CC BY
12
ЛЕНТОЧНОПИЛЬНЫЕ СТАНКИ НА ОСНОВЕ ДЛИННЫХ КОНТАКТОВ ТРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ПОКОЯ
Руднев В.Д., Шилько В.К., Кондратюк А.А. (ТГАСУ, ТПУ, г. Томск, РФ)
In the report the scientific direction of development of mechanisms of cutting of tape machine tools is considered on the basis of long contacts offriction of relative rest. Layout circuits of mechanisms of cutting with use of transfer «a pulley - flexible working body - a tape saw» and the basic settlement formulas are resulted.
В настоящее время повышение эффективности работы ленточных пил ищут в способах сообщения им главного рабочего движения. Одним из них является отказ от традиционной компоновочной схемы механизма резания, основанной на сообщении главного рабочего движения ленточной пиле посредством двух вращающихся шкивов. Однако предлагаемые технические решения не до конца исследованы и носят односторонний характер, основанный на превалировании одного из значимых факторов обеспечения эффективной работы ленточной пилы. Хотя само направление разработок и исследований является технически обоснованным, так как традиционная компоновочная схема механизма резания ленточнопильного станка исчерпала свои возможности к совершенствованию, не обеспечивает устойчивых опорных реакций для пилы возле зоны резания, надежно удерживающих ее от смещения по шкивам. Так, например, напряжения от усилия предварительного натяжения Т0 в ленточной пиле а0 = 60 ...100 МПа, сравнимы с напряжениями от натяжения в рамных пилах (а0 = 60 ... 90 МПа), [1,2]. Однако ленточнопильные станки работают с подачей на зуб гораздо меньшей, чем лесопильные рамы, получая при распиловке вместо опилок древесную пыль. Это говорит о том, что ленточные пилы не воспринимают нормальную подачу на зуб из-за низкой устойчивости.
Поиск новых способов сообщения ленточной пиле главного рабочего движения связан с наличием дуг относительного скольжения на шкивах станка, возникающих в передаче гибкой связью «шкив - ленточная пила». Одна из дуг относительного скольжения располагается на ведомом шкиве в рабочей ветви пилы возле зоны резания и не способствует удержанию ее в пропиле. Из-за этого возникает двухмерная дисторсия траектории движения зубьев ленточной пилы, снижающая ее устойчивость. Разрабатывая новые конструктивные схемы механизмов резания ленточнопильных станков, недостаточно внимания уделяют вопросам трения, особенно трению относительного покоя, благодаря которому возникают устойчивые опорные реакции на действие нормальной составляющей силы резания и ленточная пила удерживается на шкивах и в пропиле.
Для снижения негативных воздействий трения относительного скольжения на устойчивость движения ленточных пил по шкивам были разработаны несколько новых компоновочных схем механизмов резания ленточнопильных станков, представленных на рис.1. За основу новых схем была взята полноприводная схема, в которой вместо одного двигателя на ведущем шкиве, устанавливаются два на обоих шкивах такой же суммарной мощности [3]. При этом синхронизация вращения электродвигателей происходит самой гибкой связью, которой в данном случае яв-
ляется ленточная пила. Так же были разработаны полноприводные схемы на основе длинных контактов трения относительного покоя (ДКТ ОП) с использованием передачи «шкив - гибкий рабочий орган - ленточная пила», достаточно хорошо зарекомендовавшие себя при распиловке древесины. В качестве гибких тяговых рабочих органов использовались клиновые ремни различной жесткости.
а)
б)
^ о.п.2
^ с.к.2
^ о.п.2
^ с.к.2
Ь о.п.3 Ьо.п.2
ск.1
^ о.п.1
ск.1
в)
Рисунок 1- Компоновочные схемы механизмов резания горизонтальных лен-точнопильных станков на основе ДКТ ОП:
а) - полноприводная с одним привод-направляющим устройством и направляющей ленточно-конвейерного типа;
б) - полноприводная с привод-направляющим, приводным виброгасящим и двухсторонним направляющим устройствами.
в) - полноприводная с одним гибким рабочим органом, имеющим свою систему натяжения, на зависящую от системы натяжения ленточной пилы.
Сила сцепления, с которой ленточная пила удерживается на гибком рабочем органе, должна составлять:
- для станков, работающих с односторонним отжимом ленточной пилы
Ртр.о,.=[Т0 + tgy 2 )]■ f > Рн (1)
где f - коэффициент трения между гибким рабочим органом и ленточной
пилой;
и - углы отжима ленточной пилы привод-направляющими устройствами от линии периферии шкивов;
- для станков с двухсторонним поджимом ленточной пилы
Ртр о .п.= 2р ■ f < Рн (2)
где р - давление на ленточную пилу со стороны гибких рабочих органов направляющих или привод-направляющих устройств.
