автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Повышение эффективности процесса окорки технологической щепы прокаткой

Введение.

1 Состояние вопроса.

1.1 Перспективы развития производства технологической щепы и область ее применения.

1.2 Окорка лесоматериалов при производстве технологической щепы.

1.2.1 Виды и способы очистки древесины от коры.

1.2.2 Анализ работ и исследований в области окорки технологической щепы.

1.3 Выводы по разделу, цель и задачи исследований.

2 Аналитические исследования процесса прокатки технологической щепы на вальцах.

2.1 Предпосылки окорки щепы рифлеными вальцами.

2.2 Варианты выполнения рабочей зоны рифленого вальца.

2.3 Анализ напряженного состояния выступов вальца.

3 Экспериментальные исследования физико-механических свойств коры применительно к процессу окорки щепы прокаткой.

3.1 Обзор исследований физико-механических свойств коры.

3.2 Экспериментальные исследования физико-механических свойств коры сосны и лиственницы.

3.2.1 Влажность коры и свойства, связанные с ее изменением.

3.2.1.1 Влагопоглощение коры сосны и лиственницы.

3.2.1.2 Водопоглощение коры сосны и лиственницы.

3.2.2 Исследование напряжения сжатия коры сосны и лиственницы в различных направлениях осей анизотропии.

3.2.3 Определение коэффициентов трения коры сосны и лиственницы по стали и резине.

3.2.4 Напряжения распора при окорке технологической щепы рифлеными вальцами.

3.2.5 Определение предела прочности при перерезании коры.

3.2.6 Определение предела прочности коры на скалывание.

3.2.7 Экспериментальная проверка теоретических выводов.

4 Исследование режимов окорки технологической щепы прокаткой.

4.1 Установка по исследованию режимов окорки технологической щепы прокаткой.

4.2 Экспериментальные исследования окорки технологической щепы прокаткой.

4.2.1 Факторы, влияющие на качество окорки технологической щепы и способы их математического описания.

4.2.2 Методика экспериментальных исследований.

4.2.2.1 Обоснование выбора плана эксперимента.

4.2.2.2 Проведение экспериментов по окорке технологической щепы прокаткой.

4.2.2.3 Обработка экспериментальных данных.

5 Экономическая эффективность окорки технологической щепы.

5.1 Технологические аспекты окорки щепы прокаткой.

5.2 Расчет экономической эффективности окорки технологической щепы.

Практика современного лесного комплекса ведущих зарубежных стран показывает стремление наиболее полно использовать лесные ресурсы, отведенные в рубку. Лесная промышленность претерпевает значительные трансформации, зависящие от тенденций лесопотребления, форм собственности и организации промышленности. Рост удельной доли минерального топлива, повсеместное внедрение электрической энергии, урбанизация населения постепенно вытесняют древесное топливо, соответственно высвобождаются ресурсы низкокачественной древесины, древесных отходов как сырья для промышленной переработки. Современное состояние химической промышленности позволяет значительно увеличить выпуск продукции химической и химико-механической переработки с использованием низкокачественной древесины и отходов. В развитии лесопотребления можно выделить два этапа, характеризующиеся объемами лесозаготовок, формами организации производства и степенью вовлечения в производство вторичных ресурсов.

Этап экстенсивного развития. Характеризуется значительными объемами лесозаготовок деловой древесины и топливных ресурсов. Для данного этапа свойственны предприятия с относительно негибкой технологией, ограниченным ассортиментом выпускаемой продукции, низкой степенью использования вторичных ресурсов в качестве промышленного сырья.

Этап интенсивного развития. Соответствует полному переходу на интенсивные формы хозяйствования на базе комплексного использования древесного сырья при дальнейшем росте объемов лесопотребления и внедрением ряда новых продуктов древесного происхождения. Рост объемов лесопотребления достигается за счет интенсификации лесопользования, внедрения новых видов рубок, полного использования древесины на вырубаемых площадях. Для этого создается тесное интеграционное взаимодействие лесозаготовителей с органами лесного хозяйства, имеющее оперативное руководство и общую цель - рациональное природопользование. Лесная промышленность большинства развитых стран находится на этапе интенсивного развития. Для этих стран характерен рост мощностей по выработке продукции глубокой переработки древесины. За период с 1991 по 1996 годы производственные мощности по выпуску бумаги и картона увеличились в США на 12 млн. т., Китае - 9,2, Индонезии - 1,8, Корее - 3,9 млн.т. [72] При экспорте растворимой целлюлозы по сравнению с экспортом необработанного круглого леса з выигрыш на каждый м , пущенный на производство целлюлозы составит 150$ США. При экспорте бумаги и картона этот выигрыш будет еще ощутимее. Характерной чертой динамики производства древесных плит в развитых странах являются высокие темпы роста объемов производства по сравнению с производством фанеры и пиломатериалов. Широкое распространение получило производство плит средней плотности (плиты МДФ). За короткий промежуток времени в Европе было построено 46 заводов по выпуску плит МДФ. В США плиты ДСП с ориентированным положением стружки (OSB плиты) вытесняют фанеру хвойных пород.

