WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Расчеты параметров функциональных механизмов, производительности ленточнопильного станка, режимов его работы и других сопутствующих технологических факторов можно определять, пользуясь методикой проф. В.М. Кузнецова. При определении производительности ЦГ ЛПС ЛК по методу проф. В.М. Кузнецова следует, что расчетная производительность может достигать значений в 3…6 раз больших (12…48 м3/смену), чем существует на практике (4…12 м3/смену). Это показывает, что, повысив устойчивость узких ЛП, можно при той же точности выпиливаемых пиломатериалов увеличить производительность распиловки.

Для повышения точности распиловки ленточной пилой предлагаем создать условия движения, обеспечивающие устойчивые опорные реакции для противодействия усилию подачи от поперечных сдвигов ЛП. Ленточнопильный станок, обладающий повышенной устойчивостью ленточных пил, произведет пиломатериалов больше за период стойкости пилы благодаря фактическому увеличению скорости подачи Vs, непосредственно связанной с величиной подачи на зуб Sz.

Силы сопротивления резанию зависят от режимов пиления, давления резания, ширины и высоты пропила. Кардинально снизить силы резания при условии правильного выбора режимов резания и качественной подготовки ЛП к работе в настоящее время (при условии торцового закрытого резания) не представляется возможным. Однако повысить жесткость и устойчивость ЛП в пределах допустимого прогиба возможно, примененяя в ЛПС направляющие с двухсторонним поджимом ленточной пилы. При этом изменятся условия ее закрепления (рис. 3), и ленточную пилу можно рассматривать как балку с жестко заделанными концами.

q q q

а б в

Рисунок 3. Расчетные схемы к определению прогибов ленточной пилы для ленточнопильных станков разного типа: а – с роликовыми отжимными направляющими – шарнирно опертая балка на упругом основании; б – с односторонним отжимом ленточной пилы – балка на упругом основании; в – с двухсторонними роликовыми направляющими с эластичными упругими элементами – балка с жестко заделанными концами

Наиболее приемлемым вариантом будет применение двухсторонних роликовых направляющих устройств, футерованных гибкими эластичными элементами. При этом за счет деформации гибких эластичных элементов будут создаваться необходимые пятна контакта с двух сторон пилы, что позволит за счет сил трения обеспечить устойчивые реакции на действие нормальной составляющей силы резания, препятствующие поперечному сдвигу ЛП. При этом должно выполняться условие

.

(5)

где – коэффициент сцепления ленточной пилы и гибких рабочих органов направляющих роликов;

Fтр – усилие прижима роликов к ленточной пиле, Н;

Fн.р – сила давления ролика на ленточную пилу, Н;

qр – давление направляющего ролика на пилу, МПа;

ар и bр – длина и ширина пятна контакта направляющего ролика с ленточной пилой, мм;

Ру – нормальная составляющая сил резания, Н.

Схема механизма резания ЛПС с предлагаемыми направляющими устройствами представлена на рисунке 4.

При двухсторонней заделке ленточной пилы в направляющих обрезиненных роликах при одних и тех же силах и натяжениях повышается жесткость рабочего участка ЛП за счет увеличения собственных частот колебаний и присоединенных масс т направляющих роликов.

Рисунок 4. Механизм резания ЛПС с двухсторонними обрезиненными направляющими устройствами при действии боковой силы на рабочий участок ленточной пилы

Необходимым условием двухсторонних роликовых обрезиненных направляющих является наличие достаточной площади контакта. Если у двухсторонних роликовых стальных направляющих на станке ЛС-80 минимальный точечный контакт (рис. 5, а) не обеспечивал условий создания подвижной жесткой заделки пилы, то в данном случае появилась площадь контакта за счет обрезиненных роликов (рис. 5, б).

Поскольку аналитически трудно рассчитать необходимые площадь контакта и усилия прижима роликов, то эти данные получили при проведении экспериментальных исследований.

В кинетостатике по упрощенной схеме устойчивость ленточной пилы определятся методом проф. И. Г. Бубнова. Величина прогиба пилы y в плоскости наименьшей жесткости составит:

, (6)

где Рб – нагрузка от разности боковых составляющих сил резания без учета центробежных сил (боковая сила, изгибающая пилу), Е- модуль упругости, I – момент инерции, l – расстояние между направляющими роликами. Анализ зависимости (6) показывает, что усилие предварительного натяжения пилы F0 не влияет значительно на устойчивость ЛП. В случае неравномерного распределения значения Рб по обеим сторонам пилы, устойчивость возрастает с увеличением натяжения (рис. 6 и 7 а, б).

