CC BY
9
dQ
V дт у x=0
dQ
дт
(13)
У x=S
Зауважимо, що описаний вище процес спостершаеться у всiх матерь алах при наявностi точкового або розподшеного джерела променево! енерги, хоча ч^ке аналiтичне розв'язання для ¿() не може бути отримано через склад-нi граничнi умови, як мiстять величину потоку тепла в матерiалi i на виходi з нього.
У випадку Гаусового розподшу, коли питома густина поглинено! енерги дА(х) визначаеться:
бпогл.
дл(х)
- X2
F • т
qo • exp
(14)
то розв'язок приведеного рiвняння теплопровщносл (9) мае такий вигляд:
t(x, y, т)
qmax • r
'a^
X
2т ^(т-т')т'
7
Vny 0
VT7(4 • a • т' + r2)
• exp
x
4 • a • т 4 • a • т'
(15)
де: д0 - густина потужност випромшювання лазера в центрi плями фокусу -вання; д0 - максимальна густина випромшювання в цен^ плями (пучка); г -радiус Гаусового пучка промешв; ? - температура як функщя глибини г, що вщраховуеться вiд поверхнi, радiальноl вiддалi х вiд центру теплового джерела i часу т з моменту початку ди теплового iмпульсу лазера; Р(т)- потужнiсть лазерного випромiнювання (Р = д / дтах) за час т; = V4 • а • т) - глибина
проникнення промешв в товщину матерiалу, м.
Щодо методiв теоретичних дослiджень температурних полiв в матерь алi при лазернш обробцi, то !х ми розглянемо в наступних наших роботах.
Лггература
1. Д1агностика властивостей деревини в технолопчних процесах деревооб-роблення: Наукове видання/ За ред. канд. техн. наук 1.М. Озарюва. - Льв1в: Вид. д1м "Панорама", 2003. - 228 с.
2
r
2
УДК674:621.9.001.57 Доц. М.1. Пилипчук, канд. техн. наук;
студ. Ю.З. Юревич; студ. П.В. Бенько; студ. С.В. Оспенков - НЛТУ Украти; студ. 1.П. Пилипчук - НУ "Львiвська полтехшка"
ВДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДИКИ ДОСЛ1ДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГIЧНОÏ ТОЧНОСТ1 ДЕРЕВООБРОБНИХ ВЕРСТАТ1В
Розроблено методику i програму у середовищ1 Excel для опрацювання статис-тичних даних результат експериментальних доcлiджень технолоriчноï точноcтi де-ревообробних верcтатiв i3 установленням квал^ету точноcтi оброблення, класу точности верстата та закону розподiлу похибок розмiрiв оброблених деталей.
Ключов1 слова: програма, доcлiдження, точнicть, оброблення, деревина, верстат.
Doc. M.I. Pylypchuk; stud. Y.Z. Yurevych; stud. P.V. Benko; stud. S.V. Ospenkov -NUFWT of Ukraine; I.P. Pylypchuk - NU "L'vivs'ka Politekhnika"
Improvement of a technique of research of technological accuracy a tree of processing machine tools
Is developed a technique and program in system Excel of processing of statistical given results of experimental researches of technological accuracy of machine tools, processing a tree, for definition of accuracy of processing, class of accuracy of the machine tool and law of distribution of a deviation (rejection) of the sizes of the processed details is developed.
Keywords: The program, research, accuracy, processing, tree, machine tool.
1. Актуальшсть розроблення
Необхщшсть шдвищення якост мехашчного оброблення заготовок i3 деревини та деревних MaTepianiB, яка обгрунтована в робот [1], вимагае по-дальших дослщжень технолопчно! точност деревообробних верстатв на ос-новi сучасних наукових мeтодiв та комп'ютерних технологш.
