Диски для рубительной машины

5. РУБИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ

5.1. Классификация рубительных машин

Рубительные машины для производства технологической щепы делятся на следующие группы:

в зависимости от типа рабочего органа (механизма резания):

дисковые рубительные машины, рабочий орган которых выполнен в виде плоского или профильного (геликоидального) диска с ножами на нем;

барабанные рубительные машины, рабочий орган которых выполнен в виде барабана с ножами на внешней поверхности:

машины с рабочим органом в виде цилиндра;

машины с рабочим органом в виде конуса;

машины с рабочим органом в виде двух конусов, расположенных на одной оси и соединенных друг с другом вершинами;

передвижные (прицепные, полуприцепные, смонтированные на раме базового трактора);

по способу загрузки древесины:

рубительные машины с горизонтально расположенным питающим патроном, древесину в который подают цепным или ленточным транспортером, рольгангом или шнеками;

рубительные машины с питающим патроном, наклоненным в вертикальной плоскости, древесина в котором перемещается за счет гравитационных сил;

рубительные машины с комбинированной загрузкой, оснащенные двумя патронами;

по способу удаления щепы из машины:

удаление щепы вверх по щепопроводу с помощью воздушного потока;

удаление щепы вниз на транспортер;

«безударное» удаление щепы, происходящее примерно по направлению подачи сырья в машину.

В основе процесса работы рубительных машин лежит рубка древесины в торцово-продольно-поперечном направлении.

Дисковые рубительные машины ( рис. 5.1 а ) предназначены для измельчения на щепу круглых и колотых лесоматериалов, горбылей и реек.

Рабочий орган этих машин выполнен в виде плоского ( рис. 5.1 б ) или профильного (геликоидального) ( рис. 5.1 в ) вращающегося в вертикальной плоскости диска 2, оснащенного ножами 1.

Рис. 5.1. Схема резания древесины в дисковых рубительных машинах: а — общая схема; б — схема взаимодействия измельчаемой древесины с плоским диском; , в — схема взаимодействия измельчаемой древесины с геликоидальным диском; 1 — нож; 2 — ножевой диск; 3 — измельчаемый материал; 4 — кожух; 5 — загрузочный патрон; 6 — щель подножевая; 7 — контрнож

Диаметр ножевого диска ( D д ) в зависимости от производительности машины и сечения измельчаемых лесоматериалов составляет от 1 до 3 м , угловая скорость — от 16 до 52 с -1 , количество ножей на диске — от 3 до 16 штук.

В связи с тем, что количество ножей влияет на качество получаемой щепы, рекомендуется принимать количество ножей, равным 8-16.

Угол заточки ножей ( b ) обычно находится в пределах от 30 до 45° ( рис. 5.2 ).

Загрузочный патрон 5 дисковых машин может располагаться наклонно или горизонтально [2, 6, 7].

Машины с наклонным патроном применяют для измельчения коротких лесоматериалов, поступающих к диску под действием силы тяжести. Наклонный патрон составляет с горизонтом угол a 1 = 45°, а с плоскостью диска в плане — a 2 = 45-75°.

Горизонтальные патроны (в этом случае назначают a 2 = 35-40°) применяют для измельчения длинных лесоматериалов, которые подают в машину горизонтальными транспортерами различных типов.

Рис. 5.2. Схема образования элементов щепы в рубительной машине: 1 — нож; 2 — ножевой диск; 3 — измельчаемый материал; 4 — кожух; 5 — загрузочный патрон; 6 — подножевая щель; 7 — контрнож; 8 — щепа

Рис. 5.3. Общий вид дисковой рубительной машины МР2-20: 1 — станина; 2 — загрузочный патрон; 3 — кожух; 4 — ротор; 5 — тормоз; 6 — электродвигатель

При работе машины МР2-20 древесина через загрузочный патрон 2 подается к ротору 4 и измельчается установленными на нем ножами. Образовавшаяся щепа эвакуируется из кожуха 3 с помощью воздушного потока, создаваемого лопатками, прикрепленными к периферии диска ротора.

