ВВЕДЕНИЕ В процессе лесозаготовительных работ образуются отходы, к которым принято относить: ветки и сучья, вершина, крона, мелкие деревья, кустарники, надломленные деревья, пни и корни [4]. Количество лесосечных отходов может достигать до 25% относительно стволовой части растущего дерева [3, 8]. В России с 2013 по 2017 гг. лесосечные отходы составляли свыше 22 млн кубических метров в год. Стоит отметить, что только 2 млн в год отходов используется рационально, а остальной объем подвергается сжиганию и захоронению на территории лесосеки с большой затратой рабочего и машинного времени [3, 12].Для решения задачи повышения эффективности использования промышленных отходов растительного происхождения разработана система комплексной переработки древесины, которая позволяет сортировать по видам и породам отходы растительного происхождения, транспортировать и перерабатывать их в кондиционную щепу.С целью реализации системы был разработан способ сортировки порубочных остатков, который характеризуется машинизацией операции сортировки порубочных остатков по их видам и породам [10]. Для осуществления данного способа был разработан прицеп форвардера, который позволяет осуществлять сортировку и транспортировку веток, вершин и сучьев [4, 9]. Одним из приоритетных направлений использования отсортированных по видам и породам отходов можно перерабатывать в кондиционную щепу. В результате с целью получения кондиционной щепы из порубочных остатков в систему комплексной переработки лесосечных отходов решения поставленной цели в систему комплексного использования древесины включена усовершенствованная модернизированнаямобильная многорезцовая рубительная машина, позволяющая перерабатывать лесосечные отходы в кондиционную щепу [4].В дальнейшем щепа, полученная из отходов лесозаготовок, используется в производстве твердого топлива в виде древесных пеллет или подвергаться сжиганию на территории лесосеки [6, 7,]. На наш взгляд приоритетным направлением использования щепы из лесосечных отходов является получение древесноволокнистого полуфабриката, который можно использовать в качестве дополнительного сырья в производстве плитной или целлюлозно-бумажной продукции[1,11,13]. Cуществующее размалывающее оборудование не позволяет получать древесноволокнистый полуфабрикат в условиях лесозаготовок ввиду того, что размол на таком оборудовании осуществляется в водной среде, где значительная часть энергии расходуется на преодоление гидродинамического сопротивления, а также отсутствие мобильности существующего размалывающего оборудования [5,14,15].  Рис. 1. Роторно-ножевая мельница В результате вышесказанного, целью настоящей работы является повышение эффективности использования отходов лесозаготовок за счет внедрения в систему комплексного использования древесины усовершенствованного размалывающего устройства, позволяющего получать древесноволокнистый полуфабрикат из порубочных остатков на территории лесозаготовок.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Материалами исследования в процессе работы послужили научные статьи, размещённые в журналах, публикации, диссертации, учебная литература и электронные ресурсы.Для достижения цели исследования используется системный и комплексный подход. Применительно к научной проблематике использован комплекс современных методов исследований: числового моделирования, физический, математического планирования и статистического анализа. Усовершенствованная роторно-ножевая мельница (Рис1) работает следующим образом: щепа поступает через загрузочный патрубок 1 в первую зону размола характеризующуюся механическим воздействием на щепу и пучки волокон [2]. В первой зоне происходит размол щепы и пучков волокон в регулируемом рабочем зазоре величиной от 0,1 мм до 5 мм между ножами 2 с углом заострения 33○-36○ установленными по четыре ножа в каждую из двух фрез 3 и контрножом 4 с углом заострения 40○- 45○ за счет сил резания, смятия, сплющивания. После того, как древесные волокна выходят из рабочего зазора, они попадают во вторуюзону размола, характеризующуюся роспуском, мятием, разбиванием и фибриллированием древесных волокон в пространстве между ножами ротора 2 и поверхностью сепараторов 5. Древесное волокно, имеющее требуемые геометрические размеры, проходит через отверстия сепараторов 5 и попадает в отсек между двух открывающихся люков 6 и крышки 7. После наполнения отсека люки 6 открываются и полученный древесноволокнистый полуфабрикат выгружается.РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯКонструктивными особенностями данной роторно-ножевой мельницы являются нож с ножевыми отверстиями (Рис. 2) и сектора рифленых планок (Рис. 5).  Рис. 2 – Нож ротора с ножевыми отверстиями Как показано на Рис.1, расстояние от вершины основания до отверстий, предназначенное для крепления устройства в держателе, должно составлять а=70-80 мм. Отверстия выполнены таким образом, чтобы межосевое расстояние составляло b = 17-19 мм, а между осями и краем основания c = 20-22 мм. Расстояние от передней грани ножа до маркера индикации износа составляет е= 20-25 мм и предназначено для запаса металла перед заточкой ножа. Угол наклона передней грани составляет Ɣ=35-37° для создания необходимого удельного давления в зазоре между ротором и статором, которое необходимо для размола древесных частиц. Толщина основания ножа составляет t=20-25мм.Каждое отверстие имеет 18 острых зубьев (Рис. 2), высота которых составляет h=0.5-1.0 мм и углом при вершине a=39-41 градус.