CC BY
36
УДК 674.05.055
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ АСПИРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ СТАНКОВ С ПОДВИЖНЫМ ПИЛЬНЫМ СУППОРТОМ
аспирант кафедры деревообрабатывающего оборудования и инструментов М. Р. Бурдяк кандидат технических наук, доцент кафедры деревообрабатывающего оборудования и
инструментов М. И. Пилипчук «Национальный лесотехнический университет Украины» [email protected], [email protected]
1. Актуальность темы. Для отвода стружки и пыли от деревообрабатывающих станков применяются аспирационные системы, которые помимо обеспечения требований по охране труда имеют еще технологическое назначение. Согласно данным [1, 2] установлено, что изготовление качественных деталей во время обработки со стружкообразованием возможно лишь при условии полного отвода стружки и пыли из зоны резания станка. Поэтому наличие аспирационных систем является обязательным для обеспечения эффективной работы станков на базе процессов пиления с образованием стружки-отхода.
На основе анализа существующих конструкций станков ортопиления с подвижным пильным суппортом нами установлено, что из 23 мировых фирм-производителей только девять европейских фирм предусматривают применение аспирационных систем, и тем самым обеспечивают более высокое качество обработки, а также улучшенные условия работы станков и обслуживающего персонала.
На станках ортопиления механизм резания является подвижным и передвигается кареткой вдоль бревна на расстояние до шести метров, поэтому конструкции существующих аспирационных систем из-
за наличия подвижного гибкого трубопровода не обеспечивают полного отвода стружки и пыли из зоны резания станка.
Следовательно, необходимо разработать более эффективную конструкцию ас-пирационной системы без подвижного трубопровода.
2. Анализ существующих аспирацион-ных систем. Станок для распиловки бревен, как правило, устанавливается на специально оборудованной площадке возле деревообрабатывающего цеха. Поэтому для удаления древесных отходов от станков ортопиления применяются индивидуальные аспирацион-ные установки (рис.1, а) или системы аспирации с циклоном (рис.1, б) [3].
Существующие аспирационные системы состоят из стружкоприемников у вертикальной и горизонтальной пил, которые соединены неподвижными напорными трубопроводами через тройник длинным подвижным магистральным трубопроводом с фильтровальной установкой или циклоном.
Отвод стружки и пыли из зоны резания станка с подвижным пильным суппортом требует применения гибких трубопроводов в аспирационных системах. В гибких трубопроводах по сравнению с жесткими длина гибкого трубопровода не должна превышать шести метров. В существую-
12 4 5 ¿>321
Рис. 1. Аспирационные системы станков ортопиления марки БС-3 фирмы «Альфа-Интех» (Россия): а - с индивидуальной фильтровальной установкой; б - с подключением к циклону; 1 - стружкоприемники; 2 - напорные трубопроводы; 3 - тройник; 4 - магистральный трубопровод; 5 - фильтровальная установка
щих аспирационных системах станков ортопиления с подвижным пильным суппортом общая длина гибких трубопроводов достигает семь-восемь метров (2,0.2,5 м - напорные и 5,0.5,5 м - магистральный) [7]. Кроме этого, в системах не предусмотрено поддерживание подвижного магистрального трубопровода, что приводит к образованию сгиба, радиус которого для гибкого трубопровода должен быть не менее двух метров [8]. Но при перемещении пильного суппорта вдоль бревна образуется изгиб магистрального трубопровода радиусом в два-три раза меньше допустимого, что приводит к снижению скорости потока воздуха в напорных трубопроводах ниже транспортной [2] и образованию в них стружечных пробок (рис. 2) [3, 4].
Наличие в напорных трубопроводах
пробок из влажной стружки приводит к блокированию работы всей системы. Для восстановления работы системы рабочему необходимо после каждого рабочего хода пильного суппорта встряхивать напорные трубопроводы.
Следовательно, недостатком существующих аспирационных систем для станков ортопиления является наличие длинного подвижного магистрального трубопровода. Поэтому возникает необходимость в разработке новой конструкции ас-пирационной системы, которая бы исключала наличие длинного подвижного магистрального трубопровода.
3. Конструкция усовершенствованной аспирационной системы. С целью исключения длинного подвижного магистрального трубопровода в аспирационной
а б
Рис. 2. Стружечные пробки в напорных трубопроводах аспирационных систем станков: а - марки «БС-3» (Альфа-Интех, Россия); б - марки «КР-58» (StrojCAD, Словакия)
системе для станков с подвижным пильным суппортом фильтровальную установку размещают на раме каретки (рис. 3).
Конструкция аспирационной систе-
мы состоит из двух стружкоприемников, напорных трубопроводов и фильтровальной установки.