Современное состояние лесной промышленности России не соответствует уровню промышленно развитых стран. Владея почти одной четвертью мировых запасов древесины, на долю России приходится всего 2,5 % вывозки древесины, 1,2 % выпуска бумаги и картона. Съем древесины с одного гектара лесопокрытой площади составляет 0,17 м . Для сравнения, в таких странах как США, Финляндия, Швеция, Канада этот показатель составляет 2,1; 3,4; 2,3; 0,7 mj соответственно. Уровень химической и лесохимической переработки древесных материалов в развитых странах достигает 65-70 %, в России он составляет около 33 %. Работа современного лесного комплекса включает глубокую переработку заготовленного леса с вовлечением в процесс различного вида отходов. Поступление значительных валютных средств обеспечивается активной экспортной политикой. Например, Финляндия экспортирует 87 % производимой бумаги, 80 % фанеры, 56 % пиломатериалов, 30 % древесных плит. Объем экспортируемой Россией лесобумажной продукции составляет лишь 3-5 % [65]. Более того, на территории России наблюдается недопроизводство и дефицит плитной продукции, бумаги. Около 80 % плит МДФ в настоящий момент импортируется. В тоже время, по данным Государственного комитета по статистике [59] использование производственных мощностей при выпуске продукции составляет: круглый лес - 58 %, пилопродукция - 55 %, фанера - 51 %, ДСП - 43 %, ДВП - 48 %, целлюлоза - 39 %, бумага - 40 %, картон - 36 %. Показательно, что наименьшее использование производственных мощностей наблюдается при производстве продукции глубокой переработки. А именно продукция глубокой переработки дает весомую добавочную стоимость. Все вышесказанное в полной мере относится и к Красноярскому краю. Суммарная стоимость товарной продукции по Красноярскому краю, получаемой из древесины, снимаемой с единицы площади участка лесного фонда ниже чем в Европейской части России в 1,5-2,5 раза, ниже чем в Финляндии в 3-5 раз. Это говорит не только о несовершенстве методов переработки древесины, но и о высоком проценте отходов, получаемых в процессе лесозаготовки и переработки, которые вообще не используются. Недостаточное использование производственных мощностей объясняется общим упадком самого первого элемента ле-сопереработки - лесозаготовителей. Плачевное состояние леспромхозов объясняет недопостав круглых лесоматериалов, технологической щепы на предприятия переработки. Не лучшим образом выглядит картина внедрения малоотходных и безотходных технологий. На внешнем и на внутреннем рынке появился ряд стимулов внедрения безотходных технологий.

К ним можно отнести:

1. Истощение запасов природных ресурсов, удаленность лесосырьевых баз, рост затрат на их освоение и транспортных расходов. Это в свою очередь приводит к росту стоимости добываемого сырья.

2. Общий рост цен на сырье и энергоносители на мировом рынке

3. Появление ряда экологических программ и законов, обязательных для выполнения. Оставлять неиспользованные ресурсы (отходы) на лесосеке стало крайне затратно из-за возросших штрафных санкций.

4. Расширение ассортимента конкурентоспособных и затребованных рынком товаров производимых из отходов лесного комплекса.

Вместе с тем освоение ресурсов низкокачественной древесины и отходов необходимо вести по выработанным и экономически обоснованным региональным программам, при составлении которых учитываются факторы:

1. Степень дефицита в лесных ресурсах.

2. Наличие спроса на предполагаемые продукты переработки низкокачественной древесины и отходов.

3. Доступность ресурсов (удаленность от производственных мощностей, степень концентрации, вид ресурсов, возможность и удобство сбора, пакетирования, доставки и разгрузки, развитие транспортной сети).

4. Экономическая целесообразность использования отходов, учитывающая конкурентоспособность продукции получаемой из них, уровень затрат и величину экономического эффекта по сравнению с кондиционной древесиной и другими материалами.

5. Экологические требования. Способствование или препятствование лесовозобновлению, увеличение или уменьшение пожароопастности. Постоянный рост дефицита сырьевых ресурсов, а также рост затрат на добычу, транспортировку и переработку древесины и как следствие увеличение ее стоимости вынуждает искать пути создания безотходных технологий, когда вся биомасса срубленного дерева идет на производство какой-либо продукции.

Согласно этим факторам в первую очередь подлежат вовлечению в производственный процесс те ресурсы низкокачественной древесины и отходов, из которых возможно получение высоколиквидной, пользующейся спросом продукции при минимальных затратах на единицу этой продукции. Изготовление технологической щепы из низкокачественной древесины и различных отходов лесного комплекса - один из путей решения проблемы безотходного производства. Ориентация лесного комплекса России на выпуск продукции глубокой переработки (целлюлоза, бумага, картон, древесные массы, плитная продукция) повлечет за собой необходимость роста объемов выпуска технологической щепы, поскольку щепа используется в качестве сырья для выработки указанной выше продукции. Технологическая щепа, выработанная из отходов лесной промышленности и низкокачественной древесины, после соответствующей ее очистки найдет применение не только при производстве различного вида плит, арболита, гидролизной продукции, но и целлюлозы, а далее бумаги и картона. В частности ряд комбинатов целлюлозно-бумажной промышленности (Амурский, Котласский, Селенгинский ЦБК, Братский и Усть - Илимский ЛПК.) выпускают целлюлозу и полуцеллюлозу, используя для ее варки сульфатным способом технологическую щепу светлохвойных пород и лиственницы. Именно эти породы наиболее массово произрастают и заготавливаются на территории Восточной Сибири.

