автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Повышение продуктивности процесса деления древесностружечных плит узкими строчковыми пилами

ЛЬВІВСЬКИЙ ЛІСОТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ імені АКАДЕМІКА П. С. ПОГРЕБНЯКА

НА ПРАВАХ РУКОПИСУ

РЕБЕЗНЮК ІГОР ТАРАСОВИЧ

Підвищення продуктивності процесу ділення деревностружкових плит вузькими стрічковими пилами

Спеціальність 05,21.05 — «Технологія і устаткування деревообробних виробництв, деревинознавство»

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

ЛЬВІВСЬКИЙ лісотехнічний інститут

. І НЕНІ АКАДЕМІКА П. С. ПОГРЕБНЯКА

На правах рукопису

РЕБЕЭНЮК ігор Тарасович

ШДВЩННЯ ДОМИВШІ ПРОЦЕСУ ділення ДЕРЕВНОСТРУКОВЙХ ПЛИТ ВУЗЬКИМИ СТРІЧКОШПШ тіш

спепіальність 05. 25.05 - 'технологія і устаткування деревообробних виробництв, деревинознавство'

АВТОРЕФЕРАТ дисертапії на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Львів - 1992

Робота виконана на кафедрі деревообробного обладнання та інструменту Львівського лісотехнічного інституту інені академі ка П. с. Погребняка.

Науковий керівник '- кандидат технічних наук.

• . доцент Кірик М. Д.

офіційні опоненти - доктор технічних наук.

професор саньов В. І. . '

7 кандидат технічних наук. • додент Джигирєй В. С. .

Провідна установа - Українське наукйво-виробниче деревообробне об'єднання (УкрНВДО) н.Київ

■Ж-6т 1992 р. О -Ж-

Захист відбудеться '£ ■Л" и ІНУ1 1992) Р. О годині

на засіданні' спеціалізованої вченої ради К. 068. 29. 02. у львівському лісотехнічному інституті ім. академіка П. С. Погребняка .(290057. м.Львів, вул.Пушкіна, ЮЗ. зал засідань).

г

З дисертацією но*на ознайонитись в бібліотеці Львівського лісотехнічного інституту інені академіка п. С. Погребняка.

Автореферат розіслано -2£-

± 1992 Р.

і

Вчений секретар спеціалізованої вчено! ради

НОСОВСЬКИИ Т. А.

- З т

ЗАГА/ІЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність тени, останній часом в одній із важливих галузей деревообробної промисловості, виробництві м'яких мебліві• відбулися зміни в напрямку конструювання, які пов’язані з відступом від точних прямолінійних контурів до заокруглених■Форм елементів меблів. .

широке використання деревноСТРУМКОВИХ плит (ДСтП)*як конструкційного матеріалу при виготовленні щитових фігурних елементів меблів потребує прогресивного обладнання і надійного інструмент? для їх механічної обробки. ■ .

Криволінійне розпилювання ДСтп на меблевик підприємствах провадять на стрічкопилкових столярни? верстатах. Як ріжучий інструмент ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ ВУЗЬКІ СТРІЧКОВІ" пили ШИРИНОЮ від

15 до зо мм, які виготовляються із низьколегованої інструмента-. ■ І ■ льної сталі 9ХФ чй вуглецевої сталі УЮА.

Низька надійність пил через їх часті розриви призводить до зниження продуктивності розпилювання та зростання дефіциту інструменту. За офіційними даними потреба підприємств галузі в даному інструменті задовільняється на 50... 60’/.. для зменшення дефіциту вузьких стрічкових пил та підвищення ПРОДУКТИВНОСТІ процесу пиляння важливо поліпшувати підготовку інструменту до роботи та умови його експлуатації. •

внаслідок відсутності об'єктивних методів контролю на підприємствах сили монтажного (попереднього) натягу полотна пили здебільшого значно перевищують рекомендовані . значення, що призводить яо виникнення додаткових напружень та збільшення аварійних витрат пил. , Технологічні режими різання не відповідають умовам розпилювання ДСтП. стійкість пил при розпилюванні

