Szám: H_000374
A cikk szerzőjének a neve: Fürjes, János ; Vámos, Róbert ; Harsányi, István
A cikk címe: A hámozási rönkök kérgezésének gépesítésével kapcsolatos kérdések vizsgálata.
Lásd a teljes cikket: Teljes_cikk
Kulcsszavak: hámozási rönk, kérgezés, hidraulikus kérgezési eljárás, kérgezési hatásfok, fajlagos kérgezési ellenállás.
Kivonat:
(Megjegyzés: a tanulmányban szereplő kérgelés helyett ma már [2013] kérgezés, lövőke helyett fúvókát használnak.)
1. Bevezetés. A kérgezés műveletére jellemző, hogy elvégzésére - az eltérő követelmények miatt - sokféle berendezést alkalmaznak. Gépesítését a szerzők világszerte megoldatlannak tartják. A berendezések öt fő csoportja közül (mechanikus, hidraulikus, hidrotermikus, vegyi) a tanulmány csupán a legelterjedtebb mechanikus és hidraulikus elven működő berendezésekkel foglalkozik. Vizsgálja a gépi kérgezés műszaki és gazdaságossági tényezőit, továbbá meghatározzák a hidraulikus kérgezés műszaki jellemzői közt fennálló összefüggéseket. Megjegyzik, hogy a kérgezési eljárások, valamint kérgező-gépek ismertetést korábbi intézeti zárójelentések már tartalmazzák. 2. A gépi kérgezés kapacitását, teljesítményigényét és gazdaságosságát meghatározó tényezők vizsgálata. A szerzők azokat a fontosabb tényezőket vizsgálják, amelyek feltétlenül kihatnak a kérgezés teljesítményigényére, termelékenységére, s ezzel gazdaságosságára. A fajlagos kérgezési ellenállás meghatározására - amely a kéreg struktúrájától, vastagságától és nedvességtartalmától függ - alkalmazott módszerek közül az 1. ábrán egy a kéreg tolóerővel történő felhasításán alapuló készüléket mutatnak be.
A kéreg nedvességtartalmának befolyását „A kérgezési ellenállás csökkenése fenyő-rostfánál, növekvő elő-hőkezelésnél” címmel a 2. ábrán szemléltetik.
A kérgezett rönkök átmérőjének kihatását a szerzők több szempontból is vizsgálják. A rönkátmérő jelentős tényező, mivel a gyakorlatban csaknem kizárólag a lekérgezett rönkmennyiség köbtartalmát, veszik alapul. A fajlagos kéregfelület és a rönkátmérő közötti hiperbolikus összefüggést a 3. ábra szemlélteti.
A rönkök hosszának, görbületének és ágasságának a kérgezés teljesítményigényére gyakorolt hatása már kevésbé egyértelmű. Végül megállapítják, hogy a vizsgált tényezők kihatása általánosságban megbecsülhető, de a konkrét mértékét az egyes berendezés-típusok konstrukciója határozza meg. Továbbiakban a tanulmány a gépi kérgezés gazdaságosságával foglalkozik. A befolyásoló tényezők közül elsőként a fajlagos energiaigényt kell meghatározni. A 4. ábra a kérgező-gépek kapacitása és energia-felvétele közötti összefüggést ábrázolja dob-, forgácsoló-, láncos-, és hidraulikus kérgező esetében.
Megállapítják, hogy a mechanikus kérgező gép - típusok energia-felvétele között nincs lényeges különbség, de a hidraulikus elven működő gépek fajlagos teljesítményigénye kisebb kapacitás esetén – többszörösen meghaladja a mechanikus képekét. A kapacitás növelésével azonban ez az érték számukra már kedvezőbbé válik. A második befolyásoló tényezőként a fajlagos beruházási költséget vizsgálják. Az elöbb említett géptípusok összehasonlító vizsgálatának eredményeit „Összefüggés a kérgező-gépek beszerzési költsége és kapacitása között” című 5. ábra szemlélteti.
A grafikonból is látható, hogy a hidraulikus kérgező-gépek gazdaságossága az évi kapacitás növekedésével arányosan emelkedik. A harmadik tényezőként tárgyalt kérgezési faveszteség mértékét elsőször a rönkátmérőtől függően ábrázolják a 6. ábrán.
Megfigyelhető, hogy az ábrázolt összefüggés hiperbolikus jellegű. A lemeziparban alkalmazott éles szerszámmal működő kérgező-gépek közül a szerzők előnyösebbnek tartják a rönk hossztengelyével megegyező, vagy azt megközelítő irányban forgácsoló géptípusokat. Közűlük példaként a Bezner RPU. berendezést mutatják be a 7. ábrán.