Основным оборудованием для производства щепы на лесосеке является передвижная рубительная машина. Вариант разработанной ЦНИИМЭ, НИИЦмашем и АО «Петрозаводскмаш» машины показан на рис. 5.4 .

Рубительная машина МРГС-5 предназначена для измельчения отходов лесозаготовок и рубок ухода в свежесрубленном состоянии в технологическую щепу для производства древесностружечных и древесноволокнистых плит на предприятиях лесного комплекса.

Рис. 5.4. Специальная рубительная машина МРГС-5: 1 — трактор ТДТ-55А; 2 — щепопровод; 3 — лоток; 4 — рама; 5 — кожух; 6 — механизм подачи; 7 — транспортер загрузки сырья

Техническая характеристика рубительной машины МРГС-5

Объемная производительность, м 3 / ч (не менее):

при рубке с одновременной загрузкой в два патрона и

коэффициенте полнодревесности, равном 1 . 5

при рубке ветвей, сучьев и вершин в дополнительном

Параметры (расчетные) вырабатываемой щепы, мм :

диаметр, мм . 1000

на торцовой поверхности. 4

Размеры проходного сечения загрузочного патрона, мм :

основного . 250 ґ 220

дополнительного . 250 ґ 180

Технические характеристики рубительных машин различного типа, предназначенных для производства различных видов щепы в условиях нижних и верхних складов леспромхозов приведены в табл. 5.1 .

Мощность привода, кВт

40 (от вала отбора мощности трактора)

Размер загрузочного патрона (ширина Ч высота или диаметр), мм

320 Ч 250

500 Ч 350

900 Ч 700

800 Ч 850

Ж 250 (420 ґ 240)

Ж 400 (500 ґ 350)

Производительность (в плотной мере)

Назначение

Переработка отходов лесозаготовок (вершины, лом древесины и др.) на топливную щепу и щепу для плитного производства в условиях лесосеки и верхнего склада ЛПХ

Переработка отходов лесозаготовок и разделки древесины (сучья, вершины, лом древесины и др.) на технологическую и топливную щепу в условиях нижнего склада ЛПХ

Переработка откомлевок и короткомерной древесины (диаметром до 800 мм ) на технологическую и топливную щепу в условиях нижнего склада ЛПХ

Переработка низкокачественной древесины в хлыстах и сортиментах на топливную и технологическую щепу для древесных плит

Переработка отходов лесозаготовок на топливную щепу и щепу для плитного производства, а также переработка отходов лесопиления и деревообрабатывающих производств на технологическую щепу всех марок

Тип и марка машины

Машина дисковая МР-5 на базе трактора ТДТ-55

Машина барабанная МРБ-5 на базе трактора ТДТ-55

МРБ4-30ГН

Машины барабанные резцовые:

Машины дисковые резцовые:

МР-40 (МРГ-40)

5.3. Барабанные рубительные машины

Барабанные машины предназначены для измельчения на щепу сучьев, вершин, горбылей и реек и снабжены рабочим органом в виде барабана с ножевыми впадинами ( рис. 5.5 а ) или подножевыми прорезями ( рис. 5.5 б ), в последнем случае барабан делают пустотелым.

Барабан снабжают 2-8 ножами, диаметр барабана 0,6-1 м , угловая скорость 60-120 рад / с .

Подача древесины к ротору машины обеспечивается:

при наклонном патроне — под действием силы тяжести;

при горизонтальном — при помощи горизонтальных и вертикальных вальцов или гусеничного механизма (горизонтальный патрон размещают ниже оси вращения барабана перпендикулярно к ней или под углом 30-35°).

У машин с барабанами, имеющими ножевые впадины, щепа подается вниз на транспортер. Если барабан имеет ножевые прорези, то щепа поступает внутрь его и вентилятором выносится в циклон по трубопроводу.

