Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 13
1.1. Анализ использования различных видов топлива 13
1.2 Обзор видов древесного топлива и требования к размеру частиц 15
1.3 Способы измельчения древесного сырья для получения топливной щепы 20
1.4 Технические средства для получения топливной щепы на лесосеке 27
1.5 Обзор конструкций режущих ножей для измельчения отходов древесины 33
1.6 Анализ исследований процесса измельчения древесины режущими ножами и технологии получения топливной щепы 36
Выводы. Цель и задачи исследований 42
2. Теоретические исследования процесса измельчения порубочных остатков ступенчатыми режущими ножами 44
2.1 Основные положения теоретических исследований процесса измельчения порубочных остатков различными по конструктивному исполнению режущими элементами 44
2.2 Представление потока древесной массы как сплошной среды 50
2.3 Вывод и анализ уравнения вращательного движения диска с режущими ножами 55
2.4 Общие положения построения математических зависимостей, определяющих процесс измельчения древесины рубительной машиной 61
2.5 Исследование рабочего процесса резания порубочных остатков ступенчатым ножом 64
2.5.1 Определение общих сил давления на нож, сил сопротивления резанию и моментов этих сил з
2.5.2 Вычисление сил и моментов сил вязкого трения 74
2.5.3 Теоретические исследования сил и моментов сил сухого трения скольжения 80
2.6 Исследование рабочего процесса резания порубочных остатков
прямым ножом 81
2.6.1 Определение сил давления на нож, режущих сил и моментов 81
2.6.2 Рассмотрение сил и моментов сил вязкого трения 88
2.6.3 Вычисление сил и моментов сил сухого трения скольжения
2.7 Состав и применение программного комплекса для исследования процессов резания порубочных остатков ступенчатым и прямым ножами 92
2.8 Компьютерные эксперименты и сравнительный анализ процессов резания ступенчатым и прямым ножами 93
2.9 Моделирование работы ступенчатых рубительных ножей в составе дисковой рубительной машины для измельчения порубочных остатков
2.9.1 Представление элементов, входящих в состав математической модели рабочего процесса измельчения порубочных остатков дисковой рубительной машины 97
2.9.2 Общая система уравнений и особенности ее решения 108
2.9.3 Автоматизированное моделирования работы ступенчатых ножей ПО
2.9.4 Влияние частоты вращения рубительного диска на эффективность работы дисковой рубительной машины 118
2.9.5 Определение взаимосвязи частоты вращения подающих вальцов с эффективностью работы дисковой рубительной машины 120
2.9.6 Исследование влияния длины секций ступенчатого ножа на эффективность работы дисковой рубительной машины 122
2.10 Конструктивно-технологическая схема дисковой рубительной машины, оснащенная ступенчатыми ножами для измельчения порубочных остатков 123
Выводы 127
3. Программа и методика экспериментальных исследований процесса резания порубочных остатков ступенчатыми ножами 129
3.1 Методика изучения закономерностей изменения энергоемкости и динамических характеристик процесса рубки порубочных остатков при различных углах наклона в плоскости режущей кромки ножей 129
3.1.1 Состав лабораторной установки 129
3.1.2 Проведение лабораторных исследований закономерностей изменения энергоемкости и динамических характеристик процесса рубки порубочных остатков при различных углах наклона в плоскости режущей кромки ножей и углах наклона плоскости рубки
3.2 Методика обработки результатов лабораторных исследований закономерностей изменения энергоемкости и динамических характеристик процесса рубки порубочных остатков при различных углах наклона в плоскости режущей кромки ножей и углах наклона плоскости рубки 136
3.3 Подготовка и выполнение лабораторных исследований по изучению фракционного состава щепы 137
3.4 Определение производительности опытного образца дисковой рубительной машины, оснащенной ступенчатыми ножами 142
4. Результаты экспериментальных исследований процесса измельчения порубочных остатков ступенчатыми ножами 144
4.1 Итоги определения закономерностей изменения энергоемкости и динамических характеристик процесса измельчения порубочных остатков при различных углах наклона в плоскости режущей кромки ножей и углах наклона плоскости рубки 144
