автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Повышение эффективности работы дереворежущих круглых пил в многопильных станках для распиловки брусьев

Ленинградская ордена Ленина лесотехническая академия игани С.М.Кирова

На правах рукеплса

Ераов Сергей Викторович

УДК 674.053:621.934

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ДЕРЕВОРЕЩЩ КРУГЛЫХ ШШ В ШГ01ШШ1ЫХ СТАНКАХ ДЛЯ РАСПИЛОВКИ ЕРУСЬЕЗ

05.21.05 - Технология и оборудование деревообрабатыванцих производств,.дрэвесиаоведетие

АВТО Р Е Ф ЕР -А 1 диссертация на соискание ученой степени кандидата- технических наук

Г. Ленинград - "1983 г.

Диссертационная работа выполнена в отделе лесопильно-дере-вообрабатывагацего оборудования Центрального научно-исследова -терского института механической обработки древесины (ЦНИШОД) Всесоюзного научно-производственного объединения "Союзнаучдрев-проы"

Научный руководитель

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник СТШЕВ Ю.М.

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор ЖОдаИШСКИЙ Г. А.

- кандидат технических наук, доцент ПАШКОВ В.К. .

Ведущее предприятие

- Вологодское головное конструкторское бюро деревообрабатывающего оборудования (ШЭД)

Защита состоится 27 сентября 1988 г. в часов на заседании специализированного совета Д-063.50.01 в Ленинградской лесотехнической академии имени С.М.Кирова (194018, г. Ленинград, Институтский пер., 5, главное здание, зад заседаний);

С диссертацией ыохно ознакомиться в библиотеке Ленинградской лесотехнической академии .имени С.Ы.Кирова

Автореферат разослан ¿^августа 1988 р.

Ученый секретарь специализированного совета

Т.М.Анисиыов

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тс-?лн. В основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986-1990 гг, и па период до 2000 г. перед лесной, цел-тюзно-буг-азной я дерэисобрабатгоаг^чй промша-ленностью поставлена задача повысить производитзлъность труда на 14...16% и снизить себестоимость щ^тгр/и на rogsp"j&<"ct

направлением интенсификации перераоохн?. .o:'.::ovap!if г~ г'рья ¿диметром до 16 см) на .пиломатериалы "щглвтся использование в технологических потоках многолильзшс круглопальнж. станков душ ¿.зспи-ловки брусьев.

Настоящая работа является частая проводимых ЩПЗШ0До?л и К-СБД актуальных комплексных исследова;;.;й, паправлаиг-з на соэдансо зи-сокопроизводительных (скорость подача 40...60 м/:лш) многопглншх круглопильных станков с тонкими (толикой 1,6...2,2 юл) дьлами, обеспечизакхцимп увеличение выхода пшютлатеризлов на 2...4,?, снз-яение энергоемкости пиления п расхода металла на изготовление пил на 30,..4С$„

Цель работ» - повышение эффективности распигоЕГ-я брусьев толщиной до ISO :,-! в кчогопильннх круглопильных станках за счет совершенствования параметров ппл и их нетравлящих.

Me тонн исследований. В работе попользовались теоретические и экспериментальные методы исследований.

Теоретический 'исследования коле<5а;шй л пзгзбной еосткости пил выполнены энергетическим методом на основе линейной теории пластин. Рассмотрено влияние размеров направляющих, жесткости защемления или пилы, частоты ее вращения, параметров диска пилы я его напряженного состояния.

Экспериментальные исследования проведены на разгонном стон-де ЩГЖОЛа, оснащенном современной измерительной аппаратурой. Использовался специально разработанный оригинальный блок аэростатических напрапйяацих. Опытные распиловки' пилами тЬлагпса 1,2,,. 2,2 ш проведены па станка CBS:.i-I Кондопогского ДОЗа.

Нчтчп-^ч птпзяа. В работа згшолнепы кз . -щюводигзисся рзне-э теоретические исследования:

- изгибнсЗ аесткостз вращаэдегося язска с рэзлпчшш пачагь-нкм нЕЯрягэпшЕЛ состоянием при ясп0льгов9НЕЗ направлявших;

- критических частот вращения диска прз использовании направляющих с различной степенью упругого защемленгя.

