоя частиц толщиной h определяется выражением:

Время прохождения частицей ориентирующего устройства состоит из времени разворота t₁ и времени падения слоя частиц t₂:

.                              (1)

Средняя масса частицы:

m_ч = ρ_д ∙ l ∙ b ∙ h,

где ρ_д–плотность древесины, кг/м³; l, b, h – геометрические размеры частицы, м.

Количество частиц, разворачиваемых направляющим органом за 1 секунду:

,                                          (2)

где Q–заданная производительности ориентирующего устройства, кг/с; h_н – расстояние между соседними ветвями направляющего органа (шаг ориентации), м.

Очевидно, оптимальное отношение шага ориентации и длины ориентируемых частиц h_н/l = 0,5. При уменьшении этого отношения частица будет падать сразу на несколько ветвей, что приведет к засорению устройства, а при увеличении – снижается количество частиц, подвергающихся развороту, т.е. ухудшается качество ориентации. При h_н/l = 0,5 выражение (2) имеет более простой вид:

 .                                           (3)

Количество находящихся в одном слое частиц, гарантированно разворачивающихся в ориентирующем устройстве за 1 секунду,  составляет:

,                                               (4)

где  B и  L – соответственно ширина и длина окна ориентирующего устройства, м; t_пр – время прохождения частицей направляющего органа, с.

Число ветвей направляющего органа (рисунок 1):

.                                                         (5)

Рисунок 1 – Схема окна ориентирующего устройства

 

Приравняв (3) и (4), определяем величину L. Подставив ее в (5), с учетом (1) и (2) получим минимальное число ветвей направляющего органа, необходимое для обеспечения заданной производительности устройства при оптимальном шаге ориентации:

.                         (6)

  Как показывает анализ (6), данное число не зависит от длины ориентируемых частиц l. Однако эта величина косвенно влияет на значение m за счет наличия определенного соотношения размеров частиц l:b:h. В [1] рекомендуется выдерживать рациональное соотношение частиц l : b : h = 100 : 10 : 1. Зависимость m(l) для таких частиц для производительности формирующей машины 3600 кг/час (1 кг/с) при ширине ориентирующего окна В = 2 м представлена на рисунке 2. Значения m рассчитано для древесных частиц минимальной и максимальной плотности: сосна – ρ_д = 460 кг/м³, лиственница - ρ_д = 675 кг/м³. Число m для частиц другой породы или смеси пород находится между данными пределами.

Рисунок 2 – Зависимость числа ветвей направляющего органа от длины ориентируемой стружки: 1 – сосновая стружка; 2 – лиственничная стружка

 

Из рисунка видно, что ориентация частиц длиной менее 25 мм становится проблематичной из-за необходимости установки большого числа ветвей направляющего органа. Ориентация крупноразмерной стружки при изготовлении OSB (l ≈ 150 мм) возможна уже при m не более 10.

 

Литература

1  Поташев, О.Е. Механика древесных плит / О.Е Поташев, Ю.Г. Лапшин. - М.: Лесн. пром-сть, 1982.- 112 с.