Корообдирочный барабан производительностью 70 пл. м3/ч с разработкой привода

Opornaya_stantsia.cdw

KB1.cdw

гидравлическая шандора
Техническая характеристика
Число оборотов барабана
Внутренний диаметр барабана
Длина барабана (двух секций)
Длина открытой секции
Технические требования
Сборка барабанапроизводится на месте у заказчика.
в редуктор и зубчатые муфты залить
подшипники качени опорных роликов и подвенцовые
шестерни наполнить на 23 объёма смазкой
вой щестерни смазать (смазка в ванне привода).
Зацепление зубчатой пары привода барабана проверить на
площадь пятна контакта по длинне зуба не
по высоте не менее 30%
боковой зазор в зацепле-
После сборки и выверки положения узлов барабана фунда-
ментные болты надёжно затянуть. Винты упоров опорных
станций поджать и законтрить.
Барабан корообдирочный

sektsia_perforirovannaya_Barotov.cdw

Секция перфорированная
Технические требования
Радиальные биения окружности выступов зубчатого венца
относительно поверхности катания не более 5 мм
Торцевое биение зубчатого венца не более 2 мм
После монтажа барабана ребра поз.10 срезать в размер 80 мм
и приварить к кольцу поз.5
Посадка бандажа на секцию производится с натягом. Набор
прокладок должен состоять из одной прокладки (поз.9) толщиной
мм и нескольких прокладок (поз.12) толщиной 1 мм. Общая
толщина набора прокладок должна быть на 2 мм больше
фактического зазора между бандажом и секцией
должен составить 4 мм на диаметр.
Для фиксации положения бандажей в осевом направлении при
сборке использовать упоры поз.11 зазор между упором и бандажом
не допускается. Порядок установки упоров определяется техногией
Допускается приварка дополнительных проушин для строповки

15_03_02_Barotov_Kh_A_2021..docx

Обоснование проектируемой конструкции. Принятые технические решения 11
1.Строение древесной коры11
2.Основные виды оборудования для окорки. Выбор оборудования 17
3.Закономерность движения балансов в продольном направлении барабана. Транспортная производительность20
4.Затвор барабана и его назначение21
5.Отечественные конструкции корообдирочных барабанов 24
6.Принятые технические решения30
Технологические расчёты26
2Расчёт корообдирочного барабана 26
Расчёт мощности двигателя основного привода 31
Конструктивные расчеты38
1.Расчет открытой зубчатой передачи41
2Определение допустимых напряжений42
3Конструирование цилиндрического зубчатого колеса44
4Выбор и расчет подшипника на долговечность47
Экологическая безопасность51
Библиографический список53
Целлюлозно-бумажная промышленность является одним из секторов отраслей народного хозяйства и занимает ведущие роли. В наше время на целлюлозно-бумажном производстве используют более пятисот типов машин и аппаратов специального назначения. Основное виды оборудования ЦбП подразделяются на группы по виду выполняемых задач.
В настоящее время целлюлозно -бумажная промышленность в России развивается стремительными темпами. Постоянно возрастающие потребности в различных видах бумаги таких как: офсетная бумага бумага для гофрирования санитарная бумага. Большое многообразии видов производимых бумаг требует применения различных видов и типов оборудования а следовательно и его постоянной модернизации. Производство бумажных и картонных изделий невозможно без должной подготовки сырья.
В связи с постоянным ростом потребности целлюлозно-бумажных предприятий в древесины предъявляются существенные требования к процессу окорки. Для обеспечения большей производительности и непрерывности процесса окорки необходимо применение современных систем автоматизации а также совершенная система организации работы всех механизмов и структур. Транспортировка древесины в настоящее время производится железнодорожным транспортом либо сплавным способом. На предприятии древесина поступает на биржу где сортируется и складывается штабелями на хранение а далее поступает на производство в первую очередь на процесс окорки. Этот этап требует большого количества техники: погрузчиков транспортёров и другого оборудования. Задержки поставок древесного сырья также как и порча гниение древесины на складах могут привести к остановке всего производства
поэтому существенную важность имеет расчёт складов и процессов механизации поставок сырья в работе цехов по подготовке древесной массы в ЦБП.
Одним из основополагающим этапом в процессе подготовки балансовой древесины является процесс её окорки. В настоящее время для процесса окорки может применять различное оборудование но основным остаётся корообдирочные барабаны различных конструкций и размеров.
Процесс окорки древесины оказывает сильное влияние на дальнейшее качество вырабатываемой бумажной продукции. Для получения необходимых свойств древесной массы она практически не должна содержать остатков коры. Однако чрезмерно большая степень окорки может привести к увеличенному расходу пригодной для дальнейшего использования древесины. По этой причине должна работать в оптимальных рабочих диапазонах а также обеспечивать необходимую производительность и скорость процесса окорки эти факторы зависят от заполняемости барабана и необходимой степени очистки от коры.
Применение корообдирочных барабанов для группвой окорки балансов является наиболее предпочтительным поскольку позволяет достичь высокой производительности и небольших потерь древесины с возможностью полной автоматизации процесса работы. По этим причинам в России корообдирочные барабаны являются основным оборудованием для групповой окорки.
Процесс окорки сам по себе является затратным по потреблению электроэнергии и ресурсов. В связи с постоянными темпами роста целлюлозно-бумажной промышленности является целесообразным и актуальным его совершенствование модернизация существующего оборудования и разработка нового более экономически выгодного оборудования.
На современных производствах в процессе разработки корообдирочных барабанов большое внимание уделяется мерам по обеспечению рационального использования ресурсов.
Колличественные и прочностные показатели сырья а также режим окорки непосредственно влияют на качество процесса окорки и взаимодействия балансов в барабане.
