Научная статья на тему 'Методика расчета нагрузок в приводе вертикальной подачи штрипсового станка с выпуклой траекторией распиливания'

Методика расчета нагрузок в приводе вертикальной подачи штрипсового станка с выпуклой траекторией распиливания Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
44
7
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ШТРИПСОВЫЙ СТАНОК / ПИЛЬНАЯ РАМА / ВЫПУКЛАЯ ТРАЕКТОРИЕЙ РАСПИЛИВАНИЯ / ХОДОВОЙ ВИНТ / ХОДОВАЯ ГАЙКА / ПРИВОД ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОДАЧИ / ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ЗВЕНЬЯ / ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ / STRIP SAWING MACHINE / SAW FRAME / CURVE SAWING TRAJECTORY / ACTUATING SCREW / SLIDE NUT / VERTICAL FEED DRIVE / TRANSFER MEMBERS / DYNAMIC LOADS

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Секретов М.В., Губанов С.Г.

Дано описание состояния современной камнеобрабатывающей промышленности. Одними из самых используемых станков для распиловки высокопрочных камней, (гранит и мрамор) являются штрипсовые станки. Охарактеризована конструкция и принцип работы штрипсового распиловочного станка с выпуклой траекторией распиливания. Данная траектория является одной из самых эффективных с точки зрения производительности и износа рабочего инструмента. При этом для привода станка характерны большие динамические нагрузки. В связи с этим возникают многочисленные отказы систем станка. Чтобы выявить и устранить причины отказов была разработана методика расчета нагрузок в системе «пильная рама» и приводе вертикальной подачи пильной рамы с выпуклой траекторией ее движения. Ключевым звеном для расчета нагрузок в приводе вертикальной подачи пильной рамы являются ходовые винты и ходовые гайки вертикальной подачи пильной рамы. Дан порядок расчета для определения нагрузок в этих деталях. Определены зависимости этих нагрузок от угла отклонения маятниковой подвески и от времени работы станка. Найдены крутящий момент на ходовом винте и других звеньях привода вертикальной подачи, построены зависимости изменения этих величин от угла отклонения маятниковой подвески и от времени работы станка. Дан анализ полученных зависимостей. Данная методика может применяться только для жесткой системы передаточных звеньев. Полученные зависимости необходимы для прочностного анализа передаточных звеньев. Этот анализ позволяет определить оптимальные динамические, режимные и конструктивные параметры станка.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Load calculation technique for vertical feed drive of curve strip sawing machine

The current situation in the stone cutting industry is described, and the significant role of stone sawing machines in the production process is emphasized. The design and operating principle of a curve strip sawing machine are characterized. The curved trajectory of sawing is one of the most efficient techniques from the viewpoint of productivity and wear resistance of the sawing tool. On the other hand, the machine drive is subjected to high dynamic loads in this case, and the machine systems suffer from numerous failures. Such systems are the saw frame and vertical feed drive. Frequent failures take place in slide nuts, gear wheels, tooth wheels, bearings, shafts, couplings, electric motors, etc. Aimed to reveal and exclude the causes of failures, the load calculation procedure is developed for the saw frame and vertical feed drive of a curve strip sawing machine. The key elements in the calculation of loads in the vertical feed drive of the saw frame are actuating screws and slide nuts. The sequence of calculating loads in these parts is set. The dependence of the loads on the pendulum gear tilt angle and the machine run time is determined. The torques of the actuating screw and other units of the vertical feed drive are found, the curves of the torques, pendulum gear tilt angle and machine run time are plotted and analyzed. This procedure is only applicable to a rigid system of transfer members. The obtained relations are required for the strength analysis of transfer members to determine optimal dynamic parameters, operating conditions and design values of sawing machines.

