ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ СУХОСТОЙНОЙ ДРЕВЕСИНЫ

Алексеев Александр Евгеньевич

д-р техн. наук, профессор С(А)ФУ, г. Архангельск

E-mail: aleks-L@atknet.ru

Алабышев Алексей Павлович

студент института энергетики и транспорта С(А)ФУ, г. Архангельск

E-mail: konduktor15@yandex.ru

THE EQUIPMENT FOR FINE CRUSHING OF DEAD WOOD

Alexander Alekseev

Doctor Sciences Technical , Associate Professor of NArFU, Arkhangelsk

Alexey Alabyshev

The student of institute of power and transport NArFU, Arkhangelsk

АННОТАЦИЯ

Целью исследования является определение технологических требований к лезвийному инструменту для переработки сухостойной древесины. Определение режимов термической обработки лезвийного инструмента. В результате планируется на основании полученных данных новые технологические требования для ножей рубительных машин, так же определить их кинематические параметры.

ABSTRACT

Research objective is definition of technology requirements to an edge tool for rehash of dead wood. Definition of regimes of high-heat treatment of an edge tool. It is as a result volplaned on the basis of the gained data new technology requirements for knifes of mincing machines as to define their kinematic parameters.

Ключевые слова: сухостойная древесина; рубительные машины.

Keywords: dead wood; mincing machines

В лесном фонде Архангельской области находится больше 150 миллионов кубометров усыхающей древесины, что ставит острый вопрос о ее утилизации или использовании в промышленности. Одним из направлений ее реализация является ее измельчение и применение в различных отраслях. Проблемой измельчения усыхающей древесины является ее уникальные механические характеристики. Отсутствие поверхностной и частично межклеточной влаги делает ее очень прочной, и в связи с этим при ее измельчении происходит очень быстрый износ режущей кромки инструмента, что приводит к большим как материальным, так и временным затратам. Одним из способов увеличения твердости режущей кромки инструмента предла­гается ее упрочнение лазерной термической обработкой [1, c. 74].

Исследования показали что щепа получаемая из переработанной сухостойной древесины не отвечает требованиям целлюлозно-бумажной промышленности, и проводит в случае использовании в производстве к сильному удорожанию готовой продукции. В силу этого для измельчения сухостоя не имеет смысла использовать оборудования для получения щепы высокого качества. Поэтому для измельчения щепы нами выбрана рубительная машина барабанного типа.

Рубительная машина барабанного типа используется для перера­ботки древесного мусора. При движении режущего органа по цилиндрической поверхности размеры частиц щепы (как длина, так и толщина) изменяются в результате того, что угол встречи вектора скорости с направлением волокон древесины постоянно меняется в диапазоне от 85° до 30°. В силу того что нами не ставится задачи получения щепы из сухостойной древесины высокого качества, то данный тип технологического оборудования вполне подходит для исследования [2, c. 52].

Режущий инструмент рубительной машины работает в очень неблагоприятных условиях, и перерабатывает различный древесный мусор, среди которого могут быть как гнилая древесина, так и мерзлая и сухая. Поэтому к нему предъявляются высокие технологические требования, причем в нем должен соблюдаться определенный баланс, между твердостью, пластичностью и антикоррозионными свойствами.

Для переработки свежесрубленной древесины применяются режущий инструмент, изготовленный из легированной стали. Повыше­ние механических характеристик происходит за счет добавления легирующих элементов, например добавление хрома положительно влияет на твердость, прочность, прокаливаемость, а кобальта на твердость, пластичность, прочность, но в то же время снижает прокаливаемость.

Угол заточки режущего инструмента может варьироваться от 29° до 36°, а твердость режущей кромки на длине 2/3 от ширины ножа, считая от режущей кромки, но не менее 41 мм, 56—60 HRC. Однако как указывалось выше, существующие требования к рабочему инструменту рубительных машин не достаточны, для эффективной переработки сухостоя. Для повышения ресурса, предлагается местное упрочнение лазерной термической обработкой до твердости режущей кромки 62—65 HRC [2, с. 114].

Лазерная упрочняющая обработка заключается в воздействии луча оптического квантового генератора на поверхность. Во время этого процесса происходит поглощение светового потока и передача энергии лазера поверхностным слоям обрабатываемого материала. В результате в зависимости от интенсивности и длительности лазер­ного излучения может происходить нагрев материала без видимого разрушения, расплавления материала, испарения и вымывание продуктов разрушения.

Характер протекания этих процессов зависит от свойств обрабатываемого материала (коэффициента отражения поверхности, температуропроводности, теплопроводности, удельной теплоты плавления и испарения, плотности материала и т. д.) для упрочнения различных поверхностей используют импульсное и непрерывное лазерное излучение. Лазерная упрочняющая обработка при высокой степени локальности действия обеспечивает повышение изностой­кости поверхностей различного назначения в 2…15 раз.

Главной особенностью лазерной термообработки является то, что она, являясь конечной операцией, дает оптимальное формирование свойств прикромочных зон материала, которые впоследствии не нарушаются во время заточки материала. При лазерном упрочнении сталей происходит их закалка с образованием сильно раздробленной мартенситной или мартенситно-аустенитной структуры, имеющей большие микро искажения и плотность дислокаций. В зоне действия луча наблюдается повышение концентрации углерода вследствие более интенсивного выгорания железа. Кроме того, в результате ионизации газов воздуха под действием луча лазера происходит насыщение поверхностных слоев углеродом и азотом.

Лазерная обработка характеризуется по сравнению с другими видами поверхностной закалки величиной трещинообразования. Этот эффект достигается благодаря наличию отпущенных зон, которые тормозят развитие микротрещин несмотря на жесткие условия термического воздействия [4, c. 193].

С позиции технико-экономических возможностей обеспечения оборудованием и оснасткой более перспективным является импульс­ная лазерная об-работка. Ее выполняют последовательным действием лазерного луча при перемещении его вдоль режущих кромок инструментов, при этом перед каждым последующим импульсом осуществляется перемещение или луча или обрабатываемого инструмента на определенный шаг.

На данный момент лазерная термическая обработка является одним из наиболее оптимальных способов местного упрочнения инструментов, без изменения производственной линии, при наличии соответствующего оборудования и помещения на предприятии.

На основании выше изложенного можно сделать следующие вывод, что необходимо определить основные параметры лезвийного инструмента и оборудования для переработки сухостойной древесины, а так же разработать нормы эксплуатационного обслуживания этого инструмента и оборудования.

Список литературы:

1.Алексеев А.Е., Думанский И.О., Королев И.Ю., Елькин В.П., Ершов С.В., Васкан Ю.В. Повышение эффективности механической переработки усыхающей древесины. Архангельск: Лесной журнал, 2011. С. 74—82.

2.Гомонай М.В. Технология переработки древесины: учеб. пособие. М.: Издательство Московского государственного университета леса, 2008. — 232 с.

3.Зотов Г.А. Дереворежущий инструмент конструкция и эксплуатация: учеб. пособие. Санкт-Петербург: Лань, 2010. 380 с.

4.Зотов Г.А., Памфилов Е.А. Повышение стойкости дереворежущего инструмента. М.: Экология, 1991. 300 с.