Рис. 3. Аспирационная система круглопильного станка для ортопиления бревен: 1 - стружкоприемники; 2 - напорные трубопроводы; 3 - тройник; 4 - вентилятор; 5 - электродвигатель; 6 - контейнер для стружки; 7 - фильтр
Стружкоприемники 1 установлены у щитных кожухов с патрубками для отвода
вертикально и горизонтально расположен- стружки из зоны резания станка.
ных круглых пил и выполнены в виде за- Гибкие напорные трубопроводы 2 -
армированные полиуретановые шланги, длина которых подбирается индивидуально для каждого станка. В процессе пиления трубопроводы являются неподвижными, а двигаются только при размерной настройке станка. Фильтровальная установка жестко закреплена на раме станка и перемещается вместе с ней вдоль бревна. Фильтровальная установка состоит из тройника 3, вентилятора 4, электродвигателя 5, контейнера для стружки 6 и фильтра 7.
На рис. 4 изображена конструкция контейнера для стружки, корпус 1 которого выполнен со скосом из стороны бревна, поясом 2 для крепления фильтрующего мешка и откидным дном 4 для быстрого высыпания стружки в специальную емкость, расположенную в конце рельсового пути каретки.
Рис. 4. Контейнер для стружки: 1 - корпус; 2 - пояс для крепления фильтра; 3 - входной патрубок; 4 - откидное дно
Новая конструкция аспирационной системы исключает наличие длинного подвижного трубопровода, чем обеспечивает полный отвод стружки из зоны резания и высокое качество обработки на станках ортопиления с подвижным пильным суппортом.
4. Совершенствование конструкции
стружкоприемника. Для эффективной работы аспирационной системы конструкция стружкоприемника должна обеспечивать улавливание всей стружки, полученной в процессе пиления.
На круглопильных станках ортопи-ления применяются конструкции неподвижных стружкоприемников, которые только во время пиления максимальной высоты пропила улавливают всю стружку. А при пилении малой или средней высоты пропила стружкоприемник улавливает лишь мелкую фракцию стружки (рис. 5), в то время как крупная фракция, направленная по касательной к окружности резания, не улавливается приемником, а падает на поверхности элементов станка.
Известно [9], что на станках ортопи-ления осуществляется пиление с попутной и встречной подачей. Во время пиления с попутной подачей (см. рис. 5) зона резания аЬ находится дальше от зоны улавливания стружки de, чем при встречной - Ьс.
Рис. 5. Процесс улавливания стружки стружкоприемником существующей конструкции
Соответственно потери давления при попутной подаче будут больше чем при встречной, за счет увеличения расстояния между зоной резания и зоной улавливания, в результате чего стружка остается в пропиле, что приводит к снижению эффективности процесса пиления.
Следовательно, существующая конструкция неподвижного стружкоприемни-ка не обеспечивает полного улавливания стружки, вследствие чего снижается эффективность работы всей аспирационной системы. Поэтому необходимо усовершенствовать конструкцию стружкоприемника так, чтобы зона улавливания стружки была максимально близко к зоне резания.
Для этого конструкция стружкоприемника должна быть подвижной в вертикальной плоскости и, тем самым, обеспечивать наименьшее расстояние между зонами резания и улавливания стружки (рис. 6).
Рис. 6. Подвижный стружкоприемник круглопильного станка: 1 - защитный кожух; 2 - аспирационный патрубок; 3 - рычаг; 4 - рычажная опора; 5 - опорно-подъемная пластина; 6 - опорный ролик
В разработанной конструкции зона улавливания стружки находится на минимальном расстоянии от зоны резания, равной величине высоты пропила. Подвижный стружкоприемник работает следующим образом. Во время пиления при контакте опорно-подъемной пластины 5 с торцевой поверхностью бревна стружкоприемник поднимается двумя рычагами 3, на величину, равную высоте пропила, максимально приближая зону улавливания стружки к зоне резания. Чтобы избежать значительного трения с заготовкой во время пиления, приемник перемещается по бревну на опорном ролике 6. Когда процесс пиления завершен, стружкоприемник опускается в исходное положение, в котором поддерживается рычажными опорами 4. В боковых пластинах кожуха выполнены удлиненные отверстия под пильный вал, длина которых равна максимальной высоте пропила.
Конструкция подвижного стружкопри-емника обеспечит улавливание всей стружки, полученной в процессе резания, и тем самым повысит эффективность работы станка.
5. Расчеты эффективности новой конструкции аспирационной системы.
С целью определения эффективности новой конструкции аспирационной системы проведены расчеты основных технических параметров системы, а именно: потери давления в стружкоприемниках, трубопроводах и фильтровальной установке; общие потери давления; расчетная и уста-новленая мощность привода. Расчеты выполнялись согласно методике [2] для станка ортопиления марки «Ясень-Баракуда» фирмы (Ясень, Украина) [10]. Результаты расчетов приведены в таблице.