Распределение по породам заготовляемых лесоматериалов по Красноярскому краю выглядит следующим образом (рисунок 1)[49].

Береза Осина

Лиственница

2% 2%

13% L

38% Ель, Пихта

Рисунок 1 - Распределение основных заготовляемых пород по Красноярскому краю

Анализируя диаграмму, можно прийти к выводу, что совершенно недостаточно заготавливается лиственница. При запасе лиственничников приблизительно в 40 % от лесосечного фонда используется только 13 %. А, учитывая то, что в составе насаждений преобладает перестойный лес, складывается картина нерационального природопользования. Преобладание сосны объясняется ее достаточно широким распространением, хорошим спросом на сосновые лесоматериалы и продукты ее переработки как на внутреннем, так и на внешнем рынке. Значительный объем заготовки ели и пихты связан в основном с назначением этих лесоматериалов, которые разделываются на балансы и используются для получения целлюлозы сульфитной варки.

По данным ГУЛФ - 93 [74] в хвойном хозяйстве молодняки составляют 17,4 % площади, средневозрастные - 22,1 %, приспевающие - 9,5 %, спелые и перестойные - 51 %. Наибольшую площадь и запас в хвойном хозяйстве имеют насаждения с преобладанием лиственницы, произрастающей преимущественно в районах Сибири и Дальнего Востока на площади 263 млн. га л с запасом 22,9 млрд. mj. Древостой лиственницы составляют по площади 52 %, по запасу 42,7 % насаждений. Сосновые древостой занимают 114,3 млн. га

-5

22,5 %) с запасом 14,6 млрд. м (25,3 %). В Азиатской части России находится 65 % площади сосняков. Запас леса на корню только по Красноярскому о краю составляет 7,6 млрд. м [59]. Такие значительные запасы спелого и перестойного леса должны способствовать его быстрейшему освоению. С течением времени при недостаточных объемах лесозаготовок увеличится доля перестойных насаждений, при освоении которых будет заготовляться в большом количестве низкокачественная древесина. Уже сегодня объем низкокачественной древесины весьма значителен. При объеме лесозаготовок 95 млн. м3 (данные 2000 г) объем низкокачественной древесины составил около 18 млн. м3, объем ветвей, вершинок и тонкомерной древесины (т.е. внебалансовая древесина) более 20 млн. м3. За долгие годы массового освоения лесных ресурсов Сибири сложилось несколько пренебрежительное отношение к вторичным ресурсам (низкокачественная и внебалансовая древесина). При имеющейся практике лесозаготовок эти ресурсы, как правило, остаются на лесосеке, в лучшем случае используются как топливо.

За рубежом поиски решений в области заготовки и переработки низкокачественной древесины и лесопромышленных отходов привели к созданию технологии, предусматривающей переработку на технологическую щепу всей массы дерева. При этом достигается поточность производства с исключением большого числа погрузочно-разгрузочных работ, экономия на транспортных затратах (при использовании большегрузных автощеповозов), увеличение выхода древесного сырья с единицы лесной площади, уменьшение затрат на очистку лесосек. Наиболее перспективна такая технология при освоении низкобонитетных насаждений, разрозненных лесосек в зоне действия лесопромышленных комбинатов, использовании маломерной древесины и отходов от рубок ухода, использовании низкокачественной древесины и лесосечных отходов от рубок главного пользования. Необходимо отметить, что при этом снизится риск возникновения и распространения лесных пожаров. Учитывая состояние лесосечного фонда России, следует уделять этой технологии особое внимание.

К факторам, сдерживающим рост объемов производства и широкого применение технологической щепы, выработанной из низкокачественной древесины и отходов можно отнести проблему засоренности щепы корой, недостаточную развитость путей ее доставки на крупные лесоперерабатывающие предприятия. Сложность решения вопроса отделения коры из состава технологической щепы в том, что сырье, поступающее на ее выработку (низкокачественная древесина и особенно отходы), имеет сложную, геометрически неправильную форму и размеры, колеблющиеся в широких пределах. Имеющееся в настоящее время окорочное оборудование не позволяет производить качественную, с допустимыми потерями окорку древесных отходов и низкокачественной древесины. Нарушая сложившиеся стереотипы, когда окорка предшествует измельчению сырья на технологическую щепу, Д.

Эриксон в 1970-х годах предложил окаривать непосредственно технологическую щепу. В этом случае имеется предмет труда с однородными форменно-размерными показателями, что позволяет создавать высокопроизводительное оборудование. В США были созданы и успешно применяются установки фирмы «Hosmer Machine and Lumber Company» по окорке технологической щепы прокаткой на рифленых вальцах. В СССР исследованиями окорки технологической щепы прокаткой на вальцах занимались А. Ф. Пигильдин, В. П. Павлова, Л. А. Потапова, Г. М. Матвиенков (ЦНИИМЭ). А. Г. Ермолович и В. В. Ермолович (СТИ) исследовали возможность отделения коры из состава щепы прокаткой на вальцах в водной среде. В 1984 году на Красноярской ЛПБ под руководством к.т.н. Ю. П. Грязнова (СТИ) была создана промышленная установка по окорке технологической щепы прокаткой. Особенностью установки являлась ориентированная подача технологической щепы. В результате работы установки была установлена степень удаления коры из состава технологической щепы равная 66 %. Дальнейшие исследования в этой области доказали возможность промышленной окорки технологической щепы.

