Оборудование производства ДСП

Резание древесины в рубительных машинах

Резание древесины в рубительных машинах имеет некоторые особенности по сравнению с широко распространенными видами резания, применяемыми при механической обработке древесины (пилением, фрезерованием, строганием). Главная отличительная особенность этого процесса та, что он происходит при снятии стружки большой толщины, достигающей 12-15 мм. Это определяет специфику взаимодействия между резцом и древесиной, а также особенности формы стружкообразования. Процесс переработки древесины в рубительных машинах чаще всего основан на принципе продольно-торцового или более сложного продольно-торцово-поперечного резания.

Бревно относительно диска с ножами наклонено под углом α₁ (в вертикальной плоскости) и под углом α₂ (в горизонтальной плоскости). Поверхность контакта бревна с диском имеет форму эллипса и называется эллипсом резания. По этой поверхности перемещаются режущие кромки ножей. В процессе внедрения режущего ножа в древесину постепенно вырастают напряжения. Напряженное состояние срезаемого слоя древесины характеризуется касательными и нормальными напряжениями в плоскости параллельной волокнам, а также напряжениями в зоне контакта передней грани ножа с древесиной. Напряжения, возникающие в плоскости параллельной волокнам, необходимо рассматривать в первую очередь, так как предел прочности древесины при внедрении ножа будет достигнут именно здесь вследствие слабых связей между волокнами. Напряженное состояние древесины в зоне контакта ее с передней гранью ножа характеризуется напряжениями смятия.

По мере продвижения ножа какое-либо из напряжений достигает своего предела и наступает разрушение древесины в сечении, где этот предел наступил. Наиболее опасное сечение - плоскость параллельная волокнам древесины. В результате разрушения древесины в этой плоскости происходит отделение элементов щепы. Длина их определяется кинематическими параметрами рубительной машины и практически не зависит от геометрии ножа и свойств древесины.

Основные элементы, участвующие в процессе измельчения древесины, - нож 1 и контрнож 3, образующие между собой зазор S (рис. 12). Расстояние от плоскости диска до режущей кромки, или выступ ножа h определяет длину щепы при рубке:

Толщина щепы и ее ширина зависят от ряда факторов, связанных с физико-механическими свойствами древесины и параметрами режущего аппарата.

Рассмотрим взаимодействие сил, возникающих при рубке древесины в дисковых рубительных машинах. При рубке древесины бревно непрерывно подается к рабочему органу машины как за счет перемещения по наклонному желобу во время пауз в работе ножей, так и за счет затягивания бревна в процессе рубки. Существенное влияние на процесс затягивания древесины ножами оказывает угол отклонения плоскости резания (угол затягивания γ₁). Опыты показали, что если γ₁ = 0, затягивания не происходит, если yi>0, происходит наращивание затягивающих сил.

Величина γ₁ оказывает также большое влияние на длину щепы и на равномерность ее размеров. Условием получения щепы одинаковой длины является переменное значение угла γ₁ вдоль режущей кромки ножа. Его значение должно уменьшаться в направлении от середины диска к его периферии. Это привело к созданию рубительных машин с геликоидальной поверхностью диска и с такой же заточкой ножей. На выпуск щепы однородной фракции влияет и ряд других факторов: положение загрузочного патрона, ширина кожуха, скорость рубки и др.

На рис. 13 дана принципиальная схема рабочего органа дисковой рубительной машины и взаимодействие сил в процессе рубки древесины. На вращающемся диске 2 с помощью подкладок 1 и 7 установлен нож 3. Древесина перемещается по желобу 4, который заканчивается контрножом 5. Нож 3 отделяет щепу 6 от древесины. Перерезание волокон древесины осуществляется силой S, направленной перпендикулярно волокнам. Нормальная сила N₁, с которой поверхность лезвия ножа действует на щепу, вызывает ее скалывание. На поверхности лезвия ножа существует сила трения T=f₁N₁. Диск рубительной машины действует на бревно силой N₂, а также силой трения f₂N₂. Реакции питающего желоба и контрножа вызывают нормальную реакцию N₃ и силу трения Tз, которая во время перемещения древесины достигает величины T₃ =f₃N₃.

Оборудование для переработки шин в крошку