Совершенствование вибрационного ориентирования древесных частиц

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВИБРАЦИОННОГО ОРИЕНТИРОВАНИЯ

ДРЕВЕСНЫХ ЧАСТИЦ

IMPROVING VIBRATION METHOD OF ORIENTATION OF WOOD

PARTICLES

Плотников С.М., Колмаков О.В., Руденко Б.Д., Король М.А.

Plotnikow S.M., Kolmakov O.W., Rudenko B.D., Korol M.A.

Рассмотрено вибрационное устройство с уменьшенным углом разброса древесных частиц для плит OSB за счет задания определенной скорости направляющих элементов.

Examined vibratory device with reduced scatter angle of wood particles to the OSB at a certain speed by setting the guide elements.

Ключевые слова: ориентирующее устройство, вибрация, стружечный ковер

Keywords: orienting device, vibration, particle mat

Вибрационный способ механического ориентирования стружки заключается в их просеивании через ориентирующую решетку (сито), которой придают периодические колебания. Данный способ используется в производстве плит ориентированной структуры (OSB). С целью упрочнения конструкции плиты крупноразмерная стружка послойно укладывается вдоль (наружные слои) и поперек (внутренний слой) направления изготовления. В настоящее время развивается также производство плит из особо крупной стружки или щепы, ориентированной только вдоль, так называемых OSL (oriented strand lumber). При этом возникает проблема повышения качества ориентирования, связанная с уменьшением угла разброса частиц в стружечном ковре, а также проблема сокращения габаритов ориентирующего устройства для особо крупной стружки.

В традиционных устройствах для ориентирования используются направляющие пластины с выступами [1]. Смежные ветви пластин совершают периодические колебания в противоположных направлениях, подаваемая сверху стружка разворачивается выступами и проходит между ветвями ленты на формирующий конвейер. При этом происходит частичное разрушение частиц противоположно движущихся выступами.

В КрИЖТ разработано ориентирующее устройство, работающее на несколько ином принципе. В нем используется эффект проскальзывания (пробуксовки) тела, расположенного на быстро перемещаемой поверхности [2]. Схема устройства представлена на рисунке 1.

2

4

6

Г*

\М

частица

6

п

АЛЛ

4 / а / 8 1 частица

— / /

_

^-

3 5 7

б

6

гт

Рисунок 1 - Вибрационное устройство с противодвижущимися направляющими элементами: а - в сжатом состоянии; б - в разжатом состоянии:

1 - направляющие элементы; 2-5 - держатели; 6 - электромагниты; 7 -пружины; 8 - ограничительные пластины

1

Направляющие элементы, сконструированы в виде пластин, стержней или струн и размещены параллельно друг другу в направлении ориентирования на держателях, выполненных с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости, причем держатели 2 и 3 перемещаются встречно держателям 4 и 5, поэтому смежные направляющие элементы движутся в противоположных направлениях. В одном направлении держатели перемещаются электромагнитами 6, а в противоположном - пружинами 7. Возрастающее напряжение на электромагниты подается с генератора пилообразного напряжения. Форма напряжения показана на рисунке 2.

и, В

11 <- 12 <-

1, с

Рисунок 2 - Форма напряжения на электромагнитах

0

Период паузы между пилообразными импульсами настраивают равным времени разжимания пружины (например, = 0,2 с), а период подачи пило-

образного напряжения t1 настраивают в зависимости от длины ориентируемых частиц и высоты их падения.

По мере нарастания напряжения, подаваемого на электромагниты в период t1 их штоки втягиваются, пружины сжимаются, смежные направляющие элементы перемещаются в противоположных направлениях со скоростью V1. В период паузы t2 пружины разжимаются, перемещая держатели в обратных направлениях со скоростью V2. Т.к. расстояние проходимое держателями в обоих направлениях одинаково = V2•t2 ), то соотношение скоростей в

данных направлениях имеет вид

V г,

77 = — = 3...10.

VI г2

Древесные частицы подают между ограничительными пластинами на направляющие элементы. Часть частиц, падающих вдоль направления ориентирования, проваливаются между элементами в стружечный ковер. Оставшиеся частицы, упавшие поперек или диагонально направляющим элементам, в период t1 разворачиваются в направлении ориентирования смежными элементами, движущимися с низкой скоростью V1. В результате разворота короткие частицы проваливаются и укладываются в стружечный ковер, а длинные частицы остаются «полуразвернутыми» на направляющих элементах. В период паузы t2 направляющие элементы движутся в обратном направлении с высокой скоростью V2, находящиеся на них частицы проскальзывают, преимущественно сохраняя свое положение. В следующие периоды t1 недо-развернутым частицам придаются один или несколько дополнительных разворотов до их полного прохождения между направляющими элементами и укладки в стружечный ковер. Тем самым предотвращается засорение устройства вновь подаваемыми частицами.

Угол разворота падающих частиц зависит от начальной угловой скорости, придаваемой частицам, которая пропорциональна линейной скорости VI. Время перемещения направляющих элементов t\ (рисунок 2) задает генератор пилообразного напряжения, усиленный сигнал которого подается на электромагниты. Для минимизации угла укладки древесных частиц в ковер это время можно определить из выражения оптимальной скорости перемещения направляющего элемента [3] и значения пути L, проходимого этим элементом за время tl

И И

Ь = V -г = 0,0193-^ш-ОБт-н • г

н 1 4и I '

где L - расстояние, проходимое направляющим элементом (амплитуда продольных колебаний элементов), м; H - высота падения частиц после придания им вращения, м; ^ - расстояние между смежными направляющими элементами (шаг ориентирования), м; l - средняя длина древесной частицы, м.

Из (1) получим

_ L-УН

1 " h . (2) 0,0193 - h, - arcsin-^-

l

Для надежного разворота частиц направляющим элементом достаточно взять расстояние L = 1/2. Тогда с учетом оптимального шага ориентирования (Нн/1 = 0,5), при котором исключается задержка частиц на направляющих элементах, формула (2) упрощается

=-ОЯ^Й-= =

1 0,0193 - 0,5l - arcsin0,5 0,0193 - 30

Здесь коэффициент 1,727 имеет размерность л/с2/м . Например, при высоте падения частиц H = 0,2 м получим tj = 0,772 с. На это значение настраивается длительность импульсов генератора пилообразного напряжения, а амплитуда импульсов настраивается пропорциональной амплитуде продольных колебаний направляющих элементов.

По сравнению с известными устройствами, в которых разворот частицы осуществляется за один цикл колебания направляющих элементов, данная конструкция позволяет уменьшить амплитуду колебаний, т.к. разворот частицы может происходить за несколько циклов. Это позволяет значительно сократить ширину устройства и, следовательно, производственные площади.

Список использованных источников

1. Патент США 4295557, B65G 47/34. Apparatus and method for aligning elondated lingo-cellulosic strands into parallelism. - 15.11.1977.

2. Патент 2534263 РФ, МПК В 27 N3/14. Устройство для ориентирования древесных частиц /Плотников С. М. Король М.А.- опубл. 27.11.2014. Бюл. № 33.

3. Плотников, С.М. Совершенствование системы ориентирования стружки в производстве древесных плит / С.М. Плотников // Деревообрабатывающая промышленность. - 2007. -№5. - С.4-6.