4.2 Итоги исследований фракционного состава получаемой щепы при переработке отходов лесосечных работ 150
4.3 Производительность опытного образца дисковой рубительной машины, оснащенной ступенчатыми ножами 153
Выводы 155
5. Экономическая эффективность от применения опытного образца дисковой рубительной машины и промышленного использования топливной щепы, полученной в условиях вырубок 158
5.1 Экономическая эффективность от применения опытного образца дисковой рубительной машины 158
5.2 Экономическая эффективность промышленного использования топливной щепы, полученной в условиях вырубок 168
Основные выводы и рекомендации 176
Библиографический список 178
- Способы измельчения древесного сырья для получения топливной щепы
- Общие положения построения математических зависимостей, определяющих процесс измельчения древесины рубительной машиной
- Проведение лабораторных исследований закономерностей изменения энергоемкости и динамических характеристик процесса рубки порубочных остатков при различных углах наклона в плоскости режущей кромки ножей и углах наклона плоскости рубки
- Итоги исследований фракционного состава получаемой щепы при переработке отходов лесосечных работ
Способы измельчения древесного сырья для получения топливной щепы
Древесным топливом называют топливо, которое производится из малоценной и низкокачественной древесины, отходов рубок, включая пни, отходов рубок осветления и прореживания, кору, опилки, горбыль.
Древесное топливо подразделяется следующим образом: -первичное древесное сырье, произведенное на лесозаготовках; -вторичное древесное сырье, произведенное из древесного сырья, применяемого раньше для других целей (ящичная тара, отходы от строительства и т.д.). Так же древесное топливо делится на: необлагороженное и облагороженное. К необлагороженному древесному топливу относятся: дрова, щепа, стружка, опилки, отходы раскряжевки и лесопиления. К облагороженному древесному топливу относятся: топливные брикеты, таблетки, гранулы, пелетты, древесный порошок.
Основные виды древесного топлива имеют следующие характеристики: -дробленые древесные отходы, производимые в соответствии с ТУ 13-539-85 (дрова, кора, хвоя, листья, которые дробятся валками или цепами на куски различной величины); -обдирное топливо, которое почти полностью состоит из дробленой коры; -топливная щепа, производимая в соответствии ТУ 13-735-83. Является древесным топливом, полученным путем разрушения сырья с помощью режущего инструмента. Состоит из частиц, имеющих низкошероховатую поверхность среза. Включает размеры фракций, находящиеся в пределах 5- 50 мм; -топливные опилки, представляют собой побочный продукт распиловки лесопиломатериалов и имеют размер фракций 1-5 мм; - топливные брикеты представляют собой древесное топливо, полученное путем прессования измельченного древесного сырья в специальных прессах в цилиндры с размерами гранул не превышающими 25 мм; - топливные таблетки изготавливаются аналогично топливным брикетам и имеют преимущественно цилиндрическую форму с диаметром менее 25 мм; - топливный порошок, получаемый из высушенного и размолотого древесного топлива. Фракционный состав продукта менее 1 мм.
Как правило, дробленые древесные отходы перед сжиганием проходят соответствующую подготовку, то есть производится их измельчение до получения биомассы с примерно одинаковыми размерами частиц, позволяющими применить для их дальнейшего промышленного использования стандартные средства механизации, а также обеспечивающими эффективное сжигание частиц древесного топлива наиболее эффективным слоевым способом.
Очень сложным является вопрос определения оптимальных размеров частиц, до которых надо измельчать дробленые, обдирные древесные отходы и топливную щепу перед их сжиганием. В существующих котельных установках слоевого типа производится сжигание древесного топлива различного фракционного состава: от дров в виде метровых поленьев до опилок с размером фракций не более 6 мм.
Основываясь на опыте сжигания горючих ископаемых, то сжигание каменных углей в котельных установках производится после измельчения кусков твердого топлива в высоко дисперсную угольную пыль.
Угольная пыль сжигается при помощи горелок в топочных устройствах, являющейся камерой, экранированной со всех сторон специальными трубными экранами.