На современных целлюлозно-бумажных производствах на линиях ЦБП в основном применяются крупногабаритные барабаны непрерывного действия с длиной в среднем 25-39м и производительностью 150-400 м3ч которые способны обеспечивать степень окорки более 90%. Окорочные бараны для окорки балансов разной длины имеют существенно большую производительность чем специализированные корообдирки для окорки длинника и коротья но также имеют и свои недостатки а именно увеличенное колличества лома что приводит к повышеным потерям древесного сырья.[2]
Окорка коротья а также смеси балансов различной длины производится в произвольной ориантации бревен в барабане. При этом отношение длины к диаметру должно составлять около 6. Окорка длинника осуществляется преимущественно в продольной направлении корообдирочного барабана.
Частота вращения секций современных барабанов изменяется в пределах от 0 до 14 мин1 что составляет 065nкр где nкр–критическая частота вращения секций.[2]
На сегодняшний день существуют барабаны в которых осуществляется одновременная окорка длинномерной и короткомерной древесины. Специализированные барабаны для окорки длинника разработанные фирмой КMW позволяют исспользовать древесину длинной 45-6 м. Эти барабаны имеют коническую форму и длину 45-60 м. Эксплуатация этих барабанов производится для окорки свежусребленной древесины в летне-весенний период либо сплавной древесины. Требования предъявляемые к древесине: форма древесины должна быть правильной не иметь существенной кривизны должна быть отсортирована по диаметру. Сложность соблюдения этих факторов существо усложняет применение и эксплуатацию данного типа барабанов в РФ. [3]
Большую актуальность имеет разработка аппаратов для совмещенной окорки стволов тонкомерных деревьев и отделения сучьев. Высокая производительность этого метода обуславливается тем что операции окорки тонкомерных стволов и процесса обработки от сучьев основываются на одном фрикционно-ударном принципе работы.
Производство бумаги требует древесины и большого количества воды целлюлозно-бумажные комбинаты обычно расположены на берегах крупных рек окорка древесины от коры считается важной базовой операцией сквозных технологий производства древесины и выполняется с использованием корообдирочных барабанов которые используются для окорки коры на целлюлозно-бумажных предприятиях. По причине увеличения количества окариваемой древесины попутно увеличивается объём требуемой для процесса окорки воды а следовательно и объем сточных вод. В результате этого усложняются проблемы их очистки поскольку происходит закупорка резервуаров и трубопроводов продуктами окорки древесины а также образуются проблемы по переработке большего количества древесных отходов. Надёжность технических средств по очистке зачастую оказывается недостаточной для обеспечения оптимальной непрерывной работы производства. Большое количество коросодержащих промышенных стоков после корообдирочных барабанов создаёт трудности в процессе очистки. Модернизация систем очистки до сих пор является достаточно затратной и трудно реализуемой. По этой причине более предпочтительно использование корообдирочных барабанов полусухой и сухой окорки. Это позволяет существенно упростить процесс дальнейшей переработки отходов после процесса окорки. Уменьшаются затраты на сбор прессование и дальнейшее сжигание. Уменьшаются производственные площади которые могут быть задействованы под другое более важное в технологическом процессе оборудование. Существенное снижение энергозатрат положительно влияет на экономическую целесообразность работы отдела. Принцип сухой окорки используется на предприятиях в основном для выработки сульфитной целлюлозы. Большее значение в работе данного процесса уделяется очистке целлюлозы от остатков сучьев и коры.
Для принципа сухой окорки чаще всего используется корообдирочные барабаны в которых применяется обработка свежесрубленной древесины. В летнее время качество окорки на таких барабанах значительно выше а потери древесины достигают не более 10% однако в зимний период значительно возрастают затраты электроэнергии в связи с необходимостью в предварительном размораживании балансов и потери древесины могут достигать 25% а производительность в таком случае может существенно снижаться (до трех раз). Для обеспечения оптимальной производительности в зимний период в процессе работы барабана подаётся пар который ускоряет процесс оттаивания и разморозки древесины и позволяет быстрее достигать необходимой для окорки температуры. На производительность процесса сухой окорки существенно влияет тип обрабатываемой древесины. [2]
В связи приведенными выше материалами тема ВКР «Корообдирочный барабан с производительностью 70 пл.м3час с разработкой затвора» является актуальной в настоящее время.
Обоснование проектируемой конструкции. Принятые технические решения.
1. Строение древесной коры
Наличие коры является основным фактором роста и жизни любого дерева. Однако в целлюлозно-бумажном производстве от коры необходимо избавляться поскольку она может значительно ухудшить свойства выпускаемой бумажной продукции. Относительно общего объёма дерева кора составляет от 6 до 25% данный коэффициент зависит от многих факторов: породы древесины возраста древесины условий роста диаметра ствола. Чем больше возраст дерева тем меньше становится отношение удельного объёма коры к древесине а при ухудшении условий роста(климатические факторы загрязнение почв ухудшение экологических факторов) объём коры может увеличиваться.
Строение древесной коры включает в себя 2 основных зоны различных по строению и функциями: внутренняя ( флоэма) и внешняя ( корка) а также камбий. Различают внешний пробковый слой коры (является отмершим) и внутренний лубяной – работает проводником соков питающих дерево. С любым годом толщина коры возрастает. Впрочем вследствие маленькой величины годичного прироста и постепенного отпада внешних слоев кора ни разу не добивается толщины древесиной ствола. Составные части древесного ствола представлены на (рис.1)
Рис 1. Составные части древесного ствола:
– корка; 2 – феллодерма; 3 – луб; 4 – камбий.[1]
Фелодерма имеет в своём составе в основном паранхитные клетки
которые образуются в результате нарушения в обеспечении калорийных веществ. В лубяном слое по большей части содержатся живые клетки в основном с тонкими стенками из целлюлозы. Основное назначение луба в живом дереве- транспортировка питательных веществ через корни по стволу к кроне дерева. В период вегитации отделение коры от древесины происходит значительно легче поскольку существенно уменьшается прочность лубяного слоя по причине набухания клеток. Содержание коры в древесины может изменяться в зависимости от времени года условий и региона произростания но чаще всего находится в приделах от 6 до 25% от объёма всей древесины. По большей части структура коры - неволокнистая что не позволяет использовать её в технологическом процессе изготовления бумажных изделий.