Анализ работ в области окорки технологической щепы прокаткой на рифленых вальцах позволяет сделать вывод о недостаточном изучении силового взаимодействия вальца с частицей щепы, не обоснованна форма и размеры выступов и впадин рабочей зоны вальца, не определены скоростные режимы прокатки, обеспечивающие максимальное удаление коры из состава технологической щепы. На основании этого можно сформулировать цель исследований.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЙ: повышение эффективности процесса удаления коры из состава технологической щепы для обеспечения содержания коры в щепе в соответствии с требованиями ГОСТ 15815 - 83 при выработке щепы из неокоренной древесины.

Для реализации поставленной цели необходимо обосновать параметры рабочего органа и режимы работы установки по отделению коры из состава технологической щепы методом прокатки. Для этого в ходе выполнения диссертационной работы были исследованы физико-механических свойств коры сосны и лиственницы применительно к окорке технологической щепы прокаткой. Определены ранее не изученные физико-механические свойства коры сосны и лиственницы. Установлены силовые параметры взаимодействия рабочего вальца и частицы коры. Для описания процесса внедрения выступов вальца в частицу коры успешно применена теория штампа. На созданной экспериментальной установке по методике планирования экспериментов и обработки данных В. 3. Бродского проведены эксперименты по окорке технологической щепы. В результате экспериментов по окорке технологической щепы, выработанной из неокоренной древесины, получена технологическая щепа по ГОСТ 15815 - 83 пригодная для производства целлюлозы сульфатной варки. Выполнен расчет экономической целесообразности применения окорки технологической щепы прокаткой применительно к действующему цеху по выработке технологической щепы.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ: результаты исследований физико-механических свойств коры, применительно к окорке технологической щепы прокаткой, математическая модель процесса внедрения выступов вальца в частицу коры, математическая модель процесса окорки технологической щепы прокаткой, рекомендуемая форма и размеры рабочего органа, режимы работы установки, данные экспериментов по окорке технологической щепы.

Решение проблемы окорки технологической щепы сосны и лиственницы позволит получать высококачественную технологическую щепу для нужд целлюлозно-бумажного и плитного производства. Окорка технологической щепы позволит широко использовать сырье, полученное из отходов лесозаготовок и лесопиления, ранее применявшиеся лишь в качестве топлива. Эти мероприятия повысят эффективность использования древесины, что увеличит прибыль лесной отрасли, послужит сохранению лесных массивов.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Выводы из результатов исследований

В ходе расчетов и построения графиков определялось отклонение между теоретическими значениями усилия внедрения штампа (определенного по зависимости (2.29)) и экспериментальными. Среднее отклонение для всех за

113 меров составило 11 %. Анализ экспериментальных данных и данных полученных в результате расчетов по зависимости (2.29) показывает, что теоретические значения несколько выше экспериментальных. Видимо при деформациях одного вида (сжатие) происходит снижение прочностных свойств образца коры в отношении деформаций другого вида (например, перерезание).

Для рассмотренных случаев расчетный критерий Фишера находится в пределах 0,33.5.63, при табличном значении критерия 6,39. Условие

F]паб > Fpac выполняется, следовательно, уравнение адекватно. Можно признать точность отображения процессов, описываемых формулой (2.29) удовлетворительной.

4 ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ОКОРКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЩЕПЫ МЕТОДОМ ПРОКАТКИ

4.1 Экспериментальная установка

Для исследования режимов окорки и факторов, влияющих на ее качество, была создана экспериментальная установка (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 - Экспериментальная установка.

Кинематическая схема установки представлена на рисунке 4.2. Установка состоит из рамы, собранной на болтах из швеллеров и уголков. На раме расположен двигатель постоянного тока П 22 У (1) мощностью 1 кВт при 1500 об/мин. Вращение от него, через глухую фланцевую муфту (2) передается к червячному редуктору РЧН 80 Н (3) с передаточным отношением 10,25. Тихоходный вал редуктора при помощи муфты МУВП (4) соединен с ведущим валом шкива (5). Между ведущим (5) и натяжным (7) шкивами натянута резинотканевая лента типа 2Р (6), натяжение которой регулируется натяжным устройством (8).

Рисунок 4.2 - Кинематическая схема установки для исследования режимов окорки технологической щепы прокаткой.

Рабочим органом установки является рифленый валец (9). Зазор между рифленым вальцом и резинотканевой лентой определяется регулировочным винтом (10). Для гарантированного прохождения частиц щепы через зазор между резинотканевой лентой и рифленым вальцом и возможности получения различных угловых скоростей вальца и ленты, валец выполнен приводным (рисунок 4.3, 4.4). Для чего на ведущем вале закреплена ведущая звездочка (11), которая посредством цепи ПР 15,75 приводит во вращение звездочку вальца (14). Для увеличения угла охвата цепью звездочки (14) применена направляющая звездочка (13). Натяжение цепи регулируется натяжной звездочкой (12) при помощи винта (15).

Рисунок 4.3 - Приводной рифленый валец.

Рисунок 4.4 - Привод вальца. Схема включения двигателя приведена на рисунке 4.5.

