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 узких столярных ленточных пил при пилении тропических пород древесины Вьетнама

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Р Г Б ОД "Р61®^ РУКОПИСИ

НГУЕН ДНК ТОАН

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ УЗКИХ СТОЛЯРНЫХ ЛЕНТОЧНЫХ ПИЛ ПРИ ПИЛЕНИИ ТРОПИЧЕСКИХ ПОРОД ДРЕВЕСИНЫ ВЬЕТНАМА

05.21.05 - Технология и оборудование деревообрабатывающих производств; древесиноведение

А. ВТО РЕ $ Е PAT

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 1994

Работа выполнена на кафедре Станков и инструментов деревообрабатывающих производств Санкт-Петербургской Лесотехнической академии.

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор САНЕВ В.И.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор ЯСИНСКИ:! B.C.;

- кандидат технических наук ТАРАСОВ С.П.

Ведущее предприятие - А.О. "Сев запь-е бель"

■ Защита диссертации состоится "17 " янблрл,___1995 г.

в _____часов на заседании специализированного совета

Д.063.50.01 в Санкт-Петербургской Лесотехнической академии (154018, Санкт-Петербург, Институтский пер.,5, главное здание, зал заседаний).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургской Лесотехнической академии. ■

- /

Автореферат разослан

dejoxTpJl,

1994г.

Ученый секретарь специлизированного совета, доктор технических наук,

профессор СП ^ АНИСИМОВ Г.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. По основным породам лесные насаждения во Вьетнаме представлены твёрдыми тропическими породами древесины. При механической обработке таких пород встречается много трудностей технологического и инструментального характера. Они вызываются главным Образом малой изученностью процесса резания тропических пород древесины, отсутствием практических рекомендаций по назначению режимов и сведений о влиянии факторов на силовые и качественные показатели процессов резания. Большой объем переработки тропических пород древесины во Вьетнаме приходится на столярные ленточнопильные станки. Поэтому исследование силовых и качественных показателей при пилении тропических повод древесины узкими столярными ленточными пилами для разработки рекомендаций по повышению эффективности этого способа пиления представляет важную теоретическую и практическую задачу. На основе проведенных исследований решаются задачи по выбору рациональных режимов пиления, выбору параметров инструмента (узких столярных ленточных пил), повышению качества пиления, увеличению условий их эксплуатации. Наличие математических моделей процессов пиления тропических пород древесины узкими столярными ленточными пилами, позволяет использовать ЭВМ для оптимизации режимов пиления и обоснования рациональных параметров узких столярных ленточных пил.

Цель работы. Исследование силовых и качественных показателей при пилении древесины узкими столярными ленточными пилами для разработки практических рекомендаций по повышению их эффективности в условиях пиления вьетнамских пород древесины. 1

Задачами работы являются:

- Теоретическое исследование стружкообразования и, силовых показателей при продольном и поперечном "пилении древесины узкими столярными ленточными пилами;

- Теоретическое исследование,поперечной динамической жесткости узких столярных ленточных пил при пилении древесины и влияния центробежных сил на их работу,

- Зспериментальное исследование силовых и качественных показателей для продольного и поперечного пиления древесины тропических пород, произрастающих в Вьетнаме, узкими столярными ленточными пилами;

- Построение математических моделей для описания зависимостей сил резания и шероховатости обработанной поверхности от инструмен-

тальных и технологических факторов при пилении тропических пород древесины Вьетнама узкими столярными ленточными пилами;

- Разработка практических рекомендаций по повышению эффективности работы узких столярных ленточных пил при пилении тропических пород древесины Вьетнама.

Научная новизна работы. Рассмотрено влияние технологических и инструментальных факторов на силовые и качественные^показатели процессов пиления древесины тропических пород, произрастающих во Вьетнаме, узкими столярными ленточными пилами. Разработаны математические модели (уравнения регрессии) применительно к условиям продольного и поперечного пиления тропических пород древесины узкими столярными ленточными пилами. Рассмотрено влияние центробежных сил и поперечной жесткости узких столярных ленточных пил на их работоспособность.

