автореферат диссертации по , 05.06.03, диссертация на тему:Повышение производительности корообдирочных барабанов за счет каскадного расположения секций

Введение

1. Обзор литературы и постановка задачи.

1.1. Классификация корообдирочных барабанов и их конструктивные отличия.

1.2. Механизм снятия коры в корообдирочном барабане.

1.3. Теоретические и экспериментальные исследования кинематики движения балансов в корообдирочном барабане.

1.4. Показатели эффективности работы корообдирочных барабанов.*.

1.4.1. Степень окорки древесины.

1.4.2. Производительность корообдирочных барабанов.

1.4.3. Потери древесины при окорке.

1.4.4. Мощность, потребляемая приводом барабана.

1.5. Каскадные корообдирочные барабаны.

1.6. Выводы и постановка задачи.

2. Теоретические исследования кинематики движения и процесса окорки балансов в корообдирочном барабане.

2.1. Механизм движения балансов в поперечном сечении корообдирочного барабана.

2.2. Продольное перемещение балансов в корообдирочном барабане. Транспортная производительность барабана.

2.3. Механизм процесса окорки в корообдирочных барабанах. Технологическая производительность барабанов периодического действия.

2.4. Технологическая производительность корообдирочных барабанов непрерывного действия с соосным и каскадным расположением секций.

2.5. Выводы.

3. Экспериментальное оборудование и методики исследований по кинематике движения и окорке балансов.

3.1. Методические основы проведения эксперимента.

3.2. Описание экспериментального стенда для исследования в условиях моделирования кинематики движения балансов в корообдирочных барабанах с каскадным расположением секций.

3.3. Методика проведения эксперимента по исследованию кинематики движения балансов в поперечном сечении барабана.

3.4. Методика проведения эксперимента по исследованию влияния величины каскада на транспортную производительность барабана.

3.5. Описание конструкции корообдирочного барабана, использованного для проведения натурных исследований процесса окорки.

3.6. Методика проведения экспериментальных исследований процесса окорки на натурном корообдирочном барабане.

3.7. Статистические оценки результатов наблюдений. Определение необходимого числа наблюдений.

4. Результаты экспериментальных исследований. Сопоставление с теорией и их анализ.

4.1. Анализ экспериментальных данных по кинематике движения балансов.

4.2. Исследование влияния величины каскада на транспортную производительность барабана.

4.3. Исследование влияния степени заполнения поперечного сечения корообдирочного барабана на основные показатели его работы.

4.4. Методика расчета основных параметров каскадных корообдирочных барабанов.

4.5. Выводы.

5. Практическая реализация работы и внедрение.

Древесина - основное сырье для выработки продукции целлюлозно-бумажного производства. Количество ежегодно перерабатываемой древесины исчисляется несколькими десятками миллионов кубометров и постоянно увеличивается в связи с развитием промышленности.

Поступающая на предприятия древесина проходит сложную и трудоемкую подготовку к химической и химико-механической переработке, осуществляемую с применением специального оборудования. Одной из основных операций подготовки древесины является ее окорка, которая определяет эффективность использования сырья и качество готовой продукции.

Из всего многообразия окорочных механизмов в целлюлозно-бумажной промышленности наибольшее распространение получили корооб-дирочные барабаны с беспорядочной укладкой сырья. Это объясняется высокой производительностью данного вида оборудования при сравнительно небольших потерях древесины. Несомненным достоинством ко-рообдирочных барабанов является возможность окорки сырья различной длины и диаметра, что позволяет рационально разделывать хлысты на лесозаготовительных предприятиях. Кроме того, эти барабаны обеспечивают непрерывность процесса и не требуют большого количества обслуживающего персонала.

Важнейшей задачей, выдвинутой ХХУ1 съездом КПСС, является "усиление интенсификации общественного производства и повышение эффективности народного хозяйства" [l]. Поэтому "особое внимание уделяется выпуску новых, более производительных и экономичных видов машин и оборудования" [2].

