Введение к работе
Актуальность темы. Пиление древесины рамными пилами обеспечивает элученне высокой точности пиломатериалов, оавньга или лаже меньшие позли древесины п опилки и в некоторых случаях лоотаточно высокую про-зводительность по спявненига с продольным пилением бревен и брусьев ->углнми и ленточными пилами. В лесопильной промышленности нашей стра-I процесс пиления древесины рамными пилами используется .для раскроя , тлопочнпка ппяктическн почтп всех размеров.
Распространенный в ппомышленности способ пиления древесины рам-!Г'н пилами, осуществляемый с равномерной скоростью движения распили-i«t'nro материала и птмолиненинм'перемещением'пил,'сопровождается іачительной неравномерностью толщины срезаемого слоя древесины зубом глы во время рабочего хода и скоблением древесины зубьями пилы во іемя'холостого хода. В связи с этим максимальные Нагрузки на пилы в П...3,5 юза превышают средние значения, а работа, затрачиваемая па' о'блешге древесины во время холостого хода» составляет 15...25% от ей работы на пиление. Поэтому наметились перспективное'направление вышенгш экономической эффективности процесса путем совершенствования особа пиления но основе' решения вопросов синхронизации главного дви-пня и движения подачи. В этом случае облегчаются условия работы рам-х пил и обеспечивается улучшение качества обработки, снижение по-рь древесины-в опилки, уменьшение энергоемкости процесса и повыше-э производйтельности'лесопильтис рам.
Несмотря на большое количество выполненных работ-по исследовании эцесса пиления древесины рамными пилами, до сих Пор отсутствует наше обоснование по вибору рациональных видов перемещения пил И'распиваемого бревна (бруса) .'и недостаточно методик для расчета парамет-з процесса, особенно с.улучшенным способом резания. Все ото с.дер-зает создание более эффективных- лесопильных рам нового поколения. зение этой многогранной и сложной проблемі* отвечает современным эа-іам, стоящим перед наукой и практикой лесопиления, и возможно путем ібшения и анализа имеющихся работ в этой области, разработки новых Одических подходов и выполнения глубоких я всесторонних исслодова-;. по обоснованию новых, более аффективных параметров процесса.
Цель и задачи работы. Целью работы является совершенствование соба пиления древесины рамными пилами с -разработкой новых матема-' еских моделей перемещения пил и бревна на основе рассмотрения'воп-ов синхронизации главного движения и .движения подачи.
Для достижения, поставленной цели были определены следующие sail исследований:
-
Систематизировать предлагаемые ранее вида Главного движения И даивания подачи.
-
Выполнить анализ процесса с прямолинейным перемещением пил и равномерной скоростью движения распиливаемого бревна.
-
Выполнить анализ процесса пиления с различными переменными скоростями дщкения распиливаемого бревна.
-
Выполнить анализ процесса пилегчя с перемещением пил по криволинейным траекториям.
-
Разработать математические модели движения распиливаемого бревна при прямолинейном перемещении пил.
-
Разработать математические модели перемещения пил при равномерной скорости подачи.
-
Выполнить анализ математических моделей, описывающих перемещение пил и бревна, при совместном изменении главного движения и двикения подачи.
-
Предложить пути использования в промышленности рекомендуемые математических моделей перемещения пил и бревна.
Решение вїиї задач проводилось в соответствии с планами координационных научно-исследовательских и оцытно-конструкг.орских работ Кировского политехнического института с 1976 по 1989 гг. (номера государственной регистрации тем 76052833, 01816007200, ОІ850ОО2597, 01830006209, 0І8900І3730). Автор диссертации являлся руководителем и ответственным исполнителем указанных научно-исследовательских рабе
Научная новизна работы.
-
Разработана классификация главного даикения по виду траектории перемещения пил и движении подачи по характеру изменения скорости перемещения распиливаемого бреша.
-
Установлено, что при перемещении бревна с переменной скоростью как с циклом за ход, так и с циклом за ооорот но предлагаемым ранее -математическим уравнениям не обеспечивается нскльчение скобления зубьями пилы дна пропила во- время холостого хода и срезание слоя древесины зубьями пилы равномерной толщины во время рабочего хода.
-
Установлено, что при перемещении пил по непересекающейся зам .нутои кривой типа "петля" (эллиптическая, каплевидная и т.п. траектории)' ыоено обеспечить исключение скобления зубьями пилы дна пропила во время холоетого хода, но при этом возрастает неравномерность толщины орезаемого слоя зубом пилы во время'рабочего хода.
-
Доказано, что при перемещении пил по незамкнутой криволинейной траектории не обеспечивается уменьшение глубины вдавливания зуба пилы в древесину во время холостого хода и выравнивание
толщины срезаемого слоя древесины зубом пилы во время рабочего хода.
