李燕其

(株洲新時代輸送機械有限公司,湖南 株洲 412007)

在現(xiàn)代的制漿造紙廠和人造板廠的連續(xù)生產中,原料大部分來自于砍伐的原木。為提升產品品質,提高生產效率,需將原木上的樹皮進行剝離,然后再進行削片。因此在不同地區(qū),不同生長環(huán)境的原木需要匹配不同生產工藝要求,所以原木剝皮設備的選擇非常重要。同時隨著生產線規(guī)模不斷升級擴大,在滿足剝凈率的同時,對單臺剝皮機的產能要求也越來越高,本文將介紹兩種應用廣泛的大產能原木剝皮設備:滾筒式剝皮機和齒輥式剝皮機,并對選型和產能計算做出分析。

1 滾筒式剝皮機

滾筒式剝皮機是利用滾筒的轉動帶動原木在滾筒內翻滾、相互摩擦、沖擊來進行剝皮的。原木在滾筒內被轉到滾筒的高點,然后在自身重力的作用下掉落到滾筒的低點,又再次被轉到高點后掉落,不斷的重復該過程,原木在滾筒內呈瀑布式狀態(tài)掉落。因滾筒從進料口到出料口設置有傾角,原木每次掉落都會產生向出料口方向的移動,如此往復,原木慢慢地向出料口移動,直到從滾筒內排出,滾筒式剝皮機如圖1所示。

圖1 滾筒式剝皮機

1.1 部件介紹:

滾筒式剝皮機由①進料口、②驅動和支撐裝置、 ③筒體、④卸料門、⑤樹皮罩等組成,如圖2所示。進料口銜接前段鏈式輸送機,將原木經由鏈式輸送機送入到剝皮機里;驅動和支撐裝置為剝皮機的核心部件,為剝皮機的運行提供動力和支撐,具有重載、速度慢等特點,一般采用橡膠輪胎支撐剝皮機筒體,通過電機驅動輪胎轉動來為剝皮機的轉動提供動力。剝皮機的筒體采用厚鋼板卷制焊接而成,筒體內部焊接有肋條,肋條的運動帶動筒體內木頭的運動產生碰撞,使樹皮從木頭上脫落。筒身間斷地設置樹皮縫,用于將筒內剝下來的樹皮送出筒體。卸料門由液壓裝置控制,液壓缸活塞桿與卸料門相連,驅動卸料門的運動。通過卸料門的開合控制其輸送原木的數(shù)量,提高給料的均勻性。滾筒式剝皮機上設置樹皮罩,樹皮罩套在帶篩孔的筒體上,用于收集從滾筒式剝皮機樹皮排放篩縫掉落下來的樹皮。

圖2 滾筒式剝皮機部件組成

1.2 產能和選型計算:

根據(jù)生產線產能大小所需,滾筒式剝皮機有不同規(guī)格型號供選擇,一般按直徑分為φ3 000、φ4 000、φ4 500、φ5 000等幾種規(guī)格,然后根據(jù)木材的種類、原木的直徑大小、含水率高低等不同條件來設置剝皮機的長度。

Q為滾筒剝皮機產能(剝皮量),S為滾筒截面內填充的原木截面積,V原木在滾筒內移動的速度,T為時間。滾筒破皮機的的產能公式為:

Q=S×V×T

(1)

滾筒內填充的原木量一般控制在1/3到2/3之間,以平均60%的填充率為較好的剝皮狀態(tài)。滾筒剝皮機的轉動速度一般根據(jù)不同的樹種、不同原木直徑等因素略有不同,一般5～8 rpm為較為合適的剝皮速度。速度太快和太慢都會影響剝皮的效率和效果。以4 500 mm直徑剝皮機為例計算產能:

S:滾筒截面積為15.4 m2,原木按2/3計算,最大填充量為10.2 m2

V:原木每次被轉到最高點掉落,往前移動的距離為掉落高度的1/200。按4 500 mm直徑,平均最高掉落點取離滾筒低4 100 mm的高度,每次掉落往前移動距離為20.5 mm,滾筒每轉動一周,原木掉落2次,共移動41 mm;按8 rpm來計算,原木的移動速度為41×8=328 mm/min。

將以上數(shù)據(jù)代入式(1),算得:

Q=10.2×0.328×60=202 m3/h(產能計算作為參考,實際運行產能需根據(jù)原木的長度直徑大小、木材種類等因素綜合考慮)

2 齒輥式剝皮機

齒輥式剝皮機可以在不同的地區(qū)、不同的溫度條件下工作,它適合去除各種木材原料的樹皮,并能適用于桉木、相思木等較難剝皮的樹種。選擇使用不同輥數(shù)和不同長度的齒輥剝皮機,可以滿足不同的生產品種和不同生產能力的需要。齒輥式剝皮機如圖3所示。

圖3 齒輥式剝皮機

2.1 部件介紹

齒輥剝皮機主要是由傳動機構、齒輥、卸料門、樹皮溜槽、設備支撐組成。齒輥剝皮機根據(jù)產能需求,可以設計成多節(jié)組裝而成,每一節(jié)配置有一個傳動機構,每一節(jié)齒輥剝皮機均設置有2～3根齒輥,各個齒輥的旋轉方向一致,齒輥與兩側擋板一起形成一個剝皮的腔體,原木進入剝皮腔體后,齒輥的轉動帶動原木一起轉動,齒與原木撞擊,對原木表面的樹皮形成破壞,并將樹皮剝落。在原木堆放較多時,可通過上方的輔助齒輥的旋轉,將上層原木拋動,與下層原木形成循環(huán)滾動,從而達到剝皮的目的。

齒輥剝皮機的出料口設置有卸料門,卸料門由液壓系統(tǒng)控制,可以調整卸料門的開度,控制原木在齒輥剝皮機內停留的時間,達到控制樹皮的去除效率和調整生產能力的目的。齒輥剝皮機是以傾斜狀態(tài)安裝,進料口稍高于出料口,可以保證原木在齒輥剝皮機內能夠順利地從進料口向出料口方向移動。

2.2 產能和選型

在齒輥剝皮線的設備選型和設備布置中,可根據(jù)原料情況和場地情況靈活選擇,具體選型可參考下表:

序號規(guī)格參數(shù)產能/m3·h-1設備長度/m裝機功率/kW1BPC3213節(jié)2輥60222102BPC4214節(jié)2輥80292603BPC2312節(jié)3輥10015340

3 應用和對比

在實際的應用過程中,我國北方以及長江中下游地區(qū)大部分原料以楊木為主,直徑在10～30 cm左右,很多制漿造紙廠和人造板廠選用滾筒式剝皮機對原木進行剝皮。而在我國南方尤其是兩廣地區(qū),桉木種植面積比較大,生長周期短,其更多地作為林業(yè)產業(yè)的原材料。因為桉木的樹皮韌性強,比較難以從原木上進行剝離,所以齒輥式剝皮機更適合于桉木剝皮,因為其不僅通過木材與木材之間的摩擦使樹皮脫落,還同時使木材與齒輥上的齒進行接觸,通過外力撕咬將樹皮剝離,達到良好的剝凈率,提升了產能,滾筒式剝皮機對小徑林造成的破損如圖4所示。

圖4 滾筒式剝皮機對小徑材造成的破損

同時為了應對現(xiàn)在木材資源日趨緊張的局面,工廠大量采用8～10 cm直徑以下的小徑材作為生產原材料,為了減少生產過程中的原料浪費和木材的破損,近期齒輥剝皮機在越來越多的地方得以應用。因為齒輥剝皮機通過2～3根齒輥將原木帶起滾動,在增加原木之間互相摩擦次數(shù)的同時,原木的運動保持在一定的高度范圍內,在回落過程中不會對原木本身有很大的沖擊,較好地保護了細小原木的原態(tài),減少了原木破損,提高了利用率,齒輥式剝皮機小徑林剝皮效果如圖5所示。

圖5 齒輥式剝皮機小徑材剝皮效果

4 結束語

我國幅員遼闊,森林資源豐富,同時因氣候和土壤等自然條件的不同,南北方樹木種類和木材特性差異明顯,因此在木材資源利用的相關產業(yè)中,能有效分析原料情況和選擇合適的加工設備非常重要。本文介紹的滾筒式剝皮機和齒輥式剝皮機作為兩種常用的大產能原木剝皮設備得到了廣泛應用,結合多年設計制造和使用經驗,對兩種設備的結構進行分析,對各自的適用范圍和特性進行了對比,為工廠如何選擇更適合自己的設備提供了參考。