Переменное напряжение подается на выпрямительный диодный мост. Выключатель Ci замыкает цепь питания двигателя. Пускорегули-рующий реостат Rn служит для запуска и регулировки числа оборотов двигателя. В силу применения двигателя сравнительно небольшой мощности было решено не применять для регулировки числа оборотов автотрансформатор или схемы тиристорного регулирования. Был изготовлен реостат сопротивлений. Реостат (рисунок 4.6) представляет собой керамический сердечник, на который намотана спираль, выполненная из нихромовой проволоки диаметром 1 мм.

Рисунок 4.6 - Пускорегулирующий реостат.

Общее сопротивление спирали реостата 45 Ом. В состав реостата входит переключатель пакетного типа, позволяющий включать в работу определенный участок спирали, что обеспечивает четыре скорости вращения вала двигателя и, следовательно, скорости движения резинотканевой ленты. Двигатель включен по схеме с последовательным возбуждением. Силовая DjD2 и сериестная SiS2 обмотки включены последовательно, обмотка - шунт HiH2 параллельно.

Установка работает следующим образом: включается привод, на движущуюся резинотканевую ленту высыпается порция технологической щепы засоренной корой. Поскольку лента имеет значительную длину и при движении вибрирует, технологическая щепа ориентируется своей большей пла-стью. Частицы щепы попадают под рифленый валец. Частицы коры запрессовываются во впадины рифленого вальца и удаляются скребком-шабером (рисунок 4.7).

Рисунок 4.7 - Шабер очистки рабочего вальца.

В процессе работы установки происходит разделение потоков удаленной коры и очищенной щепы. Это достигается установкой приемных лотков под кору (6) и под щепу (5) (рисунок 4.8). Ведущий шкив (2), вращаясь, перемещает резинотканевую ленту (1). Щепа, расположенная на ленте, попадает под рифленый валец (3), где происходит заклинивание имеющейся в составе технологической щепы коры на выступах и впадинах вальца. Очищенная щепа попадает на приемный лоток (5). Заклиненная кора счищается с поверхности вальца шабером (4) и попадает на лоток (6).

Рисунок 4.8 - Схема разделения потоков щепы и коры.

После прохождения через рифленый валец производится взвешивание отделившейся коры и определяется степень окорки весовым методом. Поскольку электродвигатель привода постоянного тока, изменение напряжения, подаваемого на обмотки, позволяет осуществлять регулировку скорости движения резинотканевой ленты и рифленого вальца. Путем установки сменных приводных звездочек возможно варьирование соотношения линейных скоростей ленты и вальца. Зазор между рифленым вальцом тоже регулируется в широких пределах. Более того, сам валец выполнен сменным, что позволяет заменять его другим с отличающимися размерами выступов и впадин (параметрами рифления). Варьируя эти факторы, планируется найти режим работы, обеспечивающий максимальную степень окорки и минимальные потери древесины.

4.2 Экспериментальные исследования окорки технологической щепы прокаткой

4.2.1 Факторы, влияющие на качество окорки технологической щепы и способы их математического описания.

Как отмечалось выше, невозможна выработка качественной технологической щепы, изготовленной из неокоренной древесины, без удаления из ее состава коры. При среднем содержании коры в объеме стволовой древесины для сосны -11,5%, для лиственницы - 23 % (таблица 1.5) необходимое качество окорки определится по зависимости: где К - процентное отношение объема удаленной коры к общему ее объему; кщ - допустимая засоренность щепы корой; кл - процентное содержание коры в объеме лесоматериала до окорки. г

К - 100 х 1 кщ(т-клу\

4.1)

Расчет по зависимости (4.1), ГОСТ 15815 - 83 и данным таблицы 1.5 для различных видов технологической щепы представлен в таблице 4.1.

Заключение

Проделанная работа позволяет сделать следующие основные выводы и предложить рекомендации для практического использования результатов исследований.

1. В настоящее время недостаточно вовлечены в процесс производства ресурсы низкокачественной древесины, а также отходы лесозаготовок и ле-сопереработки. В масштабах лесозаготовок России эти ресурсы имеют значительный объем. Наиболее простой путь их использования - производство технологической щепы. Технологическая щепа является универсальным сырьем, из которого возможно изготовление широкого ассортимента товаров и материалов.

2. При выработке щепы из неокоренной низкокачественной древесины, отходов лесозаготовок и лесопиления предстоит решить проблему удаления коры до норм, требуемых ГОСТ 15815 - 83 на технологическую щепу. Выпускаемое в настоящее время оборудование для окорки не обеспечивает необходимое качество удаления коры при обработке низкокачественной древесины и отходов лесозаготовок и лесопиления. В отличие от традиционных способов окорки сырья перед измельчением, перспективным направлением решения этой проблемы является окорка технологической щепы. Сравнительный анализ физико-механических свойств древесины и коры позволяет сделать вывод о возможности разделения древесины и коры в составе технологической щепы на основании разности этих свойств.

3. Наиболее доступный и эффективный способ удаления коры из состава технологической щепы - прокатка рифлеными вальцами ориентированных частиц щепы на упругой поверхности.

4. Количество удаленной коры из состава технологической щепы зависит от физико-механических (прочностных) свойств коры и древесины. Эти свойства в значительной мере зависят от влажности. С увеличением влажности прочность коры снижается, повышается ее пластичность. Влажная кора лучше заклинивается на выступах вальца и удаляется из состава щепы. В ходе выполнения работы определены свойства водовлагопоглоще-ния коры сосны и лиственницы. Получены математические зависимости, описывающие влажность коры в зависимости от времени нахождения в воде.