Iснуючi методики дослщження технолопчно! точностi деревообробних вepстaтiв [2, 3] базуються на стaтистично-iмовipнiсному метод^ який мiстить великий обсяг математичних обчислень для визначення основних статистичних характеристик та пepeвipки зaкономipностi нормального розпо-дiлу похибки оброблення заготовок. Для швидкого i точного виконання таких математичних обчислень доцшьно застосовувати ЕОМ, що потребуе розроблення спещальних прикладних програм.
Необхщно вiдзнaчити також, що згaдaнi методики е pозpiзнeними та обмеженими щодо визначення peзультaтiв класу точностi верстата i пepeвip-ки гiпотeзи про закон розподшу похибки оброблення заготовок. Значним не-долiком 1х е те, що у paзi невщповщност pозподiлу похибки оброблення нормальному закону, результати дослщження залишаються не визначеними. Тобто, для остаточного встановлення зaкономipностi похибки оброблення заготовок необхщно вводити новi гiпотeзи i 1х пepeвipку на достовipнiсть з метою одержання ефективного та щнного кшцевого результату дослiджeння.
На основi наведеного вище вважаемо необхщним вдосконалення юну-ючо! методики в напрямку забезпечення можливост застосування ЕОМ для оброблення та aнaлiзу статистичних даних експериментальних дослiджeнь технолопчно! точност деревообробних вepстaтiв i встановлення зaкономip-ностi pозподiлу похибки оброблення заготовок.
2. Основн1 напрямки вдосконалення методики
Одним iз нaпpямкiв вдосконалення методики е забезпечення встановлення зaкономipностi розподшу похибки оброблення заготовок на будь-яко-му деревообробному верстав незалежно вiд його стану точностi. Насамперед пepeвipку нeобхiдно виконувати на вщповщшсть pозподiлу похибок нормальному закону, оскшьки у бiльшостi випaдкiв за даними [2, 3] щ залежнос-тi описуються нормальним законом. Проте тд час експлуатаци вepстaтiв, через появу певних домшуючих фaктоpiв, 1х тeхнологiчнa точнiсть змiнюеться, зазвичай, у бш зниження [3, 4] i тодi, pозподiл похибки оброблення заготовок мае значш вiдхилeння вщ нормального закону. Тому пропонуемо застосувати додаткову пepeвipку гiпотeзи за законом розподшу Гшденка-Вейбула. Цей
закон, як шдтверджено в робот [4], завдяки свош унiверсальностi, за наяв-ност трьох параметричних характеристик може адекватно описувати pi3HOÏ форми вiдхилення вщ нормального розподiлу.
Другий напрямок вдосконалення методики полягае у створеннi прик-ладноï комп,ютерноï програми для реалiзацiï тiеï частини дослiджень техно-логiчноï точностi деревообробних верстатiв, що вимагае математичного оп-рацювання статистичних даних експериментальних дослiджень.
Одним Ï3 найвщомших та широкодоступних комп'ютерних середо-вищ для створення прикладних програм такого характеру е електронш табли-щ EXCEL [5], якi дають змогу виконувати математичш обчислення статистичних даних у виглядi таблиць i одержувати результати як у числовому виг-лядi так i в графiчному. Тому для створення прикладноï програми використо-вуемо середовище EXCEL.
Розроблення програми виконувалось i3 дотриманням таких основних принцишв:
• забезпечення утверсальносп програмноï методики для можливого дослщжен-ня технологiчноï точност рiзних типiв конструкций деревообробних верстатав;
• забезпечення ефективносп i завершеност шнцевого результату дослiдження;
• комплекснiсть пiдходiв у визначеннi показник1в технологiчноï точност вер-стат!в та встановлення закономiрностi розподiлу похибки оброблення;
• можлившть опрацювання масивiв вхвдних даних iз будь-якою кшьшстю зна-чень вибiрки з пiдтвердженням ïï репрезентативности
• забезпечення наочносп одержаних результатiв через представлення ïх у гра-фiчному виглядi.