Текст научной работы на тему «Методика расчета нагрузок в приводе вертикальной подачи штрипсового станка с выпуклой траекторией распиливания»

УДК 622.022

М.В. Секретов, С.Г. Губанов

МЕТОДИКА РАСЧЕТА НАГРУЗОК В ПРИВОДЕ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОДАЧИ ШТРИПСОВОГО СТАНКА С ВЫПУКЛОЙ ТРАЕКТОРИЕЙ РАСПИЛИВАНИЯ

Аннотация. Дано описание состояния современной камнеобрабатывающей промышленности. Одними из самых используемых станков для распиловки высокопрочных камней, (гранит и мрамор) являются штрипсовые станки. Охарактеризована конструкция и принцип работы штрипсового распиловочного станка с выпуклой траекторией распиливания. Данная траектория является одной из самых эффективных с точки зрения производительности и износа рабочего инструмента. При этом для привода станка характерны большие динамические нагрузки. В связи с этим возникают многочисленные отказы систем станка. Чтобы выявить и устранить причины отказов была разработана методика расчета нагрузок в системе «пильная рама» и приводе вертикальной подачи пильной рамы с выпуклой траекторией ее движения. Ключевым звеном для расчета нагрузок в приводе вертикальной подачи пильной рамы являются ходовые винты и ходовые гайки вертикальной подачи пильной рамы. Дан порядок расчета для определения нагрузок в этих деталях. Определены зависимости этих нагрузок от угла отклонения маятниковой подвески и от времени работы станка. Найдены крутящий момент на ходовом винте и других звеньях привода вертикальной подачи, построены зависимости изменения этих величин от угла отклонения маятниковой подвески и от времени работы станка. Дан анализ полученных зависимостей. Данная методика может применяться только для жесткой системы передаточных звеньев. Полученные зависимости необходимы для прочностного анализа передаточных звеньев. Этот анализ позволяет определить оптимальные динамические, режимные и конструктивные параметры станка.

Ключевые слова: штрипсовый станок, пильная рама, выпуклая траекторией распиливания, ходовой винт, ходовая гайка, привод вертикальной подачи, передаточные звенья, динамические нагрузки.

DOI: 10.25018/0236-1493-2019-02-0-136-145

Мировая и российская камнеобраба-тывающая промышленность развивается быстрыми темпами в связи с ростом потребления изделий из камня. К таким изделиям относятся: облицовочные плиты интерьеров и экстерьеров офисов, станций метрополитена, театров, вокзалов, домов культуры, кинотеатров, кафе, ресторанов, магазинов; элементы облицовки площадей, улиц, мостов, набережных, парапетов; монументы памятники, различные декоративные элементы и т.п.

Самыми распространенными материалами для перечисленных изделий являются гранит и мрамор.

Для изготовления облицовочных и декоративных изделий из камня применяют распиловочные, камнекольные, фрезер-но-окантовочные, водные и водно-абразивные, шлифовальные, бучардовочные, термообрабатывающие станки. Одним из самых трудоемких операций камне-обработки является распиловочная. Распиловочные станки бывают баровыми,

ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 2. С. 136-145. © М.В. Секретов, С.Г. Губанов. 2019.

штрипсовыми, дисковыми и канатными [1-14].

Высокопроизводительным и самым дешевым методом распиливания гранитов является штрипсовый. Он в 1,5— 2 раза дешевле алмазного дискового и алмазно-канатного. Конструкция штрип-сового станка представлена на рис. 1 и 2. Эти станки используются на камнеобра-батывающих предприятиях для получения тонких плит-заготовок (толщиной до 40 мм) с большими размерами по длине и ширине (до 2,5 м).

Исполнительным органом таких станков является пильная рама с поставом пил, которые совершают возвратно-поступательные движения по криволинейной траектории во время рабочего процесса.

Криволинейная траектория бывает маятниковой, выпуклой, спрямленной и восьмеркообразной. Рабочим инструментом являются пилы, выполненные из длинных незакаленных стальных полос. Абразивным звеном для осуществления рабочего процесса является сталь-

Рис. 1. Схема штрипсового станка MASTERBRETON: 1 — каркас (станина); 2 — маховое колесо; 3 — опора махового колеса; 4 — станочная тележка; 5 — пильная рама; 6 — шатун; 7 — маятниковые подвески пильной рамы; 8 — двигатель привода маховика; 9 — привод рабочей подачи и подъема-опускания пильной рамы; 10 — распределитель пульпы

