УДК 674.815-41

ориентирование древесных частиц с использаванием эффекта подбрасывания

 

ORIENTATION OF WOOD PARTICLES USING THE THROW-EFFECT

 

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

(Красноярский институт железнодорожного транспорта, г. Красноярск, РФ)

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

(Krasnoyarsk Institute of Railway Transport, Krasnoyarsk)

 

Рассмотрено ориентирующее устройство для плит OSB, в котором используется эффект подбрасывания частиц при обратном ходе направляющих элементов.

Considered orienting device for OSB, which uses a throw-effect the particles in the reverse movement the directed elements.

 

Ключевые слова: ориентирующее устройство, OSB, стружечный ковер

Key words:  orienting device, OSB, particle mat

 

В настоящее время в производстве используется в основном механическое ориентирование стружки, заключающееся в том, что стружку пропускают через расположенные в шахматном порядке диски, вращающиеся с разными скоростями, или через иные направляющие элементы, которым придают периодические колебания. Такое ориентирование используется в производстве плит из крупноразмерной стружки с ориентированной структурой (OSB). Для упрочнения конструкции плиты стружка послойно укладывается вдоль (наружные слои) и поперек (внутренний слой) направления изготовления. За рубежом начато производство плит из особо крупной стружки или щепы, ориентированной только вдоль, так называемых OSL (oriented strand lumber). При этом становится актуальным вопрос повышения эффективности ориентирования, а также вопрос сокращения габаритов ориентирующего устройства для крупной стружки.

В традиционных устройствах для ориентирования используются направляющие пластины (элементы) с выступами [1]. Смежные ветви элементов совершают периодические колебания в противоположных направлениях, подаваемая стружка, попадая между выступами, разворачивается и проходит между ветвями элементов на формирующий конвейер. В [2] определена оптимальная скорость направляющих элементов, при которой частицы укладываются в ковер с минимальным углом разброса. В подобных конструкциях частицы разворачиваются в обоих направлениях, оставаясь на направляющих элементах длительное время, кроме того происходит частичное разрушение частиц противоположно движущихся выступами.

В КрИЖТ разработано и испытано ориентирующее устройство [3], в котором ориентирование частиц осуществляется более эффективно, а разрушение частиц принципиально исключено. В устройстве происходит разворот частиц только в одном направлении за счет подбрасывания частиц в период, когда направляющие элементы возвращаются в исходное положение. Схема устройства представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Ориентирующее устройство с эффектом подбрасывания древесных частиц: 1, 2 – направляющие элементы; 3, 4 – держатели; 5, 6 – электромагниты; 7 – формирующий конвейер

 

Направляющие элементы, сконструированы в виде пластин, стержней или струн и размещены параллельно друг другу в направлении ориентирования на держателях нечетных элементов 3 и держателях четных элементов 4, выполненных с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, причем держатели 3 перемещаются встречно держателям 4. Держатели четных перемещаются электромагнитами 5, а держатели нечетных - электромагнитами 6. Пилообразное напряжение на электромагниты подается со специального генератора.

Эпюры вертикальных Vв(t) и горизонтальных Vг(t) составляющих скоростей нечетных и четных направляющих элементов представлены на рисунке 2. Здесь сплошными линиями показаны эпюры нечетных элементов, пунктирная –четных.

                          а                                                    б

Рисунок 2 – Эпюры составляющих скоростей направляющих элементов:

а – вертикальных; б - горизонтальных

 

Подаваемое на электромагниты пилообразное напряжение придает пилообразную форму скоростями направляющих элементов (рисунок 2), причем на электромагниты 5 напряжение подается в противофазе напряжению, подаваемому на электромагниты 6. По мере нарастания напряжения в период t1 штоки электромагнитов выдвигаются, по мере убывания напряжения в период t2 – задвигаются. Поэтому в периоды t1 нечетные направляющие элементы 1 перемещаются вверх и вперед (относительно движения формирующего транспортера), а четные элементы 2 перемещаются вверх и назад. В периоды t2 элементы 1 перемещаются вниз и назад, а элементы 2 - вниз и вперед.

Древесные частицы подают на направляющие элементы. Частицы, развернутые в направлении ориентирования, проваливаются между элементами, а остальным частицам, оказавшимся поперек или диагонально элементам, в период t1 при перемещении элементов 1 вперед и вверх, а элементов 2 – назад и вверх, придается движение вращения и подъема. При вертикальном ускорении направляющих элементов, превышающем ускорение свободного падения g, происходит отрыв частиц от направляющих. Частицы подбрасываются одновременно с разворотом (например, по часовой стрелке). В период t2 частицы находятся в фазе падения, при этом направляющие элементы совершают обратное перемещение, элементы 1 перемещаются назад и вниз, а элементы 2 – вперед и вниз. В фазе полета вращения частицам (против часовой стрелки) не придается.

Даже если отрыва древесных частиц от направляющих элементов не происходит, частицы все равно разворачиваются, т.к. при подъеме элементов в период t1 на частицы действует сила прижатия к элементам намного сильнее, чем при опускании элементов в период t2, поэтому в период t1 частицы разворачиваются, а в период t2 проскальзывают и преимущественно сохраняют свое положение до следующего цикла разворота.

При следующих циклах перемещения элементов 1 и 2 процесс повторяется, недоразвернутые частицы разворачиваются вдоль направляющих элементов, т.е. в направлении ориентирования и укладываются на формирующим транспортере в стружечный ковер.

Испытания на действующей модели подтвердили эффективность процесса ориентирования. 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.    Плотников, С.М. Совершенствование системы ориентирования стружки в производстве древесных плит / С.М. Плотников // Деревообрабатывающая промышленность. – 2007. – №5. – С.4-6.

3.    Патент 2536139 РФ, МПК В 27 N3/14. Устройство для ориентирования древесных частиц / Плотников С. М. Король М.А.; опубл. 20.12.2014. Бюл. № 35.