5. Проведены исследования по определению прочностных свойств коры, определены зависимости напряжения от деформации при сжатии, перерезании, скалывании в зависимости от влажности, направления волокон. В результате математической обработки, получены уравнения, описывающие эти процессы. Определены коэффициенты трения коры по поверхности различных материалов в зависимости от влажности, направления волокон и удельной нагрузки. Данные могут широко применяться в ходе лесозаготовительного и деревоперерабатывающего оборудования.

6. Доказана возможность применения теории штампа к случаю внедрения выступов вальца в частицу коры. Составлены зависимости для определения действующих усилий при внедрении выступов. Проведена экспериментальная проверка полученных уравнений, подтвердившая адекватность полученных зависимостей. Определены напряжения распора при внедрении выступов вальца.

8. На основании теоретических выкладок и проведенных экспериментальных исследований определены геометрические параметры рабочего вальца (ширина выступов - 3 мм, впадин - 4 мм, глубина впадин - 8 мм.) и режимы прокатки (скорость ленты 1м/с, отношение скорости вальца к скорости ленты 1,2), обеспечивающие удаление коры из состава технологической щепы до требований ГОСТ 15815-83.

9. Эксперименты по полупромышленной окорке технологической щепы доказали работоспособность способа окорки технологической щепы прокаткой. При прокатке увлажненной до влажности 120 % щепы достигается содержание коры в технологической щепе 1,3 %. При прокатке без увлажнения щепы при влажности 73 % (щепа взята непосредственно из потока лесопильного цеха) удаляется 82 % коры (конечная доля коры в щепе 2,8 %). Получаемая щепа соответствует требованиям ГОСТ 15815 -83 на щепу для целлюлозы сульфатной варки.

7. На основе способа по удалению коры из состава технологической щепы прокаткой предлагается следующий технологический процесс. Щепа, получаемая после измельчения в рубительной машине низкокачественной древесины и отходов, подается на сортировочную установку. На сортировке производится отделение кондиционной фракции от мелочи и крупной щепы. Одновременно здесь отсеиваются мелкие свободные частицы коры, образовавшиеся при рубке в рубительной машине. Кондиционная щепа подается в установку по отделению коры из состава технологической щепы. После чего щепа подается в дополнительную сортировочную установку, так как в процессе прокатки часть щепы измельчается. В результате сортировки получается щепа, пригодная для производства целлюлозы. В случае применения для измельчения сырья на технологическую щепу машин двухкамерного типа возможно получение еще большей степени окорки технологической щепы, поскольку часть коры отсеется в процессе измельчения. Отделенная кора и мелкая фракция щепы может использоваться в качестве топлива.

8. Экономические расчеты показывают, что прибыль, получаемая при внедрении установки по отделению коры из состава технологической щепы, при годовом объеме выпуска 10 тыс. м щепы составляет 688,5 тыс. рублей в год. Срок окупаемости установки и дополнительного оборудования при годовом выпуске 10 тыс. м3 технологической щепы составляет 2 года.

1. Постановление Правительства Российской Федерации от 26 сентября 1997 г., № 1240, «О федеральной целевой программе Леса России на 1997.2000 годы»

2. А. с. 471202 СССР, МКЛ В 27/1/04. Установка для отделения коры от щепы/ А. Г. Ермолович, В. В. Ермолович (СССР). № 19991836/28-12; Заявлено 01.02.74; Опубл. 25.05.75. Бюл №19. - 2 с.

3. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента. М.: Знание. 1978. - 72 с.

4. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование экспери- У мента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. - 254 с.

5. Американская техника и промышленность. Сборник рекламных материалов. Выпуск 5. Лесная и целлюлозно-бумажная промышленность. М.: Внешторгреклама, 1977.- 128 с.

6. Анизотропия конструкционных материалов: Справочник. 2-е изд., пе-рераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1980. - 247 с.

7. Анучин Н. П. Сортиментные и товарные таблицы. М.: Лесн. Пром-сть, 1981.-536 с.

8. Ахнозарова СЛ., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. М.: Высшая школа, 1985. - 326 с.

9. Бахтеяров В. Д. Пути повышения выхода продукции из древесины и рациональное использование отходов. (Обзор) М.: ВНИПИЭИлеспром, 1977.-54 с.

10. Боднер В. А., Алферов А. В. Измерительные приборы: Учебник для вузов: В 2 т. М.: Изд-во стандартов, 1986. Т.1: Теория измерительных приборов. Измерительные преобразователи. - 392 с. Т.2:Методы измерений, устройство и проектирование приборов. - 224 с.

11. Бойков С. П. Окорка круглых лесоматериалов. Л.: РИОЛТА, 1975 - 76 с.

12. Бойков С. П. Теория процессов очистки древесины от коры. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1980. - 152 с.

13. Боровиков А. М., Уголев Б. Н. Справочник по древесине. М.: Лесн. Пром-сть, 1989.-296 с.

14. Боярский М. В. К механике сухого трения. Науч. тр / ЦНИИМОД, 1969. -С. 37-42

15. Бродский В. 3. Введение в факторное планирование эксперимента. М.: Наука, 1976.-226 с.

16. Бродский В. 3. Многофакторные регулярные планы. Межфакультетская лаборатория статистических методов МГУ. М.: Издательство МГУ, 1972.-219 с.

