CC BY
14
Гобела В.М. Об оптимальном размещении бревна по отношению к круглой пиле в раскряжевочных станках маятникового и балансирного типов
Проанализировано влияние размещения бревна по отношению к круглой пиле в раскряжевочных станках маятникового и балансирного типов на условия их работы. Проанализирована траектория движения режущего зубца при раскряжевке бревна. Рассмотрено изменение толщины стружки, которая снимается режущим зубцом в характерных положениях поперечного сечения бревна № 1, 2, 3 в круглопильных раскряжевочных станках. Проанализированы направления действия сил резания и подачи в зависимости от размещения бревна. Обосновано оптимальное положение поперечного сечения бревна при его раскряжевке.
Gobela V.M. Optimal Log Placement towards a Circular Saw in Pendulous and Balance Cutting Machines
The effect of placing logs towards a circular saw in pendulous and balance cutting machines on their working conditions is analyzed. The trajectory of cutting teeth during cutting of the log is studied. Changing of thickness of the chips that are removed by the cutting tooth in specific positions of cross section of logs number 1, 2, 3 in circular saw machines is considered. The direction of the force effect of cutting and supply depending on log placement is defined. The optimal placement of the log during its bucking is justified.
Keywords: circular saw, cutting tooth, pendulous and balanced cutting machine, log, cross section.
УДК 674.053:621.935 Доц. Л. Ф. Дзюба, канд. техн. наук;
доц. О.В. Меньшикова, канд. ф1з.-мат. наук - Львiвський ДУ БЖД; викл. Х.1. Лщинська, канд. техн. наук - НУ "Лheiecbm полтехнжа"; проф. 1. Т. Ребезнюк, д-р техн. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв
КРУТИЛЬШ КОЛИВАННЯ ПРИВОДА МЕХАН1ЗМУ ПОДАВАННЯ СТР1ЧКОВОПИЛКОВОГО ВЕРСТАТА
Проаналiзовано вiдомi схеми приводiв механiзмiв подавання стрiчковопилкових верстапв. Побудовано динамiчну модель привода мехашзму подавання, що мiстить електродвигун, пасову та ланцюгову передача Для дослщження власних крутильних коливань привод мехашзму подавання подано у виглядi тримасово! зведено! розрахун-ково! схеми. На шдсташ анал^ичного розв'язування системи диференщальних ршнянь власних крутильних коливань динамiчно'í моделi привода визначено частоти цих коливань. Дослщжено вплив жорсткост пружних ланок на частоту власних коливань привода мехашзму подавання.
Ключовi слова: стрiчковопилковий верстат, привод, мехашзм подавання, жорст-юсть, вiльнi коливання, власнi частоти.
Актуальшсть завдання та огляд основних результата. За горизонтально!' схеми розпилювання колод вузькими пилками на cipi4K0B0nMK0BHx верстатах подавання переважно виконують, перемщуючи механiзм рiзання вздовж матерiалу [1-5]. У цьому разi рухом подавання е прямолiнiйний рух каретки з пилковим супортом по напрямниках рами верстата. Забезпечуе такий рух каретки мехашзм подавання.
Загалом мехашзми подавання горизонтальних стрiчковопилкових вер-стапв мiстять електродвигун та механiчнi передач^ переважно пасовi та ланцю-говi [2-5]. Електродвигуни механiзмiв подавання працюють з частотними пе-
ретворювачами. Завдяки цьому можна плавно регулювати кутову швидюсть вала двигуна для встановлення рiзних швидкостей подавання. На горизонтальних стрiчковопилкових верстатах з вузькими пилками виконують рух подавання 3i швидкостями vs вiд 1,65 м/хв до 40 м/хв, що вщповщае подачi на зубець Sz, вщповщно, вiд 0,02 мм до 0,48 мм. Переважна бшьшкть верстапв працюе 3i швидкiстю подавання в межах вщ vs = 1,6 м/хв до vs = 8,26 м/хв.
У робоп [6] зазначено, що таю значення швидкосп подавання зумовлет потрiбною точтстю розпилювання деревини. За [6], коли швидюсть подавання зростатиме, точнiсть розпилювання спадатиме. Для верстата ТТМ-800 виробни-ки рекомендують достатньо великi швидкосп подавання. Згiдно з [4], для розпилювання колод з дiаметром понад 0,5 м рекомендують швидкосп подавання vs = 2,2...4,5 м/хв, проте для колод з дiаметром до 0,4 м - vs = 7...14 м/хв.
