Возможность поперечной ориентации частиц

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ОРИЕНТИРОВАНИЯ
ЧАСТИЦ В ПЛИТАХ OSB
IMPROVEMENT LONGITUDINAL ORIENTATION PARTICLE IN OSB
Плотников С.М., Руденко Б.Д. (СибГТУ, г. Красноярск, РФ)
Plotnikow S.M., Rudenko B.D. (Siberian Technological University)
Рассмотрена возможность снижения угла укладки древесных частиц для наружных слоев плит OSB за счет определенного шага ориентирующих решеток и их
количества.
The possibility of reducing the angle stacking wood particles for the outer layers of
OSB by a specific step of orienting lattices and their quantity.
Ключевые слова: ориентирующая решетка, вибрация, стружечный ковер
Keywords: orienting grid, vibration, particle mat
Современные вибрационные устройства, предназначенные для сепарации,
сортировки и фракционирования древесных частиц, при их незначительном
конструктивном изменении могут быть использованы для ориентации частиц,
применяемой в производстве плит ориентированной структуры (OSB). При
этом возникает вопрос повышения качества ориентации, т.е. вопрос уменьшения угла разброса частиц в наружные слои стружечного ковра.
В известных устройствах [1 - 3] расстояние между соседними струнами
решеток (шаг решеток) и количество уровней решеток выбраны исходя из производительности работы устройства, либо из отсутствия его засорения, что не
позволяет минимизировать угол укладки частиц в стружечном ковре.
Разработанное в СибГТУ вибрационное устройство для ориентации древесных частиц содержит размещенные на различных уровнях решетки, на которых вдоль оси ориентации натянуты струны (рисунок 1). Решетки выполнены с
возможностью вибрации, например, при помощи электропривода с эксцентриковым валом.
Подача частиц
Уровень 1
Уровень 2
Уровень n
струны
каркас
Рисунок 1 – Поперечный разрез ориентирующих решеток
При условии отсутствия засорения решетки падающими частицами ее шаг
(расстояние между соседними струнами) для первого уровня должен составлять
l  Δl
h1 
,
2
где l – средняя длина ориентируемой частицы;
Δl – погрешность длины частицы, зависящая от вида и качества работы
режущего оборудования.
Для тех же условий шаг решетки второго уровня должен составлять
1  l  l 
h2   
 ,
l  2 
а шаг решетки i-го уровня, соответственно, составляет
2
1  l  l 
hi  i 1  
.
(1)
l
 2 
При данных значениях шагов решеток древесная частица максимальной
длины (l+Δl), даже падая на первом уровне перпендикулярно струнам, не может
упасть одновременно на три струны. Провалившись на одну или две струны,
частица имеет неустойчивой положение, поэтому в условиях вибрации струн
частица проваливается сквозь решетку. При этом происходит ее частичная ориентация и исключается засорение решетки частицами.
Попав на решетку первого уровня, древесные частицы разворачиваются за
счет вибрации и проваливаются на решетку второго уровня под углом α1
h
l  Δl
α1  arcsin 1  arcsin
.
l
2l
Частицы, упавшие на решетку первого уровня под более острым углом,
проваливаются без разворота. Упав под углом, не превышающим α1, частица
максимальной длины также не должна упасть одновременно на три струны решетки второго уровня. Вследствие вибрации частица разворачиваются и проваливаются на решетку следующего (третьего) уровня углом α2
i
h
 l  Δl 
α2  arcsin 2  arcsin 
 .
l
 2l 
На каждом последующем уровне угол ориентации частицы α уменьшается. Углы разброса частиц после прохождения решеток i-го уровня не превышают угол αi
2
h
 l  Δl 
αi  arcsin i  arcsin 
.
(2)
l
 2l 
Шаг последней (нижней) решетки hn определяется не длиной l, а максимальной шириной частицы (рисунок 2)
hn = b+Δb,
где b – средняя ширина частицы;
Δb – погрешность ширины частицы;
(b+Δb) – максимальная ширина частицы.
Углы разброса частиц в ковре (соответственно в готовой плите) представлены в таблице 1 для различных значений погрешностей длины частиц Δl.
i
Таблица 1 – Углы разброса частиц в плите
Пройденный
уровень
+ 10
1
2
3
4
33,4
17,6
9,6
5,3
Погрешность длины частицы Δl, %
+20
+30
Угол разброса частиц, град.
36,9
40,5
21,1
25,0
12,5
15,9
7,5
10,3
h2
hn
l+
Δl
l+
l + Δl
44,4
29,3
20,1
13.9
h3
Δl
h1
+40
2
b + Δb
а
б
в
г
Рисунок 2 – Упрощенная схема ориентации: а – на первом уровне; б – на
втором уровне; в – на третьем уровне; г – на последнем n-ом уровне
В [4] для плит OSB указано рациональное отношение длины к ширине частиц λ = l/b = 4…6. Считая, что погрешности Δl и Δb пропорциональны соответствующим размерам частицы, т.е. Δl /Δb = λ, получим
l  Δl
hn 
.
(3)

Решетка n-го уровня является нижней (n = i), поэтому приравняв (1) и (3),
получим
n 1
2
 l  l 

  .
(4)

 2l 
Отсюда найдем количество n уровней ориентирующих решеток, необходимых для минимизации угла разброса древесных частиц при ориентировании
2
lg
λ 1
n
(5)
l  Δl .
lg
2l
где λ – отношение длины частицы к ее ширине.
Если данное число получается дробным, то его округляют в большую
сторону. В таблице 2 представлено количество уровней, необходимых для минимизации угла разброса частиц (число n округлено в большую сторону).
Таблица 2 – Количество уровней решеток
Отношение
длины к ширине
частицы λ
4
6
+ 10
3
3
Погрешность размеров частицы, %
+20
+30
Количество уровней решеток n
3
3
4
4
+40
3
5
8
10
4
4
4
5
5
5
5
6
При величинах шагов ориентирующих решеток и количестве уровней решеток, определенных по формулам (1) и (5), угол ориентации уложенных в
стружечный ковер древесных частиц минимален, а прочность изготовляемых
OSB максимальна. Лабораторные исследования, проведенные на ориентирующем устройстве из трех уровней, подтвердили адекватность изложенных теоретических положений. При этом средневзвешенный угол укладки в ковре из
промышленно изготовленной сосновой стружки длиной 100 мм с погрешностью длины, не превышающей ± 10%, составлял не более 10,50.
Список использованных источников
1. Мелони, Т. Современное производство древесностружечных плит и древесноволокнистых плит: пер. с англ. В. В. Амалицкого и Е. И. Карасева. – М. : Лесн. пром-сть, 1982. –
416 с.
2. Справочник по производству древесностружечных плит / Под ред. И. А. Отлев и др.
– 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Лесн. пром-сть, 1990. – 384 с.
3. А.с. СССР № 574347, М.кл.2 В 29 J 5/04. Формирующая машина для настила ковра из
древесных частиц, 1977, БИ № 36.
4. Леонович, А.А. Технология древесных плит: прогрессивные решения: учеб. пособие
[Текст] / А.А. Леонович. – СПб.: Химиздат, 2005. – 208 с.