CC BY
38
Машины и оборудование
технология механизированной заготовки пневого осмола [Текст] / К. К. Демин, И. Р. Шегельман, В. П. Карасёв. - М. : Лесная промышленность, 1983. - С. 125-130.
2. Строительство лесовозных автодорог [Текст] / Л. С. Матвеенко, Е. И. Миронов, Ф. А. Железняк [и др.]. - М. : ВНИПИЭИлеспром, Лесоэксплуатация и
лесосплав, обзор, информ., 1987. - Вып. 19. - С.43-57.
3. Макеев, В. Н. Особенности и необходимость усовершенствования конструкции лесодорожных машин [Текст] / В. Н. Макеев, К. А. Литвиненко. - М. : ВИНИТИ, сир. о деп. №70 - В 2008. - С. 17-20.
DOI: 10.12737/3366 УДК 674.093.6 - 413.82
ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ РАЗВОДА ЗУБЬЕВ И СКОРОСТИ ПОДАЧИ ЛЕНТОЧНЫХ ПИЛ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ПИЛОПРОДУКЦИИ
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры механизации лесного хозяйства и
проектирования машин А. И. Максименков ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
В последнее время в нашей стране предусматривается разработка и осуществление программ технического перевооружения и реконструкции производства, его непрерывного обновления на основе новой техники и передовой технологии.
Пиление древесины на ленточнопильных станках, в подавляющем большинстве случаев, характеризуется торцовым резанием. Из 3-х форм стружкообразования при резании в торец, для ленточных пил наиболее характерно образование элемента стружки путем ее скалывания с расслоением древесины по дну пропила.
Процесс образования элемента стружки непосредственно отражается на образовании поверхности пропила. Следовательно, явления, сопровождающие этот процесс, непосредственно отражаются на качестве поверхности пропила.
На качество поверхности, с точки
зрения ее шероховатости, помимо процесс-са образования элемента стружки, влияет ее расположение в межзубовом пространстве, наличие и степень прессования и транспортировки элемента стружки. Главное (переднее) лезвие зуба ленточной пилы соприкасается с волокнами древесины, как правило, строго перпендикулярно их направлению. Известно, что поперечное сечение клеток, колеблется в среднем от 20 до 55 мкм, в то же время радиус заострения зубьев острой ленточной пилы из-за малой их жесткости при заточке обычно не бывает менее чем 10...15 мкм. При специальных условиях заточки и доводки зубьев, радиус затупления лезвия зубьев может быть доведен до 6.9 мкм. Следовательно, лезвие зуба ленточной пилы не перерезает боковые стенки клеток, а сминает и ломает их. При этом, внедряясь в древесину лезвие, прежде чем сломать, сминает и изги-
178
Лесотехнический журнал 1/2014
Машины и оборудование
бает волокна, деформируя их [1, 2]. Чем глубже оно внедряется и чем больше подача на зуб, тем большая часть граней резца вступает в контакт с древесиной, сминая ее.
Рассмотрим особенности формирования поверхности ленточных пил (рис. 1), подготовленных по различным схемам развода зубьев.
Из анализа рис. 1 видно, что при неизменной подаче на зуб расстояния между
Рис. 1. Схема обрабатываемой поверхности во время пиления ленточной пилой: а -парный развод зубьев на сторону, б - развод зубьев через один неразведенный зуб
соседними впадинами неровностей обработанных поверхностей будут различны и зависят от способа развода зубьев.
Обработанная поверхность с любой стороны от пилы (рис. 1) формируется зубьями, которые отогнуты в стороны.
В случае парного развода на каждый зуб у стенки пропила приходится удвоенная подача и, соответственно, удвоенная номинальная толщина срезываемого слоя h = 2e (рис. 1, а). В случае развода зубьев через один неразведенный зуб номинальная толщина срезываемого слоя у стенки пропила утраивается (рис. 1, б) и составляет h = 3е. Аналогично и расстояние между соседними впадинами Sz (рис. 2) в последнем случае будет в — = 1,5 раза
2е
больше [1].
То есть для среднего шага неровностей профиля во впадинах (при условии одинакового развода зубьев на сторону) расстояние между соседними впадинами Sz для различных схем развода:
Рис. 2. Схема для определения глубины и шага кинематических неровностей во время
пиления ленточной пилой
Лесотехнический журнал 1/2014
179
Машины и оборудование
Sz = sz^ = 2 а, (1)
Sz = Sz± = 3а , (2)
Sz = 1,5 SZj . (3)
При условии одинакового развода
зубьев на сторону из ААВС (рис. 2) можно определить показатель Hmax
H max = Szt ■ Wk . (4)
Параметры, определяющие показа-
тель Hmax, величина развода зубьев на сторону S1 и кинематическая высота раз-
вода зубьев hp = hp ■ cosn не зависят от
Рк Р
способа развода зубьев. Тогда, при условии одинаковых величин указанных параметров, для среднего арифметического высот отдельных наибольших неровностей в соответствии с зависимостями (1, 2), можно записать
R
R
m
m ax
m
max
sz
S.
= 1,5.
(5)
Расчетные зависимости, полученные из формул (3) и (5) в виде диаграмм пред-
ставлены на рис. 3.
