CC BY
23
УДК 674.05 Доц. С.М. Комаров, канд. техн. наук;
доц. В.Р. Паста, д-р техн. наук - Укратська академш друкарства
РОЗРАХУНОК ТА КОНСТРУЮВАННЯ ПРУЖИН УДОСКОНАЛЕНОГО ГОЛОВНОГО МЕХАН1ЗМУ Л1СОПИЛЬНИХ РАМ
Показано принципову можливють забезпечити необхщну жорстгасть пружин удосконаленого механiзму люопильних рам. Наведено алгоритм розрахунку пружин розтягу i комп'ютерну програму для автоматизованого розрахунку. Доведено, що необ-хiдну жорсткiсть можна досягнути 2-ма, 4-ма, 6-ма i 8-ма пружинами. Ршення щодо вибору кiлькостi пружин та 1х жорсткостi приймае безпосередньо розробник, виходячи з конструктивних мiркувань.
Ключовг слова: люопильна рама, пружини розтягу.
Ця праця е продовженням роботи [1] 1 спрямована на практичне конструювання пружин удосконаленого головного мехашзму люопильних рам. Отримаш в робой [1] результати дають змогу визначити необхщш параметри для проектування пружин.
На рис. 1 наведено структурну схему удосконаленого мехашзму [1].
2Ъ
/ *
А
4/
~ оЧ|
Рис. 1. Структурна схема головного мехашзму тсопильно!рами
Загальну жорстюсть ус1х пружин обчислюемо за виразом [(3) 1]:
Нащональний лкотехшчний унiверситет Украши
Сзв = ^зв^2/! (1 + ¡2 )
+ 0,25
5(Vк2 + 0,25 -кь)'
(1)
де кь = Ь / 5.
Для лiсопильних рам типу 2Р75-1(2) довжина кривошипа /1 = 0,3 м, шатуна /2 = 2 м, частота обертання кривошипа пкр = 325 хв-1, зведена маса повзуна тзв« 625 кг. Розмiр Ь можна мiняти в певних межах з конструктивних мiрку-вань. Метою ще! роботи е доведення того факту, що цшком можливо пiдiбрати стандартнi пружини, яю забезпечать необхiдну жорсткiсть, а !хня довжина буде вiдповiдати конструктивним розмiрам рами. Як вiдомо [5], основними геомет-ричними параметрами пружин е дiаметр дроту й, дiаметр витка пружини Б i кiлькiсть витюв п.
Розглянемо необхiднi умови проектування пружин:
• сумарна жорстккть ушх пружин вщома наперед 1 обчислюеться за формулою (1);
• кшьшсть пружин повинна бути парним числом, оскшьки конструкция рами си-метрична;
• щдекс пружини, тобто г = Б / й, повинен знаходитись у межах 4.. .10 [5];
• довжина недеформовано! пружини разом з вушками вщома наперед 1 приблиз-но дор1внюе Ь (рис. 1) з урахуванням кр1плення;
• пружина розтягу повинна мати шдльну навивку, тобто початковий зазор мш витками ввдсутнш;
• напруження у пружит за максимально! деформацн у крайтх положеннях повзуна не повинт перевишувати допустимих;
• розрахункова кшьшсть витав пружини задано! жорсткост повинна бути цшим числом;
• кут повороту витав пружини за максимально! деформацл не повинен переви-шувати допустимо! величини;
• д1аметр дроту пружини повинен бути стандартною величиною;
бажано використати стандартну пружину певного класу i розряду згiдно з чинними стандартами [2-5].
Таким чином, визначенню шд-лягають такi параметри (рис. 2): г -юльюсть пружин; й - дiаметр дроту пружини; Б - дiаметр витка пружини; п - кшьюсть робочих витюв пружини; Н0 - довжина недеформовано! пружи-ни з урахуванням вушок;
Доповнимо вираз (1) такими формулами [5]:
Рис. 2. Пружина розтягу
1ндекс пружини:
г = Б / й = 4.10
Напруження у витках пружини: т = к
пй 2
< Гт1, де к =
4г -1 0 615
4г + 4
г
(2) (3)
Жорстюсть пружини: с = ——, вiдповiдно сзв = с ■ г (4)
8г3п
Довжина пружини: Н0 = й ■ п + (0,5...1)Б « Ь (5)
Сила розтягу одше! пружини (рис. 1): Е1 = с ■ Ь (1/со8 р~ 1),
де в = arctg (0,5 ■ 5 / Ь) (6)
Максимальна розрахункова сила [5]: ^шах = .Р1 / 0,925 (7)
Попередш розрахунки показали, що данi пружини можна вщнести до II класу 4 розряду [2], що виготовляються з високояюсно! гарячекатано! леговано! сталi за ГОСТ 14959-79. Допустиме напруження для такого матерiалу прийма-ють т = 800 МПа, а дiаметр дроту обирають з ряду 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63 мм [4] (меншi i бiльшi дiаметри опушенi). Доповнювальни залежностi (1)-(7) цими обмеженнями, отримаемо систему рiвнянь i нерiвностей для обчислення необхiдних параметрiв пружин. Задача не е тривiальною, тому для !! розв'язку було написано спещальну комп'ютерну програму, яка працюе таким чином: спочатку користувач задае кшьюсть пружин г i попереднi значення Ь та 1. Прог-рама визначае необхiдний дiаметр дроту з умови мiцностi, потрiбну жорсткiсть та кiлькiсть виткiв пружини. Далi в iнтерактивному режимi користувач обирае стандартний дiаметр дроту i кiлькiсть виткiв, а програма коректуе щдекс пружини, жорсткiсть i !! довжину з урахуванням обмежень. Програма також розра-ховуе зусилля ^ в пружинi у крайньому положеннi, сумарну масу усiх пружин ш i робочi напруження кручення т у витках пружини. Деяю результати розра-хункiв наведено в табл. 1.
