Введение к работе
Актуальность, теин
Полное и рациональное использование древесины находится в ряду наиболее актуальных проблем развитая лесного кої.шлєкса страті.
Производство плит является одням из эффективных путей использования древесного сырья. Прл этом измэлъчэшш древес-лого сырья - вакнзйшая операцля технологического процесса изготовления яїпг, решаюулг образом влиявдая на качество продукции я економіку производства. Участок подготовки к измельчения древесного сырья является наиболее энергоемким и трудо-зг.п.нл в производство древесных плит. Совершенствование технология изготовления древесных частиц должно быть направлено -ли.иде всего :-а лзысла.лгз .новых более эффективных способов лз;.<юльчелля древесины, позволявших повысить качество плит, стлзлгъ ^нергетлческле л трудовые заграти, создать новые плитяно материалы.
Актуальность такого поиска определяется также- необходимость» ;.асил;.ол..я ецрьевых ресурсов лутзм ;;сцользовал;ш различных отходов. Прл повыл шил доли отходов в сырье обычно нроддріигтш лрлходлтея увеличивать плотность плит ;; содержа-плэ связующего, что требует дополнительных расходов. Поэтому глюгле виды, отходов могут быть полноценным сырьем лишь в том случае, есл:; процессы лх лзмоль'чечш эТ<Тектнвньг прежде всего с технологической л олергетлческоіі стороны.
Несмотря ла вес возрастающее значение процессов пзмельче-.г.ія дрзізоспого сыры, :їх теория л практика разработали недостаточно. Отрицательным результатом этого является зачастую далеко из всогда оправданны: выбор способов, тілюв кашля, тзхнолог'лчзсклк ро^н.мои лзмзльчонля, сдер>ліванле создания новых конкуосптносиособных плитных материалов.
Процесс пэшльчзлпя необходимо вест/, так, чтобы в резуль
тате долучат.-гсъ частицы, об^сивчлвакщие высокое качество и
г.роадз всего прочность пдлтньк катерлалов прл возмолаю меньшл-с
онерготлчосклх- затратах. ' -;
ЗысоЕсум прочность кіїлт обзепечлвага? частики, обладающие вцеокоіі іьачлостьз .-: ал:;зсл.їз"р.іЄй. ілаксля.кдьно высокая
прочность часткд достигается только при разрушении древесины вдоль волокон, так как молекулы целлюлозы в древесине расио-лонены преимущественно вдоль волокон.
Наиболее шлроко применяемые при получении струїски процессы резания эффективны лишь в том случае, если древесные волокна параллельны поверхности реэ-ания. Однако, на практико отого достичь не удается. Перерезание волокон приводит к ослаблению прочности стружки на растяжение, что соответственно снижает прочность плит.
і Особенно этот недостаток сказывается при измельчении сучьев, Ьдей к корней, обрезков заготовок, фанеры, дСП.ДБП, опилок, станочной стружки и других отходов, не имеющих определенной ориентации волокон или имеющих очень малую длину в их направлении.
Кроме ослабления прочности получаемых частиц, перерезание волокон, являющихся' наиболее прочными структурными элементами древесины, нерационально с энергетической точки зрения и по некоторым другим причинам.
Работа посвяцена в основной изысканию селективных способов измельчения древесного сырья для плит, изготавливаемых но технологии производства ДСП. Более общее название диссертации обусловлено тем, что 'получазмыв при.этой частнцы отличаются от традиционно применяемой сгруьскл по своим характеристикам а структуре, а изготаїлшваеше' из ник пли:и в свою очеродь также отличаются от обычных ДСП по структуре и зачастую по фпзлко-механичесхпм показателям.
Диссертационная работа является обобщением многолатллх /около 30 лет/ исследований автора в области измельчения различных видов древесного сырья.
ЦЕЛЬ Н ЗАДАЧИ РАБОТЫ '
Цель: Разработать научные основы измельчения древесины, изыскать и исследовать эффективные способы измельчения различных видов 'древесного сырья', позволяющие сократить мате-, риальные, трудовые и энергетические затраты в производство древесных плит, улучшить качество выпускаемой продукции.