Луб находятся под корой и предполагают собой довольно изящные слизистые слои. Луб проводит воду с сытными органическими веществами (строительными веществами) произведёнными в листьях вниз по стволу в зоны подъёма. Снаружи лубяной слой сформирует корку отмершие части которой именуются древесной корой.
Камбий – считается образовательной тканью и произведено из живых клеток за счет разделения которых и случается подъем дерева. Деление клеток камбиального слоя наступает весной и завершается осенью. Весной камбий сформирует широкие клеточки с узкой оболочкой например именуемую весеннюю древесину. Во второй половине вегетационного периода камбий сформирует толстостенные сплюснутые клеточки которые делают механические функции. Зимой камбий бездействует. Данным и обосновано слоистое строение ствола дерева. [4]
Основной причиной загрязнения древесной массы и в дальнейщем целлюлозы является наличие большого колличества экстрактовых окрашивающих веществ. Большое колличество таких веществ содержится в корке. Применение коры в процессе варки является не целесообразным поскольку кора поглащает в 2 раза больше варочного раствора в процессе варки относительно окоренной древесины в результате в такой же пропорции возрастает расход химических веществ. Кора также увеличивает сорность древесной массы приводит к окрашиванию врезультате чего бумагу становится невозможно полностью отбелить и достичь равномерной структуры и прочности.
На основании этого может существенно ограничиваться процесс эксплуатации очистных сооружений а также существенно возрастает износ оборудования и трубопроводов. Основные требования предъявляемые к качеству окариваемой древесины напрямую зависят от многих факторов: используемый способ варки щепы требования по отбелке целлюлозы другие технологические факторы производства. В настоящее время используются два вида окорки: чистая и грубая. В процессе грубой окорки производится лишь частичный съем коры с древесины снимается только корка и частично лубяной слой. В процессе чистой окорки производится полный съём коры с древесины зачастую при этом происходят большие потери древесины. Такой способ используется только для изготовления бумаг высокой степени отбелки в которых содержание коры в процессе производства древесной массы должно приравниматься к нулю. В производстве таких типов бумаг как газетная и крафтовая приемлимо содержание луба до 15% а при производстве мешочных бумаг бурой древесной массы и полуцеллюлозы допустимо использование балансов с нетронутым лубяным слоем и применение принципа частичной окорки. [1]
Основные свойства коры влияющие на процесс окорки.
Коэффициент окорки балансов характеризуется назначением древесины и зависит от показателей засорённости щепы корой указываемой в таблице 1.
Показатели засоренности корою % не более
Для целлюлозно-бумажного производства:
Производство древесноволкнистых плит
Производство древесностружечных плит
Гидролизное производство
Существенное влияние в процессе окорки оказывает прочность и коэффицент сцепления коры с древесиной. Это зависит от многих показателей таких как температура прочность коры тип древесины влажность древесины время года. Температура существенно влияет на процесс окорки так при повышении температуры в 3-4 раза силы сцепления уменьшаются увеличение влажности древесины также приводит к упрощению окариваемости. Различные типы древесины имеют разные прочностные свойства коры. Время года также влияет на прочностные качества и свойства сцепления коры с древесиной. В процессе вегитации прочностные качества резко уменьшаются а затем снова увеличиваются. Содержание коры в древесине зависит от вида условий роста и возраста дерева. Средние данные по содержанию коры приведены табл. 2. [1]
Обьем коры от обьма ствола %
Весовое содержание коры(при влажности 55%) в кг на 1 пл. м3
Необходимость снятие коры с древесины
В целлюлозно-бумажном происзводстве необходимость снятия коры с древесины определяется её химическим составом и строением. В взрослом дереве кора содержит слой лубяных волокон которые находится в контакте с камбием и корку. В корке содержится мертвая пробковая ткань и мёртвые клетки паранхимы. Они имеют не волокнистую структуру и не имеют механическую прочность по этой причине не могут быть использованы в дальнейшем производстве. Назначение корки-защита древесины от механических и температурных воздействий. [1]
В целлюлозно-бумажном производстве снятие коры необходимо для дальнего использование балансов в работе древесно-подготовительного отдела. Кора древесины пагубно влияет на процесс изготовления всех видов бумажной продукции поскольку содержит большое количество окрашивающих веществ а также веществ ухудшающих и усложняющих процесс варки и в результате качество готовой продукции. В процессе варки корой поглощается в два раза больше варочного раствора и химикатов по сравнению с древесиной что приводит к чрезмерному расходу щелока нарушению режима варки древесной щепы.[1]
2.Основные виды оборудования для окорки. Выбор оборудования.
Известно большое количество способов окорки. Все способы можно разделить на индивидуальные и групповые.
К индивидульным способам относятся: способ удаления коры вращающимися ножами (фрезами); удаление коры тупыми короснимателями расположенными на вращающемся роторе гидроокорка – снятие коры при поддержке потока воды больщущего давления. [5]
К групповым способам относятся окорка в бункерных корообдирках и окорка в окорочных (корообирочных) барабанах. Аспектами для оценки используемых способов окорки считается производительность качество окорки издержки нужной древесины с отходами трудовые затраты затраты элекричества тепла воды воздуха вписываемость в технологический процесс.
В настоящее время в ЦБП из индивидуальных способов окорки используется окорка на роторных станках. Они уточняются в древесно-подготовительных цехах для окорки балансов в лесопильных цехах для окорки пиловочника в фанерном производстве для окорки фанерного кряжа.
Из методов групповой окорки обычно используется окорение в барабанах. Барабаны расположены в цехах по подготовке древесины для окорки и в цехах по подготовке сырья для производства некачественной древесины для обработки. Корообирочные барабаны используются для окорки балансов в продольном направлении. Бункерные корообдирки больше не используются в целлюлозно-бумажной промышленности России.[6]
Все основные принципы процессов окорки можно разделить по способу воздействия на окариваемую древерисину: струйный механический фрикционный.