. дєрєвностружкових плит низька і становить 0. 3... 4. о години залежно від підготовки пил та умов їх експлуатації. ■

Враховуючи викладене виде, роботи, спрямовані на визначення сили натягу полотен ВУЗЬКИХ стрічкових пил. підвищення зносостійкості зубів ’пил та встановлення раціональних технологічних режимів пиляння дстП є актуальними. ‘ ■

нета роботи - підвищення ПРОДУКТИВНОСТІ процесу ділення ДЄРЄВНОСТРУЖКОВИХ ПЛИТ ВУЗЬКИМИ СТРІЧКОВИМИ пилами.

Наукова новизна, в роботі теоретично визначено і єкспєри-. ментально підтверджено залежність сили натягу полотен Ьузьких стрічкових пил ВІД IX ЖОРСТКОСТІ, це дозволяє на основі бокового відхилення полотна пили встановлювати потрібну силу натягу інструменту. • . ' ’ '

'• вперте експериментально досліджено вплив різних Факторів на енергосилові параметри різання дстП вузькими стрічковими пиЛами. Отримано математичні моделі для визначення одиничних

складових сий різання.

Встановлено характер спрацювання та затуплення зубів пйл при розпилюванні дєрєвностружкових плит. Обгрунтовано доціль-, ність застосування обробки високошвидкісним тертям стальним диском, що обертається. ЗУбІВ пил з метою підвищення їх зносостійкості, Розроблено технологію підвищення зносостійкості ЗУ-

V •

бів, на яку отримано позитивне Рішення про видачу авторського свідоцтва.

Практична цінність, практичну цінність роботи становлять

рекомендації шодо раціональної сили натягу полотна вузьких

• стрічкових пил при розпилюванні ДСтп, »ежими різання та значен-• ' • ■ ■' . ня стійкості _ пил. режими обробки зубів пил із застосуванням

зміцнюючої обробки високошвидкісним тертям.

- s -

Реалізація результатів досліджень. Застосування рекомендацій для умов меблевої Фабрики "Карпати"- (м. Львів) показало, шо працездатність пил порівняно із звичайно підготовленими пилами зростає в i.e. ..2,0 рази. . ■

Основні положення, які виносяться на захисті

• 1. Метод установлення і контролю раціонального монтажного натягу стрічкових пил; •

2. Результати експериментальних досліджень енергосилових

параметрів процесу пиляння ДСтП; ■

3. Технологія підготовки зубів пил із застосуванням обробки високошвидкісним тертям стальним диском, шо обертається.

Апробація роботи, основні результати дисертаційної роботи доповідались' і обговорювались на: республіканській науково-технічній конференції, м. свалява. 1986 р. : науково-технічних кон-

ференціях львівського ЯТІ ім. академіка П. с. погребняка в 1987, 1992 pp. ; науково-технічній конференції Івано-Франківського ПГГІ. м. Івано-Франківськ. 1990 р. : Всесоюзній- науковй-техніч-

ній конференції при московському ЯГІ, м.Москва. 1991 р. ; Всесоюзній науково-технічній конференції при сибНДІЛП, м. Красноярськ. 1991р. ; Міжнародній науково-технічній конференції "HastroJe'92". н. Браті слава, 1992 р. .

Публікації, за результатами виконаних досліджень опубліковано шість друкованих праць та отримано позитивне рішення про видачу авторського свідоцтва. .

Об'єм і структура роботи. Дисертаційна робота складається ІЗ ВСТУПУ. ЧОТИРЬОХ розділів основного тексту, основних висновків і рекомендацій, переліку використаних джерел і додатків. Матеріал викладений на 1С4 сторінках, машинописного тексту, ніс-тить 52рисунки, 20 таблиць і бібліографію в кількості 108” назв*:

ЗНГСТ РОБОТИ.