Практическая ценность работы. Определены рациональные режимы продольного и поперечного пиления узкими столярными ленточными пилами тропических пород древесины, параметры зубьев пилы.обес- • печивающие снижение энергозатрат, улучшение качества продукции, повышение эффективности работы столярных ленточнопильных станков. Разработаны практические рекомендации по повышению эффективности работы узких столярных ленточных пил при.пилении тропических пород древесины. Определены количественные значения сил резания при пилении для расчетов мощности на резание и привода столярных ленточнопильных станков.

Апробация работы. Результаты исследований обсуждались на научных семинарах кафедры станков и инструментов древообрабатываю-щих производств Санкт-Петербургской лесотехнической академии,докладывались на научно-технических конференциях факультета МТД ЛТА в 1993-1994г.г.

Публикация результатов работы. По теме диссертации опубликованы 3 научных статьи.

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, шесть разделов, выводы и рекомендации, список использованной литературы и приложения. Основное содержание работы изложено на 156 страницах машинописного текста, включающих 96 рисунок и 28 таблиц. Список литературы содержит 64 наименования.

На защиту выносятся:

- Закономерности влияния технологических и инструментальных факторов на силы резания и шероховатость обработанной поверхности

при пилении тропических пород древесины Вьетнама узкими столярными ленточными пилами;

- Результаты теоретических и экспериментальных исследований , позволяющие определить рациональные режимы пиления тропических пород древесины Вьетнама и параметры зубьев пил применительно к условиям продольного и поперечного пиления узкими столярными ленточными пилами;

- Математические модели (уравнения регрессии) для процессов продольного и поперечного пиления тропических пород древесины, позволяющие определять влияние технологических и инструментальных факторов и их парных взаимодействий на силы резания и шероховатость обработанной поверхности, решать практические задачи по выбору рациональных условий пиления с применением ЭВМ;

- Рекомендации по улучшению показателей продольного и поперечного пиления тропических пород древесины Вьетнама узкими столярными ленточными пилами и их эксплуатационных свойств.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНКЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследований и приведена краткая характеристика проводимой работы в целом.

В первом разделе осуществлен анализ состояния вопроса. Рассмотрены научные исследования в области пиления древесины узкими столярными ленточными пилами (УЛП). Отмечены роль и значение столярных ленточнопильных станков в древообрабатывающих производствах Вьетнама, рассмотрены их достоинства и основные недостаки. Приведены общие сведения о пилении древесины ленточными пилами; рассмотрены подготовка к работе и эксплуатация ленточных пил в деревообрабатывающих производствах; дан анализ исследований по пилению УЛП хвойных и лиственных пород древесины, произрастающих в европейской части России.

Анализ состояния вопроса позволил сделать следующие выводы: до настоящего время проведенные исследования в большинстве направлены на изучение вопросов эксплуатации и подготовки широких ленточных пил, которые используются на делительных станках и станках для распиловки бревен. Применительно к УЛП эти вопросы рассматривались мало. Имеется две работы: Худякова А.Б. (1953г.ЦНИИМОД) и Миклов-цика Н.Ю.ЛТА, 1980г.).

Полученные в этих работах результаты и выводы относятся к про-

- б -

цессам пиления хвойных пород древесины, произрастающих в европейской части России. Исследования пиления тропических пород-древе-сины Вьетнама УЛП детально не проводились и рекомендации по этому в литературе отсутствуют. Теоретические и экспериментальные исследования, выполненные ранее в области пиления древесины УЛП, относятся к изучению продольного пиления древесины. Вопросы стружко-образования, взаимодействие между пилой и древесиной, силовые и качественные показатели при поперечном и смешанном пилении древесины УЛП изучены недостаточно. Имеющиеся рекомендации, относящиеся к устойчивости, прочности и нагреву УЛП при пилении древесины ба-зизуются на результатах исследований широких ленточных пил и требуют в последующем корректировки с учетом реальных условий их работы.

