CC BY
20
3. ТЕХНОЛОГИ! ТА УСТАТКУВАННЯ Л1СОВИРОБНИЧОГО КОМПЛЕКСУ
УДК 674.002.5 Проф. В.В. Шостак, д-р техн. наук;
тж. В.В. Войтович - НЛТУ Украти, м. Львгв
ЗАЛЕЖН1СТЬ НАД1ЙНОСТ1 СТР1ЧКОПИЛКОВИХ ВЕРСТАТ1В В1Д IX КОНСТРУКЦ1ЙНИХ ОСОБЛИВОСТЕЙ
Проаналiзовано конструкци MexaHi3MiB рiзання, подавання, спрямування шструменту та iнших. Встановлено види зношування спряжень i окремих деталей. Верстат розглянуто як систему з послщовним з'еднанням елементiв. Визначено зако-ни розпсдалу напрацювань на вiдмову. Висновки дають змогу визначити завдання подальших дослiджень.
Ключовг слова: надiйнiсть, верстат, зношування.
Процес розвитку i вдосконалення стр1чкопилкових верстатав можна роздшити на три етапи. Перший етап (1808-1930 рр.) починаегься з 1808 р., коли англ1ець Вшьям Невберр1 запатентував принципову схему стр1чкопил-кового верстата з перфорованою сталевою стр1чкою. Але цей верстат не мав практичного використання. Минуло майже 50 роюв, перш шж були розроб-леш високояюсш стал1 для виготовлення стр1чкових пилок. Прюритет у виго-товленш роботопридатного стр1чкопилкового верстата належить французькш ф1рм1 "Перша", яка у 1855 р. демонструвала його на Лондонськш виставщ [1]. З цього часу стр1чкопилков1 верстати набули неабиякого поширення зав-дяки !х ютотним позитивним якостям: мала ширина пропилу, безперервний поступальний рух стр1чки, можливють здшснювати криволшшний пропил. Другий етап розпочався у 1930 р., коли з'явилися перш1 верстати для розпи-лювання колод. Тут почали використовувати широк стр1чков1 пилки, мехаш-зовано подачу загопвок, з'явилися багатопилков1 верстати. Третш етап розпочався у 1982 р. Початком цього етапу вважають появу верстатав з вузькою пилкою для розпилювання колод ф1рми "Wood-Mizer". Вузью пилки 1з стал1 з полшшеними експлуатацшними властивостями та з1 збшьшеною западиною зубу дали змогу значно зменшити ширину пропилу до 1,8...2 мм, метало- та енергомютюсть стр1чкопилкового устаткування [2]. Перел1чен1 умови зробили стр1чкопилков1 верстати найприваблившими для розпилювання колод та бру-шв. Однак зменшення маси верстапв, ширини пилок i енергомюткосп процесу тдвищило вимоги щодо надшносп та безпечност цього устаткування.
Основним робочим органом мехашзму р1зання стр1чкопилкового верстата е пилковий шюв 1, змонтований на пустотшому валу 2, що опираеться на вюь 3 за допомогою кошчних роликових шдшипниюв 4 (рис. 1).
Вюь жорстко кршиться в тримачах за допомогою болпв. Привщ шюва здшснюеться вщ окремого електродвигуна за допомогою клинопасово! передач^ ведений шюв 5 яко! кршиться на пустотшому валу i передае крутний момент за допомогою шпонки 6.
Пустотiлий вал передае крут-ний момент i не мае великих згиналь-них моменлв. Але вiсь 3 сприймае значний згинальний момент вiд обох шкiвiв, мае значнi концентратори напружень i працюе в умовах багато-циклово! втоми.
Механiзмом подавання в таких верстатах е супорт у виглядi вiз-ка, що встановлений на цилiндричних напрямниках i приводиться у зворот-но-поступальний рух вщ окремого електродвигуна через редуктор i хо-дове колесо. Щд час роботи колесо рухаеться по напрямнику. Ця кiнема-тична пара працюе в умовах малоцик-лово! втоми.
