Systems. Methods. Technologies 4 (40) 2018

Systems Methods Technologies. E.V. Palkin et al. Description of debarking …2018 № 4 (40) p. 141-147 142 но вовлечь в производство до 30 % всего объема. Под низкотоварной древесиной принято понимать древеси- ну, имеющую товарную стоимость ниже себестоимости ее заготовки и переработки при существующих техно- логиях. К ней прежде всего относится мягколиственная и тонкомерная древесина, которая не пользуется спро- сом у переработчиков древесины либо имеет закупоч- ную цену, не оправдывающую затрат на ее заготовку [1–5]. Нарастающий дефицит древесного сырья на- правляет интересы лесопромышленников в сторону использования безотходных технологий, заставляет шире использовать низкотоварную древесину, посту- пающую в отходы [6]. В качестве перспективных вариантов крупномас- штабных производств, перерабатывающих низкотовар- ную древесину на товарную продукцию, можно назвать производства различных видов твердого топлива — топливных пеллет (гранул) и брикетов [7; 8]. При про- изводстве древесных топливных гранул перерабатыва- ются и лесосечные отходы: тонкомерная и дровяная древесина, искривленные стволы. Гранулы можно из- готавливать как из чистой древесины, так и из древеси- ны в смеси с корой. Гранулы с низким содержанием коры (до 0,5 %) имеют самый низкий процент зольно- сти и считаются наиболее экологически чистым про- дуктом высокого качества, поэтому они наиболее вос- требованы на рынке. Производство топливных гранул из отходов деревообработки и низкотоварной древеси- ны является динамично развивающимся сегментом ле- сопромышленного бизнеса России, о чем говорят ре- зультаты анализа отраслевых информационных сайтов за последние годы, например, таких, как Lesprom Network [9; 10]. Существующее окорочное оборудование преиму- щественно ориентировано на обработку древесных стволов правильной геометрической формы. Для полу- чения качественной и конкурентной продукции из низ- котоварной древесины и кусковых отходов потребуется увеличение степени их очистки от коры, но при этом растут потери древесины. Согласно исследованиям [8; 11; 12], потери древесины при очистке в окорочных ба- рабанах могут составлять 1–4 %. Это больше, чем при хранении круглых лесоматериалов (0,1–0,5 %), измель- чении на щепу и сортировке щепы (0,5–2,5 %), транс- портировке (0–0,5 %) и хранении щепы (0,1–1,5 %). Окорка древесины — достаточно сложный механиче- ский процесс, эффективная реализация которого не- возможна без учета всех влияющих на него факторов. Одним из вариантов решения проблемы очистки от коры горбыля и низкотоварной древесины предлагает- ся внедрение окорочных установок с гибкими рабочи- ми органами — цепями (ГЦРО), закрепленными на вращающихся приводных валах (барабанах). Эффек- тивное использование вышеперечисленных древесных отходов путем внедрения технологии цепной окорки с ее дальнейшей переработкой предполагает изучение основных особенностей этого процесса, выявление сравнительных показателей и конструктивных схем оборудования [13]. Перспективным направлением является примене- ние универсального ГЦРО для обработки горбыля и низкотоварной древесины. Цепной орган обладает многофункциональными возможностями. Может при- меняться как при индивидуальной, так и при групповой обработке стволов поваленных деревьев с совмещени- ем технологических операций по удалению сучьев и ветвей кроны и окорки, в том числе в рециклинге отхо- дов [14; 15]. Изучение особенностей ГЦРО стимулиру- ет создание отечественных сучкорезно-окорочно- рубительных технологических комплексов — «лесных комбайнов» [16; 17]. Цель работы — совершенствование технологии окорки путем применения оборудования с ГЦРО для обработки горбыля и низкотоварной древесины. Задача — разработать теоретические основы тех- нологических, конструктивных и энергетических пара- метров процесса цепной окорки, получить математиче- ские модели взаимодействия цепей и обрабатываемой поверхности и привести технические решения, позво- ляющие использовать цепную окорку при обработке горбыля и низкотоварной древесины. Методы. Для обеспечения рабочих условий цепной окорки (полное снятие коры при минимальном повреждении древесины) необходимо придать опре- деленную скорость вращения приводному валу (бара- бану) с закрепленными на нем одним концом цепями. Разработаны математические модели, связывающие характеристики вращающихся на валу цепей и усло- вия приведения в работоспособное состояние. Уста- новлены кинематические соотношения подачи и ско- рости окорки, предложен новый термин — подача на один удар (расстояние между соседними ударами це- пей) [18]. При цепной окорке кора разрушается в результате воздействия на нее в нормальном направлении ударной силы. Определяющим в этом случае является предел прочности коры на сжатие поперек волокон. Одной из главных характеристик процесса цепной окорки принят интегральный показатель — удельная работа окорки k , которая является частным от деления работы окорки А на объем снятой коры G , т. е.: G TN G А k    , (1) где N — мощность, затрачиваемая на окорку; T — вре- мя, в течение которого проходит процесс. Размерность удельной работы окорки Дж/м 3 [19]. При рассмотрении схемы взаимодействия цепей с ко- рой были сделаны следующие допущения: рассматри- вается случай продольной окорки лесоматериалов, движущихся в направлении, перпендикулярном оси окорочного вала; цепь представлена в виде набора то- чечных масс звеньев с шарнирной связью между ними; поверхность взаимодействия плоская. Рассмотрим схему взаимодействия, когда движения подачи нет (рис. 1). Цепь, вращаясь с  , подходит к обрабатываемой поверхности, и первое звено касается ее с линейной скоростью V .