На рис. 5.5 а режущие ножи 2 размещены на поверхности вращающегося барабана 1. Измельчаемая древесина подается по загрузочному патрону 3, положение которого характеризуется величинами углов примыкания: в вертикальной плоскости ( a 1 ) и в горизонтальной плоскости ( a 2 ). Контрнож 4, закрепленный на дне патрона, стабилизирует процесс резания и предохраняет элементы конструкции машины от преждевременного износа и деформации.

Рис. 5.5. Схемы переработки древесины в барабанных рубительных машинах: а — щепа поступает в подножевые впадины; б — щепа поступает в барабан; в — схема для расчета барабанной машины; 1 — барабан; 2 — нож; 3 — загрузочный патрон; 4 — контрнож; 5 — подножевая впадина; 6 — щепоотводящий патрубок; 7 — подножевая щель

Типичным представителем барабанных рубительных машин может служить резцовая машина с загрузочным патроном, имеющим проходное сечение размером 80 см и производительность 15 м 3 /ч, марки МРБР8-15Н, представленная на рис. 5.6 .

Рис. 5.6. Рубительная машина МРБР8-15Н: 1 — лоток; 2 — контрнож; 3 — крышка контрножа; 4 — ротор; 5 — кожух; 6 — экран; 7 — загрузочный лоток; 8 — двигатель; 9 — станина

Вопросы для самопроверки

По каким классификационным признакам принято подразделять рубильные машины?

Как классифицируют рубильные машины в зависимости от типа рабочего органа (механизма резания)?

Опишите принцип устройства рубильной машины дискового типа.

Какие схемы переработки древесины используются в конструкциях рубильных машин барабанного типа?

Какие основные параметры имеют диски рубильных машин и их ножи?

Какие основные параметры имеют барабаны рубильных машин?

Для каких видов сырья используют рубильные машины с наклонным патроном?

Опишите принципиальное устройство дисковой рубительной машины МР2-20.

Опишите принципиальное устройство дисковой рубительной машины МРГС-5.

Опишите принципиальное устройство дисковой рубительной машины МРБР8-15Н.

§ 22. Дисковые рубительные машины

Классификация дисковых рубительных машин. Основной рабочий орган дисковых рубительных машин — стальной диск (рис. 18) с радиально закрепленными на нем ножами, количество которых может быть от 3 до 16. Диск заключен в кожух и закреплен на стальном валу, вращающемся в двух или трех подшипниках скольжения или в роликовых подшипниках. К ножам 4 (рис. 19) диска 3 древесина подается с помощью патрона, нижней кромкой которого служит упорный нож (контрнож 5).

В зависимости от аппарата подачи (загрузочного патрона) дисковые рубительные машины бывают со свободной и принудительной подачей древесины к диску для дальнейшей переработки в щепу. В рубительных машинах со свободной подачей (рис. 19, в) древесина поступает к ножам диска за счет ее самозатягивания.

Механизм принудительной подачи материала в машину (рис. 19,а,б) представляет собой два ряда приводных вальцов 1 с шипами (рябухи). Перерабатываемый материал захватывается вальцами и направляется к режущим ножам 4. Величина просвета между нижним и верхним подающими вальцами определяется толщиной перерабатываемого слоя отходов и регулируется перемещением верхних подающих вальцов вверх или вниз под действием противовеса или пружин.

Дисковые рубительные машины бывают с плоской и геликоидальной рабочей поверхностью диска. Геликоидальная рабочая поверхность диска (рис. 19, в), представляющая собой винтовую поверхность, расположена между ножами 4. Винтовые поверхности сливаются с задними кромками ножей, заточенными по той же винтовой линии. При вращении такого диска с расположенными в нем ножами и при одновременной подаче древесины к диску ножи срезают древесину не в одной плоскости, как у машин с плоским диском (рис. 19, а, б), а по винтовой линии. Резание происходит не в вертикальной плоскости, а по ходу винта. Благодаря этому обеспечивается устойчивое положение и самозатягивание перерабатываемой древесины в процессе резания.