Теоретические исследования позволили вскрыть новые зависимо-

сти и обосновать размеры направляющих, уточнить требования к частоте вращения пил, а также условия согласования их начального напряженного состояния и частоты вращения.

На основе анализа результатов опытных распиловок пилами различной толщины показана возможность определения рациональной толщины пил, обеспечивающей наименьшие суммарные потери древесины, обусловленные шириной пропила и точность» пиления.

Практическая ценности. При выполнении работы составлены программы для расчета на ЭВМ изгибной жесткости пил, их критических частот вращения, а также выхода пиломатериалов, технологической щепы, опилок при переработке бревен и брусьев на. различном оборудовании. Программ апробированы на примере расчета параметров узла резания многопашюго круглопильного станка для распиловки брусьев тогогдноё до • 130 мм пилами диаметром 500 мм. .

Установлен эффективный угловой размер, направляющих 30..,35°, показано их несущественное влияние на ыишшальцую критическую частоту вращения, рекомендованы условия согласования напрятанного состояния и частоты.врецения диска пилы. Для условий работы станка СБОД-1 на базовом предприятии (Ковдоаожском ДОЗе) определены минимально допустимая (1,6 мм) £ рациональная (1,8 мм) толщины пил. ;

Рймияяппя работы. Результаты исследований использованы ЩШМОДом при разработке.:

ТУ 13-834-85 "Пилы круглые плоские специальные для распиловки древесины";

Заявки .исходных требований на ыногопильный станок Ц8Д-8Ц;

Инструкции по эксплуатации .многопильного круглопильного станка СБ8М, Архангельск: ЦНИШОД, 1985.-14 с.

Производство пил по ТУ 13-834-85 осваивается Киржачским инструментальным заводом и Ивано-Франковским;лесокомбинатом. Опытный образец станка Ц8Д-8М введен, в эксплуатацию в 1986 г. на Нововятском КДП. На Кондопожском ДОЗе в станке СБ8М-1 в летний.период при распиловке брусьев толщиной 100 мм со скоростью подачи 30 ы/мин внедрены пилы 500 х 1,6 ш. По сравнению с.пилами тол-_ щкной 2,2 мм выход пиломатериалов увеличен на 0,87?, технологической щопы на 0,48?, при распиловке 25 тыс. ы3 сырья получен экономический эффект II,6 ТЫС. р, . -

Программы душ расчета изгибной жесткости, критических частот вращения и выхода пиломатериалов сданы в фонд алгоритмовЦНИИМОДа.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы

докладывались и обсуждались на Третьей общеминистерской творческой конференции-молодых специалистов я ученых лесной, целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышгенности (г.Москва,

1985 г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Роль коло -дых ученых и специалистов в повкзении эффективности использования древесшш и ее отходов в народном хозяйстве" (г.Архангельск,

1986 г.), на Всесоюзной школе передового опита по применению тонких круглых пил в станках СБ8,М (г. Кондопога, 1986 г.) и па Всесоюзном научно-техническом совещании "Пути повышения надежности и эффективности использования инструмента в мебельной прошпленнос-ти" (г. Рига, 1986 г.).

Публикации. По результата« выполненных исследований опубликовано семь печатных работ, которые приведены в конце автореферата.

Объем шботн. Диссертация состоит из введения, пяти разде -лов, выводов и рекомендаций, списка основной использованной литературы и приложений. Работа содержит 105 страниц мзаивописного текста, 39 рисунков. Список основной использованной литературы включает 99 наименований. Об!ций объем работы 250 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы дпссерта -ции, сформулированы цель и задачи исследований.

В первом разделе приведен анализ работ по обеспечению работоспособности круглых пил, рассмотрены конструкции и классификация направляющих дая пил в многопильных крутлопильных станках, а также особенности взаимодействия с пилой контактных и бесконтактных направляющих, обоснованы цель и задачи работы.

При обеспечении работоспособности пилы первоочередное значение имеет работоспособность ее диска. Исследователями в СССР (ЦНИИШД, ЛТА, УЛТИ) и за рубежом (США, ФРГ, Финляндия) установлено, что для этого необходимо выполнение двух основных условий:

- рабочая частота вредения должна быть ниже минимальной кри-

тип

тпческой частоты Пкр;

- изгибная жесткость периферии пилы (при пиления без направлявших) должна быть не ниже 40...60 Н/мм.