Данный способ позволяет сжигать отходы каменного угля с малой активностью и непригодные для сжигания слоевым способом. Пылеугольный способ сжигания отходов твердого топлива позволяет механизировать процессы производства теплоэнергии при малом количестве обслуживающего персонала, упростить и провести унификацию топочных устройств.
Так же следует учесть, что сжигание твердого топлива в пылевидном состоянии экономически целесообразно, если паропроизводительность котельных установок превышает 35 тонн в час.
Это обусловлено тем, что для использования пылеугольного сжигания нужно построить дополнительную систему пылеприготовления, для технического обслуживания которой требуется дополнительный обслуживающий персонал, что экономически эффективно для мощных котельных.
В котельных установках лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий используются котлоагрегаты с паро-производительностью до 20 т в час и топливо- подготовка, позволяющая сжигать всё древесное топливо в пылевидном состоянии экономически не оправдана.
Так же следует иметь в виду, что изготовление высокодисперсной пыли из древесных материалов задача более сложная, чем ее измельчение каменных углей и антрацитов, отличающихся более высокой, по сравнению с древесиной, хрупкостью. Поэтому, наилучший размер элементов топливной древесины, до которого необходимо измельчать древесные отходы, нужно определять исходя из минимальных затрат энергии на их измельчение и обеспечения полной механизации процесса топливоподачи, т.е. фракционный состав топливной щепы должен быть как можно меньше.
В настоящее время для производства топливной щепы применяются стационарные и мобильные рубительные машины, разработанные для производства технологической щепы. Получаемая длина щепы при измельчении древесных отходов такими машинами представлена в таблице 1.2.
Анализ таблицы 1.2 показал, что существующее в настоящее время рубительные машины, обладая значительной производительностью не производят топливной щепы мелкой фракции. Образцы рубительных машин с задаваемыми параметрами щепы от 6 мм и более производят рубку тонкомера. Измельчение же порубочных остатков имеет свои особенности.
Исследование элементов топливной щепы полученной при помощи прямых режущих ножей на дисковой рубительной машине показал, что динамические характеристики ножей приводит к некачественному измельчению мелких длинных веточек, входящих в состав порубочных остатков.
В силу этого грани резца отламывают элементы измельчаемой древесины, вследствие отсутствия жесткой опоры, что уменьшает выход щепы, увеличивая объем бракованной щепы на 10... 15%.
Это обуславливается целым рядом причин, связанных как с разносор-тицей перерабатываемой древесины, большой сбежистостью веток, так и с особенностями технологического процесса рубки. В щепе присутствует большое количество ненужных фрагментов (коры, рогаток, сколов, отщепов, крупных фракций), что в конечном итоге снижает качество щепы [104].
Общие положения построения математических зависимостей, определяющих процесс измельчения древесины рубительной машиной
Обобщенная сила складывается из моментов действующих внешних сил относительно оси вращения диска с ножами [124]: 2ф =Мвр -n(Mz +М»+МТ), (2.7) где Мвр = const - момент вращения двигателя привода, раскручивающего диск с ножами; Mz - момент (2.72) сил сопротивления резанию; М 1 -момент (2.85) сил вязкого трения; Мт = const - момент (2.92) силы сухого трения скольжения.
Моменты внешних сил (2.72), (2.85), (2.92) имеют свою структуру определенную выше. Момент режущих сил пропорционален квадрату угловой скорости вращения диска с ножами: Мг=Асо2, (2.8) где коэффициент А является функцией геометрических и физических параметров и характеристик ножа, определяемых формулами (2.62-2.64), (2.68-2.70). Момент сил вязкого трения пропорционален первой степени угловой скорости вращения диска с ножами: М =5со, (2.9) где коэффициент В является функцией геометрических и физических параметров и характеристик ножа, определяемых формулами (2.75-2.77), (2.84-2.88).
Момент Мт сил сухого трения скольжения не зависит от угловой скорости вращения диска с ножами и определяется формулами (2.84), (2.91-2.93).
Полученное уравнение (2.11) описывает динамику вращательного движения диска с п ножами с учетом найденных моментов внешних сил сопротивления и действующего вращательного момента привода.