Основа механического метода заключается в принципе удаления коры с балансов при помощи окаривающего инструмента. Существует 2 основных вида окаривающего инструмента: острый и тупой. В качестве острого окаривающего инструмента могут исспользоваться фрезы и ножи а в качестве тупого- кулачки. Метод использующий острый окаривающий инструмент также может называться ножевым. При использовании этого метода существует существенный недостаток в том что при съеме коры с древесины удаляется еще и часть пригодная для дальнейшего использования. Хоть и окорка получается более качественной но потери пригодной для использования части древесины может достигать до 25%. По данной причине применение этого метода является экономически не выгодным и в настоящее время корообдирочные барабаны с таким типом окаривающего оборудования практически не исспользуются в целлюлозно-бумажном произодстве.
При использовании тупого метода окорки с помощью кулочкового метода окорки достигается минимальная степень потерь древесины ( не более 1%). Корообдирочные барабаны кулачкового метода окорки имеют широкое распространение не только в ЦБП но и на деревообрабатывающих производствах.
Фрикционный метод окорки заключается в удалении коры с балансов под действием сил трения при соприкосновении балансов друг сдругом и с поверхностью машины. На этом принципе основываются барабанные у бункерные корооблирочные барабаны. Достоинством данного метода являеются сравнитеьно небольшие потери ( до 2-3%) В конструкции бункерных корообдирок применяется расположение балансов в продольном направлении барабана паралельно друг другу. Такой принцип окорки позволяет добиться минимальных повреждений древесины. Такой вид барабанов в основном применяется для длинномерной древесины.
Барабанные коробдирочные барабаны служат в основном для окорки короткомерной древесины с различными искривлениями сучками углублениями на поверхости. По этой причине такой тип корообдирочных барабанов носит наибольшее распространение на предприятиях Росиии в настоящее время. [5]
Струйный метод окорки заключается в применении струи воды или воздуха под высоким давлением на поверхность окариваемой древесины. В основном данным метод применяется в гидравлических аппаратах для окорки и позволяет достигать степени потери древесины не более 2%. В данном методе процесс окорки происходит под давлением порядка 50 атмосфер и является очень энергозатратным. Помимо этого существенные затраты воды приводят к её не рациональному исспользованию. По этой причине такие типы корообдирок не используются в современном производстве на отечественных предприятиях. Также существуют конструкции пневматических аппаратов для окорки работающих при давлении до 10 атмосфер но они тоже практически не используются в виду высокой сложности в монтаже и обслуживании. [7]
Кроме этого в настоящее время ведётся разработка и испытания электрогидравлического и термокомпресионного методов окорки но такие виды окорки пока что еще не получили массового использования. Применение термокмпрессионного метода основывается на применении давления 6-7 атмосфер в закрытой ёмкости с окариваемой древесиной после нагнетания необходимого давления оно сбрасывается и в резуьтате кора отрывается от древесины. При электрогидравлическом способе окорки балансы помещаюся в резервуар с водой подаётся импульсный заряд в результате образуется ударная волна и происходит отрыв коры от древесины. [1]
Наибольшее распространение получили корообдирочные барабаны для сухой окорки поскольку они имеют ряд преимуществ. По этой причине мы выбираем корообдирочный барабан с производительностью 70 пл. м3ч
3.Закономерность движения балансов в продольном направлении барабана. Транспортная производительность.
Изучение процесса кинематики движения балансов внутри барабана необходим для понимания процессов происходящих в процесс окорки и выбора режимов окорки. Процесс окорки осуществляется по принципу движения балансов при прохождении их в продольном и поперчном направлении корообдирочного барабана. [11]
В барабанах непрерывного действия происходит перемещение балансов от входного отверстия к выходному. Движение балансов вдоль продольной оси обеспечивается разностью уровней заполнения на входе и выходе барабана что создает наклон плоскости обрушения к продольной оси барабана под углом γ (рис. 2). [1]
Рис. 2. Расположение плоскости обрушения в барабане непрерывного действия.
В корообдирочных барабанах непрерывного действия угол обрушения балансов и степень заполнения барабана изменяются по его длине. Учитывая этот фактор можно читать что степень заполнения в поперечном сечении и угол обрушения балансов являются постоянными поскольку на малом участке dl в продольном направлении отклонения этих величин будут несущественны. [2]
Кинематические характеристики балансов зависят в основном от слоя в котором они находятся при движении в поперечном сечении барабана а в продольном- при движении в средних слоях. Под средним слоем понимаются балансы кинематические характеристики которых позволяют охарактеризовать процесс их движения в барабане суммарно. Наиболее точно этому понятию соответствуют балансы находящиеся на среднестатистической траектории. [5]
Транспортная производительность корообдирочных барабанов является одним из основных показателей которые опредяляет его работу. Она определяется соотношением объема древесины пропускаемого через барабан в еденицу времени.
4.Затвор барабана и его назначение
Затвор (рис.3.) является выпускным устройством корообдирочного барабана перекрывающим его поперечное сечение. Затвор располагается на выходном отверстии открытой секции корообдирочного барабана. Его основное предназначение – контроль времени нахождения балансов в барабане. Он состоит из нескольких основных частей:
Рамы с направляющими
Для оптимального процесса ругулировки щита затвора он должен перемещаться по направляющим что обеспечивает плавность хода и регулировки диаметров входных и выходных отверстий. При разработке привода затвора может выбираться как механический так и пневматический тип привода. Пневматический привод основан на использовании пневмоцилиндра который позволяется плавно передавать усилие и регулировать степень открытия и закрытия крышки с большой точностью. Электрический привод построен на принципе использовния передачи винт-гайка и является неточным и малоиспользуемым в настоящеевремя.
Рисунок 3. Затвор барабана:
- рама затвора; 2 - щит затвора; 3 - привод затвора.