A hosszirányra merőlegese forgácsoló gépek közül a 8. ábrán egy Hosmer V-20 (USA) berendezést ábrázolnak.
A 9. ábrán pedig az éles szerszámmal működő kérgező-gépek faanyagveszteségét ábrázolják hosszirányra merőleges és párhuzamos forgácsolás esetén. A kérgezés gazdaságosságát meghatározó utolsó tényezőként a kérgezés minőségét tárgyalják a szerzők, amely a lemeziparban fokozott jelentőséggel bír. A szerzők sorba veszik ezeket a számításba vehető káros kihatásokat, a hámozó-kés élét veszélyeztető szennyeződésektől kezdve a roncsolt felület minőségre és anyagveszteségre gyakorolt hatásáig. Végezetül felhívják a figyelmet, hogy a tárgyalt gazdaságosságra közvetlenül kiható tényezőkön kívül egyéb (elhelyezési, munkaszervezési stb.) szempontok is ismeretesek, amelyek közül a legnagyobb jelentőséggel a kérgező-gépek kiszolgálási megoldása bír. 3. A hidraulikus kérgezési eljárás vizsgálata. A szerzők elöljáróban meghatározzák a vízsugárral kérgező képek legfontosabb előnyeit, amelyek a minimális anyagveszteségben, jó minőségben, a szerszámkopás elkerülésében és a viszonylag egyszerű konstrukcióban foglalhatók össze. Megállapítják, hogy a felsorolt előnyök ellenére a hidraulikus kérgező-gépek alkalmazási köre erősen korlátozott, mivel teljesítményfelvételük erősen meghaladja a hasonló célra alkalmazott mechanikus gépekét. Ezért a vízsugárral működő kérgező-gépeket többnyire csak megfelelő adottságokkal rendelkező, nagy kapacitású lemezüzemek alkalmazzák, mint például a 10. ábrán szemléltetett Bellingham gyártmányú (USA) berendezés.
Ábra.
A szerzők a hidraulikus kérgezés jelentős előnyei miatt elhatározták, hogy megvizsgálják az eljárás alkalmazásának lehetőségét kisebb kapacitású lemezüzemek esetében is. Először a hidraulikus kérgezés alapvető műszaki-gazdaságossági tényezői közt fennálló viszony vizsgálatával foglalkoztak. A kutatómunka első lépéseként a hidraulikus kérgezés makro- és mikroszkopikus jelenségeinek figyelembevételével, a kérgező vízsugár energiájának két fő irányát vizsgálták. Az első fő irány a vízsugár torló-nyomásának közvetlenül kitett anyag zónájában leadott energia, amit tovább bontottak. Ezek a kéreg, valamint faanyag külső rétegének rugalmas alakváltozására, a kéreg maradandó alakváltozására fordított energia, a kéreg tömegétől függő valamint a faanyag felületéről leválasztott kéreg eltávolítására fordított energia, végül a vízsugár torlódásából származó belső súrlódások által felemésztett részenergia. A második fő irány a távozó mennyiség által hordozott energia, amelynek jelentőségét a 11. ábra támasztja alá.
A kérgezés hatásfokát az elméleti minimális energiaigény és a tényleges energiaráfordítás viszonya képezi. A kérgezésre kerülő rönkök – a kérgezés hatásfokát befolyásoló jellemzői közül a szerzők csupán hármat emelnek ki. A kéreg rugalmasságát, mechanikai szilárdságát, valamint faanyaghoz való tapadását. A kérgező berendezések konstrukciójának és üzemének jellemzőit pedig hét pontban határozzák meg. Ezek között részletesen tárgyalják a fúvókák furatának kiképzését, méretét, számát, a vízsugarak és a rönkfelület relatív pozícióját, a vízsugarak nyomását, sebességét, valamint mozgásuknak, sebességüknek a rönkfelülethez viszonyított irányát. Megállapítják, hogy a vízsugarak és a rönkfelület viszonylagos sebessége tekintetében a gyártott kérgező-gép típusok erősen különböznek egymástól. A 12. ábra egy a rönkök egyszerű előtolásával működő, stabil fúvókákkal ellátott (Worthington) gépet ábrázol.
Kedvezőbb, ha a rönk előtolásával, illetve a fúvókáknak a rönk hossztengelyével párhuzamos irányú mozgása mellett a lövőkének a rönk hossztengelye körül végzett forgása is párosul. Ilyen géptípusok egy-egy jellemző példányát mutatja be a 13.; 14. ábra.