У вступі подано обгрунтування актуальності теми дисертації, характеристика виконаної роботи, основні положення і результати досліджень.

перший розділ присвячено аналізу стану питання, формуванню мети і постановки задач досліджень. Розглянуто основні напрямки і способи підвищення продуктивності процесу ділення дєрєвностружкових плит вузькими стрічковими пилами. Наведено огляд виконаних раніше робіт по визначенню натягу полотна стрічкової пили та вивченню енергосилових показників при пилянні деревини та деревних матеріалів. Розглянуто особливості спрацювання та затуплення ріжучого інструменту при пилянні дєрєвностружкових плит. Проаналізовано існуючі Способи підвищення експлуатаційних властивостей стрічкових пил. ' .

Виходячи з аналізу стану питання, для досягнення поставленої мети в роботі вирішували такі задачі: .

- розробка методу встановлення. і контролю раціонального

натягу полотен стрічкових пил: ‘ .

• - підвищення працездатності вузьких стрічкових пил при • різанні дєрєвностружкових плит за рахунок раціональних технологічних режимів:

- обгрунтування можливості і доцільності використання,

обробки зубів пил високошвидкісним тертям стальним диском, що ■ обертається, для підвищення їх зносостійкості. . *

Другий розділ присвячено теоретичному визначенню сили монтажного натягу полотен стрічкових пил. Розрахунок монтажного натягу полотна пірш з врахуванням II конструктивних парамет-

• ' * , \ " рів та унов експлуатації, проводили, пов'язуючи сили поперед-

, нього натягу із жорсткістю полотна пили. .

здійснювали розрахунок за схемою (рис, і), де стрічкова пила розглядалась ?к гнучка нитка.

Рис. і. Розрахункова схема для визначення монтажного

натягу полотна пили ’

• ■ ■ ! ііри попередньому натягу в стрічпі створюється ' сила Р0.

■ і

Під дією постійно! за величиною бокової сили Р відбувається : відхилення полотна пили на деяку величину ¿р. •

На основі, подібності, геометричних і силових ТРИКУТНИКІВ |

, • ' ' І

длвс і деслсі іаво і івек силу Р можна представити у вигляді .

И ійр Р 2 Др

р . ---------------- + ----------------1 (1)

. уТГ5 * Др^ У Ьг2 +. йрг ■

де Гр ¥г - сили на ділянках стрічки ас (і), аб (іі) при дії сили Р, мм; ь11 ьг - відстані від точки прикладання сили Р до місця початку контакту пили .відповідно з нижнім і верхнім шківами. мм. ’ ' •

Розв'язавши рівняння (і) з урахуванням деформацій розтягу пили, пружних деформацій бандажа та сил опору обертанню при прокручуванні шківів, отримаємо для сили Р0 монтажного натягу

L + Лр* •/ 1/2* + Дрг

Fo = -----------------------------------------------------------

d ________________ -_______________

Лр 41 - 2fT------) U Lіг . + V • + V Lz' * V )

D

' (2)

. 2E6EnRBtb [ U L |г +йр» -L і) ✓ Ьг* +йр* + (V Ьгг +V ~L2 > V Ь»1 +V )

' d _________________ ________ ’

(l-2fT----) U L2! +V +</ L,* +йр< ) [2-E6R(La+H) +ntEnb]

■ .D '

де H = Lі + ( = const; fT - приведений коефіцієнт кочення; d - діаметр отвору в-підшипниках шківа, мм: D = 2R - діаметр

шківа з бандажем, мм; ЕП. - модуль пружності матеріалу пили, мпа: .Еа - цодуль пружності матеріалу бандажа при стиску, нпа; t - товщина бандажа, мм; В і • - ширина полотна пили, мм; Ь*- товщина полотну пили, мм. і '

якщо знехтувати пружними деформаціями в бандажі (t = о) і

тертям в підшипниках кочення (fT =0). то Формула (2) значно спрощується і- набуває вигляду ‘

