автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Совершенствование технологий и оборудования изготовления лесоплавного такелажа из стальных канатов

Введение

1. Анализ современного состояния вопроса и задачи исследований

1.1. Развитие процесса изготовления лесосплавного такелажа

1.2. Существующие технологии изготовления лесосплавного плотового такелажа

1.3. Техническая характеристика оборудования

1.4. Универсальная поточная линия изготовления лесосплавного такелажа

1.5. Литературный и патентный поиск

1.6. Цель и задачи исследований

2. Программа и методика исследований

2.1. Программа и методы исследований

2.2. Методика теоретических исследований

2.3. Методика экспериментальных исследований

2.4. Выбор направления исследований

2.4.1. Измерение длины стального каната

2.4.2. Электрическая резка стального каната

2.4.3. Сброска заготовок стального каната

3. Теоретические исследования

3.1. Измерение длины каната

3.2. Электрическая резка каната

3.3. Сброска заготовок каната

4. экспериментальные исследования 63 4.1. Измерение длины заготовок каната

4.1.1. Технология эксперимента

4.1.2. Проведение эксперимента

4.1.3. Обработка результатов эксперимента

4.2. Электрическая резка каната

4.2.1. Технология эксперимента

4.2.2. Проведение и обработка отсеивающего факторного эксперимента

4.2.3. Постановка основного факторного эксперимента

4.2.4. Обработка и результаты основного факторного эксперимента

4.3. Сброска заготовок каната с ленточного транспортера

4.3.1. Технология эксперимента

4.3.2. Проведение факторного эксперимента

4.3.3. Обработка и результаты факторного эксперимента

5. Технико-экономическая оценка и внедрение предложений

5.1. Внедрение результатов исследований

5.2. Технико-экономическая оценка предложений

Современное производство не мыслимо без разработки и внедрения передовых ресурсосберегающих техники и технологии. Уто одна из важнейших не только технических, но и социальных задач, стоящая перед всеми отраслями народного хозяйства, в том числе перед лесной промышленностью и лесосплавом.

Пуск древесины в сплав в 1997 году составил порядка 8 млн.м, навигационная сплотка и переплотка-З млн.м3, береговая сплотка -около 5 млн.м3 [I] . За счет сокращения молевого сплава объем плотового сплава увеличился за последние годы на I млн.м3.

Весь объем лесосплавных плотов оснащается преимущественно такелажом из стального каната, который является одним из основных видов материально-технического оснащения лесосплава. На лесосплаве применяется различный такелаж, в том числе душ оснащения плотов - формировочный такелаж типа КР - комплекты и типа К§ - канаты формировочные в объеме порядка 28 тыс.тонн С 2] . Ежегодно часть такелажа приходит в негодность из-за физического износа, коррозии и других потерь, что составляет порядка 30% к наличию. Наряду с борьбой по сохранению такелажа, он возобновляется на такелажных базах и специализированных заводах отрасли.

Настоящее состояние изготовления лесосплавного плотового такелажа из стальных канатов не отвечает современным требованиям, так как процесс изготовления весьма трудоемок и включает до 60$ ручных работ связанных с перемещением, измерением, отрезанием, удалением заготовок каната на участке его раскроя, низким техническим уровнем оборудования, технологией и производительностью этого участка. Отсюда видна острая необходимость, на базе научно обоснованных исследований ощхщий процесса изготовления лесосплавного плотового такелажа из стальных канатов, совершенствование технологии"и оборудования, способных обеспечить изготовление необходимого объема качественного лесосплавного плотового такелажа и улучшить технико-экономические показатели работы оборудования технологических линий. Решение этой актуальной проблемы является частью мероприятий, направленных на развитие современных производств.

Целью исследований является разработка научно обоснованных рекомендаций по совершенствованию трудоемких операций и создание высокопроизводительного технологического оборудования процесса изготовления лесосплавного плотового такелажа из стальных канатов.

Основные задачи исследований. Исследование по измерению длины каната тянунщми роликовыми средствами, определение значимых факторов операции и их влияние на точность измерения длины заготовок каната, совершенствование операции измерения душны заготовок каната. Исследования качественной резки стальных канатов электротоком, определение значимых факторов операции и их влияния на качество и время перерезания канатов, совершенствование операции резки канатов. Исследование возможности сброски заготовок канатов с ленточного транспортера вибросбрасывателями, определение значимых факторов операции и их влияния на время сброски заготовок канатов, совершенствование операции сброски заготовок с ленточного транспортера вибросбрасывателями. Увеличение производительности заготовительного участка по раскрою каната. Технико-экономическая оценка и внедрение предложений.

Научная новизна. Экспериментально определена точность подачи измеренной длины каната в условиях протяжки его роликовым механизмом, выявлены значимые факторы, влияющие на точность подачи длины каната. Впервые получена математическая модель операции подачи измеренной длины-каната роликовым механизмом, представленная уравнением регрессии в виде полинома 2-го порядка. Установлена зависимость ошибки измерения длины каната от его диаметра при рациональных усилии прижатия роликами и скорости подачи каната.