В настоящее время совершенствование конструкций барабанов преимущественно ведется посредством увеличения интенсивностивоздействия на древесину различного вида иденторов, помещенных в барабан, а также повышением частоты вращения. Однако при эксплуатации барабанов в ряде случаев отказываются от таких решений, так как прирост производительности сопровождается неоправданно большими потерями древесины при окорке.

Производительность корообдирочных барабанов можно существенно повысить за счет каскадного расположения секций, позволяющего оптимизировать степень их загрузки древесиной.

Однако несмотря на то, что на отдельных зарубежных предприятиях эксплуатируются каскадные барабаны (около 5-6 штук), исследования их работы не проводились. Поэтому до настоящего времени этот вид оборудования не нашел широкого применения в целлюлозно-бумажной промышленности.

Данная работа направлена на повышение производительности корообдирочных барабанов за счет каскадного расположения их секций и проводилась в соответствии с координационным планом "Научно-исследовательских работ и мероприятий по комплексному использованию и воспроизводству лесных ресурсов" Межведомственного координационного Совета АН СССР, по проблеме 02.03.

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования позволили обосновать эффективность применения каскадных барабанов. Показано, что каскад способствует существенному повышению производительности корообдирочных барабанов (для барабанов типоразмера КБ-420, 425 прирост производительности составит 17-20 %).

В работе получили дальнейшее развитие вопросы аналитического и экспериментального исследования кинематики движения балансов в корообдирочном барабане, на основании которых разработана теоретическая модель процесса.

Анализ продольного движения балансов и механизма их окоркипозволил установить аналитические зависимости для определения производительности барабанов с соосным и каскадным расположением секций.

Экспериментальными исследованиями, проведенными на натурном и модельном оборудовании, были подтверждены полученные аналитические зависимости и определены входящие в них постоянные величины. Это позволило разработать инженерную методику расчета основных параметров корообдирочных барабанов с каскадным расположением секций.

Результаты настоящей работы внедрены на ПО "Соколбумпром" при проектировании и монтаже первого в отечественной практике каскадного корообдирочного барабана.

5. Результаты работы внедрены на ПО "Соколбумпром" при проектировании и монтаже каскадного корообдирочного барабана. При этом годовой экономический эффект составит 50,5 тыс.руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана и экспериментально подтверждена теоретическая модель движения балансов в корообдирочном барабане.

2. Произведен теоретический анализ, позволивший получить зависимости для расчета производительности корообдирочных барабанов с соосным и каскадным расположением секций.

3. Экспериментальными исследованиями доказана сходимость теоретических расчетов производительности корообдирочных барабанов с практикой.

4. Разработан метод инженерного расчета основных параметров каскадных корообдирочных барабанов. Показано, что каскад способствует существенному повышению производительности корообдирочных барабанов. Величина прироста производительности зависит от типоразмера барабанов и для барабанов КБ-420, 425 составляет 17-20 %.

1. Основные направления экономического и социального развития СССР на 1.81-1985 годы и на период до 1990 года. - М.:Политиздат, I98I.-95 с.

2. Материалы декабрьского (1983 г.) Пленума ЦК КПСС, сессии Верховного Совета СССР.

3. Алабухев П.М., Геронимус В.В., Минкевич Л.М., Шеховцев Б.А., Теория подобия и размерностей. Моделирование. М.:Высшая школа, 1968.-206 с.

4. Андреев С.Е. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. -М.:Недра, 1966.-105 с.

5. Бать М.И., Дданелидзе Г.Ю., Нельзон А.С. Теоретическая механика в примерах и задачах.-М.:Наука, 1975, I, с.301-341.

6. Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Нельзон А.С. Теоретическая механика в примерах и задачах.-М.:Наука, 1975, 2, с.444-476.

7. Блох Л.С. Практическая номография.-М.:Высшая школа, 1971.328 с.

8. Бойков С.П. Теория процессов очистки древесины от коры.-Л.: Ленинградский университет, 1980.-83 с.

9. Вакутский В.Я. 0 неравномерности продвижения частиц сыпучего материала через наклонный вращающийся барабан.-Изв.вузов "Пищевая технология"-1965, №2, с.16-17.

