Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Технология и оборудование нижних лесных складов. Лабораторный практикум

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 791172.01.99
Раскрыто содержание процессов выполнения лесоскладских работ. Рассмотрены операции, связанные с очисткой деревьев от сучьев, раскряжевкой хлыстов, продольной распиловкой, окоркой и раскалыванием лесоматериалов, их сортировкой и штабелевкой, а также производством топливной и технологической щепы. Даны технологические и технико-экономические расчеты функционирования различного оборудования в конкретных природно-производственных условиях. Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств».
Черных, А. С. Технология и оборудование нижних лесных складов. Лабораторный практикум : учебное пособие / А. С. Черных, В. В. Абрамов. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 260 с. - ISBN 978-5-9729-1012-0. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1902152 (дата обращения: 19.07.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
А. С. Черных, В. В. Абрамов




ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ НИЖНИХ ЛЕСНЫХ СКЛАДОВ

Лабораторный практикум

Учебное пособие














Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2022


�ДК 630*3
ББК 43.90
     4-49




Рецензент:
профессор кафедры электротехники и автоматики ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», доктор технических наук, профессор Д.Н.Афоничев




    Черных, А. С.
4-49      Технология и оборудование нижних лесных складов. Лабораторный
     практикум : учебное пособие / А. С. 4ерных, В. В. Абрамов. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 260 с. : ил., табл.
          ISBN 978-5-9729-1012-0

     Раскрыто содержание процессов выполнения лесоскладских работ. Рассмотрены операции, связанные с очисткой деревьев от сучьев, раскряжевкой хлыстов, продольной распиловкой, окоркой и раскалыванием лесоматериалов, их сортировкой и штабелевкой, а также производством топливной и технологической щепы. Даны технологические и технико-экономические расчеты функционирования различного оборудования в конкретных природно-производственных условиях.
     Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств».

УДК 630*3
ББК 43.90









ISBN 978-5-9729-1012-0

     © 4ерных А. С., Абрамов В. В., 2022
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2022
                            © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022


           ОГЛАВЛЕНИЕ



  ВВЕДЕНИЕ........................................... 5
  Лабораторная работа № 1 АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ДЕРЕВЬЕВ ОТ СУЧЬЕВ........  6
  Лабораторная работа № 2
  АНАЛИЗ ПРОЦЕССА РАСКРЯЖЕВКИ ХЛЫСТОВ............... 16
  Лабораторная работа № 3
  АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПРОДОЛЬНОЙ РАСПИЛОВКИ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ.................................... 37
  Лабораторная работа № 4 АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ОКОРКИ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ............. 73
  Лабораторная работа № 5
  АНАЛИЗ ПРОЦЕССА РАСКАЛЫВАНИЯ КОРОТКОМЕРНЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ................................... 105
  Лабораторная работа № 6
  АНАЛИЗ ПРОЦЕССА СОРТИРОВКИ КРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ................................... 113
  Лабораторная работа № 7
  АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ШТАБЕЛЕВКИ КРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ................................... 138
  Практическая работа № 1
  РЕЖИМ РАБОТЫ НИЖНЕГО ЛЕСОПРОМЫШЛЕННОГО СКЛАДА И ЕГО ПАРАМЕТРЫ........................... 170
  Практическая работа № 2 КАБЕЛЬНЫЕ КРАНЫ.................................. 180
  Практическая работа № 3
  РАСКРЯЖЕВОЧНЫЕ УСТАНОВКИ С ПРОДОЛЬНЫМ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМХЛЫСТА............................... 187
  Практическая работа № 4
  РАСКРЯЖЕВОЧНЫЕ УСТАНОВКИ С ПОПЕРЕЧНЫМ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМХЛЫСТА............................... 194
  Практическая работа № 5 ПРОДОЛЬНЫЕ СОРТИРОВОЧНЫЕ ТРАНСПОРТЕРЫ............ 199
  Практическая работа № 6 РОТОРНЫЕ ОКОРОЧНЫЕ СТАНКИ........................ 204
  Практическая работа № 7
  КРУГЛОПИЛЬНЫЕ СТАНКИ ДЛЯ ПРОДОЛЬНОЙ РАСПИЛОВКИ... 209