К числу неучтенных факторов в теории устойчивости упругих систем принадлежит скольжение ЛП относительно шкивов и ее поперечное смещение по шкивам, вызывающее дисторсию траектории резания. Это обстоятельство оказывает решающее влияние на величину прогибов ЛП в зависимости от условий ее закрепления в направляющих опорах.

Рисунок 6. Схема к определению устойчивости ленточной пилы

а б

Рисунок 7. Зависимость среднего значения прогиба ЛП от: а – расстояния между направляющими; б – усилия предварительного натяжения F0

В третьем разделе приведена методика экспериментальных исследований. Проводя экспериментальные исследования нужно определить:

– значения критических сил для отрезков ЛП в зависимости от ширины пилы;

– жесткость отрезка ленточной пилы между направляющими в зависимости от условий закрепления ЛП в жесткой подвижной заделке;

– качество пиломатериалов, получаемых с новыми двухсторонними направляющими ЛП, и сравнить его с существующим ранее.

Для определения значений напряженно-деформированного состояния отрезков ЛП в статике испльзуется классическая схема проведения экспериментов. В качестве постоянного фактора принята длина отрезка пилы L = 25 мм; а в качестве переменных факторов ширина пилы b = 30, 150, 270 мм; толщина пилы s = 0,9 и 1,0 мм. Общий вид испытательного стенда, с точностью измерения 1,0 Н, представлен на рисунке 10, а. Установка состоит из станины, стола, гидротолкателя, гидродвигателя, измерительного датчика. В качестве оценочных показателей приняты: отклонение ленточной пилы у, мм; критическая сила Fкр, Н. Эксперимент проводили следующим образом: 6 образцов, вырезанных из ленточных пил фирмы Banso и рассортированых по длинам и толщинам, устанавливались вертикально между столом и гидротолкателем. Для фиксирования бокового прогиба при сжатии образца использовался индикатор часового типа, с ценой деления 0,01 мм. Схема нагружения и установки образцов ленточной пилы приведены на рисунке 8, б, в.

а б в

Рисунок 8. а – установка отрезка ленточной пилы шириной 270 мм в испытательный стенд; б – образцы ленточных пил; в – схема нагружения отрезка ленточной пилы критической силой

Схема замера жесткости рабочего участка ЛП в зависимости от условий закрепления и суммарного пятна контакта между направляющими опорами показана на рисунке 9.

Рисунок 9. Схемы к определению начальной жесткости рабочего участка ЛП: а – традиционная; б – двухсторонние роликовые направляющие; в – схема обжима ЛП упругими элементами направляющих роликов

Апробация новых направляющих устройств осуществлялась на гибком экспериментальном модуле (ГЭМ), созданном по типу ЦГ ЛПС ЛК, в условиях, близких к промышленной распиловке древесины. ГЭМ позволяет использовать различные варианты компоновочных схем механизмов резания. В качестве привода использовалась угловая шлифмашина МШУ –2.2–230 мощностью 2,2 кВт с возможностью регулировки оборотов в диапазоне от 0 до 6600 мин–1. Общий вид станка и узел резания показаны на рисунке 10. Шкивы и направляющие ролики обандаживались резиной. В качестве бандажей использовались резинокордовые клиновые ремни профиля Б (от 50 до 80 единиц твердости по Шору). На наружных поверхностях шкивов и роликов протачивались ручьевые канавки нужного профиля.

Четвертый раздел содержит результаты экспериментальных исследований. По полученным данным разработана новая схема механизма резания.

Эксперимент на основе классической методики позволил определить численные значения влияния критической силы на ленточную пилу (рис. 11). В результате опытов установлено, что с уменьшением ширины пилы возрастает ее сопротивление критической силе Fкр, это полностью подтверждает результаты теоретических исследований и позволяет сделать выводы

– для узких ленточных пил нормальная составляющяя силы резания Рн не является критической, приводящей к потере устойчивости, а является сдвигающей силой, приводящей к смещению ленточной пилы по шкивам в направлении действия вектора усилия подачи;

– потеря устойчивости ленточной пилы будет происходить вследствие действия боковых сил и поперечного смещения ленточной пилы по шкивам.

Рисунок 11. Зависимость критической силы от ширины пилы

Экспериментом на основе классической методики исследовано влияние жесткости сп участка ЛП в статике от длины контакта lк.н с направляющими. Данные отображены на графике (рисунок 12).