В барабанах работающих непрерывно полностью закрывая затвор на определённое время можно обеспечить периодичность режима его работы. Затвор позволяет корректировать процесс прохождения балансов через корообдирочный барабан. Горизонтальный затвор может обеспечивать полную остановку выгрузки древесины.
Конструкции затворов корообдирочных барабанов
В настоящее время различают конструкции затворов корообдирочного
барабана с механическим и пневматическим приводами.
)Механический привод состоит из электродвигателя редуктора и пары винт-гайка. Передача движения от двигателя к щиту затвора осуществляется за счет пары винт-гайка т.е. происходит открытие или закрытиевыходногоотверстиябарабана. К достоинствам данного метода можно отнести простоту конструкции изготовления монтажа; самоторможение в передаче; низкий уровень шума. Недостатком является низкий КПД из-за больших потерь на трение и соответственно медленное перемещение заградительного органа.[6]
)Пневматический привод (рис.4.) включает в себя исполнительное устройство - пневмоцилиндр двухстороннего действия (рис.4) который позволяет передать рабочее давление в двух направления на крышку затвора тем самым закрывая и открывая выходное отверстие корообдирочного барабана. Ход поршня осуществляется посредством внедрения сжатого воздуха в одну из полостей цилиндра. Подача сжатаго воздуха происходит при помощи воздушной системы состоящей из распределительных устройств воздушных патрубков и компрессоров. Время срабатывания системы и управление в целом производится за счет управляющих устройств: запорные устройства устройства регулирования подачи воздухи т.д. [7]
Рис.4. Схема пневмоцилиндра двухстороннего действия
К достоинствам пневматических приводов можно отнести: экономичность (доступная стоимость сжатого воздуха); быстродействие; надежная эксплуатация в широком интервале температур в условиях повышенной влажности и запыленности; пожаробезопасность;
экологическая чистота большой срок службы (10-20 тысяч часов) Недостатками являются: высокий уровень шума по сравнению с механическими приводами; недостаточная плавность хода заградительного органа. [8]
5.Отечественные конструкции корообдирочных барабанов
В России на данное время в производстве существуют корообдирочные барабаны применяемые для полусухой окорки трёх стандартных типоразмеров в градации от большего к меньшему.- KБ-425 KБ-420 KБ-
5. Данные по разлчных вариантам их конструкций приведены в таблице 3
Типораз мер барабана
Диамет р секции бараба
Производительн ость пл.м3ч не менее
Односекционные корообдирочные барабаны КБ-410Б КБП-410Б КБ- 412Б КБП-412Б КБ-420Б КБП-420Б КБ-425Б КБП-425Б КБ-525Б и КБП-525Б.[8]
Односекционные корообдирочные барабаны (рис.5) включают перфорированную полностью сварную секцию с опорными бандажами приводную и опорно-упорные станции выпускное прибор с гидроприводом загрузочную стенку лотки для отвода отходов для окорки и отсоса паропылевыделений и электрооборудование. [8]
Секция устанавливается с наклоном 1:150 на двух опорно-упорных станциях и приводится во вращение от двухсторонней приводной станции при помощи зубчатого венца. При обоснованности в производстве корообдирочные барабаны могут оснащаться наклонной секцией с возможностью постоянной регулировки. [8]
Использование диагонального затвора в выпускном устройстве позволяет достичь точной регулировки степени заполнения и опорожнения секции в процессе её ремонта и технического обслуживания. Перфорированные зоны секции ограждаются лотками закрытого типа.
Конструкции и габариты узлов корообдирочных барабанов обеспечивают их транспортирование железнодорожным транспортом. Технические характеристики барабанов приведены в табл. 4.
Рис 5. Односекционный корообдирочный барабан: 1 - стенка загрузочная; 2 - станция приводная; 3 - установка зубчатого венца; 4 - секция;5 - установка лотков отвода отходов окорки; 6 - установка бандажа; 7 - станция опорная;8 - устройство выпускное [9]
Технические характеристики барабанов КБ и КБПТаблица 4[9]
Устройство двухсекционных корообдирочных барабанов содержит как открытую так и закрытую секции открытая секция изготавливается полностью перфорированной а глухая лишь частично перфорировнной. Также в конструкции имеется устройство для регулировки степени открытия затвора загрузочная камера две упорно-упорные станции электрическое оборудование.
Рис 6. Двухсекционный корообдирочный барабан: 1 - стенка загрузочная 2 - секция открытая 3 - секция глухая 4 - станция опорная 5 - устройство выпускное 6-установка бандажа 7 - установка зубчатого венца 8 - станция приводная 9-установка лотков отвода отходов окорки[9]
Секции барабана закрепляются соосно на упорной или упорно-опорной стации. Вращение на них передаётся при помощи приводов закреплённых автономно а крутящий момент через зубчатую передачу. Направление движение барабанов определяет их процесс работы. Вращение барабана может осуществляться со скоростями до 95 мин-1 .