За счет значительного вращательного момента Мвр, входящего в коэффициент с, показатель X экспоненциальной функции достаточно велик и переходные процессы установления угловой скорости вращения диска с ножами весьма быстрые.
Полученные моменты режущих сил, сил вязкого и сухого трения и проведенный анализ динамики движения диска с ножами позволяет оценить мощности всех рассмотренных внешних сил.
Применительно к рассматриваемой задаче исследования процесса резания порубочных остатков п ножами, расположенными на вращающемся с угловой скоростью со диске, формулы для вычисления мощностей принимают следующий вид.
Формулы (2.16-2.19) позволяют рассчитывать мощности внешних сил как функции параметров движения, геометрических и физических характеристик рассматриваемых ножей. Мощность сил вращения двигателя привода, раскручивающего диск с ножами равная суммарной мощности сил сопротивления: Рвр=Мврю = Р. (2.20) Производительность П [кг/с] процесса резания порубочных остатков может быть оценена как П = knpcpna0b0hu), (2.21) где кп - коэффициент потерь при резании; рср - усредненная плотность сплошной среды порубочных остатков; п - число ножей; а0, Ь0 - размеры (рисунок 2.3) окна подачи порубочных остатков; h - толщина срезаемого слоя порубочных остатков в рубильной машине; со - угловая скорость вращения диска с ножами.
Общие положения построения математических зависимостей, определяющих процесс измельчения древесины рубительной машиной При вращательном движении рубительного диска, для режущих ножей различной конструкции, в рассматриваемой среде (рисунки 2.1,2.2,2.4) верно уравнение [97]: М = Мвр- Мс, (2.22) где J - момент инерции режущего ножа относительно оси вращения, ю - угловая скорость вращения рубительного диска, Мвр - вращательный момент привода рубительной машины, J]MC- суммарный момент сил сопротивления резанию древесины.
В суммарный момент сил сопротивления резанию древесины J]MC входят силы и моменты режущих сил (по оси у), силы и моменты сил вязкого и сухого трения.
Предполагается, что рубительная машина имеет мощный привод и его вращательный момент демпфирует суммарный момент сил сопротивления резанию древесины. При выполнении условия М = SMC угловая скорость вращения руби-тельного диска ю = ю0 = const.
Для определения мощностных характеристик процесса резания древесины применено выражение [113] для определения мощности внешних сил МЕ, действующих на вращающийся с рубительный диск с режущими ножами: Р = МЕ(х). (2.23) Процесс резания древесины в рубительной машине представлен как вращательное движение режущего ножа с заданными геометрическими параметрами с учетом сил сопротивления резанию в рассматриваемой сплошной среде измельчаемых порубочных остатков.
При этом рассматриваемая сплошная среда совершает движение относительно режущего ножа с установленной эпюрой скоростей (рисунки 2.1,2.2): Рисунок 2.7- Определение силы давления R о площадку АВ режущего ножа Данный поток имеет определенную площадь поперечного сечения S = Ь Ъ, где Ь, 8- параметры прямоугольного поперечного сечения, соответствующие геометрическим размерам режущего ножа, который контактирует с заданным углом у о площадку АВ режущего ножа с нормалью R (рисунок 2.7).
При этом необходимо определить силу давления R , производимого порубочными остаками на поверхность режущего ножа. Для решения задачи применена теорема импульсов [113] к движению объема порубочных остатков в виде сплошной среды за некоторый промежуток времени т. Данный объем заполняет участок сплошной среды длиной У(х)-т и площадью S = ЬшЪ, масса которого равна: m = pcpSV(x)T = pcpbSV(x)T, (2.25) где рср - плотность среды. На данную систему воздействует сила реакции режущего ножа R , направленная перпендикулярно режущей поверхности режущего ножа АВ (рисунок 2.4). Другие силы на данном этапе не учитываются.