10. Васильев И.А., Гаврилов Ю.С. Опыт круглогодовой механической окорки древесины на лесных складах.-Петрозаводск, 1966.-80 с.

11. Вечерский П.А. 0 методах исследования сыпучих веществ в технологических аппаратах.-Изв.вузов "Пищевая технология"-1962, №6, с.6.

12. Вьюков Б.Е., Мишура Е.И. Пути повышения экономической эффективности процесса "сухой" окорки древесных балансов.-В сб.: Труды ВНИИБа -Л., 1982, с.82-88.

13. Вьюков Б.Е., Мишура Е.И. Влияние термообработки древесного сырья на процесс окорки.-Бумажная промышленность М.:1983, ЩО, с.15-17.

14. Вьюков Б.Е. Построение систем подготовки древесного сырья с малоотходной технологией.-Бумажная промышленность М. :1983, №9, с.8-10.

15. Власов В.А., Локштанов Б.М. Расчет мощности привода барабана сухой окорки.-Реф.информ. Целлюлоза, бумага, картон, 1976, №30, с.12.

16. Гито Р. Проблема измельчения материалов и ее развитие. М.: Стройиздат, 1964.-83 с.

17. Житков А.В. Механика процесса окорки древесины трением. В сб.:Труды ВВЙЙБа -Л.:1976, вып.56, с.154-164.

18. Житков А.В., Назарский С.М. Хранение и подготовка древесного сырья в целлюлозно-бумажной промышленности.-М.:Лесная промышленность, 1980.-224 с.

19. Житков А.Б. Теория и практика хранения, транспорта и подготовки древесного сырья к переработке на целлюлозу. Доклад, обобщающий основные научные труды, представленные на соискание ученой степени доктора технических наук.-Л.:1969.

20. Житков А.Б. Окорка древесины трением.-М.:ЦНЙИТЭИлеспром,1967.

21. Исслевание работы барабанов сухой окорки с целью создания новой эффективной конструкции.-Отчет по теме 223-71 (ШВДяаш), Петрозаводск: 1975, T.I.-I06 с.

22. Исследование способов интенсификации обработки сырья в коро-обдирочных барабанах при низких температурах для древесины дальневосточных пород (отчет).-Хабаровск: ДальНИИЛП, 1977.100 с.

23. Карасик В.Б., Гольдзберг Ш.М. Сухая окорка балансов в барабане КБ-60.-РИ: Целлюлоза, бумага и картон-М.:1978, №23, с.5-6.

24. Канторович З.Б. Машины химической промышленности.-М.Машиностроение, 1965.-415 с.

25. Коперин Р.И., Коробов В.В., Матюнин В.Я. Окорка низкокачественной древесины при минусовой температуре.-РИ ВНЙПИЭИлеспро-ма "Лесоэксплуатация и лесосплав": 1971, №7, с.16-18.

26. Корн Г. и Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров.-М.: Наука, 1974.-831 с.

27. Крагельский И.В., Щедров B.C. Развитие науки о трении.-М.: АН СССР, 1956.-72 с.

28. Крагельский И.В. Трение волокнистых веществ.-М.:Гизлегпром, I941.-130 с.

29. Крагельский И.В. Трение и износ.-М.:Машиностроение, 1967.

30. Крагельский И.В. Физические свойства лубяного сырья.-М.-Л.: Гизлегпром, 1939.-64 с.

31. Крылов Г.А. Групповая окорка древесины сухим способом. В сб.:

32. Лесоэксплуатация Киров; КирНИИЛП, 1971, №4, с.19-20.

33. Крылов Г.А. Исследование процесса сухой барабанной окорки. Диссертация канд.техн.наук-Химки: 1973.

34. Крылов Г.А., Власов В.А., Демин К.К. Интенсификация барабанной окорки лесоматериалов.- Лесная промышленность, 1977, №4, с.II.

35. Крылов Г.А., Котков П.М. К вопросу сухой барабанной окорки древесины. В сб.:Лесоэксплуатация и лесное хозяйство Киров: 1973, №3, с.10-11.