Обычно выполнение первого условия достигается,выбором рабочей частоты вращения.пшш, а второго - выбором ее толщины и использованием направляыцих. Для компенсации нагрева пилы производят ее охлаждение и проковку (вальцевание). Применение тонких пил (с

изгибной жесткостью ниже 40 Н/ш) требует белее точного учета всех факторов, влияющих на критические частоты вращения и изгиб-цуи жесткость диска.

Колебания д критические частоты вращения пил.исследованы в работах советских (Л.Н.Тер-Мкртичьян, Г.А.Еодзишский, Г.И.Юзофо-вич, П.И.Лапин", Ю.М.Стахиев, Б.И.Санев, В.К.Пашков, Н.К.Якунин , С.Ы.Хасдан) и зарубежных (С.Д.Моут, Р.Скимани - США, Е.О.Барц ФРГ) ученых. Однако в них не вскрыто влияние размеров направляющих и степени защемления ими пилы на (\™п, поэтому отсутствуют рекомендации по учету этого фактора при назначении рабочей частоты вращения пил.

Изгибная жесткость диска пилы исследовалась в работах. А-Э.Грубе, В.И.Санева, В.К.Пашкова, Ю.Ы.Стахиева, Л.А.Фефилова, В.С.Васильева, В.В.Соловьева. Вместе с тем в теоретических исследованиях не оценено влияние частоты вращения как самостоятельного фактора, так и в комплексе с начальным напряженным состоянием диска и направляющими. Экспериментальные исследования в этой области носят фрагментарный характер. По этой причине отсутствуют рекомендации по размерам направляющих и согласованию напряженного состояния диска с частотой вращения, .

Для выполнения.пилой заданных функций необходимо также обеспечить нормативную точность пиления и шероховатость поверхности при наименьшей ширине пропила. В работах Н.К.Якущгаа. В.И.Лажа-нова, Ю.М.Стахиева, Л.А.Фефилова, Ю.А.Боричева и др., посвященных точности пиления круглыми пдоши, . специально не рассматривался вопрос определения толщины пил для многопильных кругло -пильных станков, обеспечивавшей наименьшие суммарные потери древесины, обусловленные шириной.пропила в точностью пиления. Точность пиления в ставках СБ8М при использовании "плавающих" круглых пил различной толщины не изучалась. л

В результате анализа конструкции узлов резания отечественных и зарубежных.многопильных круглопильннх станков дана, классификация направляющих в показаны преимущества "плавающих" пил, имеющих возможность перемещаться по валу в осевом направлении. Рассмотрены особенности работы жесткого блока (станок СБ8М-1) и "плавающих" (станок СБ8М-2) направляющих. .Проведены расчеты жесткости защемления пилы в направляющих по формуле

где 0 - сила давления на пилу;

О - зазор меаду пилой и направлявдай.

Расчеты для аэростатических направляющих выполнены по методике ЭНШС, а для контактных - по оригинальной, при этом прини -малось, что зазор мезду пилой и направляющей равен 0,10...0,15 мм, а торцовое биение лили составляет 0,3...0,5 мм.

Таким образом, в связи с разработкой многолпжьшлс круглопи-лышх станков с направляющими для тонких пил параметры узла резания (частота вращения пил, размеры направляющих, толщина ппл) нуадаются в дополнительном обосновании.

Исследования проводились в следующих основных направлениях:

- изучение влияния направляющих на критические частоты вращения диска и уточнение максимально допустимой частоты его вращения;

- изучение влияния направляющих и частоты вращения на изгиб-ную яесткость диска пшш, обоснование размеров направляющих. Изучение возмояности согласования частоты вращения пилы с ее напряженным состоянием;

- изучение влияния толщины ппл на точность пиления на при -мере работы станка СБ8М-1 на конкретном предприятии (Копдопоя -ском ДОЗе), обоснование рациональной (по критерию наименьшие потерь древесины) и минимально допустимой толщины пилы. Обобщение опыта работы пил в станках СБ8.М на базовых предприятиях отрасли.

Второй раздел посвящен теоретическим исследованиям критл -ческих частот вращения п нзгибной гесткости диска пилы.