3


 Практическая работа № 8
  КОЛУНЫ ДЛЯ РАСКАЛЫВАНИЯ КОРОТКОМЕРНЫХ
  ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ...................................... 212
  Практическая работа № 9
  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОСНОВНОГО
  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПОТОКА............................. 216
  БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК............................ 220
  Приложение 1........................................ 223
  Приложение 2........................................ 224
  Приложение 3........................................ 227
  Приложение 4........................................ 230
  Приложение 5........................................ 236
  Приложение 6........................................ 236
  Приложение 7........................................ 239
  Приложение 8........................................ 245
  Приложение 9........................................ 247
  Приложение 10....................................... 248
  Приложение 11....................................... 249
  Приложение 12....................................... 249
  Приложение 13....................................... 251
  Приложение 14....................................... 251
  Приложение 15....................................... 252
  Приложение 16....................................... 252
  Приложение 17....................................... 254
  Приложение 18....................................... 255

4


           ВВЕДЕНИЕ



     Студенты лесных вузов при изучении дисциплины, раскрывающей содержание процессов выполнения лесоскладских работ, должны получать не только теоретические знания лекционного курса, но иметь общее представление о реальных технологиях и машинах, более детально изучить основные операции, связанные с очисткой деревьев от сучьев, раскряжевкой хлыстов, продольной распиловкой, окоркой и раскалыванием лесоматериалов, их сортировкой и штабелевкой, а также производством топливной и технологической щепы.
     На лабораторных работах студенты изучают устройство и работу оборудования для лесоскладских работ, знакомятся с условиями его применения и правилами эксплуатации. На лабораторных стендах, макетах и видеоматериалах они анализируют взаимодействие отдельных узлов и рабочих органов оборудования, проводят экспериментальные исследования и выполняют обработку результатов исследований с использованием современных методов. На практических занятиях студенты выполняют технологические и технико-экономические расчеты функционирования различного оборудования в конкретных природно-производственных условиях.
     До начала выполнения работ студенты изучают соответствующие разделы лекций, материал литературных источников, знакомятся с содержанием лабораторной работы или практического занятия и делают необходимые записи в рабочих тетрадях. При работе на лабораторных стендах студенты изучают инструкцию по конструкции и работе стенда, знакомятся с условиями безопасной работы, и после проверки их знаний преподавателем они допускаются к работе на стенде. После завершения выполнения лабораторной работы или практического занятия они составляют отчет в соответствии с указаниями данного практикума.
     Авторы выражают признательность рецензенту данного лабораторного практикума - заведующему кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» профес-сору Д. Н. Афоничеву. Его замечания способствовали улучшению структуры и содержания издания.

5


           Лабораторная работа № 1



            АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ДЕРЕВЬЕВ ОТ СУЧЬЕВ


     Цель работы: выявить закономерности процесса очистки деревьев от сучьев и научиться им управлять.

        1. Содержание работы

     1.1.      Установить показатели, характеризующие исходное сырье и готовую продукцию.
     1.2.    Изучить кинематику процесса поштучной очистки деревьев от сучьев.
     1.3.      Уяснить принцип работы, устройство и основные параметры оборудования по очистке деревьев от сучьев.
     1.4.      Определить параметры управления процессом очистки деревьев от сучьев.
     1.5.    Выявить закономерности процесса.
     1.6.    Составитьотчет.

        2. Методическое обеспечение

     2.1. Методические указания по выполнению лабораторной работы.
     2.2. Плакаты и учебные пособия.
     2.3. ЭВМ.