Табл. 1
№ г Ь, мм кН с, кН/мм й, мм Б, мм п Н0, мм т, кг т, мПа
1 2 380 201,5 1,935 63 252 5 377 249,9 780
2 4 407 105,1 1,065 50 202 7 398 329,4 650
3 4 350 95,94 0,8645 45 198 6 315 231,4 780
4 4 298 88,0 0,7049 45 225 5 271 228,4 780
5 6 420 71,61 0,745 40 162 8 360 283,4 700
6 6 367 65,77 0,6146 36 1474 9 360 225,9 780
7 8 380 50,38 0,4837 32 129 10 352 233,1 760
8 8 400 52,03 0,5203 36 147 10 396 336,9 630
Довжину пружини Н0 у таблиц можна змшювати за рахунок форми i довжини вушок (рис. 2), тому вона не обов'язково мае точно дорiвнювати вели-чинi Ь. Як бачимо, можливi рiзнi варiанти конструкцп вiд 2-х до 8-ми пружин. На нашу думку, найкращими е варiанти 3 i 4, але остаточний дане питання вирь шуеться при конкретному конструюваннi. Попри стандартний матерiал i дь аметр дроту, жодна з пружин, що наведет у табл. 1, повшстю не вщповщае стандарту [4], який вимагае також певного дiаметра витюв. Спробуемо "тдпта-ти" отриманi результати тд ГОСТ 13773-86. Згiдно з [5], пружину потрiбно тд-бирати вщповщно до наведених у [4] значеннях максимально! сили розтягу яка визначаеться за формулою (7). Розглянемо варiант 4 з табл. 1. Розрахункова сила для пружини становитиме = ^шах = 88/0,925 = 95,1 кН. Цьому значенню
Нацюнальний лкотехшчний унiверситет УкраУни
вiдповiдають п'ять стандартних пружин II класу 4 розряду №№ 205... 209, для яких розрахункова сила дорiвнюe 95000 Н, або пружини №№ 210...213 з розра-хунковою силою 100000 Н [4]. Необхщну кiлькiсть виткiв пружини обчис-люемо з табличного значення жорсткосп одного витка с1: п = с / с . Елементарш розрахунки показують, що для варiанта 4 тiльки двi пружини мають нормальну кiлькiсть виткiв: п= 4,4 (для № 210) та п= 3,4 (для № 206). Для шших пружин кiлькiсть витюв е занадто великою або занадто малою, i 1х довжина не задо-вольняе умовi (5). Оскшьки пружини виготовляються з цiлою кшькютю виткiв, дiйсна жорсткiсть буде вiдрiзнятись вiд розрахунково1, що не забезпечить необ-хiдного зрiвноваження механiзму. Скориставшись розробленою комп'ютерною програмою, задаемо цшу кiлькiсть виткiв i коректуемо значення Ь. Результати зводимо у табл. 2. Зауважимо, що для пружини № 210 можливi два варiанти.
Табл. 2
№ пружини г Ь, мм кН с, кН/мм d, мм Б, мм п Н0, мм т, кг
206 4 261 82,76 0,606 45 255 4 225 218,9
210 4 322 91,59 0,776 45 235 4 225 201,4
210 4 267 83,59 0,621 45 235 5 270 231,4
Остаточне ршення приймае шженер пiд час безпосереднього проекту-
вання.
Описана методика i комп'ютерна програма дае змогу пiдiбрати як нестандарт^, так i повнiстю стандартш пружини потрiбного класу i розряду, як забезпечують необхiдне зрiвноваження головного мехашзму люопильно1 рами.