Экспериментально определена возможность качественной резки стальных канатов и диапазоне используемых на лесосплаве диаметров) путем нагрева электротоком, выявлены значимые факторы влияющие 8а процесс нагрева каната до его плавления и разделения на части. Впервые получена математическая модель процесса нагрева и разделения каната на части, представленная уравнением рег-рееии в виде полинома 2-го порядка. Установлена рациональная зависимость времени перерезания от диаметра и дайны нагреваемой части каната. Теоретически получено уравнение теплового баланса процесса нагрева каната и метод расчета времени перерезания каната.

Экспериментально определено время сброски заготовок с неподвижного ленточного транспортера 1стенда) вибросбрасывателями специальной конструкции, выяснены факторы, влияющие на операцию сброски заготовок с ленточного транспортера. Впервые получена математическая линейная модель операции сброски каната вибраторами, представленная уравнениями регресеаи для трех различных диаметров заготовок канатов. Разработаны усовершенствованные технология и оборудование участка рас1фоя стальных канатов на заготовки.

По итогам выполненной работы на защиту выносятся следующие положения:

I. Теоретические и экспериментальные исследования по обоснованию рациональных параметров механизмов,выполняющих операции по измерению дайны, электрическую резку и сброску заготовок каната для изготовления лесосплавного плотового такелажа.

2. Обоснование экономической целесообразности использования предложенных механизмов в линиях по изготовлению такелажа из стальных канатов.

Место проведения и объекты экспериментальных исследований.

Экспериментальная часть работы выполнена в отделе такелажных работ ВКНИИВОЛТ: I; по точности измерения длины канатов -на опытном образце тросорезного устройства ЦПС-132, изготовленным экспериментально-производственным заводом ВКНИИВОЛТ; 2) электрорезке - на экспериментальной установке для исследований, изготовленной ЭПЗ ВКНИИВОЛТ; 3) сброске заготовок каната - на макетной установке, изготовленной ЭПЗ ВКНИИВОЛТ. Производственные испытания тросорезных устройств ЦПС-132 и ЦЛС-141 проводились на такелажном лесосплавном участке КШЮ "Камлесосплав" ич Соликамск).

Практическая ценность. На основании исследований по измерению джины каната и сброске короткомерных заготовок каната было разработано техническое задание на опытный образец тросорезного устройства ЦПС-132. В схему тросорезного устройства ЦЛС-132 были включены механизм по.дачи каната, а также ленточный транспортер с вибраторами-сбрасывателями. Включение механизма подачи роликового типа стало возможным в результате исследований по измерению длины каната, представляющими возможность измерения длины заготовок канатав в предложенном роликовом механизме с ошибкой не более 2%щ В схеме механизма подачи устройства учтена рекомендация установки датчика импульсов на верхнем прижимном ролике., Приняты рекомендуемая,увеличенная против существующей скорость подачи каната и рациональное усилие прижатия каната роликом при его протяжке.

Включение ленточного транспортера с вибросбрасывателями в схему устройства стало возможшм, благодаря исследованиям по сброске заготовок канатов на "макетном образце, где была установлена возможность сброски и рекомендованы основные параметры вибрации ленты при сброске заготовок канатов Iамплитуда колеба- , ний ленты - 80 мм, угол наклона ленты - 10° , частота вибрации -1900 раз в минуту), при которых обеспечивается быстрое удаление заготовок из зон резания каната. Увеличение скорости подачи каната в зону резания и быстрое удаление заготовок каната от нее повысили производительность участка раскроя каната в 1,7 и более раз против существующей. Выполнение всех операций при помощи одного механизма улучшило технологию заготовительного участка изготовления такелажа.

Устройство тросорезное ВДС-132 было изготовлено на ЭПЗ ВКНИИВОЛТ, прошло предварительные и приемочные испытания и принято к серийному изготовлению, внедрено на Соликамском такелажном участке ШШО "Камлесосплав". Приемочные испытания в составе универсальной поточной линии I рис. 5 Л.) подтвердили высокую производительность устройства, точность по длине изготовления канатов и такелажа в целом. Внедрение устройства показало его экономическую эффективность, а производительность в целом линии увеличилась в 1,7 - 2 раза.

Наряду с другими механизмами для изготовления лесосплавного тросового такелажа (петлеобразователь ЦЛР-147А, пресс ЩР-148А, стенд испытательный ЦЛР-131), разработанными во ВКНИИВОЛТ, тросорезное устройство ЦЯС-132 вошло в систему машин для такелажных работ на лесосплаве ^система машин для изготовления такелажа из стальных канатов ЛС.2.8.01. Нормативно-производственное издание 1986 г. К До 1992 г. на ЭПЗ ВКНИИВОЛТ изготовлено серийно четыре устройства тросорезных ЦДС-132.