Зо втором разделе приведены результаты теоретических исследований принципиальных вопросов пиления древесины УЛП. Изучались кинематические соотношения; стружкообразование (при продольном и поперечном пилении); силы резания; требования к режущему инструменту; динамическая поперечная жесткость пил при пилении; влияние центробежных сил на работу пил. Анализ стружкообразования при пилении древесины УЛП показывает, что при продольном пилении главная поперечная режущая кромка зубьев производит торцовое резание, а боковые кромки - поперечное резание. При поперечном пилении внешняя боковая кромка разведенного зуба в области его вершины надрезает волокна древесины, а главная поперечная кромка скалывает подрезанные элементы стружки. В связи с этим при продольном пилении древесины для главной кромки передний угол должен иметь положительное значение. Боковые кромки участвуют в резании с почти нулевым передним углом. Для обеспечения прочности зубьев угол резания (6) должен быть увеличен. При продольном пилении древесины угол резания (5) при короткой режущей кромке зубьев должен быть не менее 60°. В случае пиления твёрдых тропических пород древесины угол резания (ё) при короткой режущей кромке может быть доведен почти до 90°. При поперечном пилении древесины, чтобы процесс протекал нормально, надрезание волокон древесины должно предшествовать скалыванию элементов, для этого зуб должен затачиваться с косой боковой заточкой по передней и задней граням. При малых размерах зубьев УЛП косая заточка в ряде случаев может и не производиться. Однако для обеспечения высокого качества обработанной поверхности и снижения энергозатрат зубья должны затачиваться по передней грани с косой заточки под углом 15 - 30°. Применительно

к условием пиления древесины УЛП были подвергнуты анализу силы

резания. Силы резания рассматривались в общем (суммарная сила

резания Р) и по составляющим (касательная Р и нормальная Р„ х К н

силы). Анализу подвергались:

1. Силы резания на оцном зубе ленточной пилы.

Р„. = К.Ь.а ~ К.ЬМг

к" ( I )

Рн1 =^РК1

2. Средние суммарные силы резания на всех зубьях ленточной пилы в пропиле.

Рк* - Рк!/2 (К.Ь. и^.Ю/Ь (2)

рнг =

IV Д

3. Средние окружные силы резания (фиктивные).

Рк = М = СК.Б.Н.и )/60.У = (Кт.оС опЗ.Н.И)/60У ^

рн = ±ГП"Рк ' 3

Суммарная средняя окружная сила резания.

- V?

рр со

где: Рк-касательная сила резания, Н; Рн-нормальная сила резания, Н; Ь-ширина стружки, мм; а-толщина стружки, мм; 11?.-подача на зуб пилы, мм; Ъ -число зубьев пилы в пропиле; Ь -шаг зубьев пилы, мм; В -ширина пропила, мм; Н -высота пропила, мм; И -скорость подачи древесины, м/мин; V -скорость резания пилы,м/с; Кт -табличное значение удельной силы резания, Н/мм^; о<. поп -

поправочный коэффициент; -объём стружки срезаемой зубьями пилы в секунду, н\Р/с-,Ш -переходной множитель (0,25 - 0,7).

Силы резания при пилении древесины УЛП зависят от породы (плотности) древесины, скорости подачи, высоты пропила, влажности древесины, ширины пропила (уширения зубьев на сторону), остроты зубьев и их геометрических параметров.

В практике мебельного производства нередко УЛП применяются -для криволинейной распиловки древесины. В результате анализа установлено, что для нормальной работы УЛП в этих условиях должно быть выдержано условие: Кт1п ^В/^мм. Где £т!„ -минимальный радиус кривизны линии пропила, мм; В -ширина УЛП, мм;50-развод зубьев на сторону, мм.Применительно к условиям пиления тропических пород древесины УЛП имеющиеся рекомендации по форме и

Р

Рис.1. Схема пиления древесины узкими столярными ленточными пилами а)- поперечное пиление; б)- продольное пиление.

ео220В

Рис. 2. Экспериментальная установка

I-зубья пилы; 2-образец древесины; 3-стол; 4-? 5 -штурвалы; 6-инди-катор; 7-двигатель; 8-ременная передача; 9-редуктор; 10-сушторт;

II-датчик; 12-усилитель; 13-осциллограф; 14,15 -$лок питания.

угловым значениям зубьев пилы необходимо уточнить на основе экспериментальных исследований.

Важной характеристикой УЛП при пилении является их поперечная динамическая жесткость. Нами были рассмотрены зависимость поперечной жесткости УЛП от характера действия на з.убьА

боковых сил (Р^) в зоне резания по высоте пропила и влияние центробежных сил на работоспособность УЛП.