Изменение проекции количества движения элементов, входящих в механическую систему на любую координатную ось равно сумме проекций на ту же координатную ось импульсов всех внешних сил, действующих на элементы системы:
Проведение лабораторных исследований закономерностей изменения энергоемкости и динамических характеристик процесса рубки порубочных остатков при различных углах наклона в плоскости режущей кромки ножей и углах наклона плоскости рубки
Программный комплекс (приложение А) составлен на алгоритмическом языке FORTRAN [19,106].
Общий объем программного комплекса, включая исходные и исполняемые модули и файлы баз данных, не превосходит 130 Kb.
Для работы комплекса (с возможной последующей обработкой полученных данных графическими и текстовыми средствами обработки информации Windows) минимальными требованиями, предъявляемыми к компьютеру, являются: наличие операционной системы Windows ХР и выше, желательно наличие интерактивной управляющей системы FAR Manager, Norton Commander, Windows Commander или др. Объем оперативной памяти не менее 8 Мб.
Комплекс включает в себя следующие программные модули: Основной программный модуль, осуществляющий по разработан ным формулам, соотношениям и алгоритмам численный расчет параметров процессов резания порубочных остатков комбинированным и традиционным ножами.
Этот программный модуль содержит файл исходных данных, в котором задаются геометрические, физические и другие характеристики и параметры, необходимые для расчетов параметров процессов резания.
Основной исполняемый файл при запуске которого на экран монито ра выдаются, рассчитанные по исходным данным, параметры построенной математической модели, результаты расчета и сравнительные характеристи ки процессов резания комбинированным и традиционным ножами. Компьютерные эксперименты и сравнительный анализ процессов резания ступенчатым и прямым ножами Для сравнения различных характеристик (сил, моментов, мощностей и др.) ступенчатого и прямого ножа, введем относительные погрешности рассматриваемых характеристик в следующем виде: где Хк - характеристика комбинированного ножа с тремя лезвиями (рисунок 2.1); Xtr - характеристика традиционного ножа с одним лезвием (рисунок 2.2).
Проведем сначала качественный сравнительный анализ основных формул для всех пространственных (x,y,z) сил, действующих на ступенчатый (2.31-2.51) и прямой (2.94-2.105) нож в трехмерном пространстве и отдельно сил сопротивления резанию (только направление у) ступенчатого (2.52-2.72) и прямого (2.110-2.115) ножа [13,15].
Для сравнения пространственных (x,y,z) векторов сил, действующих на ступенчатый и прямой нож, получим формулу вида (2.138), связывающую геометрические угловые характеристики ножей:
Для сравнения векторов сил сопротивления резанию (только направление у), действующих на ступенчатый и прямой нож, получим формулу вида (2.137), связывающую геометрические угловые характеристики ножей: В числителе (2.139) характеристика комбинированного ножа, в знаменателе - традиционного ножа.
На рисунке 2.26 построена топограмма функции двух переменных ri o P) по формуле (2.139) в диапазоне изменения параметров О а 30; Как видим, для уменьшения r\xyz (а,Р),Г (а,Р), т.е. для улучшения характеристик ножей, нужно максимально увеличивать угол наклона площадок резания а и желательно уменьшать угол заточки р.
Например, при а = 30 и /3 = 10 силы сопротивления резанию снизятся по расчетам по формулам (2.138),(2.139) почти на 25% по сравнению с прямым ножом, когда а = 0. При а = 8 и /? = 30 эффект значительно меньший - силы сопротивления резанию снизятся на 1-=-2 % по сравнению с прямым ножом, когда а = 0.
Проведем более точные численные расчеты с помощью построенной математической модели и разработанного программного комплекса.
Основные исходные данные для обоснования параметров процесса резания порубочных остатков различными типами ножей и примерные диапазоны их изменения представлены в таблице 2.1.
Как видим из представленных результатов, полученные теоретические оценки полностью подтвердились при использовании построенной модели.
Ступенчатый нож (рисунок 2.1) с заданными параметрами эффективней, чем прямой нож (рисунок 2.2).
Суммарный момент всех сил сопротивления резанию, сил вязкого трения и сухого трения скольжения у ступенчатого ножа на 9,4 % меньше, чем у прямого ножа при их заданных геометрических характеристиках.