В барабанах непрерывного действия подача балансов и следовательна процесс окорки происходит непрерывно однако путём открывания и закрывания затвора можно обеспечить периодичность работы барабана. При работе корообдирочного барабана балансы проходят через чередущиеся зоны подъёма и обрушения при этом происходят различные динамические процессы. В барабанах непрерывного действия наклон зоны обрушения обеспечивается разностью в высоте между вдодным и выходным отверстиями в барабане. Уровень на входе определяется интенсивностью загрузки балансов в барабан а на выходе – характеризуется степенью открытости затвора. [9]
Техническая характеристика двухсекционных корообдирочных барабанов представлена в таблице 5. [9]
Техническая характеристика двухсекционных корообдирочных барабанов Таблица 5[9]
Обеспечение точного регулирования степени заполнения секции корообдирочного барабана и обеспечение полной остановки и выгрузки древесины осуществляется с помощью вытяжного устройство. Также устанавливаются перфорированные зоны которые огараживаются лотками закрытого типа
Конструктивные параметры основных узлов современных корообдирочных барабанов должны не превышать размеров которые могут быть транспортированы с инспользованием железнодорожных линий. На современных корообдирочных барабанах число секций обычно принимается от 1 до 3. При их проектировании должна учитываться возможность их эксплуатации и установки на производстве. [5]
На открытой перфорированной секции устанавливается сварные обечайки из листовой стали. На поверхности которых крепятся продольные окорочные банки. Они способны существенно повысить жесткость и прочность всей секции. Сквозные щелевые отверстия на
поверхностях секций служат для удаления через них коры. Ширина щелей необходимая для оптимального удаления коры должна быть около 30- 35мм.[7]
Конструкция глухой секции аналогична конструкции открытой но не содержит щелей на боковых поверхностях. Чаще всего окорочных балок внутри глухой секции содержиться меньше чем в открытой. Пороговоые кольца-диафрагмы предназаначаются для повышения жесткости секции поддержания необходимой влажности в глухой секции они крепятся в торцах секций. Для предотвращения застоя балансов между глухой и открытой секциями в открытой секции крепится обечайка в форме кольца входящее в диафрагму открытой секции. [5]
производительности70пл.м3часцелесообразновыбратьдиаметр барабана = 3 85м.
6.Принятые технические решения.
На основании обзора способов окорки разновидностей машин для окорки их устройства и принципа действия конструкции машин различных типов опорных станций принимаем следующие технические решения:
-принимаемдляпроектированиядвухсекционныйкорообдирочный барабан для полусухой окорки;
-диаметр барабана =385м;
Барабан оснащен затвором для регулирования времени нахождения балансов в барабане с пневматическим приводом..
Технологические расчеты.
1.Исходные данные Производительность Q = 70 пл.м3ч;
Порода окариваемой древесины – ельпихта; Назначение щепы – сульфатная варка I сорт; Источник поступления балансов – сплавная. Способность работы барабана в летнее и зимнее время
2.Расчет корообдирочного барабана
Таблица 6. Количество коры в объёме древесины при различных способах
поставки % от объема древесины без коры[11]
В свежесруб- ленном виде
При доставке сухопутным и
Таблица 7. Количество коры в древесине 1-4 сорта при различных способах поставки % от объема древесины без коры.[11]
Таблица 8. Зависимость степени окорки от вида древесины
Засорённость корой % не
Сульфитный способ варка щепа 1 сорта
щепа 2 сорта Сульфатный способ варка
Производство древесных плит
Определяем необходимую степень окорки:
Необходимая суммарная длина корообдирочный барабанов:
Таблица 9. Плотность окариваемой древесины.[10]
Плотность при влажности
Для барабана диаметром 385 м:
Определение необходимого количества барабанов m и длины L одного барабана:
Диаметр барабана 385 m:
Длина одного барабана принимается L = 20 м.
Поскольку параметры являются допустимыми принимаем вариант m = 1 L = 20 м ∅385 м для которого проводим дальнейший расчет.
Определение производительности барабана и его полезной мощности проводится по схеме.
определяем для I расчетного сечения при
Определяем величину разности в уровнях загрузки на входе и выходе барабана
Вычисляем значения для II - VI сечений при соосном расположении барабанов (h=0).
Определяем для каждого значения величины и
Определяем технологическую производительность барабана:
95 167 = 74 пл. м3час
То есть заданная часовая потребность предприятия в древесном сырье – 70 м3час обеспечивается.
На основание приведенного расчета принимается Dб=385 м. n=7 мин- 1 L=20м Q=70 пл.м3час что обеспечивает заданную производительность.
Расчет мощности двигателя.
Необходимая мощность привода корообдирочного барабана обеспечивающая процесс обрушения балансов и преодоление потерь затрачиваемых на трение в приводе и опорах:
где Рпол – мощность обеспечивающая процесс обрушения балансов;
Ртр – необходимая можщность для преодоления потерь на трение в опорах;
Полезную потребляемую мощность барабана в общем виде можно определить по формуле:
где T – момент создаваемый равнодействующей силы тяжести сегмента заполнения барабана относительно его оси Нм;
g – ускорение свободного падения g =98мс2.
Для определения величины T рассмотрим участок барабана длиной dl на котором можно считать степень заполнения постоянной. Момент приложенный к этому участку равен dT. Поперечное сечение данного участка показано на рис.7.
Рис.7. Участок барабана в поперечном сечении.
Характеристика движения в зоне подъёма и обрушения
где dTn dTo – моменты создаваемые равнодействующими силами тяжести древесины которые находятся в зонах подъема и обрушения к оси барабана.
Как видно из рис.12:
где γ – плотность древесины;
k0 kn – коэффициенты полнодревесности для зон обрушения и подъема;
S0 Sn– площади контакта зон обрушения и подъема;
b0 bn – плечо сил F0 и Fn относительно осей вращения барабана.
Полезная составляющая мощности:
Для определения PтрВ барабанах с опорными роликами и с бандажами используется формула:
где n – частота вращения барабана n = 7 мин-1;
– коэффициент учитывающий точность изготовления и монтажа барабана=1;
ΣG – общая масса барабана и древесины кг;
– коэффициент трения качения бандажа по роликам = 0001 м;
- угол установки опорных роликов 35°;
f - коэффициент трения в подшипниках опорных роликов f=00125.
Dб Dр dц – диаметры соответственно бандажа (барабана) опорного ролика и цапфы оси опорного ролика Dб=11*D=11*385=42 м Dр=(02- 03)*D=(02-03)*385=077-115 м (принимаем dр=10 м) dц=02 м;
P = (Р+ Р) = 1097(94 + 28) = 100 кВт – для одной секции
Конструктивные расчеты.
1.Расчет бандажа и роликов на контактную прочность.