Дисковые рубительные машины выпускают с наклонной и горизонтальной подачей перерабатываемого сырья. В машинах с наклонной подачей (рис. 20) сырья загрузочный люк (патрон 3) располагается под углом 45-50° к горизонтальной плоскости (или плоскости диска машины). Поэтому в таких машинах щепа всегда срезается под углом в пределах 45-50° к направлению волокон, в результате чего значительно уменьшается расход энергии на измельчение (рубку) древесины. В рубительных машинах с горизонтальной подачей (рис. 21) патрон устанавливается под углом 38° к плоскости диска машины, в результате облегчаются условия резания и уменьшается расход энергии

В зависимости от способа удаления щепы из кожуха машины бывают с выбросом щепы вверх в циклон (см. рис. 20) или вниз на конвейер (см. рис. 21). Выброс щепы вверх по трубопроводу в циклон осуществляется за счет напора воздуха, создаваемого в кожухе лопастями, которые закреплены на периферийной кромке диска.

В зависимости от процесса измельчения дисковые рубительные машины разделяются на машины с прерывистым (с 3-5 ножами в диске) или непрерывным (с 10-16 ножами в диске) резом. В отличие от малоножевых рубительных машин с прерывистым резом (см. рис. 19, а) в многоножевых машинах (см. рис. 19, б, в) каждый нож врезается в древесину до выхода из нее предыдущего ножа. В результате древесина не подпрыгивает в патроне, диск машины почти не изнашивается, а щепа получается более равномерная.

Многоножевые машины с геликоидальной поверхностью диска одновременно с резанием непрерывно затягивают древесину под ножи, автоматически регулируя соотношение между величиной подачи и скоростью резания, и, таким образом, в значительной степени компенсируют недостатки, присущие обычным механизмам принудительной подачи. Кроме того, многоножевые рубительные машины с геликоидальной рабочей поверхностью диска не требуют механизма принудительной подачи материала, так как и без этого механизма они обеспечивают равномерную длину щепы.

Отечественная промышленность выпускает многоножевые рубительные машины с геликоидальной поверхностью диска, которые предназначены для переработки на щепу отходов лесопиления, круглого лесоматериала, карандашей фанерного производства и др. В табл. 21 приведены характеристики рубительных машин с геликоидальной рабочей поверхностью диска.

Многоножевые рубительные машины при правильной их настройке и эксплуатации обеспечивают выход кондиционной щепы до 92% при высоком качестве получаемой щепы.

Рубительная машина МРГ-20Н (МРГП-20Н).

Машина МРГ-20Н с геликоидальной поверхностью диска (см. рис. 21) имеет горизонтальную подачу древесины, нижний выброс щепы, левое расположение загрузочного патрона 1. Машине с правым расположением патрона присвоена марка МРГП-20Н.

На литой раме 2 рубительной машины крепятся все ее узлы. Два двухрядных сферических подшипника 3 и 5 служат опорами ножевого диска, насаженного на вал 6. Ножи крепятся на диске с помощью подкладок, накладок и шпилек. Одна из полумуфт втулочно-пальцевой муфты 7 является тормозным диском. Кожух 4 состоит из трех секторов. Левый и правый секторы кожуха откидываются на шарнирах в стороны при смене ножей или осмотрах. По горизонтальному разъему секторов кожуха установлены с приводной стороны два конечных выключателя, предназначенные для блокировки электродвигателя 10 машины, который не включается в работу, если не закрыты сектора кожуха или включен тормоз 8. Тормоз состоит из тормозной ленты, рычага 9 управления, блокировочного устройства, ограждения и основания. Включают и выключают тормоз вручную; при надвигании рычага 9 «на себя» тормоз включается.

Машина комплектуется инструментом и приспособлением для рабочих ножей. С помощью приспособления получают переменный угол заточки ножа путем скручивания ножа относительно режущей кромки.