Горизонтальний стiчкопилковий верстат з вузькою сечкою, призначе-ний для розпилювання колод на бруси чи дошки, будемо розглядати як систему, яка призначена для самостшного виконання технологiчних операцш. На-дiйнiсть будь-яко! мехашчно! системи зумовлена насамперед надшнютю скла-дових елеменпв, i характером !х взаемозв'язку [3]. Такими елементами в дере-вообробних верстатах е функцiональнi вузли (мехашзми рiзання i подавання, система базування, система мащення); пристосування i т. iн. У вузлах елементами е детал^ спряжения, поверхш. Такi елементи як деталi та вузли прийнято називати конструктивними, а елементи, як характеризують взаемозв'язки (поверхш, характер з'еднання, посадки i т. ш.) - неконструктивними.
Використовуючи знак добутку Д, iмовiрнiсть безвщмовно! роботи верстата як системи з послщовним з'еднанням елементiв можна записати за теоремою множення ймовiрностей незалежних подiй у такому виглядi
К (г ) = Д- Кк (г )• К,нк (г), (1)
1=1
де: п - кшьюсть елеменпв верстата; Кл (г) - iмовiрнiсть безвщмовно! роботи кожного конструктивного елемента; К1нк (г) - iмовiрнiсть безвщ'емно! роботи кожного неконструктивного елемента.
Стрiчкопилковий верстат як систему можна роздшити на низку меха-нiзмiв: рушшний, передавальний, виконавчий, допомiжний. Кожен з цих ме-ханiзмiв виконуе сво! функцп i забезпечуе виконання верстатом заданих операцш: рiзания, подавання, базування, налагодження i т. ш. Вiдмова будь-яко-го елемента веде до втрати роботопридатносп верстатом. З огляду на це, iмо-вiрнiсть безвщмовно! роботи верстата пiсля перетворень рiвияния (1) також визначатиметься як добуток ймовiрностей безвщмовно! роботи механiзмiв
К (г) = Кмр (г)■ Кмп (г)■ Км6 (г)■ Кмпр (г), (2)
Рис. 1. Типова консmрукцiя пилкового штва стрiчкопилкового верстата з вузькою стрiчкою
104
Збiрник науково-техшчних праць
де Ямр (/); Ямп ((); Ямб ((); Ямпр (() - iмовiрнiсть безвщмовно* роботи вщпо-вiдно мехашзму рiзання, механiзму подавання, механiзму базування, мехашз-му притискання.
В процес експлуатаци стрiчкопилковий верстат втрачае свою почат-кову якiсть. Тертя в напрямниках, шдшипниках, вiбрацiя, дiя абразиву, тирси i т. iн. е причинами зношення, поломок, пластичних деформацш, якi знижу-ють роботопридатнiсть верстата. Залежно вiд умов експлуатаци та якост тех-нiчного обслуговування, щ процеси можуть вiдбуватися швидше або повшь-нiше, але безперервно.
Загальну схему взаемодп чинникiв у процес експлуатаци с^чкопил-кового верстата показано на рис. 2. Вхщну дда на верстат створюе група чин-никiв вiд дц рiзних видiв енерги: мехатчно].', теплово!, хiмiчноl. Вплив цих видiв енерги збурюе у верстав явища, що супроводжують процес оброблен-ня: зусиль рiзання, коливання, на^вання, корозiю, тертя i т. ш. У верстатi вiдбуваеться низка змш, якi проходять або залишаються. Змiни що проходять пiсля розпилювання колоди, це нормальне виконання верстатом сво1х фун-кцiй. Вони зникають пiсля завершення обробляння. Наприклад, пружш де-формаци валiв, осей, на^вання пiдшипникiв, вiбрацiя пилкових шкiвiв, нап-руження в пилцi i т. ш. Залишковi змiни (зношування, пластичш деформаци, корозiя) залишаються i з часом наростають. Пiд дiею зовтшшх впливiв i про-цесiв, верстат тддаеться трансформаци сво1х вихiдних параметрiв: змен-шуеться точнiсть розпилювання, продуктившсть, надiйнiсть, прибуток вiд верстата. Водночас верстат, який понизив свою початкову яюсть, прше про-тидiе впливу процеЫв, що вiдбуваються у ньому.