Поперечная жесткость УЛП, как показал анализ может быть охарактерирована динамическом коэффициентом Кд:

Случай, когда действующая боковая сила на зуб Р^ постоян-

К1А = ± - О "А- У.1\[ШГ 5

V

Случай, когда действующая боковая сила на зуб Р^ переменная, А - О

к2д= (1-о-т)(4-с +т) ( 6 }

Где: V -скорость движения .УЛП (скорость резания), м/с; Ь -расстояние между центрами шкивов, м; р -площадь поперечного сечения УЛП, м^; То-плотность материала УЛП, кг/м^; Е -модуль упругости материала УЛП, Н/м^; <]" -момент инерции сечения УЛП, м^; С^ -ускорение свободного падения, м/с^;

И" ; - Ш1'-- £

А -период основного типа колебания УЛП;Л^-период пульсирующей силы.

Исследование влияния центробежных сил на работу УЛП было проведено для двух случаев:

- Столярные ленточнопильные станки не имеют устройства для автоматического натяжения пил на шкивах в процессе пиления.

- Столярные ленточнопильные станки с автоматическим натяжением пил на шкивах в процессе пиления.

В практике эксплуатации УЛП во Вьетнаме должны быть обязательно применены станки, у которых верхний шкив закреплен на подвижной опоре (подпружинен или снабжен грузо^гам натяяенным механизмом). При нагреве пилы они автоматически натягиваются и обеспечивают нормальной процесс пиления. Натяжение пил должно поддерживаться на постоянном уровне. Опыт работы ленточ-нопильных станков в России должен быть полностью использован

В третьем разделе рассмотрены направления и методы экспериментальных исследований пиления древесины УЛП. Экспериментальные исследования проводились при продольном и поперечном пилении тропических пород древесины Вьетнама. Применялась современная теория планирования экспериментов с использованием ЭВМ для разработки математических моделей (уравнений регрессии) процессов пиления тропических пород древесины. Эксперименты проводились в два этапа:

Первый этап - проведение отсейвающих экспериментов. Применен метод случайного баланса для выявления доминирующих факторов, влия-щих на силовые показатели продольного и поперечного пиления древесины.

Второй этап - многофакторное планирование экспериментов. Осуществлены эксперименты с примением современной теории планирования экспериментов для получения математических моделей, описывающих зависимости силовых и качественных показателей от доминирующих фактороф при продольном и поперечном пилении тропических пород древесины Вьетнама.

Для проведения опытов была создана экспериментальная установка. Она выполнена на базе поперечно-строгального станка (рис. 2). Включает подающее устройство, узел крепления образцов древесины и измерительный блок. Суппорт перемещается по направляющим. На столе закреплен динамометр, выполненный в виде двух тонкостенных цилиндров с наклеенными тензодатчиками, соединенными по мостовой схеме. На торцовой поверхности датчиков симметрично установлено приспособление для крепления образцов древесины. Другой конец датчиков фланцами закреплен на столе падающего устройства.

В исследованиях были использованы следующие тропические породы древесины: гао таЬбапЦ плотностью 360 кг/м^, зьекау (ДигЛсиЛ^А^уса/у^') плотностью 820 кг/м^, нгьен ( фяЛсъ плотностью 930 кг/м^.

В четвертом разделе представлены результаты отсеивающих экспериментов при продольном и поперечном пилении тропических пород древесины УЛП. Для отсеивающих экспериментов был использован метод случайного баланса, который позволил при сравнительно небольшом числе измерений выявить наиболее влияющие переменные факторы и их парные взаимодействия, а также получить ориентировочную математическую модель процессов пиления древесины. Переменные факторы и условия проведения отсеивающих экспериментов при продольном и поперечном пилении тропических пород древесины УЛП приве-

дены в табл. 1,2.