Fig. 1. Strip sawing machine schematic: 1—frame; 2—flywheel; 3—flywheel support; 4—bogie; 5—saw frame; 6—piston rod; 7—pendulum gears of saw frame; 8—flywheel engine; 9—drive of cutting stroke and up/down saw frame trip; 10—pulp distributor

Рис. 2. Кинематическая схема рабочей подачи с вариаторным регулированием скорости движения пильной рамы штрипсового станка: 1 — электродвигатель рабочей подачи; 2 — электродвигатель ускоренной подачи; 3 — система вариаторного регулирования; 4 — планетарный редуктор; 5 — зубчатая муфта; 6 — кулачковая муфта; 7, 8 — цилиндрические зубчатые колеса (цилиндрический редуктор); 9 — втулочная муфта; 10 — дисковая муфта; 11, 12, 13 — коническая вал — шестерня; 14, 15 — коническое зубчатое колесо; 16 — ходовой винт; 17 — ходовая гайка Fig. 2. Regular feed architecture with variable adjustment the strip saw frame velocity: 1—regular feed motor; 2—quick-action feed motor; 3—variable adjustment system; 4—epicyclic gear; 5—tooth-type coupling; 6—jaw coupling; 7, 8—cylindrical wheel (spur-gear speed reducer); 9—sleeve coupling; 10—disc coupling; 11, 12, 13—bevel gear-shaft; 14, 15—bevel wheel; 16—actuating screw; 17—slide nut

ная дробь. Во время рабочего цикла пилы захватывают дробь, подающуюся сверху, и протаскивают ее по дну пропила, производя разрушение гранита.

Выпуклая траектория распиливания гранитных блоков является одной из самых эффективных. Она характеризуется постоянством контакта рабочего инструмента (штрипсовой пилы) с распиливаемым блоком, что влияет на более равномерный износ штрипсовой пилы. При этом снижается неравномерность процесса распиливания при увеличении его производительности [1, 3].

У штрипсовых станков с выпуклой траекторией движения пильной рамы во время рабочего процесса возникают большие динамические нагрузки в элементах привода качания пильной рамы и в элементах привода рабочей подачи пильной рамы. В связи с этим возникают многочисленные отказы деталей этих систем.

К ним можно отнести:

• смятие и обрыв резьбы ходового винта и ходовой гайки от усталостного разрушения и пластической деформации;

• поломка при внезапных перегрузках и усталостный износ деталей передаточных механизмов (шестерни, зубчатые колеса, подшипники, валы, муфты, шпонки, шлицы и т.д.);

• сгорание обмоток электродвигателей рабочей подачи и ускоренного перемещения пильной рамы из-за попадания влаги внутрь и из-за перегрузок.

Для того чтобы повысить надежность перечисленных элементов, необходимо знать характер и величину нагрузки, действующие на эти элементы. В данной работе описан аналитический метод нахождения нагрузок в системе «пильная рама» и приводе рабочей подачи пильной рамы (рис. 3) с выпуклой траекторией ее движения.

Рис. 3. Схема системы «пильная рама» Fig. 3. Saw frame schematic

Схема системы «пильная рама» представлена на рис. 3, где Rp — длина маятниковой подвески, м; S — расстояние между точками подвеса 02 и 02„ м; L — расстояние между точками крепления маятниковых подвесок к пильной раме M и N, м; и — текущие углы отклонения маятниковых подвесок, рад; ß — угол отклонения пильной рамы от горизонтального положения, рад.

Ключевым звеном для определения нагрузок в приводе вертикальной подачи пильной рамы являются ходовые винты и гайки. Осевая нагрузка на ходовые винты определяется исходя из фор -мулы [15—17]:

FiXB - Q ~ , Н

(1)

где Q — нагрузка, действующая со стороны блока на пильную раму и приведенная к ходовому винту, Н.

Значение 0 определяется на основании величины усилия на штрипсовую пилу Р со стороны распиливаемого блока. Величина Р определяется опытным путем. Результаты проведенных исследований по определению критического усилия на штрипсовую пилу Ртах приведены в литературе [1, 3]. Определение значения Q основывается на решении уравнения упругой линии балки (штрип-совой пилы).

