Привод рубительной машины

Мощность двигателя рубительной машины можно определить [4], используя схему, представленную на рис. 5.2.

Номинальная мощность (N) привода ножевого диска рубительной машины определяется по формуле:

, кВт, (7.3)

где А_дв?- работа, которую должен совершить двигатель при переработке бревна заданных размеров, Дж; t?- время переработки бревна, с.; h  - коэффициент полезного действия (механический) передачи; k_s?- допустимый коэффициент перегрузки двигателя.

Работа, которую должен совершить двигатель при переработке бревна, может быть определена по формуле:

, Дж, (7.4)

где ?- полная работа, необходимая для переработки бревна, Дж; ?- работа, совершаемая энергией вращающегося диска при снижении частоты вращения от номинальной (П_н) до минимально допустимой (П_к), Дж.

Полная работа, необходимая непосредственно для измельчения бревна и преодоления его трения о поверхность вращающегося диска, может быть определена по формуле:

, Дж, (7.5)

где ?- удельная сила резания, Н/мм; ?- коэффициент трения древесины о поверхность диска (0,2-0,3); ?- средняя условная ширина резания, мм; v?- скорость резания, м/с.

Удельная сила резания может быть определена по формуле:

, Н/мм, (7.6)

где ?- удельная касательная сила резания, зависящая от угла встречи (j ₁) и угла наклона (j ₂), Н/мм; аr ?- коэффициент затупления режущих ножей (при острых ножах аr = 1, при затупленных аr = 1,25); a_w?- коэффициент, учитывающий влажность древесины (для влажности 25-30 % a_w = 1,1; для влажности 50-57 % a_w = 1,0); a_t?- коэффициент, вводимый при переработке мороженой древесины (a_t = 1,4); a_s?- коэффициент, учитывающий породу древесины (табл. 7.1).

Удельная касательная сила резания для наиболее распространенных условий работы рубительных машин может быть определена по формуле:

, Н/мм, (7.7)

где j ₁?- угол встречи вектора скорости резания с направлением волокон древесины, град; j ₂?- угол наклона (угол, лежащий между линией лезвия ножа и направлением волокон древесины), град; h?- толщина срезаемого слоя, мм.

В соответствии со схемой на рис. 5.2:

.

Таблица 7.1. Значения коэффициента a_s для различных пород древесины

Воспользовавшись схемой на рис. 5.2, найдем значения углов:

; .

В дисковых рубительных машинах угол встречи обычно составляет 45-50° , угол наклона изменяется в более широких пределах (15-50° ).

Для расчета принимаем j _в = 45° , j _н = 25° . При этом будет обеспечено продольно-торцово-поперечное резание древесины, при котором затраты энергии наименьшие.

Для определения полной работы (А) по формуле (7.5) необходимо определить среднюю условную ширину резания (Вср), скорость резания (V) и время, затрачиваемое на переработку бревна заданной длины (t).

Средняя условная ширина резания определяется по формуле:

, мм, (7.8)

где ?- средняя площадь поперечного сечения перерабатываемой древесины, см²; L?- расстояние между смежными режущими ножами по окружности резания, мм.

мм, (7.9)

где R?- средний радиус резания, мм; z?- количество режущих ножей на диске.

Для наиболее распространенных типов передвижных дисковых рубительных машин z = 2, R = 0,3D.

Средняя площадь поперечного сечения перерабатываемого сырья определяется из выражения:

(7.10)

где d?- средний диаметр перерабатываемого сырья, см; n?- количество одновременно измельчаемых бревен.

Скорость резания можно определить по формуле:

, м/с, (7.11)

где Др?- диаметр резания, м (получим Др = 2R); n?- частота вращения ножевого диска.

Время, необходимое для переработки бревна заданной длины, можно определить по формуле:

, с, (7.12)

где l_б?- длина бревна, м; l_щ?- длина щепы, мм (18 мм удовлетворяет требованиям ГОСТ 15815-83 и ТУ 13-735-83 на щепу для ЦБП и ДСтП).

Для определения по формуле (7.4) полной работы, которую должен совершить двигатель, необходимо предварительно рассчитать избыточную работу (А_D), погашаемую энергией вращающегося диска при снижении частоты его вращения от номинальной (П_н) до минимально допустимой (П_к):

, Дж, (7.13)

где М_Д?- масса диска, кг; ?- радиус инерции диска, м; g?- ускорение свободного падения, м/с.²

Такие характеристики диска, как его масса и радиус инерции, можно принять равными соответствующим параметрам диска передвижной рубительной машины МРГС-5:

, кг, (7.14)

где H?- толщина диска, м; к_пс?- коэффициент, учитывающий пустоты диска в виде подножевых щелей, к_пс = 0,8; r  - плотность материала диска (для стали r = 7800 кг/м³).

Радиусом инерции твердого тела относительно оси называется величина, произведение квадрата которой на массу твердого тела равно моменту инерции твердого тела относительно этой оси:

, кг ґ м² . (7.15)

Для диска радиусом R момент инерции определяется по формуле:

, кг ґ м² . (7.16)

Совместное решение уравнений (9.15) и (9.16) дает следующий результат:

, м. (7.17)

Коэффициент снижения оборотов двигателя (дизельного) от номинальных до минимально допустимых примем равным 0,7.

Необходимую мощность двигателя передвижной рубительной машины определим по формуле (7.3). Общий коэффициент полезного действия (h ) принимаем для системы: коробка передач (две пары зубчатого соединения), раздаточная коробка (одна пара зубчатого соединения), вал отбора мощности, муфта сцепления, вал рубительной машины.

С учетом потерь на трение в опорах валов общий коэффициент полезного действия (h ) составит:

.

В случае применения гидродинамической передачи коэффициент полезного действия примерно равен этому же значению.

Коэффициент перегрузки двигателя (К_п) для дизеля принимаем равным 1,3.