17. Веретенин Д. Г. Использование древесной коры в народном хозяйстве. -М.: Лесн. пром-сть, 1976. 120 с.

18. Волынский В. Н. Взаимосвязь и изменчивость физико-механических свойств древесины. Архангельск.: Изд-во АГТУ, 2000. - 196 с.

19. Воскресенский С. А. Резание древесины. М.: Гослесбумиздат, 1955. -197 с.

20. Вторичные материальные ресурсы лесной и деревообрабатывающей промышленности: (Образование и использование). Справочник. М.: Экономика, 1983. - 224 с.

21. Вторичные материальные ресурсы лесной и деревообрабатывающей промышленности // Справочник / Под ред. к. т. н. Михайлова Г. М. М.: Экономика, 1983. - 224 с.

22. Галин Л. А. Контактные задачи теории упругости и вязкоупругости. М, 1980.-302 с.

23. Гомонай М. В. Технология переработки древесины: Учебно-справочное пособие. М.: МГУЛ, 2001. - 232 с.

24. ГОСТ 17462-84. Продукция лесозаготовительной промышленности. Термины и определения. Взамен ГОСТ 17462 - 77; Введен с 01.01.86. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 13 с.

25. ГОСТ 15815 83. Технологическая щепа. Технические условия. - Взамен ГОСТ 15815 - 70; Введен с 01.01.1985. - М.: Изд-во стандартов, 1983. -11с.

26. Грязнов Ю. П. Окорка технологической щепы ил лиственницы методом прокатки; Дисс. .канд. техн. наук / Научный руководитель Курицын В. Н. Красноярск: 1982. - 259 с.

27. Добровольский В. А. и др. Детали машин. Учебник для машиностроительных вузов. М.: Машиностроение, 1972. - 491 с.

28. Дунаев П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин. Учеб. пособие для машиностроительных вузов. М.: Высш. школа, 1970. - 368 с.

29. Ермолович А. Г. Обработка древесных материалов пульсирующим давлением. Под ред. Мовинина М. С. Красноярск.: КГУ, 1986. - 176 с.

30. ЕСКД Стандарт предприятия. Требования к оформлению тестовых документов. Введен 7.07.1998г. Красноярск : СибГТУ, 1998. - 44 с.

31. Житков А. В. Утилизация древесной коры. М.: Лесн. пром-сть, 1985. -136 с.

32. Закгейм А. Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1982. - 288 с.

33. Иванов А. И. Руководство по изготовлению образцов из древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1968. - 112 с.

34. Ивановский Е. Г. Резание древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1974. - 200 с.

35. Использование низкокачественной древесины и отходов лесозаготовок (справочник). Коперин Ф. И. и др. М.: Лесн. пром-сть, 1970 248 с.

36. Кацадзе В. А., Досмаев В. Н., Цатурян Е. М., Шелепов В. В., Титунин А. А. Комплексное использование древесины: Учебное пособие. СПб. JITA, 1992.-28 с.

37. Коробов В. В., Брик М. И., Рушнов Н. П. Комплексная переработка низкокачественной древесины и отходов лесозаготовок. М.: Лесн. пром-сть, 1978.-271 с.

38. Коробов В. В., Рушнов Н. П. Комплексное использование древесины. -М.: Лесн. пром-сть, 1981 88 с.

39. Коробов В. В., Рушнов Н. П. Переработка низкокачественного сырья. -М.: Экология, 1991.-288 с.

40. Курицин В. Н. Особенности резания мерзлой древесины. М.: Лесная пром-сть, 1981. - 105 с.

41. Курицын В. Н. Определение усилий на передней грани резца при пилении мерзлой древесины с помощью теории штампа // Вестник СибГТУ. -2000. №2.-С. 7-11

42. Леонтьев Н. Л. Техника испытаний древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1970.- 100 с.

43. Лехницкий С. Г. Теория упругости анизотропного тела. М.: Наука, 1977.-415 с.

44. Налимов В. В., Чернова Н. А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965. - 340 с.

45. Некрасов С. С. Сопротивление хрупких материалов резанию. М.: Машиностроение, 1971. - 186 с.

46. Никишов В. Д. Комплексное использование древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1985.-264 с.

47. Новиков Б. Н., Калаганов В. А. Резервы древесного сырья на лесосеке. Технология и механизация лесосечных работ: Сб. науч. трудов. Химки: ЦНИИМЭ, 1984. - С. 72 - 76.

48. Основы лесной политики в Красноярском крае/ В. А. Соколов, И. В, Се-мечкин, И. М. Данилин и др. Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения Российской Академии Наук, 2000. - 247 с.

49. Основы научных исследований: Методические указания к практическим и лабораторным работам для студентов специальности 26.01 дневной и заочной форм обучения. Красноярск.: СТИ, 1989. - 24 с.

50. Основы научных исследований: Учеб. для техн. вузов \ В. И. Крутов, И. М. Грушко, В. В. Попов и др \ Под ред. В. И. Крутова, В. В. Попова. М.: Высш. шк., 1989-288 с.

51. Отработать технологические процессы лесосечных работ и системы машин в опытно-промышленных условиях и выдать документацию для промышленного производства. Отчет СибНИИЛП № 3-1-1-178. 0.33.01.01. Руководитель Лозицкий Б.С. Красноярск, 1989. - 102 с.