Величина нагрузки Q определяется по следующей формуле:

Q = 1. п • Р • е, , Н (2)

4

где п — количество задействованных в распиливании пил, установленных в раме; Е. — коэффициент приведения сил Р к /-му ходовому винту. Коэффициент Е. зависит от геометрических параметров системы «пильная рама» и от текущего значения угла отклонения маятниковых подвесок или ¥2.

Рис. 4. Центр инерции С системы «пильная рама — 1 маятниковая подвеска — 1 ходовая гайка»штрипсового станка: 1 — пильная рама; 2, 3 — маятниковая подвеска (2 — ось маятника, 3 — маятник)

Fig. 4. Center of inertia C in the saw frame—1 pendulum gear—1 slide nut system of strip sawing machine: 1—saw frame; 2, 3—pendulum gear (2—axis of pendulum; 3—pendulum)

Значение в формуле (1) — суммарная сила тяжести и инерции, действующая на /-ый ходовой винт. Значение для 3-го и 4-го ходового винта определяется по формуле (здесь система «пильная рама — маятниковые подвески — ходовые гайки» рассматривается как физический маятник [18])

^хв=тс{ё~£мп • a(Y2)• sin|Y21 +

Н, (3)

где х¥2 — угол отклонения маятниковой подвески, рад; тс — масса (кг) системы «пильная рама — 1 маятниковая подвеска — 1 ходовая гайка»; £ — ускорение свободного падения, £ = 9,8 м/с2; а(^2) — центр инерции системы «пильная рама — 1 маятниковая подвеска — 1 ходовая гайка», м (рис. 4); еМП — угловая скорость (с-1) маятниковой подвески (находится, как производная функции угла отклонения маятниковой подвески ¥2); юМП — угловое ускорение (с-2) маятниковой подвески (находится, как вторая производная функции угла отклонения маятниковой подвески ¥2).

На основании полученной формулы (1) строим зависимость Р3ХВ(^2).

Она представлена в двух вариантах на рис. 5, а и б. Из графиков определяется максимальная и минимальная нагрузки на ходовые винты. Величина максимальной нагрузки необходима при расчетах на прочность ходовых винтов и гаек. Величина максимальной, минимальной нагрузки необходимы при расчетах на выносливость.

Зависимость Р3ХВ(^2), изображенная на рис. 5, б характеризуется превышением значения силы Р3ХВ нулевой отметки. Такой режим работы станка крайне нежелателен, так как при изменении знака сил Р.ХВ, то есть при изменении вектора силы РХВ в витках ходового винта и гайки происходит смена работающих поверхностей (поверхностей трения). Этот процесс особенно опасен при большой степени изношенности ходовой гайки и винти, то есть при наличии между ними люфта.

При смене рабочих поверхностей витков резьбы происходит удар. В этом случае может произойти разрушение ходового винта и гайки от удара или удар -ной усталости.

Определив нагрузку РХВ на ходовой винт, можно, исходя из этого, определить

а)

2x10

К

зхв Н .

1x10 2x10 3x10 4x10 5x10 6x10 7x10

б) ^ЗХВ'

Н lxio

-0.2 -0.1

4*2, рад

-1x10 -2x10 -3x10 -4x10 -5x10 -6x10

-7x10

-0.2

рад

Рис. 5. Зависимость нагрузок, действующих на ходовой винт 3 F3XB от угла отклонения маятниковой подвески с максимальным значением F3XBMAX < 0 (а); F3XBMAX > 0 (б)

Fig. 5. Loads on actuating screw 3 F3XB versus pendulum gear tilt angle (a) maximum F3XBMAX < 0;

(б) F3

'эхв> Н-м

Мдвл, Н-м 1.12

0.4 0.5 0.6

рад

Рис. 6. Зависимость момента, действующего на ходовом винте F,VD„„V от угла отклонения

ЗлВ.МАл

маятниковой подвески

Fig. 6. Torque of actuating screw F3XBMAX versus pendulum gear tilt angle

момент на ходовом винте MiXB [19, 20] по формуле

M =Fxb

iVf,VD -

— , Н-м, (4)