Таблица
Результаты расчета основных технических параметров аспирационных систем
Параметры Существующая конструкция аспирационной системы Усовершенствованная конструкция аспира-ционной системы Соотношение значений параметров, %
Потери давления в стружкоприемниках, Па 194,4 194,4 -
Потери давления в трубопроводах, Па 484,5 95,1 80,4
Потери давления в фильтровальной установке, Па 945,4 945,4 -
Общие потери давления, Па 1624 1235 23,9
Расчетная мощность привода системы, кВт 1,73 1,45 16,2
Установленная мощность привода системы, кВт 2,2 1,5 31,8
Из полученных результатов видно, что отсутствие длинного магистрального трубопровода позволяет существенно снизить общие потери давления в системе (на 23,9 %) и мощность привода на 31,8 %.
Выводы. Применение новой конструкции аспирационной системы позволит:
- обеспечить полное удаление стружки из зоны резания станка;
- снизить мощность привода аспира-ционной системы до 32 %;
- уменьшить материалоемкость конструкции за счет исключения магистрального трубопровода;
- упростить конструкцию и снизить себестоимость всей системы.
Усовершенствованную конструкцию аспирационной системы можно применять на всех бревнопильных станках с подвижным пильным суппортом.
Библиографический список
1. Климаш Р. Р. Обгрунтування параметрiв децентралiзованоi астрацшно'1 системи для деревообробних верста™ : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук. Львiв: Нац. люотехн. ун-т Украши, 2011. 20 с.
2. Глебов И.Т. Подъемно-транспортные машины отрасли. Лекции и методы решения задач по аспирации и пневмотранспорту деревообрабатывающих предприятий: Учебное пособие. Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2009. 109 с.
3. Испытания Станка «Альфа БС-3» на производстве. [Электронный ресурс]. URL: http://www.alpha-intech.ru (дата обращения: 25.06.2013).
4. Uhlove pily. [Электронный ресурс]. URL: http://www.strojcad.sk (дата обращения: 25.06.2013).
5. Круглые, металлические, метал-лопластиковые, гибкие и полугибкие, неметаллические воздуховоды - их преимущества и недостатки. [Электронный ресурс]. URL: http://armada-climate.ru (дата обращения: 26.06.2013).
6. Богуславский К. Астращя на виробницт: практичш рекомендаций За матершами Всеукрашсько'' галузево'' газе-ти "Деревообробник". [Электронный ресурс]. URL: http://www.derevo.info (дата обращения: 24.06.2013).
7. Пилорамы "Зубр 5Р", "ДПУ-500", "ПДУ-100", "Ц2УБС-2". Что же всё-таки лучше? Интернет-форумы лесной отрасли.
Обсуждение: Оборудование, инструменты. [Электронный ресурс]. URL: http://forums. wood.ru (дата обращения: 24.06.2013).
8. Балашов В. Звенья воздушного лабиринта // Журнал "Идеи Вашего Дома". М., 2008. Вип. № 2 (114).
9. Пилипчук М.1., Бурдяк М.Р. Особливосп кшематики процесу ортогонального пиляння колод круглими пилками // Вюник ХНТУСГ iм. П.Василенка: зб. наук.-техн. праць «Системотехшка i технологи лiсового комплексу». Харюв, 2012. Вип. 123. С. 135-142.
10. Паспорт поздовжньо-обрiзного верстата ВПО-1 «Ясень-Баракуда». 10 с.
УДК 630*812:674.812
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ
И ЗАЩИТЫ ДРЕВЕСИНЫ
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры химии А. И. Дмитренков доктор технических наук, профессор, профессор кафедры инженерной экологии и
техногенной безопасности С. С. Никулин2 доктор технических наук, профессор, профессор кафедры инженерной экологии и техногенной безопасности О. Н. Филимонова2 кандидат технических наук, преподаватель кафедры безопасности технологических процессов Н. С. Никулина 1 - ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» 2 - ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» 3- ФГБОУ ВПО «Воронежский институт МЧС ГПС России» [email protected], [email protected]
В настоящее время древесина остается одним из самых доступных, возобновляемых и потому широко востребованных природных материалов. Благодаря своим ценным свойствам она находит достаточно широкое применение в различных отраслях промышленности и строительства. К
таким ценным свойствам древесины относится то, что она является достаточно прочным и в то же время легким материалом, хорошо противостоит ударным и вибрационным нагрузкам, а также обладает отличными теплоизоляционными свойствами. Древесина отличается высокими де-