52. Отчет ЦНИИМЭ № 33/0.34.028. Руководитель Павлов В. П. Химки, 1973.- 164 с.

53. Памфилов В. В. Механические свойства древесины при высоких скоростях приложения нагрузки // Лесн. журн. 1964. - № 3. - С. 106 - 113.

54. Патент США № 3070318 Machine separating bark from wood chips. 25.12.1962-3 c.

55. Пижурин А. А., Розенблит M. С. Исследования процессов деревообработки. M.: Лесн. просм-сть, 1984. - 232 с.

56. Попов В. П., Нерман В. М. Исследование технологии производства щепы из тонкомерной древесины на лесосеке. Повышение эффективности лесного комплекса Карельской АССР: Сб. науч. трудов. Химки: ЦНИИМЭ, 1985.-С. 74-78

57. Работнов Ю. Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1979.-744 с.

58. Региональные исследования Всемирного банка. Россия. Лесная политика в переходный период. Всемирный банк Вашингтон, округ Колумбия, 1997.-337 с.

59. Родионов П. М. Основы научных исследований: Учебное пособие. Л.: ЛТА, 1989.- 100 с.

60. Симонов М. Н. Механизация окорки лесоматериалов. М.: Лесн. пром-сть, 1984.-216 с.

61. Симонов М. Н. Некоторые зависимости физико-механических свойств коры и древесины сосны, ели, березы, осины. Сборник трудов ЦНИИМЭ. Вып.41. Химки, 1963. - С. 3 - 13

62. Симонов М. Н., Майорова А. Г. Предел прочности коры и древесины при низких температурах Лесной журнал - Архангельск, 1971, № 2, с. 81-86

63. Симонов М. Н., Югов В. Г. Окорка древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1972.- 128 с.

64. Соколов В. А., Данилин И. М., Фарбер С. К. и др. Проблемы устойчивого лесопользования. Красноярск: Изд-во СО РАН, 1998. - 225 с.

65. Спринцин С. М., Сапожникова Т. А., Литвиненко С. А., Малышкина В. К. Экономика использования вторичных древесных ресурсов. М.: Лесн. пром-сть, 1990. - 236 с.

66. Тензодатчики для экспериментальных исследований. М.: Машиностроение, 1972. - 152 с.

67. Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие. Под ред. к. т. н. Р. А. Макарова. М.: машиностроение, 1975. - 288 с.

68. Тензорезисторы КФ 4и КФ 5 (паспорт АЖВ 2.782.001 ПС). М.: Машиностроение, 1984. - 9 с.

69. Теоретические исследования некоторых механических свойств древесины и коры применительно к лесозаготовительным и деревообрабатывающим операциям. Отчет о НИР гос. бюд. тема № 14.1. Руководитель Курицын В. Н. Красноярск: СТИ, 1991. - 13 с.

70. Тиль Р. Электрические измерения неэлектрических величин: Пер. с нем. М.: Энергоатомиздат, 1987. 192 с.

71. Лесопромышленный комплекс: Состояние, проблемы, перспективы / Н. А. Бурдин, В. М. Шлыков, В. А. Егорнов, В. В. Саханов. м.: МГУЛ, 2000. -473 с.

72. Уголев Б. Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. М.: Лесн. пром-сть, 1975. - 384 с.

73. Уголев Б. Н. Испытания древесины и древесных материалов. М.: Лесн. пром-сть, 1965 -251 с.

74. Федеральная служба лесного хозяйства России. Двухсотлетие учреждения Лесного Департамента 1798 1998. - М.: ВНИИЦлесресурс, 1998. -Том 2 (1898- 1998).-243 с.

75. Филиппович А. А., Кротова Л. Л., Криворотова А. И.Достыгин А. Г. Технология композитных материалов. Основы научных исследований. Первичная статистическая обработка результатов экспериментов: Учебное пособие. Красноярск.: СибГТУ, 1999. - 72 с.

76. Фиргин В. Р. Методы оптимизации в лесопильно- деревообрабатывающем производстве. М.: Лесн. пром-сть, 1977. - 215 с.

77. Хвостов В. С. Электрические машины: Машины постоянного тока: Учеб.для студ. электром. спец. вузов \ Под ред. И. П. Копылова. М.: Высш. шк., 1988.-336 с.

78. Хухрянский П. Н. Прочность древесины. М.: Гослесбумиздат, 1955. -151 с.

79. Цывин М. М. Использование древесной коры. М.: Лесн. пром-сть, 1973. -156 с.157

80. Цывин М. М., Попов Н. И. Производство технологической щепы для ЦБП на лесопильных предприятиях. Науч. тр/ ЦНИИМОД, 1984. Комплексное использование древесного сырья. С. 15-18.

81. Цытович Н. А. Механика грунтов. М.: Госстройиздат, 1963 - 635 с.

82. Шварцман Г. М., Щедро Д. А. Производство древесностружечных плит. 4 изд., перераб. и доп. -М.: Лесн. Пром-сть, 1987. 320 с.

83. Штаерман И. Я. Контактная задача теории упругости. Гостехиз-дат, 1949.-270 с.

84. Щербаков А. С., Гамова И. А., Мельникова Л. В. Технология композиционных древесных материалов: Учебное пособие для вузов. М.: Экология, 1992- 192 с.

85. Эриксон Д. Современное состояние проблемы окорки щепы // Forest Industry, 1970. №5. - С. 78-79