        3. Общие положения

     В начале работы следует познакомиться с деревом как предметом труда. Дерево как предмет труда может характеризоваться различными показателями: размерами - длиной и диаметром (на высоте груди), длиной бессучковой зоны. Кроме этих показателей на процесс очистки оказывают влияние показатели, относящиеся к срезаемым сучьям - число сучьев на одном дереве, диаметр сучьев у их основания. Значительное влияние на параметры процесса, выбор оборудования оказывают такие показатели, как порода, расположение сучьев, их размеры, физико-механические свойства древесины сучьев, температура и влажность древесины и т. п.
     Установив показатели исходного сырья, следует объяснить, какое влияние каждый из них оказывает на процесс очистки, как, например, влияют размеры деревьев и сучьев на параметры этого процесса.
     Готовая продукция процесса очистки деревьев от сучьев представляет собой хлысты. Требования к качеству очистки должны соответствовать ГОСТ 9463-88, ГОСТ 9462-88 на круглые лесоматериалы, предусматривающие очист

6


�у деревьев заподлицо с поверхностью. При двухстадийной очистке допускается оставление несрезанной части сучьев высотой до 20 мм с обязательной последующей доочисткой для всех тех сортиментов, которые отгружаются с лесного склада.
     Кинематика процесса поштучной очистки деревьев от сучьев показана на рис. 1.1.


                         А-А

Рис. 1.1. Схема срезания сучка:
31 - угол заострения; 3 - угол резания; £ - угол наклона лезвия; dC - диаметр сучка, м; dC - диаметр сучка, замеренный у его основания вдоль оси ствола дерева, м;
dC = 1,3dC длялиственныхпород; dC = 1,1dC дляхвойныхпород


        4. Изучение конструкции технологического оборудования и процесса его работы

      При выполнении данной лабораторной работы следует изучить устройство и принцип работы стационарных сучкорезных установок для поштучной обработки ПСЛ-2А и ЛО-69, для групповой обработки - установку типа МСГ-3.
      На производстве довольно широкое распространение получили сучкорезные установки ПСЛ-2А, имеющие жесткие ножи бесстружечного резания и цепной протаскивающий транспортер. Гусеничное протаскивающее устройство имеет сучкорезная установка ЛО-69.
      Сучкорезная установка ПСЛ-2А (рис. 1.3) предназначена для обрезки сучьев со стволов диаметром до 80 см (в комлевом срезе) и длиной до 30 м. Сучья срезаются двумя последовательно установленными ножевыми головками, первая из которых имеет два ножа серповидной формы, а вторая - два V-образных ножа. Протаскивание дерева сквозь режущий механизм производится протаскивающим транспортером. Пачка деревьев 7 разборщиком 8 перемещается по площадке и располагается под некоторым углом к продольной оси сучкорезной установки. Каждое дерево одностреловым манипулятором 3 подается комлевой частью в режущее устройство 1 и 2 и в эксцентриковые зажимы 4 протаскива-7


�щего транспортера 6. После сведения ножей и эксцентриков включают транспортер и дерево протаскивается сквозь режущий механизм. Срезанные сучья сваливаются на транспортер для отходов, а хлысты сбрасываются на площадку 5 (возможна и поочередная сброска хлыстов по обе стороны протаскивающего транспортера). При приходе второй тележки протаскивающего транспортера в исходное положение он останавливается и в обработку подается следующее дерево. Протаскивающий транспортер приводится в действие электродвигателем постоянного тока мощностью 45 кВт, что дает возможность плавно менять скорость протаскивания в пределах от 0,2 до 2,8 м/с в зависимости от числа и толщины сучьев.
     Расчетная производительность сучкорезной установки ПСЛ-2А (при среднем объеме хлыста 0,4 м³) составляет 30-35 м³/ч. Установка ПСЛ-2А дает удовлетворительное качество обрезки сучьев, высокопроизводительна и надежна в работе.