Р/ Ьіг + Дрг V Ьг1 + Дрг

Др (У Ьгг + Др1 + V Ь|1 + Дрг

ЕпВ,Ми Ь ї* *&р‘ -Ь,)У Ьг' +Дрг + (У Ьг> + ДР» -Ьг)У Ь,« +др' ]

. (Ьг+Н) (У Ьг* +Др' +У Ь,г +ДР! )

Різнидя результатів розрахунків, які проведені за Формулами (2) і (3) на еон 7040. не перебільшує о, і 7., тону для . практичних розрахунків доцільно користуватися формулою (3).

для найбільш вживаних пил за результатами розрахунків .(рис. 2) побудована номограма для визначення напруження від натягу полотна пили.

Ширина полотна пили Ві% нм

/5

2а

25

ЗО

35.

/ // ЇЇ

'А >/

/ II {

/ // / Г

/ А , А г

V /

У * V

/ ^ 3 «. 5 б ? 8 зд ВіВхипення щ пили АрМ 50Ч.& бо а««»* 70 і" $ во^ *= .

. /

/ г~ /

/ 7

/ /

/ /

До&жина пили ми .

49 о? Товщина пили Ь,нм Рис. 2. Номограма для визначення напруження

вузьких стрічкових пил

/

В трєтьон? розділі викладено методичні положение проведення експериментальних досліджень, подано,'описи експериментальних' установок Для визначення бокового відхилення полотна пили» залежно від сили натягу та для дослідження пронесу пиляння де-ревноструж'кових плит вузькими стрічковими пилами, які базуються на стрічкопилковому верстаті /)с$о-4і опис здійснення обробки високошвидкісного тертя із застосуванням заточного верстата ТЧЛ6-2 серійного ВИПУСКУ;

. дослідження по визначенню бокового відхилення полотна пили залежно віл сили попереднього натягу здійснювали за класичною методикою, а результати досліджень підлягали статистичній оцінні.

. для отримання більш повної інформації про пропєсс різання дєрєвностружкових плит вузькими стрічковими пилами і розв'язання задач, раціоналізації режимів пиляння дослідження проводились з використанням класичної методики і багатофакторного плат НУвання експерименту. '

за класичною методикою планування, експерименту досліджувався вплив змінних факторів: подачі на зуб переднього кута У. величини розводу зубів на сторону Ъ| і висоти пропилу її -на дотичну Рх і нормальну Р2 складові сили різання, на споживану потужність Різання н.

' БагатоФакторне планування експерименту проводилося за планом другого порядку В} при зміні варіюючих Факторів: подачі на зуб б2 в межах о. 028... 0, юг мм: переднього кута V - о. ..20":

величини РОЗВОДУ зубів на СТОРОНУ Ьі - 0, 15. ..0, 55 мм. Як вихідні величини прийняті одиничні дотична Ру та нормальна Р2

і і

складові сили різання.1 -

При дослідженні характеру спрацювання та затуплення зубів

вузьких стрічкових пил при розпилюванні дстіг аналізували оціночні показники: радіус заокруглення ріжучої кромки Р; лінійне укорочення ріжучої кромки А/«: лінійне спрацювання по задній грані різця для визначення показників використовувався Фотопроекційний спосіб.

Установлення раціональних режимів обробки зубів вузьких стрічкових пил із застосуванням високошвидкісного терТя стального диска, що обертається, здійснювали за мікротвердістю та' глибиною зміцненого шару.

В четвертому розділі наведено результати експериментальних досліджень, ■

дослідження залежності сили монтажного натягу від бокового відхилення полотна пили підтвердили теоретичні розрахунки.

Виявлено, що при розпилювання дєрєвностружкових плит напруження від сил натягу в полотні стрічкової пили має знаходитись в межах від 40 до 55 НПа.