Якщо мехатзми рiзання горизонтальних стрiчковопилкових верстатiв рiзних виробникiв за будовою принципово не вiдрiзняються, оскшьки мiстять електродвигун, пасову передачу та стрiчкову пилку, установлену з натягом на двох пилкових шювах, то кiнематичних схем приводiв механiзмiв подавання е багато. На рис. 1 зображено схеми приводiв механiзмiв подавання горизонтальних с^чковопилкових верстатiв моделей СКТП-505, ТТМ-800 та ТЕТ-900.
а) СКТП-505 б) ТТМ-800 в) ТЕТ-900
Рис. 1. Ктематичт схеми механiзмiв подавання горизонтальних стрiчковопилко-вих верстатiв: а) верстат моделi СКТП-505:1 - електродвигун; 2 - клинопасова передача; 3 - ланцюгова передача; б) верстат модел1 ТТМ-800: 1 - електродвигун; 2 -клинопасовий вар1атор; 3 - черв'ячнийредуктор; 4 - ланцюгова передача; в) верстат модел1 ТЕТ-900: 1 - електродвигун; 2, 3 - ланцюгов1 передач1
Шведський дослщник Б. Тунелл [7] вважае точтсть подавального пристрою одним 1з визначальних чинниюв впливу на яюсть пиляння. Однак навиь за високо! геометрично! точност складниюв мехатчних передач наявтсть у привод! мехатзму подавання зубчастих та ланцюгових передач зумовить ви-никнення динам1чних явищ. Достатньо широкий д1апазон швидкостей подавання може слугувати чинником, що сприятиме виникненню резонансних коли-вань. Додатков1 динам1чт навантаження в раз1 резонансних коливань призво-дять до передчасного спрацювання складниюв конструкций виходу з ладу тд-шипнимв та нер1вном1рност1 руху пилково! каретки, що впливае на точтсть розпилювання деревини. Тому метою роботи е: дослщити власт крутильт ко-ливання привода мехатзму подавання горизонтального стр1чковопилкового ве-
рстата та визначити власш частоти привода для прогнозування резонансних ре-жим1в за р1зних швидкостей подавання.
Формування задачi та методика и розв'язування. Власш крутильш коливання привода мехашзму подавання дослщимо за допомогою динам1чно'1 модел1, що мютить розрахункову схему та системи диференщальних р1внянь. Задачу формуемо на основ1 привода мехашзму подавання верстата СКТП-505. У мехашзм1 подавання верстата (див. рис. 1, а) на трьох валах розмщено шюви клинопасово'1 передач1 та з1рочки ланцюгово'' передач1. Тому розрахункову схему привода цього мехашзму подавання дощльно зобразити як пружну коливну системи з трьома масами, зведеш моменти шерцп яких 11,12,13 (рис. 2). Зведен-ня мас, коефщ1ент1в жорсткост1 пружних ланок с1, с2 та коефщ1ент1в в'язкого опору к\, к2 доцтьно виконати до вала електродвигуна. Ус1 зведеш параметри будуть сталими величинами.
Рис. 2. Розрахункова схема привода мехашзму подавання
Диференщальш р1вняння руху пружно'1 системи привода мехашзму подавання, отримаш на шдстав1 р1вняння Лагранжа другого роду, мають такий вигляд:
' Ii л+к, (% - % ]+с (*% ) = 0;
= * (1)
г** - к2 (%) - С2 %* ) = 0, де л, - кути повороту вщповщних зведених мас.
к1 к1 к2 Ув1вши позначення: у1 = л, у2 = %, Уз = <Ръ, V = —, = —, = —,
г1 12 12
у4 = —, р = —, р2 = —, р3 = —, р4 = —, систему диференщальних р1внянь (1)
13 11 12 12 1з
запишемо у форм1 Кош1:
5 -V (^^ - $) - р (- У2);
% = -4 (^ - £) + Р4 (У2 - Уз ).
Щоб отримати точний розв'язок, подамо систему (2) диференщальних ршнянь другого порядку в матричнш формi як систему диференщальних piB-нянь першого порядку
(3)
0 0 0 1 0 0 >
0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1
- p p 0 - v1 v1 0
p2 - p2 - p3 p3 v2 - v2 - v3 v3
0 p4 - p4 0 v4 - v4 )
dy = A • y , dt
- , dy dy2 dy3s . • r r
де: y = (yi,y2,), A - стала матриця pозмipу 6x6, яка мае вигляд dt dt dt
A =
Розв'язок системи (3) шукаемо за нульових початкових умов: якщо t = 0, початковi кутовi пеpемiщення та початковi кутовi швидкостi теж доршнюють
нулю: yio = y20 = Узо = 0, dyo = = dy0 = о.
dt dt dt
Характеристичне ршняння матpицi A:
|A-1E| = 0,
де E - одинична матриця pозмipу 6 x 6, за певних значень параметров vi та pi мае два дшсш коpенi l = 0, 12 = l та чотири комплекснi коpенi:
1з,4 = a ± /i , 1,6 = «2 ± bi , де l, a, a2, /, /2 - дшсш числа. Знайденим кореням вiдповiдае фундаментальна система розв'язюв:
1, eat. cos bit, eat sin /t, eat • cos /, eat sin/2t, де числа / та // визначають частоти власних крутильних коливань ме-ханiзму подавання.