При проведении полнофакторного эксперимента получены уравнения регрессии, адекватно описывающие процесс распиловки лесоматериалов твердолиственных (дуб) и хвойных (сосна) пород на малогабаритном ленточнопильном оборудовании [2]
Rmmax= 45,62 + 180,9 U - 0,02246 B +
2 2 (6) 0,006853B U - 16,83U2 + 0,0000482B2,
Rmmax= 196+ 427,7 U - 0,3038 B -
- 42,92U2 + 0,0001736 B2 + 0,1154 B U,
X? ТЛ tj ХВ
где Rmmax, Rmmax - допустимая величина шероховатости пилопродукции твердолиственных и хвойных пород, мкм, U -скорость подачи, м/мин, В - ширина пропила, мм.
В результате проведенных исследований было установлено, что на качество пилопродукции наибольшее влияние оказывает величина скорости подачи пильно-
Рис. 3. Зависимость расчетных значений параметров шероховатости обработанной поверхности от способа развода зубьев ленточной пилы: 1 - парный развод зубьев; 2 - развод зубьев через один неразведенный зуб
180
Лесотехнический журнал 1/2014
Машины и оборудование
го механизма.
Численные значения скорости подачи для различной ширины пропила, полученные с использованием (6) и (7), представлены в табл. 1, 2.
Из табл. 1 видно, что для изучаемых условий пиления древесины дуба при требованиях, ограничивающих максимальную
шероховатость значениями Rm max=320, 400, 500 мкм, можно рекомендовать скорость подачи U=1.7, 2.4, 3.6м/мин соответственно.
Из табл. 2 видно, что для изучаемых условий пиления древесины сосны при требованиях, ограничивающих максимальную шероховатость пилопродукции
Таблица 1
Расчетные значения максимальной скорости подачи при различной ширине пропила бревен дуба для достижения шероховатости пилопродукции, не превышающей требований
ГОСТа 7016 - 82
N/п В,мм Umax, м/мин
Rmmax=320 мкм Rmmax=400 мкм Rmmax 500 мкм
1 100 1,82954 2,57209 3,96299
2 150 1,82867 2,56833 3,94598
3 200 1,8258 2,56209 3,92461
4 250 1,82097 2,55342 3,89914
5 300 1,81419 2,54236 3,86985
6 350 1,80549 2,52896 3,83702
7 400 1,79491 2,51328 3,80093
8 450 1,78247 2,49539 3,76183
9 500 1,7682 2,47533 3,71999
10 550 1,75215 2,45318 3,67562
Таблица 2
Расчетные значения максимальной скорости подачи при различной ширине пропила бревен сосны для достижения шероховатости пилопродукции, не превышающей требований
ГОСТа 7016 - 82
N/п B, мм Umax, м/мин
Rmmax= 400 мкм Rmmax 500 мкм Rmmax= 600 мкм
1 100 2,38446 3,32582 4,52355
2 150 2,44752 3,39505 4,60575
3 200 2,45641 3,39874 4,59851
4 250 2,41184 3,33818 4,50501
5 300 2,31603 3,21716 4,33425
6 350 2,17239 3,04133 4,09829
7 400 1,9851 2,81725 3,80953
8 450 1,75873 2,55166 3,47905
9 500 - 2,2509 3,11594
10 550 - 1,92063 -
Лесотехнический журнал 1/2014
181
Машины и оборудование
значениями Rm max= 800, 900, 1000 мкм, можно рекомендовать скорость подачи U=1,7; 2; 2,3 м/мин соответственно. Прочерки в таблице относятся к тем значениям скорости подачи, которые лежат за пределами изучаемого диапазона U.
В рассмотренных случаях пиления можно рекомендовать выбор скорости подачи в зависимости от ширины пропила и определять из анализа целевой функции U=min(^, Ur, Др.в., Дм,), U <6 м/мин. Для дуба:
Дш =2,976-10"9[1,81-109 + 68500,0 B -573819,0(1,088-107+ 293,9 B + B2 - (8)
- 20408,89 Rgost)05],
Дт = 0,00002981 [455208,3 + 273,9 B -
- 377,0 (1,515-106 + 1184 B + B2 - (9)
- 491629 ^goSt)05].
где Rgost - требуемое значение максимальной шероховатости,
^gost - требуемое значение максимальной разнотолщинности пилопродукции.
Для сосны:
иш=2,022-10-6[2,464-106 + 664,9 B -
- 1196(5,024-106 + 1080,3 B+ B2 - (10)
- 3980 Rgost)05],
Дт =5,599-10"6 [1,055 1 06 + 277,2 B -- 658,8(2,086-106 + 864,9B + B2 - (11)
- 787647 ^gost)05].
Таким образом, нами установлено, что расчетные значения параметров шероховатости: среднего арифметического высот отдельных наибольших неровностей на поверхности и среднего шага неровностей профиля обработанной поверхности во впадинах - в случае развода зубьев пилы на сторону через один неразведенный зуб будут в 1,5 раза больше, чем при парном разведении зубьев. Эти зависимости следует учитывать при подготовке к работе ленточной пилы.
Библиографический список
1. Ребезнюк, И. Т. Динамика механизма резания горизонтального ленточнопильного станка [Текст] / И. Т. Ребезнюк, Л. Ф. Дзюба, О. В. Меньшикова // Надежность и долговечность механизмов, элементов конструкций и биомеханических систем: междунар. науч.-техн. конф. // Вестник СевНТУ. - Севастополь, 2007. -
С. 41-43.
2. Свиридов, Л. Т. Ленточнопильное оборудование для лесоматериалов: теория, конструкция, расчет [Текст] : монография / Л. Т. Свиридов, А. И. Максименков. - Воронеж, 2007. - 325 с.
182
Лесотехнический журнал 1/2014