Фактори впливу р1зних в ид ¡в енерги Показники якосп верстата
Рис. 2. Загальна схема взаемодП чиннитву процеЫ експлуатаци стрiчкопилкового верстата
Причиною вщмов стрiчкопилкового верстата е те, що поверхш, якi труться забруднюються тирсою, пiском, порохом. Це зумовлюе пiдвищене зношування напрямникiв, роликiв, ланцюпв. Це явище ускладнюеться тим,
що конструкщя верстатiв не передбачае централiзованого мащення, захисних пристосувань для поверхонь тертя. У процес експлуатацп стрiчкопилкових верстапв е рiзнi випадки руйнування деталей. 1з загального числа вiдмов можна видшити основнi.
Деформац1я та поломки виникають, коли раптовi навантаження бшь-шi вiд границi мiцностi валiв та осей. Наприклад, пiсля рiзкого гальмування вiзка механiзму подавання, ударiв, якi виникають пiд час навалювання колод, розпилюваннi сучкуватих колод. Мехашчне зношування проявляеться внас-лiдок взаемодп пар тертя. Наприклад, пiд час руху роликiв вiзка по цилш-дричних напрямниках спряження працюе в умовах малоциклово! втоми. Ролики, натискаючи на поверхню напрямника, створюють перед собою хвилю, яка бiжить i на поверхнi перед роликом з'являються стискнi напруження. За роликом виникае його вщрив вiд поверхш за рахунок явищ релаксацп. В цш зонi виникають напруження розтягу. Як наслiдок, з'являються мiкро- i мак-ротрiщини, якi потiм розвиваються у вiспоподiбнi отвори (пiттинг). Руйнування поверхневого шару напрямниюв i роликiв вiдбуваеться у вигл_вд по-верхневого облуплювання, за якого вщттають дуже тоненькi пластично де-формоваш лусочки. На ободах шкiвiв дуже помггао проявляеться окислю-вальне зношування вщ тертя ковзання пилки по шювах, зумовлене складним поеднанням явищ адсорбцп кисню на поверхнях тертя, дифузи кисню в по-верхневий шар. Одночасно з цим вщбуваеться утворення хiмiчно адсорбова-них плiвок сполук металiв з киснем i вiдокремленням !х вiд поверхнi пилко-вого шкiва. Зношування шкiвiв за умов окислювального спрацювання вщбу-ваеться з малою штенсившстю.
Загальний потж порушень нормального функцiонування с^чкопил-кового верстата можна подшити на вщмови, несправностi i збiй. Збiй - це ко-роткочасне порушення нормально! роботи наприклад, перекошування колоди шд час завантаження на вiзок, вщхилення пилки вiд нормального положення шд час попадання на сучок. Збо! рщко проявляються i усуваються без ремон-тних операцiй. Несправнiсть - це порушення, яке не пов'язане з втратою ро-ботопридатносп. Для ощнювання рiвня надiйностi верстата треба видшити дшсно вiдмовнi ситуацп. У стосунку стрiчкопилкових верстатiв бувають ситуацп, коли вiдмови не мають вщношення до надiйностi. Наприклад, у розпа-люваних колодах трапляються цвяхи та iншi металiчнi предмети, як спричи-нюють поломки стрiчкових пилок. Це може трапитися через грубi помилки робггаиюв i порушення умов експлуатацп. Такi зупинки обладнання не можна вщносити до вщмов. Просто! пов'язанi з iнструментом. Питання щодо на-дiйностi iнструменту треба розглядати окремо. Процес затуплення шструменту призводить до збшьшення i перерозподiлу сил рiзання, росту вiбрацil. Отже, до вiдмов верстата треба вщносити тiльки тi, що характерш для нормально! його роботи.