3. Опис будови та можливостей прикладно'1 програми
Програма для зручност користувача розмщена на чотирьох окремих листах електронних таблиць Excel, на кожному з яких наочно представлено в лопчнш послщовносп завершен етапи дш програми, що помщаються у ро-бочому вжш екрана дисплея. Виконання математичних обчислень у програм1 здшснюеться в автоматичному режим! при змш1 кожного значення таблиц вхщних даних.
Блок-схема виконання програми сформована в такш послщовносп. На першому лист (рис. 1) розмщено таблицю вхщних даних та ко-ментар1 про тему дослщження i правила вводу вхщних величин. Таблиця вхщних даних програми забезпечуе опрацювання масив1в 1з будь-яким об'емом вибiрковоï сукупност експериментальних даних у межах вщ 50 до 100 значень.
На другому лисп (рис. 2) наведено початков1 результати оброблення вхщних даних, як стосуються визначення основних статистичних характеристик, квалгтету точност оброблення деталей та класу точност верстата. На цьому сасому лисп виведено пром1жн1 результати розрахунку статистичних показниюв та дов1дков1 дат i коментарь
На третьому лист! програми виведено результати перевiрок гiпотез про закони розподшу похибки оброблення деталей. Зокрема, на рис. 3 показано графiчне зображення перевiрки нормального розподшу, а на рис. 4 - гра-зображення результатв розподшу та перевiрки правильностi гшотези закону Гнiденка-Вейбула.
Досл1дж«нняр1;н1?тоБщинно<;т1 дощок, випиляЛШ на горизонтальному ст|»1чкогсилковому в#ротат1
Рмультаии ен:сп^|)бмеитдльни^ дослщжень
&Х1ДН1 ДАН|
¿0.5 ИМ Я?. Ъ.'Л ЧДЕ 11,75 40
■ 4! 11А ИД И; 45.«£ 4-1 Н и; 45 1Ь
42.5-1 щк 4-Ц6 4Э05 453
^ к 137: 11Л ОДЕ 4' 4 ! 3 4£ бгЬ
1-2 и С.З
11 V: 4НЬЛ 13.16 4:1 :>ь 41.« «Э.ш 4б ЗЬ
*27 4; к 13 и.55 ¿З.л 45.1
«.ж ОЕ 13.Ш К&: 44 7-Ь
щ « «55 т 43 1' с-: а ■ 5 «А
4зж 43 Ж -!:1 т 43.« 11 Ей
К1ль-к1сть дбел|д:й 1 ■ 100
уьвга::! М*жим>пьнв ипы1н;тъдосл*д1в 100
ЯИЩО- ■¡МММТИМСН ИвНЦИ ДОСЛЦЦ* , ГО-ЛИШЩ ¡вдимнайт* I"
Рис. 1. Фрагмент програми: лист перший — вхьдш дань
М|н 'ЧЛГ|ьН+ 1НаЧ ■ 39
Маюимальнв знвч * 46
Риул^ггтч Т»>+Н0П0Г1ЧКА5Т0ЧЬфГГ1 В^р-ЯТГЯ
РаКИлйасШЬ Ьиб1риу нл 7 чми^в1 гнаиоДиМаК ЧрКПрМПШШ
4a.il ир2\ ■1:1С71 иди 15.65
НМ0Е(ИН1СТЬ СЁР.ЗКАЧЕННЙ ш ода ДО К? щ ОЙ
-и .'Я 41¿вд ^ . ^
НОМЕР 1НТЕРЁДЛУ 5 ] 3 £ Т
1Л&ИЧ61
ГЦ:ч р .-с ПКс.Щ
7 .№'(:
4. рн
т.-р- 501
^ 10
Т|
1-ПЛ. гпщпсМ пи-^1- г.13.1
1 ii.mli м 1 рчныгг! пй|]пи|.а 17,11
Рис. 2. Фрагмент програми ьз другого листа — встановлення класу точност1
верстата
Задля анашзу та зiвставлення результат перевiрки гiпотез про закон розподшу похибки програмою передбачено побудову сумщених графiкiв статистично! криво!, нормального розподшу та Гшденка-Вейбула (рис. 5). Це особливо важливо у тому випадку, коли шдтверджуються обидвi гшотези од-ночасно i потрiбно вибрати бiльш точний результат.