Расчетная схема приведена на рлс. I, а. Пила считалась диском постоянной толщины, диаметр которого равен диаметру округ. -ности впадин зубьев. По внутреннему контуру диск гестко защемлен фланцами. Размер направляюща определялся угловш параметром . Принято, что при смещении участка пплы в зоне направляющих на него действует возвращающая сила, пропорциональная величине смещения. Начальное.напряженное состояние пилы задавалось частотами ее собственных колебаний по формам с узловыми диаметрами Д = О, I, 2... Температурные напряжения приняты равными нулю.

Исследования велись энергетическим методом с использованием линейной теории пластин. В основу энергетического метода положен принцип Остроградского-Гамальтона, согласно которому среди всех возможных осуществляется движение системы, дащее стационарное значение функционалу

П-\г*(Т-и)М , (2)

где Т,С/ - соответственно кинетическая и потенциальная энергия системы;.

С - время.

При составлении выражений для 7~ и U для вращающейся пилы использовалась неподвижная в пространстве система координат. В выражении для U учитывалась потенциальная энергия деформации упругой среды в зазоре мезду пилой и направляющей, причем коэффициент' кесткости защемления пилы в направляющих определялся по формуле

k=6/F, (3)

где F - площадь направляющей.

функция прогибов диска W(r,cp,t) в неподвижных координатах зависит от времени непосредственно и через координату (р , которая такхе является функцией времени (p-oot , поэтому производная прогиба по времени, входящая в выражение для Т , определялась по формуле •

dvr/dt - dur/dt * о) дчг/д<р . (4)

далее по методу Ритца функция прогибов диска W представлялась суммой координатных функций с неизвестными коэффициентами, значения которых определялись из условия стационарности функционала (2).

На ЭВМ рассчитывались следующие величины:

Ql'ph/D, K-ktf/D, J'jti/D,

где Q^ - безразмерная критическая частота вращения;

К - безразмерный коэффициент- аесткости защемления в направляющих;

3 - безразмерный показатель жесткости пилы в точке с координатами гг , q>p ;

СОкр - оптическая частота вращения;

р - плотность материала пилы;

h - толщина пилы;

В - цилиндрическая жесткость, B'EhVffld-jt*)]

j - изгибная жесткость пилы, j*P/urf ;

Ri - радиус диска.

Результаты вычислений безразмерной критической частоты вращения Q^ (рис. I). 'прц.'параметре c,-c/f/l)j = 0,2; 0,3 и К = Ю4; Ю5 показали, что нащйвлдавде/с-ут^вым размером до 180°, хотя и оказывают сувдствбццов'взшянпа;на критические частоты врсщоппя . при фор!.мх потери уетбйчгоосги, но очёнЬ сл;?бо влелйт (5...&% при./<=. Ю^)'на •шнт^альнуи.дритич.йс!^ .частоту прг.здппя, поэтому в практических расчетах. цогу.т не учитываться. •

90 180 о 3600

5 Л

Рис. I. Влияние углового размера направляющей на критические частоты вращения непрокованной круглой пилы, К = Ю4; С, =^0,2: а - расчетная схема; б - зависимость от Д. Сплошная линия - симметричные формы; втрих-пунктирная - антисимметричные.

Зависимость безразмерного показателя жесткости Э непрокованной пилы от углового размера направляющей при различном угловом расстоянии с(р точки

30

20

3

10

¿,•30'

30

IV

60

30й

Рис. 2.

Влияние углового размера направляющей на изгибную жесткость пилы ( С*= 0,2; К= Ю4; £=-0,50™ )

приложения силы от края направляющей характеризуется графикам на рис. 2. Анализ полученных данных при параметре С,= 0,2 и 0,3 позволяет сделать шг-I вод, что эффективный угловой размер направляющей равен 30...35°. Увеличение его до 90° не приводит к существенному воз. растанию изгибной жесткости пилы. При удалении от направляющей изгибная жесткость пилы быстро убывает и в наиболее отдаленной части, соответствующей

максимальной высоте пропила, превышает изгибную жёсткость пилы без направляющих всего на 0,5-2$. Последующие расчеты проводились дня углового размера направляющей Д =30°.