На те же % улучшились и такие энергетические характеристики (мощности сил сопротивления) в случае применения ступенчатого ножа. Абсолютное значение суммарной мощности сил сопротивления не превысило 67 кВт при принятых исходных данных. Масса ступенчатого ножа получилась меньше, чем прямого ножа на 6%. Показатель X 0,63 с"1, характеризующий длительность переходных процессов при действующих моментах сил сопротивления, практически не изменился при использовании ступенчатого ножа. Производительность процесса резания рассматриваемыми ножами, при принятых исходных данных, составила 97 кг/с.
Перейдем теперь ко второму этапу моделирования. На данном этапе разработаем модель работы ступенчатых ножей в составе всей машины для измельчения порубочных остатков, а также включим в модель более детализованное представление порубочных остатков: не как однородную древесную массу, а как дискретную фрагментируемую среду.
В модели воспроизводится перемещение в пространстве, деформацияи фрагментация порубочных остатков. Задачи, включающие в себя элементы со сложными геометрическими формами и имеющими распределенные физическими свойствами решают путем разбиения такого тела на значительное количество однотипных элементов [3]. Данный подход называется "дискретизацией", а более конкретной его модификацией является метод конечных элементов (метод SPH) [3].
В соответствии с этим подходом и указанными методами, порубочные остатки представляются в виде множества шарообразных элементов диаметром d3 = 2 см, объединенных в отдельные ветви (рисунок 2.27). Ветви имеют свой набор геометрических параметров (длина, диаметр, "ветвистость") и случайно расположены в пространстве в начальный момент времени.
Итоги исследований фракционного состава получаемой щепы при переработке отходов лесосечных работ
Опытный образец древесины устанавливался в крепежном устройстве 7. Маятник копра 4 с установленным на нем режущим ножом 6 отводился на заданный угол. После этого маятник копра 4 приводился в движение. Работа, совершаемая при измельчении порубочных остатков считалась выполненной после того, как режущий нож 6 срезал стружку с опытного образца осины. Лабораторный эксперимент проходил с трехкратной повторностью. Данные, полученные вовремя проведения эксперимента заносились в журнал [45,46].
Методика обработки результатов лабораторных исследований закономерностей изменения энергоемкости и динамических характеристик процесса рубки порубочных остатков при различных углах наклона в плоскости режущей кромки ножей и углах наклона плоскости рубки
При обработке полученных результатов определения закономерностей изменения энергоемкости и динамических характеристик процесса рубки порубочных остатков при различных углах наклона в плоскости режущей кромки ножей и углах наклона плоскости рубки использовалась компьютерная программа «Statistica».
Для построения модели закономерностей изменения энергоемкости и динамических характеристик процесса рубки порубочных остатков при различных углах наклона в плоскости режущей кромки ножей и углах наклона плоскости рубки находилась математическая зависимость факторов, которые адекватно отражали бы связь полученных данных.
Для определения лучшей регрессионной модели учитывались следующие требования [1,2,3,138]: 1. Коэффициент корреляции, определяющий тесноту линейной связи между переменными значениями находиться в диапазоне от 0,7 до 0,9, что является тесной, а если величина выше, то это очень тесная взаимосвязь факторов [23,33,34]. При значении коэффициента корреляции меньше 0,3 связь определена как слабая, а при от 0,3 до 0,5 - умеренная. Если значения находятся в пределе от 0,51 до 0,7, то это значительная связь [88,110]. 2. При помощи построенной регрессионной модели можно объяснить не менее 70 % вариации зависимых переменных, т. е. R 0,7 [70]; 3. При этом стандартная ошибка оценки зависимости переменного значения согласно полученного уравнения должна быть не более 5 % среднего полученного значения зависимой переменной; 4. Коэффициенты уравнения регрессия, а так же его свободный член должны быть значимыми на 5 % - ом уровне; 5. Так же необходимо учитывать, что остатки от регрессии должны быть без заметной автокорреляции (г 0,30) и нормально распределены систематической составляющей.
Чем меньше остатков суммы квадратов, чем меньше стандартная ошибка оценки значений уравнения и чем больше R2, тем адекватней полученное уравнение регрессии [101,102].