2я- Чвп

где Бх — ход винта, то есть расстояние между соседними витками одной и той же винтовой линии, измеренной по образующей цилиндра, м; Бх = SZ, где Б — шаг винта, то есть расстояние между соседними витками, измеренное по образующей цилиндра независимо от того, принадлежат ли эти соседние витки одной и той же линии или другим, ей параллельным, м; Z — число заходов винта (число параллельных винтовых линий); ПВП — к.п.д. винтовой пары. Зная значения М.ХВ и передаточные числа звеньев, можно рассчитать крутящие моменты

Мдв.1 = Е-

0.4 0.5 0.6 рад

Рис. 7. Зависимость момента, действующего на электродвигателе М от угла отклонения маятниковой подвески

Fig. 7. Torque of electric motor MDV versus pendulum gear tilt angle T2

на различных звеньях рабочей подачи МЗВ и крутящий момент на электродвигателе 1 (см. рис. 7 и 10)

Mв-, Н-м, (5)

1 'l-iXB ' Л1-iXB

где /'1iXB — передаточное число от вала электродвигателя 1 (см. рис. 2) до /-го ходового винта, n1-iXB — к.п.д. кинематической цепи «электродвигатель 1 — /-ый ходовой винт»; m — количество ходовых винтов.

Графики крутящих моментов на звеньях привода вертикальной подачи пильной рамы от угла отклонения маятниковой подвески и от времени представлены на рис. 6—10.

Отрезки кривых на рис. 5 и 6 (графики соответствуют одному и тому же

Рис. 8. Зависимость нагрузок, действующих на ходовой винт 3 F3XB от времени работы станка t Fig. 8. Curve of loads on actuating screw 3 F and machine run time t

Рис. 9. Зависимость момента, действующего на ходовом винте F1XB от времени работы станка t Fig. 9. Actuating screw torque versus machine run time t

режиму работы) при угле отклонения от +0,02 до +0,32 рад. соответствуют движению пильной рамы в контакте с распиливаемым блоком. При этом происходит процесс перекатывания с проскальзыванием пилы по дну пропила. Таким образом осуществляется операция распиливания. Абразивным элементом при распиливания является стальная закаленная дробь, которая подается в пропилы сверху в жидкой известковой пульпе.

Отрезки от -0,13 до +0,02 рад. и от +0,32 до +0,48 рад. соответствуют свободному движению пильной рамы (вне контакта с распиливаемым блоком). Причем отрезки при от +0,02 до +0,11 рад. и от +0,23 до 0,32 рад. соответствуют началу и концу контакта штрипсовой пилы с блоком, которые происходят в крайних точках распиливаемого блока. Контакт пил с распиливаемы блоком на отрезке при от +0,02 до +0,32 рад. является в некотором приближении точечным. Характер графика Мав(^2) свидетельствует, что цикл нагружения передаточных звеньев, связанных с /-ым ходовым винтом

является пульсационным (отнулевым), т.е. когда минимальное значение момента доходит до нуля. При этом показатель асимметрии цикла г равен нулю.

Из характера графика МДВ1(^2) видно, что цикл нагружения двигателя и звеньев, передающих общую нагрузку на все винты (на два или четыре), является асимметричным с показателем г, равным положительному значению близкому нулю. Такой асимметричный цикл близок пульсационному.

Эффективная и надежная работа современных штрипсовых станков невозможна без анализа динамики работы. Эта задача актуальна для системы «пильная рама» и привода вертикальной подачи штрипсовых рамных станков с выпуклой траекторией движения пильной рамы. Основой для динамического анализа этих систем является формула (1) для определения нагрузок на ходовые винты.

Входными данными для расчета формулы (1) являются геометрические кинематические и силовые параметры, которые позволяют определить динамику

Рис. 10. Зависимость момента, действующего на Fig. 10. M motor torque versus machine run time t

tX ^

электродвигатели M№ от времени работы станка t

системы «пильная рама» и передаточных звеньев вертикальной подачи штрипсо-вых рамных станков с выпуклой траекторией движения пильной рамы. Выходными данными являются зависимости нагрузок на ходовые винты рассматриваемых систем от угловых отклонений маятниковых подвесок или от времени работы.