Досліджено вплив основних режимних факторів на Потужність і силові параметри різання. Раціональні значення технологічних параметрів становлять: товиина розпилювання Ь = 16...35 ммі

передній кут У = 12...15°: величина розводу зубів на сторону Ь| = о, г5.,. о, 35 нм: подача на зуб эг = 0.-04. ..о, 08 ми.

Розроблено натенатичні моделі для одиничних дотичної Рх . • 1 та нормальної Р2 сил різанняг .

в нормалізованих позначеннях Факторів

РЯі = 38,43 + 19.863Х! - 3. 728Хг ♦ 5, 125х5 +

♦ 1, 898X2* - О. 825ХіХг ♦ 4, БбХ^}. (4)

Р2) = 12.39 + 5, 164Х, * 2.917Х{ + 1.617х} -

- 1.424х,хг + 1.026X1X5! - ' (5)

в натуральних позначеннях Факторів .

РХ( = 12.69 + 343,97132 - 0. 607У - 14. 415Ь|'+.

+ 0. 01952і - 2,2352У + 614. 93'332Ь|.’ (6)

Р2 = 4.042 ♦ 129. 542Б2 - 0,041У - О, 944Ь|

' ‘ - 3.849Б2У + 138. 66452Ь,. ' (7)

Для розрахунку дотичної сили, яка діє на зуб. /становлено

залежність сили Рх і питомої роботи Кт від різної середньої т

товшини зрізуваного шару, значення Рх і Кт наведені в таблиці.

т ,

■■ значення сили Рх і питомої роботи кт ■ '

т ■

ДЛЯ процесу ПИЛЯННЯ ДСТП ВУЗЬКИМИ СТРІЧКОВИМИ пилами- . при різній середній товщині зрізуваного шару аСЄр (густина дстП 680 кг/м3: зуби пили гострі;

крок зубів =10 нм: передній кут у = 12°)

а , сер мн Р , Н/ММ, ПРИ висоті хт . ПРОПИЛУ П. ММ К . ДЖ/СМ5. ПРИ ВИСОТІ Т ПРОПИЛУ Ь, ММ

16 32 - 48 16 32 48

0. 02 ' 8, 08 16, 34 24, 33 404 . 817 1217

0, 04 13, 56 25, 83 38, 78 339 646 969 .

0, 06 18. 85 36, 00 54. 25 ' 314 600 904

0, 08 24, 25 44, 92 66.00 303 562 825

0. 10 28. 98 52. 83 79. 65 290 528 797

0, 12 32. 01 60, 28 89. 74 267 502 748

Виявлено; що зуби вузьких стрічкових пил при пилянні ДСтП спрацьовуються в основному по задній грані з утворенням фаски. Характер спрацювання та затуплення зубів пил підтвердив доцільні с ті, плстосупання зміцнюючої обробки високошвидкісним тертям стальним диском, який обертається, для задньої грані зубів.

установлено, що при обробці високошвидкісним тєртям мікротвердість в поверхневому шарі зростає до її...13 гпа.

дослідження залежності Мікротвердості і глибини зміцненого шару від режимних Факторів показало, що при даній зміцнюючій обробці найбільш раціонально використовувати колову швидкість стального диска в межах 60... 65 м-с"1 і величину врізання диска - о,25...о,зо мм при наявній поступальній швидкості переміщення пили 1,25 м-хв'1. Глибина зміцненого шару при встановлених режимах досягає 20 мкм.

Порівняльні стійкісні випробовування незміпнених і зміцнених пил (рис. 3) показали, ш'о інтенсивність спрацювання зміпне-

нп.

Рис. 3. залежності оціночних параметрів спрацювання'зубів пил від кількості розпиляної дстп: і - незміпноні пили; 2 - зміцнені пили '

них зубів пил зменшується порівняно із спрацюванням незміцне-них зубів пил. отже, збільшується стійкість зубів до спрацювання. ...