После получения математической модели необходимо провести анализ значений данного уравнения по критерию Фишера и/?-уровню [59,60].
Подготовка и выполнение лабораторных исследований по изучению фракционного состава щепы Геометрические размеры щепы определялись путем изучения фракционного состава щепы, распределенного на ситах анализатора. Образцов щепы получены после измельчения порубочных остатков опытным образцом дисковой рубительной машины, оснащенной прямыми и ступенчатыми ножами (рисунок 3.5,3.6,3.7) при различной частоте вращения рубительного диска.
Различные параметры частоты ращения рубительного диска обеспечивалось путем изменения передаточного числа приводных шкивов в соответствии с планом проведения однофакторного эксперимента. Схема установки для изучения фракционного состава щепы при различной частоте вращения рубительного диска представлена на рисунке 3.8. Исследования проходили с трехкратной последовательностью [47,65,81,132,150].
Замер частоты вращения рубительного диска производится с помощью бесконтактного оптического датчика оборотов ВС 401 (ЗАО «Электронные технологии и метрологические системы», Россия) и тензометрической станцией ZET 017-Т8. (рисунок 3.9).
Обработка результатов исследований проходила при помощи персонального компьютера, оснащенного программным комплексом «Тахометр» и прикладной программы Statistica 6,0.
В соответствии с существующими методиками и регламентирующими техническими условиями фракционный состав произведенной щепы определялся путем стратификации навески щепы. В результате ее анализа выделяли кондиционную, мелкую и крупную фракции [82,86,123]. установка для измельчения порубочных остатков; 2- персональный компьютер; 3- аккумуляторная батарея; 4,6,7- соединительные кабели; 5- тензометрическая станция ZET 017-Т8; 8- бесконтактный оптический датчик оборотов Рисунок 3.8- Схема лабораторной установки для изучения технологических параметров, влияющих на производительность рубительной машины для измельчения порубочных остатков и размеры получаемой щепы
Общий вид расположения бесконтактного датчика на опытном образце дисковой рубительной машины Для исследований применяли: - анализатор с набором сит с ячейками размером 50, 30, 20,10, 5 мм; -поддон; -весы с погрешностью измерения не более 1 г. После измельчения некоторого объема порубочных остатков полученная щепа перемешивалась и высыпалась на конус. После этого конус уплотнялся и делился на четыре сектора. Затем два противоположных сектора соединялись для дальнейшего деления.
Масса навески полученной щепы доводилась до 0,4-0,5 кг и затем просеивалась на ситах анализатора в течение 10 мин.
Щепа, оставшаяся после просеивания на ячейках сит и на дне, взвешивалась на весах с точностью до 0,1 г. К крупной щепе была отнесена щепа, не прошедшая через сита с ячейками 50 и 30 мм.. К нормальной щепе относилась щепа, прошедшая через сито с ячейками 50,30 и 20 мм и задержанная ситом с ячейками диаметром 10 мм. К мелкой щепе отнесилась щепа, прошедшая через сито с ячейками 10 мм и задержанная ситом с ячейками 5 мм. К опилкам относится фракция, прошедшая через сита с ячейками 5 мм. Так же на каждом сите измерялись максимальные и минимальные размеры щепы по длине, ширине и толщине. После измерений результаты анализа фракций щепы заносились в журнал испытаний.
Определение производительности опытного образца дисковой рубительной машины, оснащенной ступенчатыми ножами
Производительностью машины (77) называется количество продукции, произведенной за единицу времени Т (минуту, час, смену). В нашем исследовании полученная продукция представлена измельченными порубочными остатками. Производительность определяется технологическим процессом работы и последовательностью выполнения отдельных операций, входящих в него, а также условиями работы опытного образца машины [95,96].
Для выполнения опытным образцом дисковой рубительной машиной технологического процесса по рубке порубочных остатков (рисунок 3.8) требуется время ц , которое включает в себя время обработки древесины (tp), время используемого для холостых ходов (tx) и время необходимое для проведения вспомогательных операций (te).
