автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.03, диссертация на тему:Измельчение древесины "Стиракс" в щепу резанием параллельно волокнам

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРдаНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЦЕДОВШОЗНО-БУЫАЯНОЙ ПРОМШШЕННОСТИ

На правах рукописи УДК 676.031,021.362

. Нгуен Судя Чмонг

. ШМЕЛЬЧЕНИЕ ДЕЕВЕСЙВД "й1ШКС" В ЩЕПУ РЕЗАНИЕМ БАРШЩда ВОЛОКНАМ

05.21.03 - технологи« и оборудование химичесной. переработки древесины; химия древесины

Автореферат диссертации на .соискание ученой степени кандидата технических наук

Ленинград-1930

Работа .выполнена на кафедре машин автоматизированных систем Ленинградского ордена Трудового Красного Знамени технологического института целлюлозно-бумажной промышленности и про-екгно-конотрукторским бюро научпо-исс-тедоватвльского ■ шститу Га целлюлозной и бумажной промышленности Вьетнама

Научный руководитель - заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук про-' фессор Хугушев И.Д.

Официальные охшонеятн - доктор технических наук, профессор • Новиков Н.Е. - кандидат технических, наук, доцент Шаыолин Д.Й.

Ведущее предприятие - Ленинградская ордена Ленина Лесотехническая академия имени С.М.Кирова

Защита диссертации состоится " У^" й'уУ/'М-У 1990 ,г. в " час на заседании специализированного совета Д 063.24.01 при Ленинградском ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте целлюлозно-бумажной промышленности. 198092, Ленинград, ул.Ивана верных, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ленинградского ордена Трудового Красного Знамени технологического 1-шстг

тута целлюлозно-бумажной промышленности.

■ *■

Автореферат разослан "¿У" _1920 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. В решениях У1 съезда Коммунистической партии Вьетнама указано, что за период 1986-1990 гг. необходимо увеличить выпуск бумаги и картона па 15-20£ за спет внедрения прогрессивных технологических процессов, повышения эффективности использования действующих мощностей и местных сырьевых ресурсов.

Важным этапом целлюлозно-бумажного производства является процесс измельчения древесины в технологическую щепу, количество и качество которой зависят от технической характеристики и состояния рубитёльних хшш..

В настоящее Бремя на многих бумажных фабриках малой и средней производительности во Вьетнаме при рубке мягкой лиственной древесинц"Стиракс" (З^угл^г Топк1пеп*^ ) в существующих малоно-' невшс рубительных машинах большой трудностью яветотся неравномерность по размерам и по фракционному составу и плохое расслаи-' вание срезанной щепи. Поэтому задача создания нового типа руби-тельной машины для измельчения древес1ШыЧ:тирак(?"в технологическую щеяу и проведение на этой машине экспериментальных исследований для выявления предпочтительного вида резания древесины "Стиракс"предоташяют актуальность для целлюлозно-бумажной про- / мшленности Вьетнама, .

Теш диссертации обусловлена практической потребностью производства. Она являлась составной частью теш Д 16.01.08 Програм' мы научно-исследовательских работ Министерства легкой промышленности Социалистической Республики Вьетнам с 1980 по 1935 год.

Цель диссертационной работы. Разработка теоретической модели и экслериментальнда исследования процесса резания древеси-. ни "Стиракс" параллельно волокнам в технологическую щепу на сознанной установке в виде барабанной рубительной машин марки СГ-3 с поперечными и продольными ножами.

Разработка технических рекомендаций по проектировании, изготовлению и эксплуатации промышленного образца барабанной рубительной машины и технологических режимов переработки щепы из древесины "Стиракс" для целлюлозно-бумажного производства СРВ,

Основные положения методики исследований.

Исследования проводились на экспериментальной установке для измельчения лиственной древесины"Сгиракс"в технологическую щепу резаньем параллельно волокнам в лабораториях Научнс-иссле-довательского института целлшозной и бумажной промышленности СощшлистгиескоЁ Республики Вьетнам.