Л1тература
1. Пасжа В.Р. Удосконалення головного мехашзму люопильних рам / В.Р. Пасжа // Науко-вий вюник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Льв1в : РВВ НЛТУ Украши. - 2013. - Вип. 23.4. - С. 114-117.
2. ГОСТ 1374-86. Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения. Классификация. Межгосударственный стандарт, ИПК Изд-во стандартов, переиздание с изменениями. - М., 1999. - 8 с.
3. ГОСТ 13769-86. Пружины винтовые цилиндрические сжатия I класса, разряда 4 из стали круглого сечения. Основные параметры витков. Межгосударственный стандарт, ИПК Изд-во стандартов, переиздание с изменениями. - М., 1999. - 12 с.
4. ГОСТ 13773-86. Пружины винтовые цилиндрические сжатия П класса, разряда 4 из стали круглого сечения. Основные параметры витков. Межгосударственный стандарт, ИПК Изд-во стандартов, переиздание с изменениями. - М., 1999. - 9 с.
5. ГОСТ 13765-86. Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения. Обозначения параметров, методика определения размеров. Межгосударственный стандарт, ИПК Изд-во стандартов, переиздание с изменениями. - М., 1999. - 12 с.
Комаров С.М., Пасика В.Р. Расчёт и конструирование пружин усовершенствованного главного механизма лесопильных рам
Показана принципиальная возможность обеспечить необходимую жёсткость пружин в усовершенствованном механизме лесопильных рам. Приведены алгоритм расчёта пружин растяжения и компьютерная программа для автоматизированного расчёта. Доказано, что необходимую жесткость можно получить при использовании 2-х, 4-х, 6-ти и 8-ми пружин. Решение относительно выбора количества пружин и их жёсткости принимает непосредственно разработчик, исходя из конструктивных соображений.
Ключевые слова: лесопильная рама, пружины растяжения.
Komarov S.M., Pasika V.R. Calculation and design of springs of the gang-saws improved main mechanism
The principal possibility of design of springs of the gang-saws improved main mechanism with necessary rigidity is shown. Algorithm and an application for the extension springs design are discussed. The necessary rigidity of the springs could be achieved using 2, 4, 6 or 8 springs. An engineer makes a final decision about the springs number according to the design of a particular gang-saw.
Keywords: gang-saw, spring of tension.
УДК 535.343.2 Проф. З.П. Чортй, д-р фiз.-мат. наук; ст. викл. 1.Б. Пгрко;
доц. В.М. Салапак, канд. фЬ.-мат. наук; асист. М.В. Дячук - НЛТУ Украши, м. Львiв
К1НЕТИКА РАД1АЦ1ЙНОГО УТВОРЕННЯ ЦЕНТР1В ЗАБАРВЛЕННЯ В 1ОННИХ КРИСТАЛАХ. I. КРИСТАЛИ З ДОМ1ШКОВО-ВАКАНС1ЙНИ-МИ ДИПОЛЯМИ. ГЕНЕРАЦ1Я ^-ЦЕНТР1В
Запропоновано методику, в рамках яко! можна провести розрахунки кшетики на-ростання концентраци центрiв забарвлення в процес опромшення юнних кристалiв юшзуючою радiацiею. Цю методику можна застосувати для кристалiв, що мютять дефекта дипольного типу, а також електронейтральш та заряджеш точковi структурш дефекта. Розраховано кшетику наростання FA-центрiв забарвлення в кристалах зi структурою флюориту.
Ключовг слова: кристали, центри забарвлення, радiацiя.
Вступ. Рад1ацшне забарвлення в юнних кристалах (за виключенням де-яких лужно-гало!дних кристал1в) виникае внаслщок локал1зацп створених радь ащею вшьних носив електричного заряду на дорад1ацшних дефектах кристала. Рад1ацшна чутливють юнних кристал1в залежить вщ структури кристала, типу точкових дефекпв, !х електричного заряду та концентраци.
До кристал1в, як дослщжували в цш робоп, належать кристали флюори-т1в, легованих лужними металами або киснем. Рад1ацшш властивосп флюори-т1в Грунтовно дослщжеш як експериментально [1-5], так 1 теоретично [6-9].
У цш робот вперше в л1тератур1 в одновим1рнш модел1 юнного кристала розраховано кшетику наростання концентраци ^-центр1в забарвлення у про-цес1 опромшення кристала юшзуючою рад1ащею.
1. Механiзм генерацп центрiв забарвлення. Процес рад1ацшного забарвлення центр1в забарвлення описуеться такою реакщею [4, 5]:
де: - негативно заряджений ¿он лужного металу (1л+, К+); [+] - позитивно заряджена вакансия ¿она фтору; (£) [+] - домшково-вакансшний диполь (ДВД); [3| - -Р-центр; (3 О] - ^-центр; ^^ - локал1зована д1рка; (+)(-)[+!
