Раскалывание короткомерных лесоматериалов

Основной операцией при производстве топливных и технологических дров является раскалывание – деление короткомерных лесоматериалов вдоль волокон в зависимости от диаметра на две, четыре или шесть частей. Оборудование, применяемое для раскалывания лесоматериалов, называется колунами (дровокольными станками) с прямолинейным или круговым движением клина или толкателя. В свою очередь, колуны первой группы делятся на колуны с горизонтальным или вертикальным перемещением клина или толкателя.

В качестве примера для расчетов рассматривается цепной колун с вертикальным клином. Приводя его принципиальную схему, необходимо дать характеристику каждого угла и механизма, возможные варианты их технических решений. Например: «Рассматривается механический колун с вертикальным клином, производящим раскалывание лесоматериалов на две части за один проход. Возможны варианты колунов с клиньями, состоящими из двух или трех ножей, производящих раскалывание лесоматериалов за один проход на четыре и шесть частей». При этом следует отметить положительные стороны и недостатки различных колунов, дать описание принципа работы рассматриваемого колуна.

Для расчета усилий, действующих при раскалывании лесоматериалов, необходимо привести схему усилий на клине (рис. 4.17).

Рис.4.17. Схема усилий на клине, возникающих
при раскалывании лесоматериалов

Максимальное усилие, которое необходимо приложить к клину для раскалывания кряжа

, (4.89)

где d, L – соответственно диаметр и длина кряжа, м; m – коэффициент трения цепи клина о древесину; a – угол клина, град; k – удельное сопротивление раскалыванию, Н/м² (берется по графику на рис.4.18, а).

Значение сил, действующих перпендикулярно плоскости раскалывания,

, (4.90)

Величина нормального давления на щеки клина N и сила трения F между щеками и древесиной могут быть найдены из выражений

(4.91)

а)

б)

Рис.4.18. Графики: а – K=f(d,L);

б – изменения Р_max от глубины внедрения клина

Среднее усилие на клине определяется по формуле

, (4.92)

где L – длина кряжа, м; – глубина внедрения клина, при которой усилие на клине возрастает до максимального: , м; – глубина внедрения клина, при которой в кряже появляется щель: , м; P₁ - усилие на клине при появлении в кряже щели: , Н.

По известным значениям усилий и размеров строят график изменения усилия на клине в зависимости от глубины внедрения (рис.4.18, б).

Мощность, необходимую для раскалывания находят из выражения

, Вт, (4.93)

где Z₀ – сопротивление сил трения при движении полена или клина (для расчетов принять равным 3¸5% от среднего усилия раскалывания), Н; n – скорость надвигания кряжа на клин, м/c; h – КПД привода: h=0,8¸0,9.

Производительность механических колунов непрерывного действия рассчитывают по формуле

, м³/ч, (4.94)

где j₁ – коэффициент использования рабочего времени: j₁=0,8¸0,9; к₃ – коэффициент загрузки упоров: к₃=0,6¸0,8; V – средний объем кряжа (определяется по известным длине и диаметру), м³; – расстояние между упорами, м; m – количество пропусков кряжа через колун.

Количество пропусков кряжа через колун зависит от числа частей, на которые раскалывают кряж (при диаметре до 25 см раскалывают на 2 части, при диаметре 26¸40 см – на 4 части, свыше 40 см – на 6 частей).

Задания для выполнения практической работы 4.7

1) Составить принципиальную схему механического колуна с указанием его основных узлов и описанием работы.

2) Определить усилия, возникающие при раскалывании лесоматериалов.

3) Рассчитать мощность привода механического колуна и его производительность.