Патрон 1 представляет собой желоб, отлитый вместе с рамой, на которой закреплены контрножи и устройство для регулирования зазора между ними и ножами диска.

Работа рубительной машины заключается в следующем. Древесина, поступающая для переработки на щепу, направляется в загрузочный патрон 1 конвейером, который установлен применительно к местным условиям, где измельчается в щепу. Образующаяся щепа через сквозные окна в теле диска выбрасывается в кожух 4, а из него через окно в раме 2 направляется к устройству, отводящему щепу (ленточный или скребковый конвейер или пневмо- транспортная установка). Минимальная длина древесного сырья, поступающего для переработки на щепу, 1000 мм. Длина получаемой щепы не регулируется, она определяется шагом геликоидальной поверхности диска.

Чтобы при рубке кусковых отходов деревообработки щепа получалась хорошего качества, отходы следует подавать в машину пачками или слоем. При этом сечение патрона должно заполняться не менее чем на 25-30%. Кроме того, зазор между кромками ножей и контрножей в точке стыка нижнего и бокового контрножей должен быть в пределах 0,5-0,6 мм.

Рубительная машина MPH П-30 (MPH П-ЗОН)

Машина МРНП-30 (см. рис. 20) имеет наклонную подачу древесины и правое расположение загрузочного патрона. Машина МРНП-30 с верхним выбросом щепы, машина МРНП-ЗОН — с нижним.

Корпус патрона 3 машины МРНП-30 выполнен сварным и представляет собой желоб, в котором установлены три стенки с контрножами. Машина оборудована регулировочным устройством, с помощью которого устанавливается требуемый зазор (0,5. 0,6 мм) между контрножами 3 и ножами 6 диска 5 (рис. 22). Ось желоба патрона наклонена к плоскости диска под углом 38°. Контрножи имеют две режущие кромки, наплавленные твердым сплавом. Болтовое крепление контрножей обеспечивает использование обеих кромок по мере их износа.

Машина работает следующим образом. Конвейер подает древесину в приемный наклонный желоб, затем в загрузочный патрон машины и далее к ножам вращающегося диска. Образующаяся щепа через окна в теле диска выбрасывается в кожух. Из кожуха щепа в машине с верхним выбросом лопатками диска направляется по трубопроводу в циклон, а в машине с нижним выбросом через проем в раме и специальное устройство, гасящее высокую начальную скорость щепы, — на приемный конвейер.

Конструкция рубительной машины МРНП-10 аналогична конструкции машины МРНП-30.

Рубительная машина МРГ-40Н (МРГ-40)

Машина МРГ-40Н предназначена для рубки дровяной древесины и крупных кусковых отходов лесопиления. В отличие от выше рассмотренных рубительных машин машина МРГ-40, кроме основного горизонтального патрона, оборудована дополнительным наклонным, который служит для переработки отсортированной крупной фракции щепы, а также мелких кусковых отходов. Машина имеет горизонтальную подачу древесины и левое расположение загрузочного патрона. Машина МРГ-40 — с выбросом щепы вверх по трубопроводу в циклон, а машина МРГ-40Н — с выбросом щепы вниз.

Ось основного патрона образует с плоскостью диска угол 41°. В корпусе патрона размещен стальной литой вкладыш и боковая стенка с закрепленным на ней контрножом, у которого две режущие кромки (вторая используется при повороте). Перемещая с помощью винтов боковую стенку вдоль корпуса патрона, производят регулировку зазора между боковым контрножом и ножом диска.

Нижний контрнож закреплен на стальном литом основании, которое установлено на раме и крепится с боков двумя клиновыми зажимами. Перемещая его винтами вдоль шпонки, регулируют зазор между нижним контрножом и ножами диска. Нижний контрнож имеет две режущие кромки, которые могут использоваться поочередно при повороте.