Рис. 1.2. Механизм резания и протаскивания сучкорезной установки ПСЛ-2А:
1 - режущее устройство; 2 - цепи; 3 - тележка; 4 - автоматические стойки;
5 - эксцентриковый захват; 6 - ствол; 7 - ведущая звездочка

Рис. 1.3. Вид сучкорезной установки ПСЛ-2А:
1, 2 - ножи; 3 - манипулятор; 4 - эксцентриковый захват; 5 - площадка хлыстов;
6 - протаскивающий транспортер; 7 - пачка деревьев; 8 - разборщик деревьев РД-2

8


    Сучкорезная установка ЛО-69 может обрабатывать такие же деревья, как и установка ПСЛ-2А. Режущий механизм 6-ножевой; протаскивающий - гусеничный (рис. 1.4), приводимый в действие двумя электродвигателями мощностью по 18,5 кВт. Скорость протаскивания 2,2 м/с. Подача деревьев в режущий и протаскивающий механизмы осуществляется двухстреловым манипулятором. Очищенные от сучьев хлысты поступают на выносной лоток, имеющий приводные рифленые ролики и снабженный двусторонними сбрасывателями. Установка имеет специальное устройство, срезающее у хлыстов вершины тоньше 6 см.


Рис. 1.4. Схема сучкорезной установки ЛО-69:
1, 7 - ведомые звездочки; 2 - верхняя гусеница; 3, 4 - ведущие звездочки;
5 - гидроцилиндр; 6 - нижняя гусеница

     Принцип работы сучкорезных установок групповой очистки заключается в следующем (рис. 1.5).


Рис. 1.5. Схема установки для групповой очистки деревьев от сучьев МСГ-3:
1 - стенка бункера; 2 - неподвижные ножки; 3 - пачка деревьев; 4 - бункер;
5 - отбойный рычаг; 6 - цилиндрические фрезы; 7 - цепной транспортер;
8 - транспортер выноса сучьев

      Пачка деревьев 3 мостовым, козловым или кабельным краном закладывается в открытый сверху бункер 4 треугольного сечения. По дну бункера в на

9


�равлении перпендикулярном к осям стволов непрерывно движутся цепи 7 с захватами, в результате чего деревья перемешиваются, оставаясь параллельными друг другу; при этом сучья обламываются и сваливаются на транспортер 8. Отбойные рычаги 5 препятствуют вываливанию деревьев из бункера. Неподвижные ножи 2, укрепленные на стенке 1, а также цилиндрические фрезы 6, расположенные между подающими цепями на дне бункера со стороны вершин обрабатываемых деревьев, улучшают очистку стволов от сучьев. После обработки одной пачки отбойные рычаги откидываются, хлысты захватами подающих цепей выгружаются из бункера и в него закладывается следующая пачка. Таким образом, установки для групповой очистки деревьев являются машинами цикличного действия. Производительность установок весьма высока, однако качество очистки не удовлетворяет требованиям ГОСТа, поэтому при использовании этих установок следует применять двустадийную обрезку сучьев.
     Объем пачки в бункере МСГ-3 составляет 20-30 м³, скорость цепей 0,5 м/с. Цепи приводятся в движение двумя электродвигателями мощностью по 75 кВт. На дне бункера установлено шесть цилиндрических фрез. Пачка в установке обрабатывается летом в течение 5-8 мин, зимой 4-6 мин. Расчетная производительность составляет до 60 м³/ч. Установку с успехом можно применять для очистки сучьев с деревьев преимущественно хвойных пород на крупных нижних складах.
     Изучив принцип действия и устройство сучкорезных установок, надо вскрыть положительные и отрицательные моменты. При выполнении такого анализа в качестве критерия можно принять такие показатели, как производительность, качество готовой продукции, технологические возможности и т. д. Зная положительное и отрицательное в технологии и оборудовании, можно дать свои предложения, направленные на улучшение функционирования процесса. Например, можно предложить какие-то мероприятия по расширению технологических возможностей стационарных сучкорезных установок с применением средств, обеспечивающих одновременно с очисткой от сучьев и окорку лесоматериалов. Пока еще не решен вопрос машинной очистки деревьев твердолиственных пород. Любые предложения, сделанные студентами, заслуживают определенного внимания и представляют собой самую ценную часть дан-ной работы.