С помощью формул (4) и (5) определяются нагрузки — крутящие моменты в передаточных звеньях привода вертикальной подачи и на валу электродвигателя. Формулы (4) и (5) могут применяться только для жесткой системы

передаточных звеньев, т.е. в условиях хорошей смазки узла «ходовой винт — ходовая гайка», при достаточно большом диаметре передаточных валов и т.п. Анализ нагрузок в нежесткой системе передаточных звеньев будет рассмотрен в следующих статьях.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Полученные зависимости необходимы для анализа прочности, выносливости, устойчивости рабочих звеньев. Этот анализ позволяет определить оптимальные динамические, режимные и конструктивные параметры станка. Данная методика актуальна на этапе проектирования и эксплуатации станков.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Картавый Н. Г., Сычев Ю. И., Волуев И. В. Оборудование для производства облицовочных материалов из природного камня. — М.: Машиностроение, 1988. — 240 с.

2. Сычев Ю. И., Берлин Ю.Я. Распиловка камня. — М.: Стройиздат, 1989. — 320 с.

3. Сычев Ю.И., Берлин Ю.Я., Шалаев И.Я. Оборудование для распиловки камня. — Л.: Стройиздат, 1983. — 288 с.

4. Казарян Ж.А. Природный камень в строительстве: обработка, дизайн, облицовочные работы. — М.: ООО НИПЦ «Петракомплект», 2010. — 184 с.

5. Careddu N., Lanceni G. La segagione dei blocchi di granito mediante telaio a graniglia: i punti di forza della tecnologia tradizionale. The sawing of granite blocks with gang-saw: strong points of the traditional technology. University of Cagliari, Studi & ricerche, Italy. 2015.

6. Dino Car, Tomislav Baric. Pogon za proizvodnju i obradu kamena. Sveuciliste josipa jurja strossmayera u Osijeku «Karat d.o.o.». Osijek, Hrvatska, 2016.

7. Jawad Alhaj. Effects of the thickness of block cutting machine gang saw on waste percentages and productivity. Palestine Polytechnic University, Third International Conference on Energy and Environmental Protection in Sustainable Development (ICEEP III), October 9—10, 2013, Hebron, West Bank, State of Palestine

8. Joana Fonseca Pita. Acompanhamento técnico e controlo de qualidade de produçao na pedreira e na serraçao da empresa Plácido José Simôes S. A. Relatório de estágio. Évora.: Uni-versidade de Évora, 2014. 234 p.

9. Sandeep Acharya, C.G. Ramachandra. Optimization of automated granite processing plant. International Journal of Research in Science And Technology. Department of Mechanical Engineering Srinivas Institute of Technology Mangaluru, India. 2015, Vol. No.5, Issue No. I, Jan-Mar.

10. United states patent US 8,973,566 B2. Workpiece for frame gang saw, method forcutting the workpiece, and product cut by the method. Date of Patent: Mar. 10, 2015. Hee-Dong Park, Gyunggi-do (KR); Nam-Kwang Kim, Chungcheongbuk-do (KR).

11. United states patent US 9,868,226 B2. Stone cutting device. Date of Patent: Jan. 16, 2018. Dae-Yeon Rhee, Gyenggi-do (KR); Nam-Kwang Kim, Chungcheongbuk-do (KR); Doo-Hoe Kim, Chungcheongbuk-do (KR); Hee-Dong Park, Gyenggi-do (KR).

12. Першин Г. Д., Голяк С. А., Уляков М. С., Караулов Н. Г., Сорокин И. С., Домнин В. Ю., Иш-такбаев Р. Ф. Современные технологии добычи блочного гранита // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. — 2014. — № 12. — С. 163—167.

13. Першин Г.Д., Уляков М. С. Анализ существующих технологических схем добычи гранитных блоков // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. — 2014. — № 12. — С. 163—167.

14. Першин Г.Д., Караулов Н. Г., Уляков М. С. Современные технологические схемы добычи блочного высокопрочного камня // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. — 2015. — № 3. — С. 5—11.

15. Секретов В. В., Секретов М. В. Расчет нагрузок в приводе рабочей подачи штрипсово-го станка с выпуклой траекторией движения пильной рамы // Горные машины и автоматика. — 2003. — № 11. — С. 38—40.