Обчислення власних частот виконано за допомогою програми в середо-виш Maple V за таких паpаметpiв vi, pi, що вiдповiдають значениям: зведених моментiв iнеpцií I1 = 0,003345 кг м2, I2 = 0,00062 кг м2, I3 = 0,00754 кг м2, зведених коефiцiентiв в'язкого опору k1 = 0,02 кг • м2/с, k2 = 0,001 кг • м2/с. Початковi величини зведених коефiцiентiв жоpсткостi доровнювали:
Значення власних частот: /= 112,39 рад/с,
^ И •м „„ ., Им c = 586,5 -, c2 = 32,4-
рад рад
/2 = 1080,73 рад/с. Для дослвдження впливу зведених коефщентш жоpсткостi на
частоту власних коливань крок змши коефiцiентiв доpiвнював А = 50 зультати обчислень подано в табл.
H-м рад
Ре-
г
Табл. Частоти Д,Д2 власних крутильних коливань пружноХ системи привода мехатзму подавання стрiчковопилкового верстата СКТП-505
Зведенi коефiцieнти жорсткоси Зведеш коефщенти жорсткосп
_ • м „ ,Н• м с1 = (586,5 +А)-, с2 = 32,4- рад рад -^^-Н • м , ,,Н • м с1 = 586,5 -, с2 = (32,4 +А)- рад рад
Д, рад/с Д2, рад/с Д, рад/с Д, рад/с
112,57 1124,07 171,27 1112,91
112,72 1165,79 210,14 1144,99
112,86 1206,09 239,52 1176,88
112,97 1282,88 263,01 1208,52
113,07 1319,61 282,41 1239,85
Отже, значения частот власних крутильних коливань привода мехашзму подавання верстата СКТП-505 перебувають у межах ввд 112,39 рад/с до 1319,61 рад/с за р1зних величин жорсткостей пружних ланок. Щоб ощнити можливкть настання резонансу, за частоту збурювально! сили приймаемо кутову швидккть обертання вала двигуна. За швидкосп подавання п = 1,6....8,26 м/хв та чисел передавання пасово! передач! ипас = 2,424 1 ланцюгово! передач! илан = 5,182 ку-това швидккть вала двигуна перебувае в межах адв = 3,39...172,9 рад/с. Як видно з табл., перша власна частота Д потрапляе в цей д1апазон значень, коли зведе-ний коефщкнт жорсткост! с1 зростае. Тому можна припустити, що у привод! мехашзму подавання виникатимуть резонансш явища та значш динам!чш на-вантаження на складники конструкций Отже, можливим е передчасний вихщ з ладу шдшипнитв валш. Якщо ж збшьшувати зведений коефщкнт жорсткост! с2, то значення першо! власно! частоти Д виходить за меж! значень частоти збурювально! сили. Таким чином можна досягти уникнення резонансного збу-рення коливань у привод! мехашзму подавання.
Висновки. На шдстав! розв'язку системи диференщальних р1внянь власних крутних коливань пружно! системи привода мехашзму подавання горизонтального стр1чковопилкового верстата обчислено власш частоти коливань та встановлено, що перша власна частота потрапляе в даапазон значень частот збурювально! сили. Тому на певнш швидкосп подавання можливим е виникнення резонансних коливань у пружнш систем! привода мехашзму подавання. Коли коефщкнт зведено! жорсткост! с першо! пружно! ланки бшьшае, перша власна частота Д практично залишаеться незмшною 1 перебувае в д1апазош значень частоти збурювально! сили, а друга власна частота Д2 зростае 1 и значення ви-ходять за меж! д1апазону значень частоти збурювально! сили. Якщо коефщкнт зведено! жорсткост! с2 друго! пружно! ланки б!льшае, зростають ! перша Д, ! друга Д2 власн! частоти. Отже, уникнути резонансних явищ на певнш швидкос-т! подавання можна за рахунок змши жорсткост! друго! пружно! ланки.