При помощи программы Excel фирмы Microsoft были получены математические зависимости изменения начальной жесткости от длины контакта lк.н с направляющими обрезиненными роликами. Функция примет вид уравнения полинома третьего порядка

у = а + вx+cx2+dx3,

где а, в, с, d – коэффициенты, зависящие от условий проведения опытов.

Эксперимент показал, что с увеличением площади пятна контакта жесткость ЛП между направляющими увеличивается (рисунок 12) и оптимальная ширина пятна контакта по длине пилы – 8…10 мм. Также установлено, что жесткость участка ЛП в зависимости от расстояния между роликами увеличивается с ростом усилия предварительного натяжения (рис. 13), а зависимость носит линейный характер.

Рисунок 13. Зависимость начальной жесткости сп рабочего участка ЛП в статике от длины l между направляющими при напряжениях предварительного натяжения: 1 – ; 2 – ; 3 – ; (Рб =15Н; Ур= 6 мм; b = 30 мм); и толщинах пилы s =1,0 мм (сплошные линии); s = 0,9 мм (пунктирные линии)

При помощи программы Excel фирмы Microsoft были получены математические зависимости начальной жесткости участка ЛП в статике от длины участка между направляющими. Функция примет вид

у = а – в х,

где а и в – коэффициенты зависящие от условий проведения опытов.

Оценка точности размеров пиломатериалов по толщине при сравнительных распиловках на новых ЛПС с различными схемами механизмов резания приведены на графике (рисунок 14). При условии: скорость подачи Sz = 0,15 мм; скорость резания Vr = 28 м/с; Bh = 10025 мм; размер пилы bs= 251,0 мм; пихта свежесрубленная; объем выборки n = 100 образцов распиленных пиломатериалов.

Наибольшей точностью распиловки и наибольшей устойчивостью обладают ленточные пилы, удерживаемые на двухсторонних роликовых обрезиненных направляющих, т.к. здесь создаются необходимые реакции, устойчиво компенсирующие сдвиговые компоненты ленточной пилы по шкивам от действия нормальных составляющих сил резания (усилия подачи).

Рисунок 14. Распределение отклонений размеров пиломатериалов по толщине для ЛПС с направляющими различного типа: 1 – с односторонними роликовыми отжимными направляющими; 2 – с двухсторонними обрезиненными поджимными направляющими

Для распиловки древесины на ЦГ ЛПС ЛК рекомендуем использовать следующие схемы направляющих устройств (рисунок 15).

а б в

Рисунок 15. Схемы установки обрезиненных роликовых направляющих в механизмах резания ленточнопильных станков: а – на традиционных двушкивных станках; б – с расширенными технологическими возможностями; в – с применением тяговых гибких рабочих органов

Схему (рисунок 15 а) применяют для распиловки древесины с диаметром не более 500 мм. Двухсторонние футерованные направляющие позволяют снизить силу натяжения пилы в 2…2,5 раза, а созданное натяжение между направляющими за счет пятен контакта уменьшает прогиб пилы и производит точную распиловку пиломатериалов с размерами, не выходящими за пределы стандартов.

Преимущество схемы (рисунок 15, б) в возможности пилить лес большего диаметра, однако устойчивость в зоне резания хуже, чем на схемах (рисунок 15 а, в) из - за отсутствия жесткой заделки пилы. Но точность и производительность распиливаемого пиломатериала выше, чем на обычных традиционных ленточнопильных станках. Схему механизма резания представленную на рисунке 15 в, применяют для распиловки древесины с диаметром не более 500 мм. Применение дополнительного гибкого тягового промежуточного рабочего органа создает дополнительную зону относительного покоя, повышает производительность распиловки и уменьшает силу натяжения. Футерованные направляющие создают дополнительное натяжение пилы между направляющими за счет пятен контакта, уменьшают прогиб и позволяют выпиливать пиломатериалы с размерами, не выходящими за пределы стандартов.

ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований диссертационной работы сделаны следующие выводы:

1. Определяющим фактором точной распиловки древесины на циклопозиционных горизонтальных ленточнопильных станках легкого класса будет являться устойчивость узких (30 … 60 мм) ленточных пил. При повышении устойчивости ленточных пил повышается точность распиловки и качество выпускаемых пиломатериалов или при том же качестве увеличивается производительность пиления.

2. Величина необходимых для изгиба ленточных пил критических сил, действующих на узкую ленточную пилу в плоскости наибольшей жесткости, на 2 порядка больше нормальной составляющей силы резания. Поэтому усилия подачи, формирующие нормальную составляющую силы резания, для узких ленточных пил не будут являться критическими силами, а будут являться силами, сдвигающими ленточную пилу со шкивов.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»