16. Секретов М. В., Секретов В. В., Губанов С. Г. Повышение эффективности эксплуатации штрипсовых станков для распиливания гранитных блоков // Горное оборудование и электромеханика. — 2011. — № 4. — С. 44—49.

17. Губанов С. Г., Секретов В. В., Секретов М. В. Анализ динамических нагрузок в приводе вертикальной подачи штрипсового станка // Горное оборудование и электромеханика. — 2014. — № 3. — С. 32—36.

18. Воронков И. М. Курс теоретической механики. — М.: Наука, 1964. — 596 с.

19. Дмитриев В.А. Детали машин. — Л.: Судостроение, 1970. — 792 с.

20. Горбатюк С. М., Веремеевич А. Н., Албул С. В., Морозова И. Г., Наумова М. Г. Детали машин и основы конструирования. — М.: Изд. Дом «МИСиС», 2014. — 424 с.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Секретов Михаил Валентинович1 — кандидат технических наук, доцент, e-mail: msekr@yandex.ru,

Губанов Сергей Геннадьевич 1 — старший преподаватель, 1 НИТУ «МИСиС».

ISSN 0236-1493. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2019. No. 2, pp. 136-145.

Load calculation technique for vertical feed drive of curve strip sawing machine

Sekretov M.V.1, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, e-mail: msekr@yandex.ru, GubanovS.G.1, Senior Lecturer,

1 National University of Science and Technology «MISiS», 119049, Moscow, Russia.

Abstract. The current situation in the stone cutting industry is described, and the significant role of stone sawing machines in the production process is emphasized. The design and operating principle of a curve strip sawing machine are characterized. The curved trajectory of sawing is one of the most efficient techniques from the viewpoint of productivity and wear resistance of the sawing tool. On the other hand, the machine drive is subjected to high dynamic loads in this case, and the machine systems suffer from numerous failures. Such systems are the saw frame and vertical feed drive. Frequent failures take place in slide nuts, gear wheels, tooth wheels, bearings, shafts, couplings, electric motors, etc. Aimed to reveal and exclude the causes of failures, the load calculation procedure is developed for the saw frame and vertical feed drive of a curve strip sawing machine. The key elements in the calculation of loads in the vertical feed drive of the saw frame are actuating screws and slide nuts. The sequence of calculating loads in these parts is set. The dependence of the loads on the pendulum gear tilt angle and the machine run time is determined. The torques of the actuating screw and other units of the vertical feed drive are found, the curves of the torques, pendulum gear tilt angle and machine run time are plotted and analyzed. This procedure is only applicable to a rigid system of transfer members. The obtained relations are required for the strength analysis of transfer members to determine optimal dynamic parameters, operating conditions and design values of sawing machines.

Key words: strip sawing machine, saw frame, curve sawing trajectory, actuating screw, slide nut, vertical feed drive, transfer members, dynamic loads.

DOI: 10.25018/0236-1493-2019-02-0-136-145

REFERENCES

1. Kartavyj N. G., Sychev Yu. I., Voluev I. V. Oborudovanie dlya proizvodstva oblicovochnyh materialov iz prirodnogo kamnya [Equipment for manufacturing facing from natural stone], Moscow, Mashinostroenie, 1988, 240 p.

2. Sychev Yu. I., Berlin Yu. Ya. Raspilovka kamnya [Stone sawing], Moscow, Stroyizdat, 1989, 320 p.

3. Sychev Yu. I., Berlin Yu. Yu., Shalaev I. Ya. Oborudovanie dlya raspilovki kamnya [Stone sawing equipment], Leningrad, Stroyizdat, 1983, 288 p.

4. Kazaryan Zh. A. Prirodnyy kamen' v stroitel'stve: obrabotka, dizayn, oblitsovochnye raboty [Natural stone in construction: dressing, design, facing], Moscow, OOO NIPTS «Petrakomplekt», 2010, 184 p.

5. Careddu N., Lanceni G. La segagione dei blocchi di granito mediante telaio a graniglia: i punti di forza della tecnologia tradizionale. The sawing of granite blocks with gang-saw: strong points of the traditional technology. University of Cagliari, Studi & ricerche, Italy. 2015.