Ezeknek, a gépeknek az alapkonstrukciója már kisebb teljesítményfelvételű géptípusok kialakítására is alkalmasak. A rönk forgatásával párosuló hátrányokat küszöbölnek ki, amelyek – a rönkök hossztengelyére, vagy arra merőleges tengely körül - forgó mozgást végző fúvókákkal üzemelnek. Ilyen a 15. ábrán látható Hansel típusú berendezés.
A szerzők véleménye szerint e géptípusok konstrukciós alapelveinek felhasználásával nyílik mód a hidraulikus kérgezés gazdaságossági szempontból optimális megvalósítására olyan lemezüzemekben, amelyek rönkfelhasználása a gyártott gépek kapacitásának csak töredékét teszi ki. A második témakör „A hidraulikus kérgezés műszaki-gazdasági tényezői közt fennálló összefüggés vizsgálatára, valamint e tényezők optimális értékének és viszonyának meghatározására irányuló kísérletek alapadatai és metodikája” címet viseli. A kutatók munkájának eredményeként, a 16. ábrán bemutatják a vizsgálati célkitűzéseinek optimálisan megfelelő kísérleti berendezés működési alapelvét.
A berendezés rövid leírása keretében a 17. ábrán a – különböző kiképzésű fúvókák alkalmazását egyaránt lehetővé tevő – fúvókarögzítő megoldás látható.
A következőkben a szerzők részletesen indokolják, és számításokkal alátámasztják a kísérleti berendezés működési elvének kialakítását. Megállapítják, hogy a javasolt berendezés segítségével végzett kísérletek eredményei közvetlenül hasznosíthatók a műszaki gyakorlatban. Kiemelik, hogy a kísérletek kiinduló adatainak és metodikájának meghatározásakor elsősorban az ipar által támasztott reális igényeket vették alapul, amelyek elsősorban a szükséges kapacitásban, az adott rönkátmérő esetében meghatározott előtolási sebesség minimális értékében jelentkeznek. Az átlagos rönkátmérő, a kapacitás, s a minimális előtoló sebesség összefüggését a 18. ábra szemlélteti.
Az előtolási sebesség, fordulatszám, s a kérgezési szélesség viszonyát egy fúvóka esetében a 19. ábra mutatja.
Megállapítják, hogy a kérgezési szélesség s a rönk kerületi sebességének szorzata a kérgezés időegységre eső - kérgezett felületben kifejezett - teljesítményét képezi. Ez tekinthető a kérgezési teljesítmény jellemzőjének. A fentiek alapján a szerzők megadják a kérgezés fajlagos energiaigénye számításának képletét. Meghatározzák, hogy gyakorlati szempontból az optimális berendezéstípusok kialakítása során melyek azok az alapvető szempontok, amelyek az alapösszefüggések három oldalról történő vizsgálatát igénylik.
4. Következtetések. A kutatások közvetlengyakorlati kihatásaival, valamint a kutatások továbbvitelével kapcsolatos fontosabb következtetéseket a szerzők négy pontban foglalják össze. - A gyártott lemezipari kérgező berendezések közül a hidraulikus géptípusok alkalmazása mind műszaki, mind pedig gazdaságossági szempontból csupán csak az igen nagy kapacitású lemezüzemekben indokolt. Kisebb kapacitás esetében a mechanikus kérgező berendezések kerülnek előtérbe. – A kérgező berendezések termelékenységét, az anyagveszteséget, valamint a kérgezés minőségét jelentős mértékben és kedvezően befolyásolja a kéreg nedvességtartalma, nedves tárolás, hőkezelés. – A hidraulikus kérgezés energiaigényének alakulásában döntő szerepet játszik a kérgező vízsugarak s a kéregfelület viszonylagos sebességének értéke. Kisebb kapacitás esetén az ismert kérgező-gép konstrukciók közül kevés alkalmas a vízsugár s a kéregfelület viszonylagos sebességét optimális értéken tartására. – A hidraulikus kérgezés teljesítményfelvétele csupán az egy vízsugár minimális energiaigénye által meghatározott értékig csökkenthető, és ez érték a gyártott gépek teljesítményfelvételének csupán tört részét teszi ki. A vízsugarak elmozdulási sebességének megfelelő értékre való beállításával kis kapacitású lemezüzemekben is lehetőség nyílik hidraulikus kérgező berendezés gazdaságos alkalmazása.