Задачи:
разработать требования к процессу измельчения и, исходя из н.їх, провости теоретический анализ различных способов измельчения;
теоретически рассмотреть явления, происходящие ври измель-шш древесного сырья в различных измельчителях; изыскать и исследовать новые, отвечающие разработанным требованиям, способы измельчения древесного сыры; исследовать возможность измельчения для производства шшт новых видов сырья /сучья, пни и коріш, обрезки ДСП и т.д./ как традиционными, так и новыми способами; дать практические рекомендации о целесообразности использования различных способов при измельчении определенных видов древесного' сырья и необходимых при этом технологических -режимах;
разработать и внедрить эффективные способы и оборудование для измельчения древесного сырья.
ЇЇШОаЗгШ, БШОШЫЕ ПА заяиту
1. Основное требование к процессу измельчения: измельчение древесаны должно осуществляться таким образом, чтобы в результате получались'частицы с необходимыми характеристиками/ обзедечивающнэ требуо.лое качество плит и прежде всего их прочность, при возкахно меньших затратах и пре;.дэ всего энергетических.
Для этого необходимо, чтобы нагрузка была кратковременной, а разрушение древесины проходило преимущественно вдоль волокон но ое наиболее слабы?п структурным '.тлементам. При этом не -дол&но бить пероизшльчошія древесины, а ее физико-механическое состояние долаю слособствовагь целостности волокон.
П. Траднционно-прлмоялошо способы измельчения древесины в струненных станках но позволяют разрушать ее вдоль волокон. И стружечных станках происходит перерезание волокон в зависимости от угла сбега и других пороков, угла перекоса заготовок в питающих устройствах, положения плоскости резания но отношению к волокнам. Кроме того, несмотря на.управляемость
процесса измельчения резанием,поддержание необходимых; режимов измельчения требует больших затрат на приобретение, заточку и настройку режущих инструментов, определяет повышенные требования к качеству сырья.
В то же время измельчение резанием в рубительных машинах позволяет разрушать древесину преимущественно вдоль волокон, что создает предпосылки использоваїшя этого способа не только для цолучекия щепы, но и для получения частиц для производства" ДСЙ.
'Ш. Безножевые способы / размол, ударное сжатие, раздавливание, изгиб-излом, расщепление, сдвиг и др./ обеспечивают разрушение древесины избирательно вдоль волокон по наиболее слабым структурным неоднородностям.
Наибольшее значение при измельчении безножевыми способами имавт объемное статиз древесины допарек волокон. На первой стадии разрушения древесины оказывают влияние предде всего элементы макроструктуры древесины. С уменьшзнием размеров, частиц при их дальнейшем измельчении начинают оказывать влияние элементы микроскопического строения древесины. При этом , 'деформация полостей клеток должна быть по возішжяосги мэныяз. Этому способствует кратковременность нагрузки и заполнение полостей клеток водой.
IV. Взаимодействие древесины и рабочих органов"измель
чающих машин долхно обеспечивать получение частиц требуемых
размеров, необходимую для этого подачу измельчаемого материа
ла, а также своевременное удаление полученных частиц из рабо
чей зоны измельчителя.
V. Метода, экспериментальных исследований результатов
измельчения" долкны учитывать анизотропность древесины и- ее
структуру,
VI. Для большинства видов древесного сырья рекомендуется
использовать безножевые способы измельчения.
V// Технологические реяиш измельчения сырья и изготовления плит устанавливаются с учетом технологических и экономических соображений, Цри этом на значения большинства исследуемых факторов и показателей.устанавливаются ограничения.
' _ НАУЧНАЯ НОВИЗНА
Разработаны, исходя из технологических и экономических соображений, требования и критерии эффективного ведения процесса измельчения.
Проведен теоретический анализ различных способов измельчения древесліш, исходя из требований к процесс7 измельчения
Теоретически проанализированы физико-механичоские процессы, происходящие-в различиях измельчителях, что позволило создать новое измельчающее оборудование и правильно подобрать его параметры.
- Разработаны и исследованы новые эффективные способы измельчения различных видов древесного сырья, определены технологические режимы измельчения. Получены математические иодечи, описнвавдде различные способы измельчения.
На конкретных примерах показан принцип оптимизации технологических режимов в зависимости от требовали!!, предъявляемых к качеству плит и экономике их производства.
Даны рекомендации, какими способна целесообразно измельчать древесное сырье различного вида, на каком оборудовании и при каких технологических рекимах.
Научная новизна работы подтверждена 47 изобретениями.
ОБОСНОВАННОСТЬ ВЫВОДОВ И РіКОІШДЩЙ
Выводы по состоянию вопроса основдвагась на аначлзо литературы, а такке многолетнего опыта автора диссертации в области лзм.ельчппкя древесного' сырья-
Выводы теоретического плана базировались на результатах математического аналаза.