Табл. I

Переменные факторы и условия отсеивающего эксперимента при продольном пилении тропических пород древесины УЛП

Пределы варьирования

Наименование факторов Нижний У^ов^нь Верхний уровень Ь1)

А. Педеменные факторы:

ХГ передний угол зубьев пилы Т» град. 7 12

Х2" острота зубьев пилы р , мкм. 12 50

ъ- развод зубьев на одну сторону » мм- 0,1 0,3

ч- толщина пилы 5 , мм. 0,6 0,8

Х5" шаг зубьев пилы Ъ , мм. 7 10

V высота зубьев пилы К , мм. 10

х.г V подача на зуб пилы , мм. 0,05 0,3

высота пропила Н, мм. 20 60

х9- влажность древесины У/ , %. 8 - 10 25 - 30

Х10 - плотность древесины , кг/ м3. 360 930

В. Постоянные факторы: 30

- задний угол зубьев пилы оС , град.

- скорость резания V , м/с.. 5

- заглубление зубьев пилы в древесину Ко , мм. 20

Уравнение регрессии для ориентировочного описания усилия резания продольного и поперечного пиления тропических пород древесины УЛП имеет следующий вид:

- при продольном пилении.

РП1- 32,99 + 2,21Хг+ 5.09Хо+ 3.86Х.+ П.ОгХ^ 5,19%- 2,7«2Х9 пр 1- <- ( 7 )

- при поперечном пилении.

Рпо= 23,57 - 4,211^+ 4,8811^+ 6,581^+ 4,311% С 3 )

13 результате отсеивающих экспериментов установлено, что на усилие резания при продольном пилении тропических пород древесины УЛП оказывают влияние доминирующие факторы: передний угол зубьев пилы (Т), острота зубьев С?), высота пропила (Н), высота зубьев пилы (К), подача на зуб пилы СЫг) и влажность древесины {\Х/~)\ а при поперечном пилении - угол резания зубьев пилы С& )

Табл. 2

Переменные факторы и условия отсеивающего эксперимента при поперечного пиления тропических пород древесины УЛП

Наименование факторов

Пределы варьирования

Нижний У^ов^нь

Верхний уровень 1+1)

А. Переменные факторы угол резания зуоьев пилы 8

и и

град.

мм.

р- угол косой заточки по передней грани ^ , град.

развод зубьев на одну сторону

11 ц- толщина пилы 5 , мм.

Ы подача на зуб пилы II2, мм.

У высота пропила Н, мм.

и у- влажность древесины , %.

Ыз~ плотность древесины кг/м^.

В. Постоянные факторы:

- задний угол зубьев пилы сС. , град.

- скорость резания V , м/с.

- заглубление зубьев пилы в древесину Ь0,

мм.

80 90

15 30

од 0,3

0,6 0,8

0,05 0,3

20 60

- 12 25 - 30

360 930

30 5

20

толщина пилы (£), подача на зуб пилы (Иг) и плотность древесины сгГо).

В пятом разделе представлены результаты экспериментальных исследований и математические модели, описывающие зависимости силовых и качественных показателей от переменных факторов при продольном и поперечном пилении тропических пород древесины УЛП. Для определения величины и тенденции изменения сил резания и шероховатости обработанной поверхности в зависимости от основных факторов был выбран план второго порядка. Условия проведения многофакторных планирований экспериментов при продольном и поперечном пилении тропических пород древесины УЛП приведены в табл. 3, Коэффициенты регрессии математических моделей рассчитаны на ЭВМ с помощью стандартной программы для метода наименьших квадратов. После отбрасывания незначимых коэффициентов, расчета значимых коэффициентов регрессии и их оценки по р - критерию Стьюдента были получены математические модели:

Табл. 3

Условия проведения мно тракторного планирования экспериментов при поперечном пилении тропических пород древесины УЛП

Наименование факторов Интервал Уровни варьирования ^акторов

Ниж. (-1) Основ. (0)

А. Переменные £акто£ы:

Xугол резания зубьев пилы 8 ,рад. 0,087 1,397 1,484 1,571

толщина пилы 5 , мм. 0,10 0,6 0,7 0,8

Х^- подача на зуб пилы И^ » мм. 0,10 0,05 0,15 0,25

ь. Постоянные ¿актсгры:

- высота пропила Н, мм. 60

- скорость резания V , м/с. 5

- задний угол зубьев пилы оС , рад. 0,731

- угол перерезания волокон М7,град. - 90

- влажность древесины , % 15-20

- порода древесины

Табл. 4

Условия проведения многофакторного планирования экспериментов

при продольном пилении тропических пород древесины УЛП

Наименование факторов Интервал Уровни варьирования факторов

Осн^в. гж-

А. Переменные факторы:

Х^— передний угол зубьев пилыТ.рад. 0,087 0,087 0,174 0,261

Х^- острота зубьев пилы ^ , мкм. 20 10 30 50

Х^- высота зубьев пилы К ,мм. 3 4 7 10

Х^- подача на зуб пилы И^ . мм* 0,10 0.05 0,15 0,25

Х^- высота пропила Н, мм. 25 10 35 Я)

Х^- влажность древесины W . %■ 10 10 20 30

В. Постоянные факторы: 5

- скорость резания V , м/с.

- задний угол зубьев пилы оС , рад 0,522

- толщина пилы $ , мм. 0,7

- угол перерезания волокон Ч*. град. 90

- порода древесины

- 14 -

а)- Поперечное пиление, для древесины гао:

Рк = 24,49 + 5,05Х2 + Ю,54Хз - 4,I5Xj + 4,б9х| - 6,32x5 +

+ 5,74Л2Х3 " (9)

Рн = 8,37 + 0,97Х2 + ¿,87Х3 - 2,62х| - О.бЭХ-^ + Х^ (10)

Нмак= 298,37 + 47,5Х3 + 26,13Х^ - 1б,87х| - 44,87Х§ (II)

Аля древесины зьекау:

Рк = 33,42 - 5,29Xl + 5.29Х2 + I5,28X3 + S.e^Xj-Xg + 6,84Х2Х3 (12)

Рн - 9,77 - 2,05Х£ + 3,99X3 + I,93XjX2 (13)

Нмак= 216,5 + 4,2Xj - 6,9Х2 + 40,ЗХ3 + 12,5х| - 7Х^ - 44х| (14)

Для древесины нгьен:

Рк = 24,37 + 4,46Х2 + 12,35Х3 + 7,03х| + 5,27Х1Х2 (15)

Рн = 7,45 + 1,63Х2 + 4,22Хз + 2,65Х2 + I,73XjX2 + 1,96X3X3 (16)

Ннак=Ю6,31 - 3,6Х2 + 18,5X3 + "5.69X2 - 6,81Х2 - 21,3ix| (17)

б)- Продольное пиление. Для древесины зьекау:

Рк = 41,53 + 24,8Xit + 9,64Х5 + 2,05Х6 + I7,55X§ - I.OeXj^

+ 5,91Х2Х4 - 5,21X3X5 (13)

Рн = 4,77 + 6,ЗЗХ4 - I,87X5 + 3,66Х6 + 2,7ixf + 6,54х| -

- 1,29Х1Х2 - I,74XIXJ+ + 1,93XjXg - 1,54Х^ (19)

Нмак= 92 + Ю,67Х3 - П,4Х4 + 18,03X3 - 9,97Х| - 3,82XIXJ( -

- 6,07Х2Х^ + 21,77ХзХ5 - 8,82Х2Х3 (20)

Для древесины нгьен:

Рк = 24,29 + 7,76X3 + I8,I8X4 + 3,38Х6 + Ю,ПХ§ + 11,0бх| -

- 4,49ХХХ2 + 2,81X^3 + 3,74Х2Х4 + 5,14Х3Х4 (21)

Р - 4,9 - 2,48Х2 + в,08\ - 0,25Х5 + 4,76Х6 + 2,08ХдХ4 -

-2,63Х2Х5 + 8,12Х| - 2,44XjX2 + 2,95XjXg - 1,75X3X5 (22)

Нмак= 63,48 + 7,02Xj + 4,47Хз - 8,I8X4 - I0,44xf + I7,56xjj +

+ 5,85Xj- X3 + 8,79X^5 - 3,46X2X5 + 13,35X3X5 (23)

Где: P„, P„ - соответственно, касательная и нормальная силы к н

резания на одном зубе пилы УЛП, Н; Ныак - шероховатость обработанной поверхности, мкм.

Адекватность полученных уравнений была проверка по р -критерию Фишера. Регрессионные модели были адекватны результатам экспериментальных измерений при 5%-ом уровне значимости.'