Четвертий лист програми - це сторшка друку результат (вхiднi данi, показники статистичного оброблення, квалггет точностi оброблення, клас точностi верстата, закон розподшу похибки оброблення).
А£иЕ1оГркя ■ 0,11 и
Екчцнс 0,6И
УМДОП нормального риЛЛОДОР,'
А: 3-5.
¥. 5 3
3|А| &|Е|
02413Е
о.лтаэз
I УМСВЭ ЕИИ0Ну4ТъСА ]
Умоь.1 Виконусться
ТЗЯЙЙ «М 43,4»! «Д10 (4Д5?И
Л ЛН. "ПЧН! Н-|11Г 1-. I МИГ ¿1П
Рис. 3. Фрагмент програми — перевiрка нормального закону розподшу похибки
оброблення заготовок
м
й.Э5 0,3 0.15 0,3 0,11
О.АЯ &
I
\
\
39,042* 49.7?« чТ.ШЗ 42.« М'Л 14 45,Ш:
-Стягктим ф*1-Ркипадш МАЯВ
Рис. 4. Фрагмент програми ■ перевiрка закону Гшденка-Вейбула
П*рИ\рК& 'МйЫму ¡"ы/гНн/хп ~ ЛгтЛйул^й!
Кр
I Умов а вигону&ть^я 1
Розроблена програма забезпечуе такi основнi можливостг виконання розрахуншв в автоматичному режим1 на вс1х етапах програми; автоматичний перерахунок всх результатов обчислень та граф1чного 1х зображення пвд час змши кожного 1з значень вхвдних даних; перехвд 1 повернення до будь-якого вжна у незалежному 1х порядку для мож-ливого перегляду та анал1зу одержаних результат1в; виб1р остаточних результатов та виввд 1х на сторшку друку.
■ Статистичнз крива
Розподт 8еибулла
Норм алькя-1 н роэлодт
0 ■ З&.Э 40.3 41.7 42.0 43,4 44.3 45.2
— Стетисшчна 0.03 о.оэ 0.25 0.29 0.22 0.04
— Р^|(1бдкп Веиб/лпи 0.036 О.ОВ7 0.196 0.540 0.351 0.092 1Е-03
ролподш о.адг о,1И 0.24В 0,32 0,251 о,на 0,034
Рис. 5. Фрагмент програми - порiвняння результатiв перевiрки гтотез про закон
розподту похибки оброблення
3. Анал1з результат1в дослщження
За допомогою розроблено! методики виконано оброблення експери-ментальних даних дослiдження технолопчно! точностi розпилювання колод на горизонтальному с^чкопилковому верстатi, якi попередньо були пред-ставленi у роботi [6]. Вхщт данi, якi наведенi на рис. 1, вщповщають реаль-ним значенням товщини дощок, випиляних на горизонтальному с^чкопил-ковому верстатi.
На основi одержаних значень статистичних показниюв (див. рис. 2) встановлено, що точнiсть оброблення заготовок вщповщае 18 квалггету, а верстат - четвертому класу точностi. Тобто, цей верстат належить до низько-го класу точность
Перевiркою гiпотез про закон розподшу похибки оброблення (див. рис. 3, 4) встановлено, що розподш вщповщае нормальному закону i одночас-но може бути описаний законом Гшденка-Вейбула, який за даними перевiрки гiпотези, також iз достатньою точшстю описуе представлену залежнiсть.