На рис. 3 приведены графики, характеризующие влияние безразмерной частоты вращения на безразмерный показатель жесткости для пилы Л I с нулевым начальным напряженным состоянием и пилы № 2, прокованной до критического состояния, при С, = 0,2; <Лр= 30°, наличии и отсутствии направляющих. Пила Уе I без направляющих (К= 0) имеет максимальную жесткость 30 при частоте вращения £2в - 0, а пила й 2 - при = 5. Изгибную жесткость, соответствующую параметру до . следует считать максимально возможной для пилы без направляющих. При & = 0 и отсутствии направляющих изгйбная жесткость прокованной пилы й 2 на 33£ низе жесткости пилы Л I, а при использовании направляющих (К- 10^) параметр0 пилы й 2 при всех частотах вращения вше, чем у пилы Я I. Это объясняется тем, что направляющая затрудняет деформацию пилы по зонтичной форме, являющейся основной составляющей прогиба невращаицбйся прокованной пилы. Пила 1Ь I с направляющими имеет максимальную жесткость по-прежнему при -42 = 0, а пила й 2 - при

= 3, что ниже, чем для пилы без направляющих.

На рис. 4 приведена зависимость 0 от Л) для пилы й 2 при различном угловом расстоянии ЫР от направляющей. Как видно из рис. 4, оптимальная частота.вращения, определенная для зоны пилы, прилегающей к направляющей, выше, чем Ов , определенная для пилы без направляющих. При удалении отнаправляющей оп-жальная частота вращения повышается и для наиболее удаленной ст направляющей части пропила равна 00 пилы без направляют*, Так как

12 10 в 6

4

2

—т/; ^ к=ю4 \

/ IV

пила jh * , пила KZ \

м

¡0=0' \

J2

Рис. 3. Влияние безразмерной частоты вращения на. безразмерный показатель жесткости пилы

25 20 15 д10 5

— 1Т- <¿,=15°

— о!Р=зо0- — \

\

Ска =75° м

С*?=165° •

2 4 6 8

Л •—-

Рис. .4. Вялгрле углового рас-сг-.шяя от паправлягшей па безразмерный показатель жесткости пилы

при использовании направляющих жесткость пилы в этой части пропила минимальна, то для нее и необходимо оптимизировать частоту вращения.

На практике создавать п поддерживать определенный уровень напряженного состояния или соответствующую ему оптимальную частоту вращения затруднительно. В диссертации определена универсальная частота вращения Пу дая пил с определенным диапазоном напряженного состояния. Она соответствует точке пересечения за-ввсшостей J от п для пил с напряженным состоянием, соответствующим границам выбранного диапазона (например, пил В I а 2 для диапазона напряженного состояния от нулевого до критического на рис. 3). При одинаковой степени проковки пил одного диаметра П0 а Пц пропорциональны их толщине.

В данном разделе диссертации также приведены зависимости безразмерного показателя жесткости пилы от степени защемления ее в направлявдпх.

В третьем разделе приведены методика и результаты экспериментальных исследований влияния направляющих и частоты вращения на показатели работоспособности диска пилы ( ПГр"у1 ] ). Цель экспериментальных исследований - проверка полученных теоретических зависимостей и оценка справедливости сделанных допущений.

Исследования проводились на экспериментальной установке

ЦНИИШДа с использованием приспособления,' представляющего собой шесть круглых съемных аэростатических опор 0 40 мм, расположенных на радиусе 200 ш. Угловой размер направляющей изменялся от 0 до 86°26* за счет изменения.количества аэростатических опор. Частота вращения пилы изменялась в диапазоне от 10 до 60 Для записи величины прогиба вращающейся пилы под действием неподвижной в пространстве силы Р= 4,9 Н использовался самопишущий прибор постоянного тока Н 373-2. Число повторений каждого опыта выбиралось таким, чтобы относительная ошибка среднего значения измеряемого показателя не превышала 5%. Изгибная жесткость пилы в точке приложения силы определялась по формуле j•^P/г¡/.

В опытах использовали три пилы 500 х 1,6 мм, диаметр фланцев 160 ш. Диаметр пил и фланцев соответствует параметрам станка СБ8У. Пила I смела напряженное состояние, близкое к нулево-ьу ( Уч= 0,24 ил), пила КЗ- близкое к критическому (&= ^ • пила й 2 - соответствующее требованию действующих инструкций (ун = 0,49 мм). Проведено тра серии опытов.

По результатам первой серки опытов установлено, что использование направляющей с угловым размером до 86°26* не приводит к су-

т1п

щественному увеличению Пкр .