По разработанной Методике на созданной установке своеобразной несложной конструкция исследовалось влияние режимов резания и величин выпуска ножей на фракционный состав щепы, на удельное усилие резания и удельный расход электроэнергии.

При проведении исследований использовались чувствительные контрольно-измерительные приборы к обработка результатов проводилась методами математической статистики.

Научная новизна.

1с Вьетнаме впервые.разработана машина для проведения в наиболее Полном объеме теоретических и экспериментальных исследований процесса рвзаяья дребесшш*Стяракс"'параллельно волокнам в технологическую щепу. А также выполнен комплекс исследований качестввнйых признаков щеш продольного резания, подобраны рекк-мн резаная и рабочие параметра машины применительно к условиям резаная древесины Стиракс'] огличаадейся анатсмичесгшш и прочно-стшаш особенностями. !

Впервые на базе вшолаенных исследований составлена проектная документация по изготовлению промышленного образца барабанной рубительной машины нового типа и разработаны рекомендации по тахвояогйи и режиму переработки^еаы из древесаны'сГЕракс'в производственных условиях ш целлюлозно-бумажных комбинатах Вьетнама.

У машины нового типа имеется возможность широкого ре^ларо-ваяия размеров цепы по всем направлениям, исходя из требований -производства и рехтв барки, а получается однородная тела с заранее задашши размерами-----------_-------

практическая ценность. .

Полученные данные исследований представлены в виде аналитических формул, таФащ, схем, графиков > которые являются дгхо-водявдпя и рекомендующими' материалами для проектирования и расче-

та параметров и конструкций барабанной рубительной машины нового типа и для переработки щепы древесины'стиракс'в производственном масштабе.

Реализация работы в промышленности

Теоретические и э'ксперишнтаяьйые исследования были использованы при проектировании промышленного образца барабанной решительной машины марки СГЗ. В результате чего проектная документация и план изготовления этой машины были утверждены, и перше опытные образцы бшш намечены внедрить на некоторых бумажных фабриках на севера Вьетнама.

Разработанные технология и режим переработки полученной щепы приняты научно-исследовательским институтом ^еашиозно-бума»-■ ной промышленности Вьетнама и внедрены в производство бумаги и картона.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались я получили положительную оценку на научно-технической конференции министерства легкой промышленности Вьетнавд по итогам научно-исследовательских работ в 1980-1985 гг. (Г.Ханой, СРВ, 1986 г.) и . на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, сотрудников и аспирантов 1ТО ЦБП по итогам тучно-исследовательских работ за 1989 г. (г.Ленинград, СССР, 1990 г.).

.. . Публикация работы

По материалам диссертационной работы опубликованы 2 научных - статья и получено 2 диплома созидательного' труда на Всемирной . выставке научно-технических.достижений молодежи, г.Москва, 1978 г. и на 2-ой конференции изобретателей СРВ, г.Ханой, 1981 у.

Объем и построение диссертации

Диссертационная работа представлена на 145' страницах ыазд-нописного текста, состоит из введения, дяти глав, заключения,, содержит га рисунков, '. 27 таблиц. Список использованной дате-* . ратуры из 99 наименований'} приложения на 4 страницах.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Методика аналитического определен;«! ретишв, процессов и конструктивных параметров ^аашны резания параллельно волокнам, применительно к условиям получения щепы из древесины "Стиракс".

2. Полупромышленная установка барабанной рубктелыюй машины с технологическими и конструктивными параметрами, приспособленными к измельчению в щепу древесины "Стиракс".

3. Штодика экспериментальных исследований процесса образования щепы из древесины "Стиракс" резаньем параллельно волокнам и результата исследований по' переработке щепы в условиях эксперимента. а в производстве,

КРАТКОЕ СОДШШЕ РАБОТЫ

Введение посвящено обоснованию актуальности*выбора темы риссергЕциакнои работы, с^рмулироваяы задача исследований.

