CC BY
31
ЗАВИСИМОСТЬ ПРОЧНОСТНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ MDF ОТ
КОНСТРУКТИВНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАЗМАЛЫВАЮЩИХ МАШИН
Матыгулина В.Н., Рубинская А.В. (Лф СибГТУ, г.Лесосибирск, РФ)
In article questions of manufacture of wood-fiber plates of average density are considered. Results of experimental researches on an establishment of dependences indicators MDF from constructive and technological parameters of grinding cars are resulted.
Проблема переработки и использования вторичных древесных ресурсов, а также все исследования в данной области науки и промышленных технологий актуальны и должны решать задачи безотходных, малоотходных и ресурсосберегающих технологических процессов в комплексной переработке древесины.
С этой целью в последние годы развиваются производства, которые специализируются на переработке отходов деревообрабатывающих предприятий, а также отходов лесосек и складов сырья. К производствам такого направления можно отнести заводы по производству древесноволокнистых плит.
Производство древесноволокнистых плит является сложным технологическим процессом. На качество древесного волокна, а также готовой MDF весьма существенное влияние оказывают различные переменные факторы (породный состав и качество технологической щепы, вид и количество применяемых химических добавок, циклограмма прессования), а также неконтролируемые переменные факторы (изменение давления пара в системах, концентрация массы и т.д.). Несмотря на то, что в настоящее время существует множество методов контроля технологических параметров, а также качественных характеристик древесного волокна и готовой древесноволокнистой плиты, на предприятиях Ангаро-Енисейского региона, выпускающих плиты различных видов, данные показатели контролируются недостаточно. Поэтому необходимо изучать данную проблему, разрабатывать и внедрять в производственный процесс новые, перспективные способы и методы оценки качественных и количественных показателей.
Наиболее перспективным лесоперерабатывающим предприятием в Лесо-сибирском промышленном узле является ЗАО «Новоенисейский лесохимиче-скии комплекс». Это предприятие уже более 40 лет успешно работает как на внутреннем, так и на внешних лесных рынках. Для повышения уровня комплексного использования древесины и увеличения прибыли, в составе предприятия имеются заводы по производству древесноволокнистых плит мокрым и сухим способами, а также в ближайшем будущем планируется ввод в эксплуатацию линии по производству MDF.
В связи с ближайшим пуском линии по производству MDF, специалисты Лесосибирского филиала СибГТУ активно ведут исследования в области процесса получения древесноволокнистой массы, т.е. размола, как одного из основных технологических процессов получения MDF. Для чего в настоящей работе исследовалось влияние основных технологических и конструктивных
параметров размалывающих машин на качество помола древесноволокнистой массы.
Для решения поставленных в работе задач был проведен ряд экспериментов на ЗАО «Новоенисейский ЛХК» непосредственно в промышленных условиях на промышленном оборудовании предприятия.
На исследуемом предприятии подготовка древесного волокна для производства плиты осуществляется на быстроходном дисковом рафинере РЯ-42. В результате поисковых экспериментов установлено, что на качество помола древесноволокнистой массы оказывает влияние множество конструктивных и технологических параметров размольной установки. Исследования также показали, что наибольшее влияние на качество помола оказывают износ сегментов (отношение ширины ячейки ножа к его высоте), зазор между размалывающими дисками и число оборотов нижнего шнека, подающего щепу в размольную камеру.
Для более полной оценки качественных показателей древесноволокнистой массы при исследовании нами использовались различные способы: определение градуса помола массы на приборе «Дефибратор-секунда», принцип действия которого основан на определении скорости обезвоживания массы в единицу времени; определение степени помола на лабораторной установке, спроектированной и изготовленной на базе Лесосибирского филиала Сиб-ГТУ, принцип действия которой основан на изменении сопротивления навески массы различной степени помола при прохождении через нее потока воздуха с постоянной скоростью фильтрации; определение фракционного состава волокна на лабораторном гирационном фракционаторе.
На предприятии при производстве древесноволокнистых плит сухим способом степень помола древесноволокнистой массы не определяется. Качество помола оценивается лишь визуально, в связи с чем качественные показатели готовой плиты в процессе ее производства меняются и их трудно выдержать постоянными.
Программа экспериментальных исследований реализована комплексом активных многофакторных опытов. Для получения регрессионных зависимостей был спланирован и реализован композиционный униформ- рототабель-ный план, в основе которого лежит регрессионный анализ, включающий метод наименьших квадратов и статистическую обработку данных. Данный план позволяет построить модель, с одинаковой точностью предсказывающую значение отклика в точках равноудаленных от центра плана и с наибольшей точностью в точках, расположенных в его окрестности. На наш взгляд, реализация такого плана исследований наилучшим образом подходит для обработки результатов представленного эксперимента.
Обработка результатов эксперимента осуществлялась в пакете программы «8ТЛТ18Т1СЛ-6». Расчет производился по Квази-Ньютоновскому методу.
В результате обработки экспериментальных данных получена зависимость показателя размола (Бг) от конструктивных и технологических параметров размольной установки. Уровни и интервалы варьирования исследуемых факторов представлены в таблице 1.
Таблица 1 — Уровни и интервалы варьирования исследуемых факторов
Наименование фактора Обозначения Уровни варьирования факторов
натур. нормализ. - 1,682 -1 0 +1 +1,682
Износ сегментов Ь/Ъ Х1 1,15 1,58 2,2 2,86 3,29
Зазор между дисками, мм о Х2 0,1 0,14 0,2 0,26 0,3
Обороты нижнего шнека, об/мин п Х3 20 28 36 44 50
В результате реализации схемы регрессионного анализа и оценки степени влияния каждого входного технологического фактора на выходную величину была получена следующая математическая модель
Fr=-0,793649-0,027804•L/h+0,035325•z+5,9600005•n+0,003505•L/h2-0,000319- z2-12,6111- п2-0,001221- L/h ■■ z+0,423177 ■ L/h• п-0,049479 ■ z ■ п
Коэффициенты, стоящие перед факторами, говорят о значимости входных параметров и влиянии их на исследуемые факторы, а также их парное взаимодействие на выходную величину.
Графические зависимости, представленные на рисунке 1 представляют собой поверхности отклика, построенные в трехмерной системе координат для натуральных обозначений факторов. Для построения таких графиков один из факторов фиксируют, и изменяют значения двух других факторов, поэтому представленные поверхности отклика позволяют увидеть не только влияние отдельного фактора на отклик, но и взаимодействие двух факторов.
Рисунок 1 - Зависимость качества помола массы от зазора между размалывающими дисками и числа оборотов нижнего шнека
Из графика, представленного на рисунке 1 хорошо видно, как изменяется показатель фракционного состава волокна ^г) при изменении величины рабочего зазора между сегментами и числа оборотов нижнего шнека, а износ сегментов фиксировался на среднем уровне (L/h=const=2,22). Так при увеличении значения зазора до 0,20 мм, величина показателя размола максимально увеличивается до значения 0,48 г. При тех же значениях зазора при увеличе-
нии числа оборотов нижнего шнека от 20 до 36 об/мин, наблюдается тенденция к увеличению Бг, соответственно результаты обработки данных показали, что наилучшие показатели достигаются при значениях 7=0,20 мм , п=36 об/мин.
Таким образом, на основании проведенных исследований найдены зависимости основных качественных характеристик древесного волокна от конструктивных и технологических параметров размольной установки, что позволяет наметить пути улучшения качественных показателей плиты и обеспечить прогнозирование наиболее эффективного способа подготовки волокнистого материала в производстве МОБ.