В процессе переработки в роторно-ножевой мельнице происходит размол древесных частиц передней гранью 1, которое сопровождается силами смятия, раздавливания и резания. Далее волокна, имеющие требуемые геометрические размеры, проходят через отверстия 3, выполненные в основании ножа 2, и подвергаются дополнительному фибриллированию благодаря острым зубьям. Зубья высотой h=0.5-1.0 мм и углом при вершине a=39-41 градус (Рис. 3) способствуют как внутреннему, так и внешнему фибриллированию, разделению волокна по фракциям и при этом не уменьшают площадь проходного сечения отверстия. Рис.3.Разверта отверстия с острыми зубьми Сохранение постоянства выступа устройства и величины рабочего зазора осуществляется с помощью двух регулировочных отверстий 4 (Рис.4). Регулировочные отверстия 4 расположены на расстоянии k=15-20  мм от боковой грани устройства. Рифленая планка (Рис.5) состоит из ножей 1 в количестве 25 штук, межножевых ячеек 2, отверстий с зубьями 3, выполненных в межножевых ячейках, в количестве 26 штук на каждой. Рис.4. Регулировочные отверстия ножа Как показано на Рис.5, толщина рифленой планки составляет t= 9-12 мм и ширина составляет b1 =190-200 мм при главном угле, равном a=40-43 градуса (Рис 6). Ширина межножевой ячейки составляет b2=5-6 (Рис.6). Ширина ножа планки составляет l=3-4 мм, а высота составляет h1=1-2 мм (Рис.6). Рис.5. Сектор рифленой планки с ножевыми отверcтиями Таким образом, соотношение ширины ячейки к высоте ножа каждой планки равным 3/2 при циклической элементарной длине размола равной 46,2-51,7 м. Если данное соотношение размеров ширины ячейки и длины ножа больше 3, то циркуляция древесноволокнистой массы в межножевой ячейке практически будет отсутствовать, канавки просто забьются массой, снижая ударную нагрузку на кромки ножа, образуя ровную поверхность. Соотношение размеров с размерами меньше 2 будет способствовать снижению прочности ножа рифленой планки и повышенному износу рабочей поверхности ножей.При таком соотношении количество движущихся точек пересечения ножей планок статора с ножами крестовины ротора остается постоянным и равно единице, что способствует повышению эффективности размола растительного сырья и улучшению качества получаемого древесноволокнистого полуфабриката. Каждое отверстие имеет 18 острых зубьев (Рис.7), высота которых составляет  h1=0.7-1.0 мм и углом при вершине β=33-35 градусов.Отличительной особенностью предлагаемой размалывающей установки является размол, проходимый в три стадии. Рассмотрим более детально процесс размола древесины в предлагаемой роторно-ножевой установке, разбив процесс на стадии.Первая (начальная) стадия процесса размола (Рис. 8) будет происходить в зазоре между контрножом 1 и ножом фрезы 2. На данной стадии размола происходит разрушение относительно крупных частиц. Необходимо принять во внимание тот факт, что при попадании в размольную камеру древесина имеет различный размер частиц. Исходя из этого, на первой стадии размола будет происходить механическое воздействие на древесные частицы в результате чего они будут способны размалывать непосредственно на второй стадии процесса размола ввиду уменьшенных геометрических размеров. Рис.6. Рифленая планка в разрезе  Рис.7. Развертка ножевого отверстия рифленой планки Рис.8. Первая стадия размола Вторая (промежуточная) стадия процесса размола (Рис.9) будет происходить в зоне контакта ножа фрезы 2 и впадины между рифлеными планками 1. На данной стадии размола происходит разрушение тех древесных частиц, которые уже не подлежат размолу на первой стадии и не способны пройти третью стадию ввиду их относительно большого размера по сравнению с размерами отверстий непосредственно рифленых планок.Третья (заключительная) стадия процесса размола (Рис.10) будет происходить в зазоре между рифленой планкой 1 и ножом фрезы 2. На данной стадии размола происходит окончательное разрушение древесных частиц, которое происходит следующим образом: при надвигании ножа фрезы на ножи рифленой планки происходит смятие древесной частицы; после прохождения ножа рифленой планки происходит частичное отделение древесины; отделившаяся древесина попадает в отверстие рифленой планки, а оставшаяся древесина движется к следующему ножу рифленой планки и эффект повторяется снова.ВЫВОДЫРазработанная роторно-ножевая мельница имеет ряд преимуществ по сравнению с существующими аналогами:-способность получать древесноволокнистый полуфабрикат на территории лесосеки за счет мобильности установки;- получение древесноволокнистой массы в аэродинамической среде, что исключает большие расходы энергии на преодоление гидродинамического сопротивления, а также сточные воды, что улучшает экологическую обстановку.Как показали результаты литературных и экспериментальных[1-15]исследований, внедрение усовершенствованной роторно-ножевой мельницы в систему комплексной переработки древесины позволит повысить эффективность использования лесосечных отходов с 10% до 80% за счет получения древесного волокна. Древесное волокно можно использовать в качестве дополнительного сырья в производстве плитной продукции, домостроении, мебелестроении и т.п. Рис.9. Вторая стадия размола Рис.10. Третья стадия размола Исследование выполнено при поддержке Красноярского краевого фонда науки в рамках конкурса по организации участия студентов, аспирантов и молодых ученых в конференциях, научных мероприятиях и стажировках 2018 года