3 цервой глава на базе обзора литературы по производству рехнологичвсЕОй Т38ПЫ и по использованию для. этой цели рубитель-рых маши показана актуальность создания нового типа рубитель-рой машпш дая измельчения древесины*Стпракс"в щепу. .

Яри рубке древесины на сущейтБующих .рубитедьнш: машинах геометрические размер! изменяются в широких пределах и невозмож-, но подучить щепу равномерной толщины, так гак размер щепы по «ывдвве.не формируется машиной, а зависит от состояния измельченной древесины к дайны щепы.

Особенность лиственной'древес&ны "Стиракс" заключается в том, что у нее прочная связь Между годичными кольцами, вследст- . вив чего при поперечной рубке в условиях мзлокожевой дисковой рубительной шшшы цепа плохо расслаивается, сходит в шде ломаных шайб. ■

--:—1ендеашш сошраенствоЕанш1 процесса производства щепы идут

по двум путям: оовё^енйвсшание-ч!ущеа1Щ5дасисоздаяяе принципиально новых рубитедьяас машш. Новые рубигмТн"Ш_да1цины--созда_-________

ются с целью улучшения фракционного состава щепы, равномерности ее геометрических размеров и уменьшения деформации щепы.

Исхода из особенностей анатомического строения к физико-механических свойств древесины "Стиракс" и характеристики парка

?

действующих рубителышх машин, в научно-исследовательском институте целлюлозной и бумажной промышленности Вьетнама создана экспериментальная установка в виде барабанной руоительной машины о ' поперечными и продольными ножами для измельчения дрэвесины'Сти-ракс'в технологическую щепу резаньем параллельно ее волокнам.

Исходя из анализа параметров и' состояния современных способов получения щепы, были поставлены следующие задачи исследовав-ний:

1. Произвести теоретический анализ процесса образования щепы из древесины "стиракс" резанием параллельно волокном.

2. Определить экспериментально характер и степень влияния скорости резания и величины выпуска ножей на фракционный состав щепы, удельный расход энергии, удельное усилие резания с цельи обоснования оптимальных параметров барабанной рубительной машины.

3. На базе теоретических и экспериментальных исследований разработать проектную документацию для изготовления промышленно-

. го образца барабанной рубигельной машины марки СГЗ и рекомендаций ' ■по технологии переработки технологической щепы из древесины "Стиракс"дая целлюлозно-бумажного производства Вьетнама.

Глава вторая посвящена исследованию силовых факторов, действующих в шахте и ножевом органе при работе машины, Рассматривается механика процесса образования технологической щепы, которая осуществляется в результате надрезания поверхности стеолов в поперечном направлении комплектом ножей, смонтированных на вращающемся барабане, с шагогл, равным заранее заданной длине щепы и срезанием надрезанной части ствола в продольном направлении установленными на.барабане продольными ножами. Толщина щепы регулируется величиной выпуск ножей над поверхностью, барабана, практически в любых, требуемых промышленностью пределах, с точным соблюдением размеров,

. Подача стволов, под надрезающие и режущие ножи, осуществляется весом массы расположенных в шахте стволов ж боковыми цепями, двигающимися в направлении к зоне резания синхронно со скоростьв продольного резащш. •

' При надрезании усилие выраяяется формулой:

т- гв + о)

где ■ в - нормальная сила к грани ножа, р - угол заточки ножа,

- коэффициент трения ножа о древесину.

Продольное резание происходит парал ельно волокнам ренущи-№ ножами. Величина этого усилия.равна:

В = у^Г ( | (2)

где р - сила сопротивления скалыванию , . <

р - угол заточки ножа,

, _ 4ч ~ коэФ?:иЦиент трения древесины о древесину в мо-V меят скалывания.

В третьей главе описываются якспериментальнме исследования процесса резания параллельно волокнам мягкой лиственной древеси- . ни "Стиракс" на созданной установке в щепу. Сформулированы задачи экспериментальных исследований, описываются особенности и Ли-эвко-мехвничеСкие свойства цревесинн "Стиракс", а танже установки и методики проведения экспериментальных .исследований процесса резания.