Дополнительный патрон устанавливается на крышке основного патрона и образует с плоскостью диска угол 41°. В корпусе дополнительного патрона крепятся две стенки с контрножами, которые могут в нем перемещаться с помощью винтов, регулируя при этом зазор между контрножами и ножом диска.

Кожух машины, состоящий из корпуса и поддона, имеет два патрубка: один — для выхода щепы, другой — для входа рециркуляционного воздуха. В кожухе для замены ножей и осмотра с обеих сторон расположены окна, закрытые заслонками. Чтобы предотвратить включение машины с открытыми заслонками, предусмотрена блокировка конечными выключателями.

Нормальная работа дисковой рубительной машины может быть обеспечена при установке ее на прочный массивный бетонный фундамент массой не менее 10 т. При возведении фундамента в нем делают проем для выносного конвейера для щепы.

Ножи для рубительных машин изготовляют из ванадиевой стали 9Х5ВФ или стали марки 6ХС с изотермической закалкой. Ножи должны быть хорошо заточены без заусенцев и следов нагревания лезвий до посинения с выдержанными углами заточки. Ножи затачивают под переменным углом, изменяющимся вдоль режущей кромки. Переменный угол необходим для получения геликоидальной поверхности задней грани.

Весь комплект дисковых ножей должен быть одинаковых размеров по длине, ширине и толщине. Разница в массе ножей допускается не более 160-150 г. Влияние разницы в массе на балансировку диска устраняют соответствующим расположением ножей на нем: каждую пару ножей с большей массой ставят один против другого по диаметру диска.

Правила эксплуатации рубительных машин. Для обеспечения надежной и бесперебойной работы дисковых рубительных машин и получения качественной технологической щепы перед пуском машины в работу оператор обязан проверить: состояние режущих кромок ножей; положение задней кромки ножей по отношению к накладке (накладка не должна выступать над задней кромкой ножа); наличие зазора 0,5. 0,6 мм между кромками контрножей и режущими кромками ножей; надежность затяжки болтовых соединений (крепление ножей на диске, крепление стенок с контрножами в патроне и контрножей к стенкам); свободное без заеданий вращение ножевого диска от руки при отпущенном тормозе; наличие смазки в корпусе подшипников; отсутствие на подающем конвейере посторонних предметов; плотность закрытия секторов кожуха (конечные выключатели должны быть включены).

Запустив машину, оператор проверяет на холостом ходу, нет ли постороннего шума и повышенной вибрации. После этого включает конвейер, отводящий щепу от машины, а затем конвейер подачи древесины в машину. Во время работы машины оператор следит, чтобы в машину не поступало сырье, поперечное сечение которого превышает проходное сечение патрона, так как заклинивание древесины в патроне может вызвать аварию.

Правила техники безопасности

К обслуживанию рубительных машин допускаются лица, изучившие конструкцию и принцип работы машины, условия обслуживания и меры безопасности.

При эксплуатации рубительных машин необходимо соблюдать следующие правила техники безопасности: отключать привод электродвигателя при открывании кожуха диска работающей машины; останавливать диск с помощью тормоза в течение 1 мин; автоматически отключать конвейер подачи древесины в машину при перегрузке привода электродвигателя; отключать привод электродвигателя при длительной перегрузке; ограждать вращающиеся части машины; фиксировать диск при ремонте и смене ножей.

Категорически запрещается:

пускать и эксплуатировать машину с открытым кожухом, со снятыми ограждениями, при ненадежной затяжке крепежных деталей;

эксплуатировать машину с ножами без опорных планок; регулировать или ремонтировать, открывать или снимать ограждения до полной остановки диска;

оставлять машину без присмотра до полной остановки диска и находиться в плоскости вращения диска;

опираться руками и ногами на фланец нижней половины кожуха ножевого диска при открытом кожухе и замене ножей; производить замену ножей при расторможенном диске; работать на машине при наличии постороннего стука, с неисправными или отключенными конечными выключателями.