        5. Определение режимов работы сучкорезных установок с использованием ЭВМ

     Одна из основных задач инженера-технолога - управление технологическим процессом. Управление процессом очистки деревьев от сучьев заключается в задании оптимальных параметров функционирования процесса. К параметрам данного процесса относятся скорость перемещения, усилия срезания сучьев, усилия подачи и т. д. Параметры процесса очистки взаимосвязаны между собой и изменение одного из них вызывает соответствующую реакцию со стороны остальных параметров. Так, скорость перемещения дерева в процессе поштучной обработки зависит от усилия срезания и усилия на преодоление трения, и наоборот, изменения усилия на срезание автоматически вызывает изме

10


�ение скорости перемещения. Значение усилий обработки и скорости перемещения ограничиваются мощностью привода сучкорезных установок.
     Мощность выполнения операции очистки деревьев от сучьев можно определить по формуле (1.1)
P ■ v
Nₚ = -^- ,Вт,                        (1.1)
7
где Nₚ - величина потребной мощности рабочего хода, Вт;
     v - скорость перемещения деревьев в процессе обработки, м/с;
     7 - коэффициент полезного действия привода;
     Pₙ - усилие на протаскивание дерева, Н.
     Из формулы (1.1) найдем скорость перемещения
N p ■ 7
                             v = —-—,м/с.                                    (1.2)
Pₙ
     Усилие на протаскивание дерева определяют по формуле (3).
Pₙ = Pcₚ ■ i + Pₘ ,Н,                (1.3)
где  Pcₚ - средняя сила на срезание наиболее часто встречающихся сучьев, Н;
     i - число одновременно срезаемых сучьев, шт.;
     Pₘ - усилие на преодоление трения при продольном перемещении деревьев, Н.
     Подставив известное выражение Pcₚ и Pₘ в формулу (1.3), получим
         Pₙ = 5,25 ■ 10⁴d aₙ ■ S ■ i + (1 - k) ■ Qd ■ и + (kQd + Qₙ) ■ d, Н, (1.4)
где  dc - диаметр сучка, м;
     aₙ - поправочный коэффициент, учитывающий породу;
     S - угол резания в град;
     i - число одновременно срезаемых сучьев, шт.;
     k - коэффициент, показывающий, какая доля силы тяжести дерева приходится на протаскивающий механизм;
     Qd - сила тяжести дерева с сучьями, Н;
     цд - коэффициент сопротивления движению дерева на поддерживающей его плоскости и по ножам;
     Qₙ - сила тяжести движущихся элементов протаскивающего механизма, Н;
     рп - коэффициент сопротивления движению протаскивающего механизма по направлениям.

11


     Величина Np должна соответствовать установленной мощности привода протаскивающего транспортера сучкорезной установки. Значение величины NyCm вычисляют по формулам (1.5) и (1.6):

    N 21„ + N21
N =    pp ,Вт  
       tp + tx 

N
  ycm

Np

K
^пер

(1.5)


(1.6)

где Np и Nx- мощность привода для срезания сучьев и мощность холостого хода, соответственно, В;
      tp и tx- время на срезание сучьев и время холостого хода, соответственно, с;
      Kₙₑp - перегрузочная способность двигателя, Kₙₑp = 1,8 ^ 2.
      Время на срезание сучьев определяют по формуле (1.7)

 d ■ a-i                                               
 tp =   -----c ,с,                                (1.7)
 i- vp                                                 

где а - поправочный коэффициент. Для лиственных пород а = 1,3, для хвойных а = 1,1;
     ic - количество сучьев на стволе, шт.;
     i - число одновременно срезаемых сучьев, шт., i = 2 э- 3.
     Время холостого хода при протаскивании ствола на длину сучковой зоны Lc находят по формуле (1.8)

                   tx = - - tp ,с.                                 (1.8)  
                   vp                                                     
Введем обозначения K1= -c--ic ,м.                           (1.9)         
                   1               i                                      
Тогда              tp = K,                                 (1.Ю)          
                   vp                                                     
                   - -K                                                   
                   tx = -c-----1.                                   (1.11)
                   VP                                                     

12