-
Разработаны математические модели перемещения пил при равно— лерноа скорости движения распиливаемого бревна для условий полной и частичной синхронизации главного движения и двикеняя подачи, позволя-ацио обеспечить не только исключение скобления зубьями пилы дна прошла, но и выравнивание толщины срезаемого слоя древесины зубом пилы зо время рабочего хода.
-
Разработаны математические модели движения распиливаемого >ревна при прямолинейном перемещении пил для условий полной и час-чічпоіі синхронизации главного движения и движения подачи, обеспечиванию исключение скобления зубьями пилы дна пропила во время холосто-х> хода и выравнивание толщины срезаемого слоя древесины зубом пилы
ю время рабочего хода.
7. Предложены математические модели, описывающие перемещения ,
ил и бревна при совместном изменении законов главного движения и
викения подачи, что позволило.установить.взаимосвязь перемещений
ил и бревна для 'различных сочетаний этих движений.
8. Получены аналитические, зависимости для процесса с равномерной
коростью подачи и с перемещением верхней и нижней (крайних) частей
илы по различным траокторитл, позволяющие определять перемещение лю-
ого зуба на пиле и необходимые параметры данного вида процесса.
Практическая 'значимость работы. Разработаны более эффективные ;іда перемещения пил.п распиливаемого бревна и методики расчета ос-эвных параметров процесса. Получены формулы для расчета режимов пл-энпя но мощности привода мехайизма резания и емкости впадины зубьев їли для условий, когда высота пропила больше хода пил. Установлены авпеимости силовых показателей процесса от высоты пропила, хода и слона пил, подачи на зуб, шшематйїш пилешія и соотношения высоты ганила и хода пил. Для новых траекторий перемещения пил .приведены . '.копеидации но выбору основных параметров рамных пил (углов резания толщины полотна пилы). Предложены варианты технических решений использованию в механизмах резания и подач лесопильных рам размотанных более эффективных 'видов перемещения пил и материала, зрабогкои математических моделей перемещения пил и бревна, методик счета параметров процесса подготовлена необходимая теоретическая за для создания лесопильных рам нового поколения с улучшенным спо-бом резания.
По 'разработкам Ійіровского политехнического института Даншювс-й ЗД: изготовил в 1983 году зксперішентально-промьтталенннй образец [юота:люа лесопильной рамы с перемещением пял но самопересекавдей-
ся замкнутой кривой. По разработкам Кировского политехнического института Тарбагатайский ЗДС изготовил в 1988 году два опытно-промышленных образца тарной лесопильной рамы с движением пил по упрощеі ной траектории. По исходным данным Кировского политехнического инсті тута Головное конструкторское бюро по проектированию деревообрабатывающего оборудования (ГКБД г.Вологда) разработало в 1989 гиду рабочий проект одноэтажной лесопильной рамы моц.РбЗ-7. Опытный' образец этой модели был изготовлен, испытан и принят межведомственной комиссией в 1930 году с рекомендацией к серийному производству. Серийный выпуск лесопильных рам этой модели составил: в І99Т г. - 112 шт:, в 1992 г. - 269 шт., в 1993 г. - 302 шт. Экономический эффект от использования одной лесопильной рамы моц.Р63-7 составляет 0,34 руб. при распиловке І м .пиловочника (по ценам 1990 года).
Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы докладывались и получили одобрение на: всесоюзных научно-технических конференциях (Москва, 1972, Минск, 1985); республиканских научно-технических конференциях (Киев, 1972, 1973, 1975, 1976, 1977, 1978, 1979, 1980); научно-технических конференциях МЛТИ (Москва,"і981, 1982, 1983, 1984, 1985, 1986, 1987, 1988); научно-технических конференциях ШИИДМАШ (Москва, Т969, 1971): научно-технических конференциях ЩГіШОД (Архангельск, 1978); секции ІГГС Мнн-станкопрома СССР (Москва, 1987); ежегодных научно-технических конференциях КирГШ (Киров, 1975...1987); всесоюзных семинарах (Ленинград, 1978, Свердловск, 1987); заседании кафедры станков и инструментов ЛТА (Ленинград, 1985); секции лесопиления и деревообработки ЦТС Минлесбумлрома СССР (Москва, 1987); совместном заседании специалистов нескольких кафедр Воронежского ордена Дружбы народов лесотехнического института (Воронеж, 1988); заседании технического совета Тарбагатайского завода деревообрабатывающих станков ('Гарба -гатай, 1988).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 61 печатная работа, включая статьи, монографию, учебные пособия для вузов, а также 13.авторских свидетельств на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, десяти -разделов, выводов'и рекомендаций, списка литературы и приложений. Содержание изложено на 506 страницах машинописного текста, включая 297 страниц основного текста, 188 рисунков, 28 приложений, 5 таблиц и списка литературы в количестве 337 наименований.