• • Схема барабанной рубительной машины юрки 013 показана На ' . рио.1.

Машина позволяет проводить измельчение лревесины "Стиракс" в щепу при разннх величинах скороср! резания, выпуска ножей и других параметрах, характеризующих работоспособность, производительность, качество получаемой технологической тепы, а также •энергетические показатели машинь«. Исследования выполнялись в условиях гарантированного подхода стволов под ножи и их устойчивого положенйяТттро1эссе^ршанйя_И1надрезания. Последнее достигается путем загрузки стволов в

вещей проседание активной зон» стволов и их контярт срёжущймй ножами.

Схема барабанной рубителыгай машины марки

е

I - распиловочный агрегат; 2_ Древесина- (ствола); 3_цепная, подача} 4_йояевой барабан; 5_конвепер отвода щепы; 6_йепа; 7_ станина машины; 8_ шахга машины; 9-устройство для у кладки стволов.

Рис Л

Правильный выбор величины выпуска ножей обеспечивает полное поперечное надрезание поверхности древесины на глубину, равную заданной толщине щепы, и образование щепы без повреядения её пс?-верхности и срыва кожей. Выбор ширину шахты машины определяется из условий, исключающих образование в ней сводов, препятствующих ■ родхоцу стволов в эоцу резания.

В четвертой главе рассматриваются результаты экспериментальных исследований, их анализ м сопоставление р теорией.

Определены влияние величина скорости резания на фракционный состав технологической ЩМШ й величины выпуска ножей на удельный расход электроэнергии й удельное усилие резания. На основании полученных данных выбрана оптимальные параметры для рубит древесины "Стиракс* и конструкции ножевого барабана и шахты машины.

На рис,2 - показаны результаты получения нормальной фракции технологической.щепа при различных скоростях резания. Величина скорости резания имеет авное влияние иа чистоту и качество щепы, а также на ее фракционный состав. На основании серии опытов установлена оптимальная скорость резания древесины "Стиракс", которая равна = 2+2.5 ч/б. С'увеличением скорости резания незаметно увеличивается нормальная фракция щепы, в какой-то степени улучшаеюя частота среза.

ВыявганИ Врученные результаты зависимости величины выпуска ножей на удельный расход электроэнергии и удельное усилие резания. С увеличением выпуска ножей удельное усилие резания прямо- линейно увеличивается, а удельный расход электроэнергии на измельчение падает.

Это.объясняется тем, что та большем выпуске ножей производительность машины будет большей.

Длина щепы, то есть расстояние между поперечными ножами при ~нндрезании-стошЖ-йрбввсшш и ее диаметр существенно влияют на величину суй/арных' усилк^Грммм

да и производительность машины. При экспериментальных исследова-"ниях были выбраны расстояние, равное 35 мы,и средний диаметр стволов равный 200 ш, что соответствует производственным условиям прж рубка древесины "Стиракс",

Влияние скорости резания на нормальную фракцию щепы

80■

г г,5 з

Скорость резания ц/о

Рис.2

Серии опытов показали, что мовдость и производительность имеют прямую зависимость ж взаимно компенсируются. Предложены формулы дая расчета мощности и производительности машины, а также расхода энергии'на резание.

Для более полного отражения процесса резания анализ процесса дополнен экспериментальными исследованиями, приведено сопоставление экспериментальных данных с теоретическими по расчету силовых параметров, мощностей и некоторых коэффициентов поправки, которые показали что принятие методы могут быть использова-кн'в практических расчзтах. Результаты исследований приняты дая расчета и конструирования промышленного образца рубитедьной

машины нового типа.

Приведены исследования го переработке щепы, полученной в производственных условиях, в сравнении с обычной щепой. Показаны преимущества кепи, полученной резаньем параллельно волокнам в условиях варки целлюлизы обычного и высокого выхода.

В пятой гдаве показана практическая реализация результатов работы в производство. Приведены технология и оформление процесса подготовки дравесшы'Сгиракс'к измельчению; проект технологи^ чеокого потока производства брига из технологической щепы древесины 'Стиракс" и краткое содержание технологического режима переработки цепы.