где р - удельная нагрузка между бандажом и роликом. Удельная нагрузка барабанов которые вращаютсяся со скоростью 3 обмин принимается равной 1*106 Нм;
Т=(РΣz·cosαр) ·m·k Н где z- число опор барабана z=4;
αр- угол установки роликов αр=30°-35°[1];
m- коэффициент неравномерности перемещения балансов m=125- 13[1];
k - коэффициент динамических ударов k = 13-16[1]; РΣ - суммарная нагрузка на барабан РΣ=8172567 Н;
Т=(81725674·cos35) ·1.3·1.3=421518.3 Н. В=42151831000000=042 м.
Принимаем В=045 м. Ширина ролика:
Bp= (12 14) ·045=054 062 м.
Проверка на контактную прочность:
Ро=0418·Е· ((R1+r)(r·R1)) ≤ 165[у]
гдеЕ-модульупругости1-городапринимаетсяравныйдля материала катка и барабана для стали Е=22*10 Нм2 [1];
R1r- соответственно радиусы бандажа и ролика определяются по эмпирическим формулам.
Dб=11·D м Dб=11·385=4235 м;
dр=(02-03)·D м dр=(02-03) ·385=077-115 м.
[у] - эта величина принимается по следующей норме: 4·108 Нм для Ст.4 5·108 Нм для Ст.5 и 6·108 Нм для Ст.6;
Ро=0418·22·10·4215173· ((21+05)(05·21)) ≤ 38762731Нм2.
Ро=76048785 ≤ 167·5·108 Нм2. Ро=76048785 ≥ 835000000 Нм2.
2.Расчет открытой зубчатой передачи.
Общее передаточное число привода:
где nэл-частота вращения электродвигателя nэл=3000; nб-частота вращения барабана nб=7 мин-1;
Выбираем горизонтальный цилиндрический двухступенчатый редуктор типа РДЦ - 1050 по ГОСТ 20858-65 у которого межосевое расстояние 1050 передаточное число Uр=25 и р =096.
Частота вращения приводной шестерни барабана:
nш=nэлUр обмин nш=300025=120 обмин.
Предварительное передаточное число открытой зубчатой передачи:
U'з.п.=nшnб U'з.п =1207=171
Назначаем материал и термообработку шестерни и зубчатого венца:
Для шестерни принимаем материал Сталь 40Х по ГОСТ 1050 - 78 термообработка - закалка и отпуск (улучшение). Твердость после термообработки НВ500 структура - мартенсит отпуска.
Для зубчатого венца принимаем Сталь 40Х по ГОСТ 1050 - 78 термообработка - закалка и отпуск. Твердость после термообработке НВ500 структура - мартенсит отпуска.
Модуль открытой зубчатой передачи:
Принимаем значение модуля из стандартного ряда по СТ СЭВ 310 - 75 m=22 мм равного модулю действительного зубчатого венца.
Принимаем z2=216. Число зубьев шестерни:
z1= z2 U'з.п z1=21617=367.
Уточняем передаточное число открытой зубчатой передачи:
Uз.п = z2 z1 Uз.п =21613=17.
Принимаемстандартноепередаточноечислооткрытойзубчатой передачи из стандартного ряда по ГОСТ 2185-66 Uз.п =18.
Делительный диаметр шестерни:
d1=m·z1 мм d1=22·13=286 мм.
Делительный диаметр зубчатого венца:
d2=m·z2 мм d2=22·216=4752 мм.
Диаметр окружности вершин зубьев шестерни:
dа1= d1+2·m мм dа1=286+2·22=330 мм.
Диаметр окружности вершин зубьев зубчатого венца:
dа2= d2+2·m мм dа2=4752+2·22=4796 мм.
Диаметр окружности впадин зубьев шестерни:
df1=d1-2.5·m мм df1=286-2.5·22=231 мм.
Диаметр окружности впадин зубьев зубчатого венца:
df2=d2-2.5·m мм df2=4752-25·22=4697 мм.
Ширина зубчатого венца:
где Bbd - коэфициент ширины зубчатого венца. Принимаем Bbd=05 [12].
Ширина зубчатого венца шестерни:
b1= b2+(2 5) мм b1=143+5=148 мм.
Межосевое расстояние:
aw=( d1+ d2)2 мм aw=(286+4752)2=2519 мм.
Угловая скорость шестерни (зубчатого венца):
a1=(р·nш)30 1сек a1=(314·120)30=1256 1сек.
Окружная скорость шестерни и зубчатого венца:
х1= a1· ( d12) ·10-3 мс х1=125· (2862) ·10-3=178 мс.
Принимаем 9 степень точности. [11] Мощность на валу шестерни:
Nш=Nэл·р·103 Вт Nш=200·097·103=194000 Вт.
Крутящий момент на валу шестерни:
Т1= Nшa1 Н·м Т1=1940001256=15445 Н·м.
Окружная сила шестерни (венца):
Ft1= Ft2=((2·Т1) d1) ·103 Н
Ft1= Ft2=((2·15445)286) ·103=108007 Н.
Радиальная сила шестерни (венца):
Fr1= Fr2= Ft·tgwcos Н где w=20°-угол зацепления;
-угол наклона зубьев. Для прямозубой передачи в=0°;
Fr1= Fr2=80166·tg20cos0=28860 Н.
Осевая сила шестерни (венца):
Fа1= Fа2=Ft·tg Н Fа1= Fа2=80166·tg0=0 Н.
3.Определение допустимых напряжений.
[Н] = Нlim*ZN SH МПа
гдеНlim – предел контактной выносливости при базовом числе циклов напряжений NH0:
SH – коэффициент запаса прочности SH = 11;[12] ZN – коэффициент долговечности.
Базовое число циклов напряжений:
NH01 = 30 (HB01)24 = 30·107024 = 559·107;
NH02 = 30 (HB01)24 = 30·107024 = 559·107.
Расчетное число циклов напряжений за весь срок службы передачи при постоянном режиме нагружение:
где n – частота вращения шестерни колеса обмин;
с – число зацеплений зуба за один оборот колеса. Для нереверсивной передачи с = 1;[12]
Lh – срок службы передачи.