22 Н/ад

14 ] 10

6

—1 "ХЛОТЛ. 1 о*^ а N3

о \

пи ла »Г

\

Рис. 5. Влияние частоты вращения на изгибную жесткость пил-500x1,6 ш без направляющих. Сплошная линия - теоретическая зависимость; точки -экспериментальные значения

О 15 30 С 60

п ——

рис. 5 приведены теоретические и экспериментальные значения изгибной -жесткости пил № I и 3 при увеличении частоты вращения, определенные во второй серии опытов. Отклонение расчетных значений жесткости от экспериментальных не превышает 10%.

На рис. 6 приведены экспериментальные значения изгибной жесткости, определенные в третьей серии опытов и характеризующие из-

менение изгибной яесткости пали .'5 3 от углового размера направляющей. Они превышают расчетные значения (при /(=1,84x10® Н/м3) на что мояно объяснить дополнительным вллгшием взаимодействия пилы и направляющей при больших прогибах.

Результата проведенных экспериментальных. исследований показали, 'что шггорптиа а программ, разработг.п-глэ при теоретических исследованиях, гагу? использоваться при оценке влияния учитываемых факторов на ггрптическве частоты вращения и нагибную тасткость круглых -пил.

Четвертнй раздел посвящен обоснованию толщины используемых пил. В нем призедены,результаты наблюдений за работой станков СБ8М на базовых предприятиях и экспериментальных исследований влияния толщины пил на точность пиления.

Наблюдения за работой станков СБ8М на базовых предприятиях при распиловке брусьев толщиной 100...150 мл со скоростью подачи. 30... 50 ы/мин показали, что необходимая изгибвая гесткость пила в верхней точке, пропила при использовании одной пары направляюща равна 25...35 Н/мм. Пилы толщиной 2,2 мм надежно обеспечивают распиловку брусьев- толщиной до 130 мм со сг.оростьп подачи 50 м/мин.

Экспериментальные исследования.влияния толщины пил на точность пиления проводились на многопильном станке СБ8М-1, эксплуатируемом нй'.Кфдопохском ДОЗе. Распиливались талые. еловые брусья толщиной". 100: ш со скоростью подачи 30 лузган.' Параметры узла резания С'танцй-. близки & ,рейомон^емым^.'£1\лово$ размер коль-цевогб-сектора, -вписанного-: во -вкладашй. направляющих, 26°; час-

50 40

30

20

10

3

о в в э °

г

I

30

60

90°

Рис. 6. Влияние углового размера направляющей на изгибнув гесткость пилы И 3. Сплошная линия - теоретическая зависимость; точки - экспериментальные значения

тота вращения пильного вала 1500 мин-*; в станке использованы "плавающие" палы, жесткий блок направляющих и система охлавде-шш пил водой. Использовались пилы диаметром 510 мм, толщиной 1,25 и 1,65 мм и диаметром 500 мм, толщиной 2,2 ш, число зубьев 60. По сравнению с ГОСТ Э'80-80 изменены параметры зубьев: высота зубьев 12-13 мм, передний угол 25°, задний 15°. Развод зубьев пел толщиной 1,25 мм равен 0,45 мм, толщиной 1,65 мм -0,55 мм, толщиной 2,2 ш - 0,7 мм, точность развода ± 0,05 ым.

На первом этапе исследований при изучении зависимости поля рассеивания толщины пиломатериалов от толщины используемых пил (рис. 7, а) для границ 95^-ного доверительного интервала получено уравнение регрессии

1,2 1,6 2,0 2,4 Толщина шиш, им а

,/пах

Рис. 7. Определение рациональной толщины пил: а - зависимость ^потерь древесины при пилении от толщины используемых пил; б - настройка станка по наименьшей предельной толщине пиломатериалов

Суммарные потери древесины, обусловленные расходом древесины в опилки и на припуск к наименьшей предельной толщине пилома-

терналов, могут быть оценены функцией потерь, определяемой по формуле

где &о(Ь) - ширина пропила как функция толщины пилы,

$.4.527 И * 0,231, Рациональную толщину пил можно определить, решив уравнение

сК}/о1'п

Численное решение этого уравнения дает интервал, внутри которого находится рациональная толщина пилы

1.70 « Ь, < 1,79 .