У цьому випадку, для вибору бшьш точного результату, важливим е можливiсть порiвняння двох графiчних залежностей законiв розподшу. На ос-новi графiчного зображення сумiщених графiкiв (див. рис. 5) можна зробити висновок, що бшьш точно описуе дану залежнють нормальний закон розподiлу.
Висновки
1. На основ! анатзу можливостей юнуючо! методики досл1дження техноло-пчно! точност деревообробних верстаттв встановлено обмежетсть та невщповщтсть сучасному науковому р1вню результатов дослщження, що свщчить про потребу вдосконалення дано! методики.
2. Розроблено методику опрацювання статистичних даних експерименталь-них дослщжень { представлено у вигляд1 прикладно! програми забезпе-
чуе одержання значень основних статистичних характеристик, установления квал1тету точностi оброблення, класу точносп верстата та закону розподшу похибок оброблення заготовок.
3. Результати до^дження за розробленою методикою технолопчно1 точности горизонтального стрiчкопилкового верстата для розпилювання колод пщтверджують правильнiсть й ефективнiсть методики.
4. Розроблена методика може використовуватись як складова частина за-гально1 методики дослщження технолопчно1 точностi рiзних видiв конструкцiй деревообробних верстатiв, а також для перевiрки стану точности деревообробних верстатгв в умовах виробництва.
Лггература
1. Пилипчук М.1. Основш напрямки розвитку теорп точносп мехашчного розроб-лення деревини та деревних матер1ал1в// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. -Льв1в: УкрДЛТУ. - 2005, вип. 15.1. - С. 165-170.
2. Манжос Ф.М. Точность механической обработки древесины. - М.-Л.: Гослесбу-миздат. - 1959. - 264 с.
3. Комаров Г.А. Точность дереворежущих станков. Размерная настройка: Учебн. пособие. - М.: МЛТИ, 1985. - 56 с.
4. Шостак В.В. Монтаж, техшчне обслуговування i ремонт деревообробного облад-нання: Пвдручник для ВНЗ. - Львiв: УкрДЛТУ, Ахiл, 2000. - 284 с.
5. Григор'ев А.С., Пилипчик М.1. Методика створення програм в Excel та викорис-тання ix у навчальному процесi// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Львiв: УкрДЛТУ. - 2000, вип. 10.2. - С. 234-235.
6. Пилипчук М.1., Климаш Р.Р. Пщвищення точностi розпилювання колод на горизонтальному стрiчкопилковому верстатi// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. -Львiв: УкрДЛТУ. - 2005, вип. 15.2 - С. 108-113._
УДК 634.0.812 Доц. Б.П. Поберейко, канд. техн. наук - НЛТУ Украти
РОЗРОБКА ТЕРМОДИНАМ1ЧНОГО КРИТЕР1Ю М1ЦНОСТ1
ДЕРЕВИНИ
Визначено швидюсть дисипацп енергп деформування та отримано критерш технолопчно'1 мiцностi для деревини 3i сталими фiзико-механiчними характеристиками та змшними вологiсними полями. Показано, що в умовах гiдротермiчного оброблення характер розвитку мщносп iстотно залежить вщ динамiки вологiсного стану матерiалу.
Doc. B.P. Pobereyko - NUFWT of Ukraine
Development of thermodynamics criterion of durability woods
Certainly speed of dissipation of energy of deformation and the criterion of technological durability is got for wood with permanent physics-mechanical descriptions and variable humidity fields. It is shown that in the conditions of treatment character of development of durability depends on the dynamics of the humidity state of material.
Актуальшсть. Ефектившсть сучасного виробництва визначаеться ви-могами забезпеченост гарантованоi якост продукци, м1тм1заци сировинних, енергетичних та шших витрат на ii виготовлення, а також штенсифжащею технолопчних процеЫв. Одним 1з способ1в ii шдвищення у галуз1 пдротер-м1чного оброблення пиломатер1ал1в е корекщя вщомих та розробка нових