36. Крылов Г.А. Механика процесса сухой барабанной окорки.-В сб.: Труды ЦНИИМЭ М.:1972, вып.124, с.118-122.

37. Крылов Г.А. 0 расходе энергии при окорке древесины в барабанах. -Лесной журнал-М. : 1972, №5, с.76-80.

38. Крылов Г.А. Окорка древесины в барабанах.-РИ ВНИПИЭИлеспрома "Лесоэксплуатация и лесосплав" М.: 1972, №24, с.14.

39. Крылов Г.А. Расчет сил, действующих на древесину при сухой окорке в барабанах. В сб.: Труды ЦНИИМЭ М.:1972, вып.124, с.123-129.

40. Левенсон Л.Б., ПреЙгерзон Г. И. Дробление и грохочение полезных ископаемых.-М.-Л.: Гостоптехиздат, 1940.-173 с.

41. Локштанов Б.М. Исследование окорки лиственных пород древесины в барабанах.-В сб.:Труды БНИИБа, 1973, вып.62, с.177-182.

42. Локштанов Б.М. Исследование процесса окорки березовой древесины в барабанах. Дис.канд.техн.наук.-Л. :1973.-188 с.

43. Локштанов Б.М. Затраты электроэнергии цри окорке балансовой древесины в барабанах.-В сб.:Труды ВНИИБа-Л.: 1982, с.70-73.

44. Локштанов Б.М. Некоторые вопросы движения древесины в корооб-дирочных барабанах. В сб.: Труды ВНИИБа-Л.:1972, вып.60, с.134-141.

45. Локштанов Б.М., Житков А.В., Трефилова Т.Ф. Окорка лиственных пород древесины и тонкомера в целлюлозно-бумажной промышленности. -М. : ВНИПИЭИлеспром, 1974.-51 с.

46. Локштанов Б.М., Житков А.В., Трефилова Т.Ф. Сухая окорка древесины в барабанах на предприятиях ЦБП.-М.: 1976.-53 с.

47. Макевнин М.П. Исследование движения сыпучих материалов во вращающихся печах.- Автореф.дис.канд.техн.наук.-М.: 1963.

48. Макевнин М.П. Некоторые вопросы расчета машин барабанного типа. В сб.: Труды Московского института химического машиностроения. -М. : 1959, т.ХГХ, с.40-43.

49. Матюнин В.Я., Михайловский Ю.В., Фуреин А.П. Интенсификация окорки древесины зимой. М.: Лесная промышленность, 1974, №12,

50. Матюнин В. Я. Исследование процесса подготовки низкокачественной древесины в корообдирочных барабанах для получения технологической щепы. Дис.канд.техн.наук.-М.: 1972.

51. Матюнин В.Я., Коперин Ф.И. Некоторые вопросы теории окорки древесины в корообдирочных барабанах.-Лесной журнал, 1972, №5, с.64-72.

52. Матюнин В.Я. Полезная мощность, потребляемая корообдирочным барабаном при каскадном режиме его работы.-В сб.: Труды ЦНИИМЭ-М.: 1973, вып.130, с.18-24.

53. Михайловский Ю.В., Матюнин В.Я. Подогрев мерзлой древесины в корообдирочных барабанах.-М.: Лесная промышленность, 1974, JH, с. 14.

54. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений.-М.: Физматгиз, I96I.-469 с.

55. Методика определения экономической эффективности новой техники, технологии, изобретений и рационализаторских предложений, созданных и используемых в целлюлозно-бумажной и лес.охимической промышленности.-М.: Лесная промышленность, 1978.-68 с.

56. Налимов В.В. Теория эксперимента.-М.: Наука: I97I.-207 с.

57. Нурмухаметов Н.К., Бакшаев А. А. Подогрев древесины зимой в окорочных барабанах БОМП-3.- РИ ВНИНИЭИлеспрома "Лесоэксплуатация и лесосплав", 1971, JHI, с.5-6.

58. Оборудование целлюлозно-бумажного производства.-М.: Лесная промышленность, 1981, т.1, с.8-21.