Зависимости (1) и (2) позволяют определять рациональные параметры гибких рабочих органов передачи «шкив - гибкий рабочий орган - ленточная пила»
Длина зон относительного скольжения не зависит от длины контакта ленточной пилы с гибким рабочим органом и, будет определяться как
= 2Т о(е 1) (3)
ск tуд(е- +1) ( )
где 1уд - удельная сила трения, зависящая от соотношения жесткостей пилы и гибкого тягового рабочего органа.
На основании выполненных исследований было установлено:
- сущность процесса передачи тягового усилия в рассмотренных схемах механизмов резания ленточнопильных станков одинакова, так как они все относятся к передачам трением первого вида;
- процесс передачи тягового усилия в ленточнопильных станках на основе ДКТ ОП происходит при возникновении зоны относительного скольжения в результате изменения натяжения взаимодействующих трущихся элементов;
- длина зоны относительного скольжения между ленточной пилой и гибким рабочим органом зависит от соотношения их жесткостей. Ее можно уменьшать, повышая жесткость тягового рабочего органа;
- механизмы резания ленточнопильных станков на основе ДКТ ОП должны передавать главное движение ленточной пиле тянущей ветвью гибкого рабочего органа, которая не испытывает ослабления натяжения при работе в соответствии с соотношением Ж. Понселе [4, 5];
К оценке эффективности работы новых схем следует добавить, что схему, представленную рис. 1. б), можно применять с симметричным расположением двух привод-направляющих устройств, однако в этом случае привод гибкого рабочего органа на левом устройстве необходимо давать на направляющий (малый) шкив, чтобы не было ослабления прилегающей к ленточной пиле ветви гибкого рабочего органа. Регулировку нужного положения ленточной пилы можно производить традиционными методами, т. е. с помощью уклонов, или же (что гораздо лучше) путем выдвижения направляющих роликов привод-направляющих устройств. При применении в схеме механизма резания направляющих ленточно-конвейерного
типа, положение ленточной пилы может регулироваться разностью направлений углов движения ленточной пилы и гибких рабочих органов.
Схема, представленная на рис.1. в), не обеспечивает каких-либо преимуществ, по сравнению с предыдущей в плане повышения точности распиловки, однако долговечность гибкого рабочего органа у нее выше. Кроме того, в данном случае виброактивность ленточной пилы будет гораздо ниже, чем во всех других схемах.
Как видно из полученных результатов, лучшие условия при передаче главного движения ленточной пиле обеспечивают схемы полноприводных механизмов резания на основе ДКТ ОП с использованием передачи главного движения ленточной пиле типа «шкив - гибкий рабочий орган - ленточная пила».
Выводы
1. Можно разработать достаточно большое количество компоновочных схем механизмов резания ленточнопильных станков на основе ДКТ ОП, однако при этом необходимо, чтобы гибкий рабочий орган при соприкосновении с ленточной пилой работал тянущей (рабочей) ветвью;
2. Наилучшие результаты при передаче главного движения ленточным пилам получаются при использовании полноприводных схем ленточнопильных станков с надетыми на шкивы гибкими промежуточными рабочими органами, передающими движение от шкива к ленточной пиле;
3. В качестве гибких рабочих органов могут быть использованы: ремни, ленты, гусеницы или цепи. При этом, необходимо чтобы контактная жесткость материала гибкого рабочего органа не превосходила контактную жесткость ленточной пилы.
4. Для повышения усилия сцепления ленточной пилы с тяговыми гибкими рабочими органами можно применять системы с двухсторонним поджимом или устанавливать промежуточные опоры в контуре тяговых органов привод-направляющих устройств.
Литература
1. Грубе А.Э. Станки и инструменты по деревообработке. - М.- Л.: Гослес-бумиздат, 1949. - 703 с.
2. Прокофьев Г.Ф. Интенсификация пиления древесины рамными и ленточными пилами.- М.: Лесная промышленность, 1990.- 240 с.
3. Патент 2165842 РФ МКИ 7В 27 В 15/04 Ленточнопильный станок./ В.К. Шилько // Изобретения. Полезные модели.- 2001 - № 12. - С. 395.
4. Феоктистов А.Е. Ленточнопильные станки. - М.: Лесная промышленность, 1976. - 152 с.
5. Светлицкий В.А. Передачи с гибкой связью, М.: Машиностроение, 1967. -153 с.