Отже, у приводах мехашзмш подавання е можливим виникнення резонансних явищ. Тому щ приводи потр!бно на еташ !хнього проектування досль джувати на власн! коливання з використанням динам!чних моделей, вщповвд-них до к!нематичних схем привода.
Лiтература
1. Крик М.Д. Мехашчне оброблення деревини та деревних матерiалiв : шдручник [для студ. ВНЗ] / М.Д. Крик. - Львш : Вид-во "Кольорове небо", 2006. - 412 с.
2. Верстат с^чкопилковий з консольно-телескопчним супортом СКТП 505-2. Паспорт i керiвництво з монтажу та експлуатаци. - Львiв : Вид-во УкрДЛТУ. - 2000. - 25 с.
3. Верстат ст^чкопилковий горизонтальний модель ТЕТ-900: керiвництво з експлуатаци та обслуговування / концерн ТЕТ. - Тернопшь : Вид-во ТЕТ, 2005. - 10 с.
4. Верстат ст^чкопилковий горизонтальний модель ТТМ-800: кершництво з експлуатаци та обслуговування : пер. з пол. СП "Ройек-Львш" / польська фiрма "ZakladMetalowyStefan: Drozdowski". - Львш : Вид-во "Ройек-Львш", 2001. - 35 с.
5. Ребезнюк 1.Т. Розвиток наукових основ розпилювання деревини на стрiчкопилкових ве-рстатах : дис. ... д-ра техн. наук: спец. 05.05.04 / 1.Т. Ребезнюк. - Львш, 2009. - 375 с.
6. Пилипчук М.1. Дослщження показниюв точностi пиляння колод на горизонтальному стрiчкопилковому верстатi / М.1. Пилипчук, С.П. Степанчук // Науковий вiсник УкрДЛТУ : зб. наук.-техн. праць. - Львш : Вид-во УкрДЛТУ. - 2005. - Вип. 15.3 - С. 145-152.
7. Thunell B. StabilityoftheBandSowBlade / B. Thunell // Holzols Roh-undwerk stoff. - 1970. -№ 9. - Pp. 343-348.
Дзюба Л.Ф., Меньшикова О.В, Лищинская Х.И., Ребезнюк И. Т. Крутильные колебания привода механизма подачи ленточнопильного станка
Проанализированы известные схемы приводов механизмов подачи ленточнопиль-ных станков. Построена динамическая модель привода механизма подачи, который состоит из электродвигателя, ременной и цепной передач. Для исследования собственных крутильных колебаний привод механизма подачи представлен в виде тримассовой приведенной расчетной схемы. На основании аналитического решения системы дифференциальных уравнений собственных крутильных колебаний динамической модели привода определены частоты этих колебаний. Исследовано влияние жесткости упругих звеньев на частоту собственных колебаний привода механизма подачи.
Ключевые слова: ленточнопильный станок, привод, механизм подачи, жесткость, свободные колебания, собственные частоты.
Dzyuba L.F., Menshykova O. V., Lyschynska H.I., Rebeznyuk I. T. Torsional Vibrations of Bandsaw Machine Drive Feeders
The analysis of the well-known drive feeders schemes of band saw machines is conducted. A drive feeder dynamical model which consists of an electric motor, belt and chain drives, has been created. In order to investigate band sawing carriage feeder proper torsional vibrations, an inputting mechanism is presented in the form of a consolidated scheme with three masses. Based on the free analytical solution of a differential equations system, free torsional vibrations frequencies have been determined. This research reveals the influence of elastic linkage stiffness on the drive feeder free frequency vibration.
Keywords: bandsaw machine, drive, feeder, stiffness, free vibration, free frequency.
УДК 677.016.1/.6 Доц. Г.Д. Кобищан, канд. техн. наук - ВНЗ Укоопсптки
"Полтавськийуниверситет економжи I торггвлг"
НОВ1 П1ДХОДИ В ОЦ1НЮВАНН1 М'ЯКОСП ЛЛЯНИХ ТКАНИН
Представлено результати оцшювання м'якост чистолляних платтяних тканин, об-роблених за сучасною енергозбер1гаючою технолопею пом'якшення ¡з застосуванням нових, запропонованих автором рецептур пом'якшувач1в. Органолептичш методи ощ-нювання м'якост мають низку недолшш, але це едиш методи, яю дають змогу врахува-ти думку споживача щодо матер1алу з метою покращення конкурентоспроможност ос-таннього. Дослщжено доцшьшсть застосування експертних метод1в для оцшювання м'якост лляних платтяних тканин та !х узгоджешсть ¡з результатами шструментальних дослщжень.