Из полученных результатов видно, что во всех уравнениях регрессии присутствуют линейные члены, квадратичные члены и парные взаимодействия, для сравнения факторов по максимальной степени их влияния в диапозоне варьирования для о-го фактора критерием является максимальное по модулю значение величины:

Ьь + 2ЬцХ; + 2 Ь^х* , , (2/0

" ох и^я

которое равно:

М + 2М + . (25)

где Ьс,, Ь^с , Ьст - соответственно, коэффициенты, отражающие линейные, квадратичные и парные взаимодействия в уравнениях регрессии. 3 результате анализа уравнений регрессии при поперечном пилении тропических пород древесины установлено, что наибольшее влияние на силу резания при пиления древесины гао и зьекау оказывает подача на зуб (.и?), а при пилении древесины нгьен - толщина пилы (8)- Наибольшее влияние на шероховатость обработанной поверхности при пилении выбранных пород древесины оказывает подача на зуб (Ы?). При равных прочих условиях качество обработанной поверхности пиления твёрдых пород древесины лучше, чем пиления мягких пород древесины.

Анализ уравнений регрессии при продольном пилении твёрдых тропических пород древесины показывает, что степень влияния исследуемых факторов на выходные параметры отличается для каждой распиливаемой породы древесины. При пилении древесины зьекау наибольшее влияние на силу резания оказывает высота пропила (Н), а на шероховатость обработанной поверхности - высота зубьев пилы (Н). При пилении древесины нгьен наибольшее влияние на силу резания оказывает высота зубьев пилы (К), а на шероховатость обработанной поверхности - подача на зуб (II?). В пределах варьирования от 10 до 30? влажность выбранных пород (твёрдых пород) древесины незначимо влияет на шероховатость обработанной поверхности. Показатель влажности древесины отсутствует в уравнениях регрессии.

На основе анализа полученных результатов экспериментов были установлены рациональные значения факторов при поперечном и продольном пилении каждой выбранной породы древесины. По уравнениям регрессии были построены поверхности отклинка, показывающие

зависимость силовых и качественных показателей от сочетаний переменных факторов при пилении тропических пород древесины УЛГ1. Некоторые характерные графики приведены на рис. 3-а, б и рис. 4-а, б.

В шестом разделе рассмотрены основные пути повышения эффективности работы УЛП при пилении тропических пород древесины." Отмечено, что с использованием рекоменоованных способов повышения эффективности работы УЛП, рациональных параметров зубьев и режимов пиления (табл. 5) тропических пород древесины в производстве снижаются энергозатраты на резание, увеличивается производительность, улучшается качество обработанной поверхности.

Табл. 5

Рациональные параметры зубев УЛП и режимы пиления тропических пород древесины Вьетнама

Наименование факторов Величины Пиление древесины

№ Обоз-наче. Раз- ме о. Продольное Поперечное

I Угол резания для зубьев пилы 5 град 60-85 80-90

2 Угол заточки зубьев пилы град 45 - 50 50 - 55

3 Высота зубьев пилы К мм 7 5-7

4 Толщина пилы 5 мм 0,6-0,7 0,6-0,7

5 Угол косой заточки по передней грани зубьев пилы 7 град _ 15 - 30

6 Скорость резания V м/с 35 - 40 35 - 40

7 Подача на зуб пилы иг мм 0,1-0,2 0,1-0,25

Приведенные в табл. 5 значения величин хорошо согласуются с действующими рекомендациями при пилении твёрдолиственных пород древесины в России и других странах.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Процесс пиления древесины тропических пород, произрастающих во Вьетнаме, УЛП изучен недостаточно. Перенесение результатов исследований пиления европейских пород древесины на условия пиления тропических пород Вьетнама не правомерно из-за значительной разницы в свойствах древесины.

2. Анализ стружкообразования и условий взаимодействия зубьев УЛП с древесиной при пилении показывает, что на силу резания большое влияние оказывают: подача на зуб, острота зубьев, геоме-тшческие параметры зубьев, плотность и влажность древесины.Эти факторы следует учитывать при назначении режимов пиления.