Для визначення основних показниюв надiйностi - iмовiрностi безвщ-мовно! роботи i вiдповiдного !х ресурсу керуемося тим чи шшим законом розподiлу. Для вiдмов з причини зношування використовуемо нормальний закон розподшу, для раптових вiдмов - експоненщальний. Для бiльшостi вщ-
106
Збiрник науково-технiчних праць
мов деталей с^чкопилкових верстатав найкраще використати закон розподь лу Вейбулла-Гнiденка. Висновки:
1. На бшьшосп тдприемств, де розпилюють колоди на дошки i бруси, встановлено горизонтальш стрiчкопилковi верстати впчизняного вироб-ництва. Цi верстати за свогми показниками надiйностi забезпечують ви-моги виробництва тiльки завдяки наявност дублерiв i частим профшак-тичним заходам, якi виконують за суб'ективними оцiнками робггаиюв-ремонтникiв.
2. На сьогодш в Украш немае жодно! науково-дослвдно1 роботи з досль дження надiйностi горизонтальних стрiчкопилкових верстатiв, вщсутш науково обrрунтованi та практично апробоваш структури ремонтних циклiв цих верстатав.
3. Зiбранi статистичнi данi з тдприемств засвiдчують, що найменший ресурс мають деталi механiзму подавання: ходовi колеса i напрямники, термши служби яких становлять 2.. .3 роки.
Л1тература
1. Шостак В.В. Деревообробш верстати загального призначення : шдручник / В.В. Шос-так, Я.1. Савчук, А.С. Григор'ев та in. / за ред. В.В. Шостак. - К. : Вид-во "Знания", 2007. -279 с.
2. Ребезнюк 1.Т. Пiдготовлеиия вузьких колодопиляльних стр1чкових пилок до роботи : монография. - Льв1в : Вид-во "Кольорове небо", 2005. - 260 с.
3. Амалицкий В.В. Надежность деревообрабатывающего оборудования : монография / В.В. Амалицкий. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1974. - 160 с.
Шостак В.В., Войтович В.В. Зависимость надежности лентопи-лочных станков от их конструкционных особенностей
Проанализированы конструкции механизмов резания, подачи, направляющих инструмента. Установлены виды износа в сопряжениях и деталях. Станок рассмотрен как система с последовательным соединением элементов. Определены законы распределения наработок на отказ деталей. Выводы позволяют определить задачи дальнейших исследований.
Ключевые слова: надежность, станок, износ.
Shostak V.V., Vojtovich V.V. Structural features of horizontal band saw machine tools as objects of reliability
Constructions of cutting mechanisms, serves, sending instrument beat analyzed. The types of wear in interfaces and details were set. A machine-tool was considered as a system with successive connection of elements. The laws of distributing of works on the refusal of details were accepted. Conclusions allow to define the tasks of further researches. Keywords: reliability, machine tool, wear.
УДК 630*323.4Доц. В.В. Гомонай, канд. техн. наук - НЛТУ Украши, м. Льв1в
ВИЗНАЧЕННЯ СИЛОВИХ ПАРАМЕТР1В МЕХАН1ЗМУ ПОДАЧ1 РУБАЛЬНО1 МАШИНИ
Визначено зусилля подачi стовбура з гшками у завантажувальний патрон ру-бально! машини, проведено експериментальш дослщження на взiрцях свiжозрубаноi берези, ясеня, липи за вщповщно! швидкост протягування.
Ефектившсть виробництва трюки з низькояюсно! деревини значно за-лежить вщ умов i надшносп подачi !! в рубальну машину.