На втором этапе исследований при проведении длительных наблюдений за эксплуатацией пил 510.x 1,65 км . установлено, что при образовании "дорожки трения" в результате трения пил о направляющие увеличиваются напряжения растяжения в периферийной зоне пилы, подтверждена эффективность измененных размеров зуба, показано, что прп. эксплуатации пил толщиной 1,65 ш период их стойкости (I смена) и сменная производительность (до 130 м3) по сравнению с пилами толщиной 2,2 мм не снижаются.

Проведенные исследования подтвердили возможность определения рациональной толщины пил (для условий Кондопожского ДОЗа она равна 1,8 мм,;минимально допустимая толщина - 1,6 мм), уточнили требования к их подготовке и напряженному состоянию.

Рис. 8. Влияние частоты вращения на пзгибную жесткость пил в станке СБ8М:'сплошная линия -пила прокована до критического состояния; штрих-пунктирная - пила не тлеет начальных напряжений

С учетом действующих нора проковки и-возможности изменения напряженного состояния пил при их работе при определении универсальных частот вращения пил 0 500 мм рекомендуемых толщин ( /} = 1,6; 1,8; 2,2 мм) диапазон напряженного состояния принят от нулевого до критического. На рис. В приведены зависимости изгибной жесткости этих пил от частоты вращения. Диапазон универсальных частот вращения для пил рекомендуемых толщин заштрихован. Анализ приведенных зависимостей показывает, что паспортная частота вращения пил в станке СБ8М - 1500 мин-1 (25 с-1) фактически удовлетворяет этим толщинам пил (снижение жесткости по сравнению с жесткостью при универсальной частоте вращения дгя ппл толщиной 1,6 км не'превышает 5%).

В пптсм разделе приводится экономическая оценка результатов исследований, для которой по известной методике проведены расчеты выхода пилопродукциз при распиловке бревен диаметром 14, 16 и 18 см пилами толщиной 1,6; 1,8 и 2,2 мм при настройке станка по середине поля допуска толщины пиломатериалов или по их наименьшей предельной толщине с учетом точности пиления. Расчеты показали, что при переработке бревен диаметром 16 см снижение толщины Используемых пил с 2,2 до 1,6 ш приводит к увеличению выхода пиломатериалов на 0,87$, а использование пил рациональной толщины 1,8 мм и настройка станка по наименьшей предельной толщине пиломатериалов - на 1,1б£.

Экономический эффект от использования на Кондопожском ДОЗе пил толщиной 1,6 мм - 11,6 тыс.р., а расчетный эффект от. использования пил толщиной 1,8 ш при учете точности пиления -18,6 тыс.р. при переработке в летний период 25 тыс. м3 сырья.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Основной показатель работоспособности диска.тонкой пилы -его изгибная жесткость в динамике. Она зависит от толщины, диска, его напряженного состояния, частоты вращения, размеров и расположения направляющих, а также от степени защемления в них диска.

2. Получеды зависимости изгибной жесткости вращающейся целы, иые:»цей начальное напряженное состояние и упруго защемленной в одной паре направляющих. Анализ этих зависимостей позволил выявить в зоне п < п^Р две характерные частоты вращения: оптимальную - обеспечивающую наибольшую изгибную жесткость пилы дая конкретного начального напряженного состояния, и универсальную ~

обеспечивахиую наиболее высокий уровень изгибной жесткости для труппы пил с заданный диапазоном начального напряженного состояния.

3. Получены зависимости изгибной жесткости пилы от углового размера направляющих. Эффективный угловой размер направляющих равен 30...35°, его увеличение до-30° не приводит к дальнейшему увеличению изгибной жесткости диска. Влияние- на нее радиального размера направляющих по сравнению с угловым несущественно, в зависимости от припуска на переточку пил он может быть 40,..80 км.

4. Зависимость изгибной жесткости пилы с одной парой направлящих. от частоты вращения для точки пилы, соответствующей противоположной. направляющим пласти бруса, мало отличается

(на 0,5...1,5$) от аналогичной зависимости для пилы без направлящих. Поскольку при использования одной пары-направлящих из-гибная жесткость пилы в этой точке минимальна, в этом случае следует выбирать оптимальную н универсальную частоты вращения, определенные'для пилы без направлящих.