59. Оборудование древесно-подготовительных цехов. Лекция специ-листа/Г/УИ/(Швеция) в Гипробуме.-Л.: 1969.

60. Обзор конструкций корообдирочных барабанов.-Петрозаводск: НИИЦмаш, 1971.

61. Олевский В.А. Размольное оборудование обогатительных фабрик.-Свердловск: Раскортехиздат, 1963,-ИЗ с.

62. ОСТ 26-08-2002-77 Барабаны корообдирочные. Типы и основные параметры.

63. Пижурин А.А. Современные методы исследований технологических процессов в деревообработке.-М.: Лесная промышленность, 1972.248 с.

64. Разумовский В.Г. Исследование процесса окорки лиственницы в окорочных барабанах.-Дис.канд.техн.наук.-Л.: 1971.

65. Симонов М.Н. Кинетостатика и моделирование процесса окорки лесоматериалов. В сб.: Труды ЦНИИМЭ М.: 1978, с.83-91.

66. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике.-М.: Наука, 1977, с.И-112.

67. Справочник по обогащению руд.-М.: Недра, 1972, т.1.

68. Ходоров Е.И. Движение материала во вращающихся печах.-М.: Промстройиздат, 1957.-93 с.

69. Ходоров Е.И. Печи цементной промышленности.-Л.:Стройиздат, 1968.-140 с.

70. Ширяев 0. Окорка древесины с паром.-М.: Бумажная промышленность, 1973, £5.

71. Berlyn R.W. The effect of variations in the strength of the bond between bark and wood on mechanical barking. Symposium on mechanical barking of timber, 1965.

72. Barking equipment. Wartsila information, 1975, p.1-2.

73. Calvert W.W., Garlicki A.M. Barking Losses. Pulp and Paper, 1972.N 3, p.34-36.

74. Dlin H. Boise Southern finishes start up of a new mill at De Ridder. Paper Trade Journal, 1969, N 32, p.50.

75. Entrindungsanlagen mit Nabfriktion. Escher Wyss GmbH Ravensburg, 1971, 13 p.

76. Hatch R.H. How Oxford improved ist winter barking with steam. Paper Trade Journal, 1969, vol.153, N 32,p.50-51.

77. Hooper S.W. Dry debarking needs 35% moisture content. Canadian Pulp and Paper Industry,1972, N 2, p.40.

78. Hooper S.W. Dry debarking of frozen wood, paper Trade Journal, 1972, N 7, p.88.

79. Hooper S.W. Cascade arrangement of hanson uniweld barking drums to be evaluated VS straight-through drum. A pulp and paper equipment newsletter Vol.2, No.6.

80. Hooper S.W. Manufacturers of pulp and paper mill equipment, 1965, 16р.

81. Hooper S.W. Would you cascade a barking drum? Pulp and Paper 1969, february, p.25.

82. Kenneth E. Market pulp mill starts in north Canada. Pulp and Paper International, 1974, N 7, p.36-39.

83. Modern wood-handling and barking. Rauma-Repola reports,1971, No 4, p.3-9.

84. New solidrum barker. Canadian Ingersoll-Rang company limited, 1979, ~6p.

85. Popa D.H., Georgizn D.T., Gingarin B.D. Cojiener tambur pentru Lemne. Consideratil asupra determinarll productivi-tatll "Celuloza si Hirtie", 1967, N 3-4, p.127.

86. Parallelbarkning. Waplans mekaniska verkstad, 1977, 4p.

87. Rutgers R. Longitudinal mixing of granular material flowing throush a rotating cylinder. Part 1, 2. Chemical Engineering Science, 1965, N 12, p.1079-1100.

88. Sheriau Theorie und Verfahrenstechnik der Trommelentring dung. Vochenblat fur Pzpierfabrication, 1973, N 9,p.299-306

89. Tambours ecorceurs "masson", 1974, 19р.

90. Waplans original Hydrostatiskt uppburna barkningstrumma kortvedsbarking. Waplans mekaniska verkstad,1976,4p.93» Turn-key plants and single machines. Kone corporation,1984, 111 p.