Достоверность результатов экспериментальных исследований "основана на мчтодах математической статистик.!, современных мэтодах мат таг леского ила.; іровашія экспериментов и обработки полученных результатов с помощью ЭВМ.
По.лучє;сінз экспериментальные данные павши подтверждение на практике ар л создали нового и совершенствовании существуйте го ii3№Vi\4!mj,?TQ оборудования, а такзе при внедрении,; ' разработок в ироівднешгсетч.
Научное значение результатов диссертационной работы заключается в разработке научных основ измельчения древесины для производства плит.
.. Разработаны и исследованы новые эффективные способы измельчения древесины и необходаиое оборудование.
. Получены математические модели, связывающие критерии процесса измельчения с исследуемыми факторами. На примерах показан принцип оптимизации технологических режимов.
Практическое значение работы прежде всего заключается в том, что ее результаты является научной основой для дальнейшего совершенствования технологических процессов измельчения древесного сырья в производстве плит.
Ряд способов и видов оборудования внедрены в промышленность, другие апробированы и на современном этапа развития производства отнесены к перспективным.
Реализация результатов работы позволила на многих предприятиях элективно использовать различные виды древесных отходов, сократить материальные,энергетические и трудовые, затраты, улучшить качество выпускаемой продукции.
ШСТО ЇЇРШЗДЕШЯ ХШДОВАШЙ
Основной объем работ выполнен в Научно-исследовательском и проектло-конструкгорском институте промышленности древесных плит.
Результаты работы докладывались на научно-технических конференциях МІГТИ, В:-ЩДрева, УкрНИИМода, ЦНЛИМЭ и других организаций. Разработанные- способа и оборудование экспонировались на ВДНХ и удостоены 3-х медалей различного достоинства. Получен диплом П .стзааки и вторая премия на Московском областном конкурсе на лучшее техническое решение по механизации и автоматизации производства, сокращению ручного труда за 1986 год.
По темо диссертации опубликовано 75 научных статей, 7 брошюр, 1 кяига, получено 47 авторских свидетельств и
патентов.
Болао 60 разработок ко тэмв диссертации внедрены на предприятиях древесных плит. Рекомендованные для измельче-;г.ія сыпучего д, «весного сцрья зубчато-оитовыа, зубчато--щеловые, зубчаго-|.;ол;;~сятовыо, сито-ножевые мельницы на базе центробежных струл.еч-'ых станков в разное время внедрены на Ленинградском МК, Жешартском ФК, Волгодонском КДП, Шатурском Ш, Тавру иском ФК, Васильевском ЛК, Казлу-Рудском . ОКДИ, Оренбургском КСМ, ДОЗэ * 2 / Санкт-Петербург /, І.&1СК-1, МЭЗ ДСП и Д, ДОКе J* 3, Костромском «К, Костополь-ском ДСК, БЭФ и других предприятиях. Это позволило улучшить качество поверхности плит, сократить затраты на получение древэсных частиц, вовлечь в производство ДСП опилки, станочную стружку, дробленку и другие сыпучие древесные отходи.
При создания серийных зубчато-ситовых мельниц ДМ-8 и ДМ-8А учитывались эти разработки.
Зубчато-ситовые мельницы вошли в отраслевые технологические инструкция по производству ДСП, как оборудование в основном для получения частиц наружных слоев.
Технология я оборудование измельчения кусковых древесных отходов консольным ударом и размолом испытаны и внедрены на Шатурском МК, ДОЗе им. Халтурина /Санкт-Петербург/, Волгодонском Щ1, Добрянском ДСК .
Это позволило эффективно измельчать любые виды куско
вых отходов ДСП /вплоть до полноформатной бракованной ДСП/,
а также кусковые отходы лесопиления и деревообработки. При
этом измельчение ДСП и клееных материалов происходит прежде .
всего по клеевым связям с незначительным,расходом электро
энергии. . '
Испытаны в производственных условиях технология и оборудование измельчения кусковых отходов комбинацией
лрокатки, удара и размола, проісатки и расщепления стесненным ударом. Испытана технология и оборудование измельчения щепы прокаткой и расщеплением.
, Зги испытания показали возможность создания новых ьысо-коарочных платных материалов.
Разработан, яошггак и поставлен на серийное производство взашн центробежных стружечных станков станок ударного действия для получения из щэгш частиц для производства ДСП.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