Lh = 2920·L·Кг·Кс ч где L – число лет работы передачи L = 7 лет;
Кг – коэффициент годового использования передачи Кг = 085;[12] Кс – число смен работы передачи в сутки Кс = 3.[12]
Lh = 2920·7·085·3=59568 ч.
Расчетное число циклов напряжений:
NK1 = 60·n1·с·Lh = 60·119·1·59568 = 425·107;
NK2 = 60·n2·с·Lh= 60·7·1·59568 = 25·107.
Для длительно работающих передач при NК NH0 коэффициент долговечности равен:
Допускаемые контактные напряжения:
[Н2] = Нlim·ZN SH=1070·11711=11381 МПа .
Определение допускаемых напряжений изгиба.
[F] = Flim*YR*YZ*YA*YN*SF МПа
где Flim – предел выносливости зубьев при изгибе соответствую- щий базовому числу циклов напряжений:
SF – коэффициент запаса прочности SF = 17;[12]
YR–коэффициентучитывающийвлияниешероховатости переходной поверхности между зубьями YR = 1;[12]
YZ – коэффициент учитывающий способ получения заготовки
шестерни и колеса. Для поковок и штамповок YZ = 1;[12]
YА–коэффициентучитывающийвлияниедвустороннего приложения нагрузки. При нереверсивной передаче YА = 10;[12]
YN – коэффициент долговечности
где NF0 – базовое число циклов напряжений. Для сталей NF0 = 4·106.
Так как расчетное число циклов напряжений для шестерни NK1= 425·107 и для колеса NK2=25·107 больше базового числа циклов NF0 = 4·106 то принимаем YN = 10.[12]
Допускаемые напряжения изгиба:
[F2] = Flim·YR·YZ·YA·YN·SF=875·1·1·1·11.7=5147 МПа.
Так как Flim1 и Flim2 >[F1]и [F2] то условие прочности выполняется.
Экологическая безопасность
Экологическая безопасность корообдирочных барабанов является одной из важных проблем в его разработке поскольку оной из основных экологических проблем производства с использованием корообдирочных барабанов являются: отходы производства сточные воды и выбросы в атмосферу.
При разработке ВКР необходимо выявить все факторы которые могут негативно влиять на окружающую среду при эксплуатации корообдирочных барабанов и рассмотреть различные варианты по уменьшению опасных воздействий.
В процессе работы корообдирочного барабана образуется большое количество коры. Одним из основных способов её переработки является сжигание с целью дальнейшего получения энергии.
В случае когда кора не подлежит сжиганию она может быть использована в качестве мульчи напочвенного поддона а также для производства древесного угля.
В большинстве случаев кору которая удаляется гидравлическим способом собирают в водяные лотки а затем прессуют и обезвоживают перед сжиганием.
В процессе окорки образуется большое количество сточных вод которые содержат большое количество биогенных веществ волокон и органических соединений поглащающих кислород например смоляные кислоты.
В процессе мокрой окорки используется большое количество воды поскольку барабан по своей конструкции заполняется водой на 13 его диаметра. Подача воды высокой температуры в зимний период в глухую секцию корообдирочного барабана при полусухом способе окорки позволяет добиться необходимых условий для размораживания и
обеспечить существенное учучшение процесса окорки путём увлажнения коры.
В настоящее время для снижения количества используемой воды предпочтительно использование корообдирочных барабанов для сухой окорки. В барабанах такой конструкции вода используется только для промывки и размораживания брёвен. Цикл работы заключается в подаче воды или пара на специальный конвейер который находится непосредственно перед барабаном и позволяет осуществлять промывку и разморажание. Получаемая при сухом методе окорки кора имеет более низкое содержание воды. Это положительным образом сказывается на энергоэфективности дальнейших процессов.
Сточная вода после корообдирочного барабана которая не может быть использована повторно подлежит очистке. Процесс очистки можно разбить на следующие основные стадии:
-Первичная механическая очистка
-Усреднение и нейтрализация
-Вторичная биологическая очистка
-Третичная доочистка
-Фильтрация и обработка осадка
Библиографический список.
Гончаров В.Н. Гаузе А.А. Машины для окорки древесины. Учебное пособие. Ленинград 1978г.
Технология и моделирование очистки круглых лесоматериалов в установках барабанного типа С. В. Васильев Ю. В. Никонова Г. Н. Колесников ; ПетрГУ. – Петрозаводск : Изд-во ПетрГУ 2012.
Александров А.В. Гаузе А.А. Гончаров В.Н. Оборудование ЦБП. Часть I. Основное оборудование для производства целлюлозы СПбГТУРП. – СПб. 2014
Пигильдин Н.Ф. Окорка лесоматериалов (теория технология оборудование). М.: Лесная промышленность 1982. 192 с.
Кулешов Л.Ф. Оборудование для подготовки бумажной массы. Методические указания к выполнению курсового проекта. Архангельск: АЛТИ 1985г.
Технология целлюлозно-бумажного производства. Справочные маетриалы. Том 1. (Часть 1)
Оборудование целлюлозно-бумажного производства [Электронный ресурс] : учебное пособие : самост. учеб. электрон. изд. Т. П. Щербакова Н. Ф. Пестова ; Сыкт. лесн. ин-т. – Электрон. дан. – Сыктывкар : СЛИ 2013.
Локштанов Б.М. Житков А.В. Трефилова Т.Ф. Сухая окорка древесины в барабанах на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности. (Обзор). Москва 1976г.
Гаузе А.А. Гончаров В.Н. Основы теории и расчета оборудования для подготовки бумажной массы: учебное пособие ВШТЭ СПбГУПТД. СПб. 2017. Часть 1. – 84с.: ил.37.
Прокофьев Г.Ф. Дундин Н.И. Зубчатые и червячные передачи. Учебное пособие. Архангельск: АГТУ 2002.

Kollektor.cdw