Рис. 3. Зависимости касательной силы резания Р (а) и шероховатости обработанной поверхности Нмак (б) от толщины пилы и подачи на зуб Ыг при поперечном пилении древесины нгьен узкими столярными ленточными пилами.

Рис. Ц. Зависимости касательной силы резания Рк (а) и шерохова-. тости обработанной поверхности Нмак"(6) от переднего угла зубьевТ и высоты зубьев К при продольном пилении древесины нгьен узкими столярными ленточными пилами.

3. Для поперечного пиления тропических пород древесины целесообразно применять односторонние УЛП. Зубья пил должны имеет передний УГОЛ Г> о.

4. Для. достижения точности пиления при подготовке УЛП к работе следует обеспечить поперечную жесткость рабочей ветви пилы и особенно в зоне резания на высоте пропила. В связи с ударным действием на зубья боковой силы резания приобретает динамическая поперечная жесткость пилы. Её особое значение можно характерировать.динамическим коэффициентом равным отношению статической жесткости к динамической жесткости пилы.

5. Среднее напряжение нормально натянутой на шкивах УЛП должно быть бСр = 30 - 40 Н/мм . Боковой зазор между пилой и напрявляющими должен'быть при этом, в пределах 0,1 - 0,15мм для предотващения трения.

6. При продольном пилении тропических пород древесины на силы резания оказывают сильное влияние следующие факторы: передний угол зубьев, острота зубьев, подача на зуб, высота пропила и влажность древесины. При поперечном пилении сильное влияние на силы резания оказывают: угол резания зубьев, толщина пилы,' подача на зуб и плотность древесины.

7. При пилении тропических пород древесины Вьетнама УЛП следует использовать результаты исследований и практических рекомендаций по выбору параметров зубьев и режимов пиления (табл. 5).

8. Изменение влажности до 30?» при продольном пилении твёрдых тропических пород древесины УЛП оказывет незначительное влияние на качество обработанной поверхности. Очевидно в этих условиях плотность и структура древесины имеют большое влияние на качественные и силовые показатели.

9. Острота зубьев УЛП оказывает сильное влияние на качественные и силовые показатели, для повышения стойкости зубьев'УЛП рекомендуется, нашедшая применение в деревообрабатывающей промышленности России, электроконтактная закалка и комбинированный способ - электродуговое упрочнение с последующей электроконтактной заклкой. При малых размерах УЛП применение твёрдых сплавов для напайки на зубья пока не целесообразно.

10. математические модели (уравнения регрессии) полученные в результате обработки результатов экспериментальных исследований позволяют сделать оценку влияния технологических и инструментальных ^акторов на качественные- и силовые показатели процессов пиления

тропических пород древесины УЛП, а также решать практические задачи по выбору рациональных режимов пиления древесины.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть рекомендованы в качестве руководящих материалов для древообрабатывающих предприятий Вьетнама.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Санёв В.И., Нгуен дык Тоан. О динамической жесткости узких ленточных пил при пилении древесины и древесных материалов //Межвузовский сборник научных трудов. - Станки и инструменты деревообрабатывающих производств. Санкт-Петербург, ЛТА, 1993.

2. Санёв В.И., Нгуен Дык Тоан. Влияние центробежных сил на работу ленточных пил //Межвузовский сборник научных трудов. - Станки и инструменты деревообрабатывающих производств. Санкт-Петербург, ЛТА, 1993.

3.Нгуен Дык Тоан. Пиление тропических пород древесины узкими столярными ленточными пилами //Межвузовский сборник научных трудов. - Станки и инструменты деревообрабатывающих производств. Санкт -Петербург, ЛТА, 1994. (в печати).

Просим принять участие в работе специализированного совета Д.063.50.01. или прислать отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 194018, г. Санкт-Петербург, Институтский переулок, д.5, Лесотехническая акадамия, Учёный Совет.

Подписано в печать с оригинал-макета 07.12.94. Формат 60x90 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Изд. !"■ 25д. Уч.-изд.л. 1,0. Пэч.л. 1,25. Тирая 100 экз. Заказ $ 80. С 25ц. Рецакциошо-изцатэльский отдел ЛТА

Подраздэлезше оперативной полиграфии ЛТА 194018. Санкт-Петербург, Институтский пер., 3.