Научная статья на тему 'Влияние способов развода зубьев и скорости подачи ленточных пил на шероховатость пилопродукции'

Влияние способов развода зубьев и скорости подачи ленточных пил на шероховатость пилопродукции Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
467
38
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Лесотехнический журнал
ВАК
AGRIS
RSCI
Ключевые слова
СКОРОСТЬ ПОДАЧИ / ПОДГОТОВКА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА / ЛЕНТОЧНОПИЛЬНЫЙ СТАНОК / LUMBERING / FEED RATE / CUTTING TOOL PREPARATION / BAND SAW MACHINE / QUALITY / ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ / ЛЕСОПИЛЕНИЕ / РЕЖУЩИЕ ИНСТРУМЕНТЫ / ЛЕНТОЧНОПИЛЬНЫЕ СТАНКИ / ЛЕСОМАТЕРИАЛЫ / РЕГРЕССИОННЫЕ МОДЕЛИ / ПИЛОПРОДУКЦИЯ / РАСПИЛОВКА ДРЕВЕСИНЫ

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Максименков Алексей Иванович

Одним из качественных показателей, характеризующих процесс распиловки лесоматериалов на ленточнопильном оборудовании, является шероховатость обработанной поверхности. Процесс распиловки лесоматериалов на ленточнопильном оборудовании представляет торцевое резание, при котором стружка образовывается скалыванием с одновременным процессом расслоения древесины по дну пропила. При этом данная форма стружкообразования и процессы, сопровождающие торцевое резание, являются определяющим фактором при оценке качества поверхности пропила. Вместе с этим значительное влияние на качественные показатели процесса распиловки лесоматериалов на ленточнопильном оборудовании оказывает расположение стружки в межзубовом пространстве, наличие и степень прессования, а также особенности транспортировки элемента стружки из зоны резания. Одним из факторов, определяющих качественные показатели пилопродукции, является подготовка ленточной пилы к работе, а именно заточка и развод зубьев. В зависимости от радиуса затупления зубьев может наблюдаться не резание, а смятие и вырыв волокон с одновременной деформацией. Скорость подачи пильного агрегата и производительность технологического процесса распиловки зависит от способа развода зубьев ленточной пилы. На основе исследований качественных показателей рассмотрены особенности формирования поверхности ленточных пил, подготовленных по различным схемам развода зубьев. В ходе исследования процесса распиловки лесоматериалов на ленточнопильном оборудовании установлены факторы, оказывающие наибольшее влияния на качество пилопродукции в зависимости от породы древесины: твердолиственные (дуб) и хвойные (сосна). По результатам исследований получены регрессионные модели, позволяющие рассчитать оптимальные режимы работы ленточнопильного оборудования, обеспечивающие требуемое качество получаемой пилопродукции.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Максименков Алексей Иванович

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

Influence of ways of teeth set and feed rate of band saws on roughness of sawn timber

One of the quality indicators characterizing the process of cutting timber on bandsaw equipment is surface undulation. The process of cutting timber on the bandsaw equipment is mechanical cutting, in which shavings is formed by cleavage with simultaneous process of wood bundles in the bottom of the cut. Furthermore, this form of chip formation and processes accompanying mechanical cutting are the determining factor in assessing the quality of the cut surface. At the same time a significant impact on quality indicators of process of sawing timber on bandsaw equipment has location of chips in inter-teeth space, presence and degree of compactionas well as peculiarities of transportation of the chips element from the cutting area. One of the factors determining the quality indicators of sawn timber, is the preparation of band saw to work, namely sharpening of teeth and teeth set. Depending on the radius of teeth blunting cutting can not be observed, while there is crumpling and fiber digging with simultaneous deformation. Feed speed of saw unit and performance of sawing process depends on the teeth set of band saw. On the basis of research of quality indicators features of formation of surface of band saws are considered, prepared under various schemes of teeth set. In a study of process of sawing of timber on bandsaw equipment factors are defined which have the greatest impact on the quality of sawn timber, depending on the wood: hardwood (oak) and softwood (pine). According to the research regression models are obtained allowing calculating the optimal modes of band equipment to ensure the required quality of sawn obtained timber.

Текст научной работы на тему «Влияние способов развода зубьев и скорости подачи ленточных пил на шероховатость пилопродукции»

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»

mai-mlx@yandex.ru

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

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

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

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

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.