■ ' 5. При эксплуатация пил в станке СБ8М имеются условия как повышающие (образование дорожек трения, нагрев средней зоны пилы) ^ так и понижающие (нагрев зубчатого венца) уровень начального напряженного<состояния. Величина проковки пил должна быть 50...60£ от критической величины, а универсальную частоту вращения следует определять для диапазона напряженного состояния от нулёвого до критического. .

V . 6. Направляющие оказывают слабое влияние на минимальную критическую частоту, вращения пил (увеличивают до' 2% при угловом размере направлящих 30°) и в расчетах могут не учитываться. ;

7. Определены'зависимости поля рассеивания толщины пиломатериалов, полученных при распиловке бруса толщиной 100 мм на станке СШМ, от-толщины используемых пил. С использованием этих' зависимостей определена минимально допустимая толщина ппл -1,6 ил, и их рациональная толщина (обеспечиващая минимальные суммарные потери древесины, обусловленные шириной пропила и точностью пиления) - 1,8 мм. На основании обобщения производственного, опыта работы станков СБ8М на базовых предприятиях (толщина бруса до 130. мм,' скорость "подачи 30... 50 ц/млн) рекомендована толщина ппл 2,2 т.

8. Для пил диаметром 500 ил рекомендованных толщин - 1,6; 1,8; 2,2 ш определены универсальные частоты вращения, равные

соответственно 1200, 1380, 1680 мин"1. Для станков СБ8М и Ц8Д-8М рекомендована частота вращения пил 1500 мин-*.

9. Разработанные программы дня расчета изгибной ¿^сткостп прокованных вращающихся пил и критических частот их вращения с учетом направляющих, а также объемного выхода пиломатериалов, технологической щепы и опилок могут использоваться при конструировании узлов резания многодельных круглопилыагх станков и расчете экономического эффекта от их эксплуатации.

10. Промышленное использование опытных партий пил 500 х 1,6 мл в станке СБ8М-1 на отраслевом базовом предприятии -Коцдопожском ДОЗе в летний период показало, что по сравнению с пилами 500 х 2,2 ш выход .пиломатериалов увеличивается на 0,87$, технологической щепы - на 0,48$, а экономический эффект при распиловке 25 тыс. ы3 сырья составляет 11,6 тыс. р.

Основное содержание диссертации изложено в следующих печатных работах:

1. Ершов C.B. Влияние размеров направляющих на критическую частоту вращения круглых пил и возможность увеличения скорости резания // Науч.тр ./ЩШШОД,-1985.-Проблеш интенсификации лесопильного производства.-С.I5I-I60.

2. Ершов C.B., Стахиев Ю.М. Влияние скорости вращения на изгибную жесткость диска.пилы // Науч.тр./ЦНШШД.-1985.-Проблемы интенсификации лесопильного производства.-С.143-150.

3. Ершов C.B., Стахиев Ю.М. Об изгибной жесткости вальцованного вращающегося диска пилы / ЦНИИШД.-Архангельск, 1985.-II с.-Дел. в ЕШШЭИлеспрош 23.01.86, JS 1578-лб.

4. Ершов С,В. Технологическое обоснование эффективной толщины пил для круглопильных станков СБ8М-1 // Науч.тр./ЦНИИЮД.-1986.-Ноше технологические процессы в лесопилении.-С.64-68.

5. Ершов C.B. Оптимизация толщины пил, используема в станке СБШ-1, со критерию наименьших потерь дреэесиаы // Тяз.докд. Всесоюз.иауч.-техн.конф. "Роль мол.учен. и. саец, в ксыга-зшш эффективности использования древесины и ез отходов в нар.хог-ве"" 20-22 мая, г.ДрхангельсКо-М,, ,1906.-0,54-55. ;

6. Ершов C.B. Точность еидэеия пилами толщиной 1,2-2,2 ta на станке СБ8Ы-1 // Применение тонких круглых вил в шогохшлышх круглопильных станках СБ8М для распиловки бруса: Эйспресс-шфора./ ВШШИЭИдеспром.-1987.-С.5-11..

7. Стахиев Ю.М., Ераов C.B., Капралов С.Н. и др. Многопильный круглопильный станок модели Ц8Д-8М // Информационный листок Архангельского ЦНТИ.-1987.-й 87-15.-4 с.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями просим направлять по адресу: 194018, г.Ленинград, Институтский пер., 5. Лесотехническая академия нм.С.М.Кирова, Ученый совет.