6. Dino Car, Tomislav Baric. Pogon za proizvodnju i obradu kamena. Sveuciliste josipa jurja strossmayera u Osijeku «Karat d.o.o.». Osijek, Hrvatska, 2016.

7. Jawad Alhaj. Effects of the thickness of block cutting machine gang saw on waste percentages and productivity. Palestine Polytechnic University, Third International Conference on Energy and Environmental Protection in Sustainable Development (ICEEPIII), October 9-10, 2013, Hebron, West Bank, State of Pale-

8. Joana Fonseca Pita. Acompanhamento técnico e controlo de qualidade de produçao na pedreira e na serraçao da empresa Plácido José Simoes S. A. Relatório de estágio. Évora.: Universidade de Évora, 2014. 234 p.

9. Sandeep Acharya, C.G. Ramachandra. Optimization of automated granite processing plant. International Journal of Research in Science And Technology. Department of Mechanical Engineering Srinivas Institute of Technology Mangaluru, India. 2015, Vol. No.5, Issue No. I, Jan-Mar.

10. United states patent US 8,973,566 B2. Workpiece for frame gang saw, method forcutting the work-piece, and product cut by the method. Date of Patent: Mar. 10, 2015. Hee-Dong Park, Gyunggi-do (KR); Nam-Kwang Kim, Chungcheongbuk-do (KR).

11. United states patent US 9,868,226 B2. Stone cutting device. Date of Patent: Jan. 16, 2018. Dae-Yeon Rhee, Gyenggi-do (KR); Nam-Kwang Kim, Chungcheongbuk-do (KR); Doo-Hoe Kim, Chungcheongbuk-do (KR); Hee-Dong Park, Gyenggi-do (KR).

12. Pershin G. D., Golyak S. A., Ulyakov M. S., Karaulov N. G., Sorokin I. S., Domnin V. Yu., Ishtakbaev R. F. Sovremennye tekhnologii dobychi blochnogo granita [Modern technologies of dimension granite production], Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamental'nykh issledovaniy. 2014, no 12, pp. 163—167. [In Russ].

13. Pershin G. D., Ulyakov M. S. Analiz sushchestvuyushchikh tekhnologicheskikh skhem dobychi granit-nykh blokov [Review of the current process flow sheets in dimension granite production], Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamental'nykh issledovaniy. 2014, no 12, pp. 163—167. [In Russ].

14. Pershin G. D., Karaulov N. G., Ulyakov M. S. Sovremennye tekhnologicheskie skhemy dobychi blochnogo vysokoprochnogo kamnya [Modern process flow sheets for high-strength dimension stone production], Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova. 2015, no 3, pp. 5—11. [In Russ].

15. Sekretov V. V., Sekretov M. V. Raschet nagruzok v privode rabochey podachi shtripsovogo stanka s vypukloy traektoriey dvizheniya pil'noy ramy [Load calculation in regular feed drive of curve strip sawing machine], Gornye mashiny i avtomatika. 2003, no 11, pp. 38—40. [In Russ].

16. Sekretov M. V., Sekretov V. V., Gubanov S. G. Povyshenie effektivnosti ekspluatatsii shtripsovykh stankov dlya raspilivaniya granitnykh blokov [Improving operating efficiency of dimension granite strip sawing machines], Gornoe oborudovanie i elektromekhanika. 2011, no 4, pp. 44—49. [In Russ].

17. Gubanov S. G., Sekretov V. V., Sekretov M. V. Analiz dinamicheskikh nagruzok v privode vertikal'noy podachi shtripsovogo stanka [Analysis of dynamic loads in vertical feed drive of strip sawing machine], Gornoe oborudovanie i elektromekhanika. 2014, no 3, pp. 32—36. [In Russ].

18. Voronkov I. M. Kurs teoreticheskoy mekhaniki [Theoretical mechanics course], Moscow, Nauka, 1964, 596 p.

19. Dmitriev V. A. Detali mashin [Machine parts], Leningrad, Sudostroenie, 1970, 792 p.

20. Gorbatyuk S. M., Veremeevich A. N., Albul S. V., Morozova I. G., Naumova M. G. Detali mashin i osnovy konstruirovaniya [Parts of machines and design principles], Moscow, Izd. Dom «MISiS», 2014, 424 p.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.