Подлежащая переработке в щепу древесина "Стиракс" подвергается окорке и распиловке на отрезки стволов. Полученная после рзмельченш щепа подается на сортировку; годная щепа лерочным конвейером подается в варочный цех. Поручаемая при окорке кора и отсортированная мелочь (отхода) удаляются в ТЭЦ на сжигание.

Общая технологическая схема производства бумаги из щепы лиственной древесины "Стиракс4,яредставлена на рис.3, а разработанный технологический режим переработки щепы древесины ''Стиракс" на основании серии опытов, которые проводились в лабораториях науч-. но-иссяедоштадьского института целлюлозной и бумажной промышленности Вьетнама, состоит из следующих производственных стадий: .

1. Пропитка холодной щелочью

концентрация щелочи, г/л 20

гидромодуль 1/4.6 - 1/5 . >

продолжительность., мин. , ' ^

температура, °С 25-80 ■.

2. Размол

предварительный размол производится в мельнице. марки "Бдаон1!

окончательный размол , в-ролле гшш "Фойт" концентрация бумажной массы, % ' 3 Продолжительность, мин., 80-90.

степень размола, °ИР б0"65

3. Отбелка в отбельном бассейне типа "Бальмвр" концентрация, $ _ .... 4

• температура, °С , реагент . Н^ -' ''".' ;'■•' '—" ^

продолжительность, мин. • .150

£Н начальное •,

о о

|Ё конечное ° э

отбшшшвыость, % • : . 66

Общая технологическая схема производства бумаги

Рис.3

4, Формование бумаги - из бумажной глассы изготавляются • различные виды бумаги и картона для печати, письма, обертки и основ дая производства шляп, подносов и т.п.

. ВЫВОДЫ

1, Создана экспериментальная установка в виде барабанной рубительной машины марки СГ-3 дая измельчения мягкой листвеиноц древесины "Стиракс" .в технологическую делу резанием параллельно волокнам,

2, Аналитически определены сцды резания древесины "Стирако", которое состоят из силц надрезания поперечными ноясами и силы срезания продольными ножаш, а такие ежиы( действующие в шахте м^шны и между стволами при подходе древесины "стиракс4 под режущие дсаш.

3, Дано описание экспериментальной установки, на которой проведены исследования влияния режимов резания и величины выпуска ножей на фракционный состав получаемой щепы, на удельный расход анергии и удеАьное уешше резания. •

4, На основании анализа силовых параметров и опытных, результатов выдана проектная документация дая изготовления промышленных образцов барабанной рубительной машины марки СГ-3 для целлюлозно-бумажного производства во.Вьетнама.

6. Предложены технологические решмы переработки полученной

~ « 'V

щепы из древесины "ртиракс" и промышленная поточная линия производства бумаги и картона из этой щепы холодным щелочным способом.

6. Экономический эффект в результате выполненных работ по повышению выхода щепы и улучшению ее качества, сокращению расхода энергии при рубка древесины, сшшент_раксо£@^]шкатовч1ри--

JIapSpшiíШ£a^paeнтйpoвoчнб^^cчEcлe^^ воумме 15400 донгов на одну тонну готовой продукции, ,

Осяовние положения диссертационной работы содержатся в следующих публикациях:

3. йгуен Суан Чжшг. О рубителшых машинах/Техника бумаги-целлюлозы, 1980i К 2,. с. 14-20.

2. Нгуен Суан Чиокг. Машина дая рубки дрез&сшн марки СГО и сё роль. // Техника бумагй-целлшозы, 1982, №1, с.1-7.

- х/Ш^

Сдано в производс5во 2Я. 05.^0, ' Подписано к печати '¿ 1.05.90. •Тираж 100 экз. Объем I пач.л. Уаказ № , 36 Бесплатно.

Ротапринт ЛТИ ЦБП, 198092, Ленинград, ул.Ивана Черных, 4.