Виробничі випробовування в умовах неблевої Фабрики "Карпати" н. Львова та меблевого комбінату с. м. т. івано-франкове Львівської області, підтвердили, що стрічкові пили, які підготовлені із застосуванням високошвидкісного тертя, за стійкістю пере- . вищують звичайно підготовлені пили в 1,6.. .2,0 рази.

ВИСНОВКИ ТА РЕКОНЕНДАПП

1. Вузькі стрічкові пили є єдиним дереворізальним інструментом для криволінійного ділення дєрєвностружкових плит.- та їх низька стійкість і працездатність істотно знижують продуктивність процесу. - ■

г. Установлено, що головнини передумовами застосування вузьких стрічкових пил є вибір раціонального натягу полотен, підвищення зносостійкості зубів, раціональні режими різання. '

3. встановлено, що при розпилюванні ДСтп вузькими стрічковими пилами раціональними є сили натягу полотна, напруження від яких становлять 40...55 НПа. Розроблено номограму для реалізації вказаного оптимуму через стрілу прогину пили за допомогою спеціального контрольного пристрою.

4. Доведено можливість та ефективність підвищення знобостійкос- , ті зубів пил обробкою їх задньої грані високошвидкісним тертям стальним диском при частоті його обертання 60...65 м-с_| та врізанні - 0. 25... 0,3 ми. при цьому глибина, зміннеьиго шару сягає го мкм, а зносостійкість зубів збільшується .в

1. в... г. о рази.

5. При товшині деревнострУжкових плит h = іб. . .35 нм і подачі

на зуб Si = 0.04. ..0.08 ни .передній кут зубів рекомендовано У = 12. .. 15". а величину їх розводу - b, = 0.25. ..о, 35 нм. Досліджено питону роботу різання. '

6.- виробничі випробовування, зміпнених стрічкбвих пил на рекомендованих режимах підтвердили їх ефективність, продуктивність процесу зросла в і. і... 1. З разй.

ОСНОВИНИ ЗМІСТ ДИСЕРТАПИ ОПУБЛІКОВАНО В ТАКИХ ПРАЛЯХ

1. Разработка новых видов дереворежущего инструмента и методов повышения его СТОЙКОСТИ. // отчет. .ПО НИР. ИНВ. N"000054. Per. N"01840015040..- ЛЬВОВ, НИС ЛЛТИ, 1986. - 39 СТР.

2. КИРИКН. д.. ребезнюк и. т. особенности распиловки древесных материалов ленточныни пилани. // Перспективы развития лесной и Деревообрабатывающей пронышленности в соответствии с основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года. тез. докл. науч.-техн. конФ. - свалява. 1986. - с. 129.

3. Разработка технологического и технического обеспечения подготовки дереворежущего инструмента к работе. // отчет по НИР. инв. N"042934. Per. N"01900019464. - ЛЬВОВ, НИС ЛЛТИ, 1990.

' - 70 СТР.

4. Ребезнюк Й. Т. . КИРИК Н. д. Повышение надежности СТОЛЯРНЫХ

ленточных пил. // совершенствование ресурсосберегающих технологий И охраны окружающей среды лесопромышленных.предприятий. Тез. докл. науч. -техн. конФ. Ивано-Франковск. . 1990. - С. 11-12. .

5. Ребезнхж И. Т. . КИРИК Н. д. Упрочнение зубьев узких ленточных ПИЛ ВЫСОКОСКОРОСТНЫМ трением. // Дереворежущий инструмент и оборудование для его подготовки, тез. докл. науч.-

техн. КОНФ. - Красноярск. 1991. - С. 30-31.

6. 31пжо X. К1г1К и.. Ееьеггиик I. зреупегие гегпеьо кипа

паз1.го.)а уузоКогусыозшуп 1геп1ш. - Medzinпrodna Когиегеп-сШ "НстгоЗе '92" Вга-изЮТа, АргК. 1992. - с. 21-??.

к ймЯр. Эан. »,031 Т,ри,1Я)ва>