大产能原木剥皮设备的选择和应用

李燕其

(株洲新时代输送机械有限公司,湖南 株洲 412007)

在现代的制浆造纸厂和人造板厂的连续生产中,原料大部分来自于砍伐的原木。为提升产品品质,提高生产效率,需将原木上的树皮进行剥离,然后再进行削片。因此在不同地区,不同生长环境的原木需要匹配不同生产工艺要求,所以原木剥皮设备的选择非常重要。同时随着生产线规模不断升级扩大,在满足剥净率的同时,对单台剥皮机的产能要求也越来越高,本文将介绍两种应用广泛的大产能原木剥皮设备:滚筒式剥皮机和齿辊式剥皮机,并对选型和产能计算做出分析。

1 滚筒式剥皮机

滚筒式剥皮机是利用滚筒的转动带动原木在滚筒内翻滚、相互摩擦、冲击来进行剥皮的。原木在滚筒内被转到滚筒的高点,然后在自身重力的作用下掉落到滚筒的低点,又再次被转到高点后掉落,不断的重复该过程,原木在滚筒内呈瀑布式状态掉落。因滚筒从进料口到出料口设置有倾角,原木每次掉落都会产生向出料口方向的移动,如此往复,原木慢慢地向出料口移动,直到从滚筒内排出,滚筒式剥皮机如图1所示。

图1 滚筒式剥皮机

1.1 部件介绍:

滚筒式剥皮机由①进料口、②驱动和支撑装置、 ③筒体、④卸料门、⑤树皮罩等组成,如图2所示。进料口衔接前段链式输送机,将原木经由链式输送机送入到剥皮机里;驱动和支撑装置为剥皮机的核心部件,为剥皮机的运行提供动力和支撑,具有重载、速度慢等特点,一般采用橡胶轮胎支撑剥皮机筒体,通过电机驱动轮胎转动来为剥皮机的转动提供动力。剥皮机的筒体采用厚钢板卷制焊接而成,筒体内部焊接有肋条,肋条的运动带动筒体内木头的运动产生碰撞,使树皮从木头上脱落。筒身间断地设置树皮缝,用于将筒内剥下来的树皮送出筒体。卸料门由液压装置控制,液压缸活塞杆与卸料门相连,驱动卸料门的运动。通过卸料门的开合控制其输送原木的数量,提高给料的均匀性。滚筒式剥皮机上设置树皮罩,树皮罩套在带筛孔的筒体上,用于收集从滚筒式剥皮机树皮排放筛缝掉落下来的树皮。

图2 滚筒式剥皮机部件组成

1.2 产能和选型计算:

根据生产线产能大小所需,滚筒式剥皮机有不同规格型号供选择,一般按直径分为φ3 000、φ4 000、φ4 500、φ5 000等几种规格,然后根据木材的种类、原木的直径大小、含水率高低等不同条件来设置剥皮机的长度。

Q为滚筒剥皮机产能(剥皮量),S为滚筒截面内填充的原木截面积,V原木在滚筒内移动的速度,T为时间。滚筒破皮机的的产能公式为:

Q=S×V×T

(1)

滚筒内填充的原木量一般控制在1/3到2/3之间,以平均60%的填充率为较好的剥皮状态。滚筒剥皮机的转动速度一般根据不同的树种、不同原木直径等因素略有不同,一般5～8 rpm为较为合适的剥皮速度。速度太快和太慢都会影响剥皮的效率和效果。以4 500 mm直径剥皮机为例计算产能:

S:滚筒截面积为15.4 m2,原木按2/3计算,最大填充量为10.2 m2

V:原木每次被转到最高点掉落,往前移动的距离为掉落高度的1/200。按4 500 mm直径,平均最高掉落点取离滚筒低4 100 mm的高度,每次掉落往前移动距离为20.5 mm,滚筒每转动一周,原木掉落2次,共移动41 mm;按8 rpm来计算,原木的移动速度为41×8=328 mm/min。

将以上数据代入式(1),算得:

Q=10.2×0.328×60=202 m3/h(产能计算作为参考,实际运行产能需根据原木的长度直径大小、木材种类等因素综合考虑)

2 齿辊式剥皮机

齿辊式剥皮机可以在不同的地区、不同的温度条件下工作,它适合去除各种木材原料的树皮,并能适用于桉木、相思木等较难剥皮的树种。选择使用不同辊数和不同长度的齿辊剥皮机,可以满足不同的生产品种和不同生产能力的需要。齿辊式剥皮机如图3所示。

图3 齿辊式剥皮机

2.1 部件介绍

齿辊剥皮机主要是由传动机构、齿辊、卸料门、树皮溜槽、设备支撑组成。齿辊剥皮机根据产能需求,可以设计成多节组装而成,每一节配置有一个传动机构,每一节齿辊剥皮机均设置有2～3根齿辊,各个齿辊的旋转方向一致,齿辊与两侧挡板一起形成一个剥皮的腔体,原木进入剥皮腔体后,齿辊的转动带动原木一起转动,齿与原木撞击,对原木表面的树皮形成破坏,并将树皮剥落。在原木堆放较多时,可通过上方的辅助齿辊的旋转,将上层原木抛动,与下层原木形成循环滚动,从而达到剥皮的目的。

齿辊剥皮机的出料口设置有卸料门,卸料门由液压系统控制,可以调整卸料门的开度,控制原木在齿辊剥皮机内停留的时间,达到控制树皮的去除效率和调整生产能力的目的。齿辊剥皮机是以倾斜状态安装,进料口稍高于出料口,可以保证原木在齿辊剥皮机内能够顺利地从进料口向出料口方向移动。

2.2 产能和选型

在齿辊剥皮线的设备选型和设备布置中,可根据原料情况和场地情况灵活选择,具体选型可参考下表:

序号规格参数产能/m3·h-1设备长度/m装机功率/kW1BPC3213节2辊60222102BPC4214节2辊80292603BPC2312节3辊10015340

3 应用和对比

在实际的应用过程中,我国北方以及长江中下游地区大部分原料以杨木为主,直径在10～30 cm左右,很多制浆造纸厂和人造板厂选用滚筒式剥皮机对原木进行剥皮。而在我国南方尤其是两广地区,桉木种植面积比较大,生长周期短,其更多地作为林业产业的原材料。因为桉木的树皮韧性强,比较难以从原木上进行剥离,所以齿辊式剥皮机更适合于桉木剥皮,因为其不仅通过木材与木材之间的摩擦使树皮脱落,还同时使木材与齿辊上的齿进行接触,通过外力撕咬将树皮剥离,达到良好的剥净率,提升了产能,滚筒式剥皮机对小径林造成的破损如图4所示。

图4 滚筒式剥皮机对小径材造成的破损

同时为了应对现在木材资源日趋紧张的局面,工厂大量采用8～10 cm直径以下的小径材作为生产原材料,为了减少生产过程中的原料浪费和木材的破损,近期齿辊剥皮机在越来越多的地方得以应用。因为齿辊剥皮机通过2～3根齿辊将原木带起滚动,在增加原木之间互相摩擦次数的同时,原木的运动保持在一定的高度范围内,在回落过程中不会对原木本身有很大的冲击,较好地保护了细小原木的原态,减少了原木破损,提高了利用率,齿辊式剥皮机小径林剥皮效果如图5所示。

图5 齿辊式剥皮机小径材剥皮效果

4 结束语

我国幅员辽阔,森林资源丰富,同时因气候和土壤等自然条件的不同,南北方树木种类和木材特性差异明显,因此在木材资源利用的相关产业中,能有效分析原料情况和选择合适的加工设备非常重要。本文介绍的滚筒式剥皮机和齿辊式剥皮机作为两种常用的大产能原木剥皮设备得到了广泛应用,结合多年设计制造和使用经验,对两种设备的结构进行分析,对各自的适用范围和特性进行了对比,为工厂如何选择更适合自己的设备提供了参考。