На основании исследований по резке канатов электротоком, сделанных нами научных рекомендаций, во ВКНИИВОЛТе созданы с участием автора, экспериментальный и опытный образцы тросорезного устройства, последний из которых обеспечил необходимые в поточных линиях изготовление лесосплавного такелажа, увеличение производительности и улучшение качества концов заготовок. На данный станок разработано техническое задание, в котором заданы основные технико-экономические характеристики и параметры, полученные нашими исследованиями ^ дайна нагреваемой части каната, расстояние между зажимами, усилие зажима каната, время цикла резки канатов разных диаметров и другие важные показатели устройства. экспериментальный образец устройства разработан на уровне изобретения (в соавторстве;. Опытный образец тросорезного устройства ЦЛС-141 прошел приемочные испытания и принят на серийное изготовление. Приемочные испытания устройства ЦЛС-141 показали его экономическую эффективность на участке раскроя каната на заготовки.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из которых л ять авторских свидетельства. Основные результаты исследований отражены в научных отчетах отдела такелажных работ ВКНИИВОЛТ за 1981, 1982, 1983, 1988, 1989 годы. Работа выполнена в соответствии с темами НИР: Разработка конструкторской документации на опытные образцы промерочно-тросо-резного станка и испытательного стенда для тросового такелажа; Создать тросорезное устройство и испытательный стенд для лесосплавного такелажа Г.Р.01.82.2.055256); Исследование возможности резки стальных канатов при изготовлении лесосплавного такелажа методом нагрева электротоком Ш Г.Р.01.88.00055436); Оказание технической помощи в усовершенствовании такелажного оборудования для изготовления лесосплавного тросового такелажа Ш Г.Р.01.89.001708). Автор диссертации являлся руководителем и ответственным исполнителем этих тем. О создании нового такеважного оборудования по теме-диссертации доложено на Всесоюзном семинаре по лесосплаву в КШШ "Камжесосплав" в 1986 г. В течение 1985-1986 годов в Сыктывкарском институте повышения квалификации Минлесбумпрома СССР автором прочитаны лекции по новой технологии и оборудованию на изготовлении лесосплавного такелажа группам специалистов - такелажников, проведены с ними практические занятия на такелажном участке КШЮ "Камяесосплав" и ВЯЛО "Кировлес-пром".

Структура м объем работы. Диссертация содержит введение, 5 разделов, заключение, список литературы, включающий 72 наименования, 16 приложений, в которых приведены: экспериментальные данные и результаты их первичной статистической обработки; акты испытания и внедрения результатов исследований в производство; описания авторских свидетельств на изобретения по теме диссертации. Основной материал изложен на <40 стр. машинописного текста и содержит 36 таблиц, 29 рисунка. Общий объем диссертации 22 Т стр., ¿/9 таблиц и 45 рисунков.

4.1.3. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭШШРИМЕНТА, ВЫВОДЫ экспериментальные данные и первичная обработка рядов С 50] по отмеру каната представлены в приложении I. Проверяем гипотезу о законе распределения с помощью критерия Колмогорова С43].

Разобьем опытные выборки ÍS 2 объемом 25 на 8 интервалов м сде-лаен вычисления в табличной форме, табл.4.3.

1. Итоги лесосшхава в 199? г. и намечаемые объемы на 1999 г.-М., Ротапринт ХОЗУ Рослеспрома.

2. Липман Д.Н. Новое в лесосплавном такелаже.-М: Лесн. пром-сть, 1977.-88с.

3. Нефедов С.И. Такелажное хозяйство на лесосплаве.-М.-Л.: Гослесбумиздат, 1957.-214с.

4. Нестеров Г.В. Такелажные работы на лесосплаве.-М.: Лесн. пром-сть, 1978.-112с.

5. Лукин В.Т. Унифицирование формировочного такелажа.-Реф.информ. Лесоэксплуатация и лесосплав.-М.: ВНИПИЭИлеспром.-1980.'-1\13, -с. 10-12.

6. Невский Е.Г., Рахматуллин М.Г. Механизация изготовления борт-комплектов // Сб.тр. / ВКНИИВОЛТ.-М.: Лесн. пром-сть, 1966.--ВЫП.7.-С. 12-20.

7. Зактрегер Н.С. и др. Организация работы с такелажем в Камском бассейне.-М.-Л.: Гослесбумиздат, 1960.-28с.

8. Справочник. Машины, суда и оборудование лесосплава

9. В.И.Патякин, И.Я.Бейлин, Р.Е.Захареяков и др. под ред. В.И.Патякина.-М.: Лесн. пром-сть, 1983.-335с.

10. Инструкция по эксплуатации такелажа на лес о с плаве.-М.: ВНИИПМлее пром, 1980.-134с.

11. Сергеев С.Т. Надежность и долговечность подъемныхканатов.-Киев: Техника, 1968.-238с. 11'. Букштейн М.А. Производство стальных и комбинированных канатов. -М.: -Металлургиздат, 1954.-458с.

12. Боголюбский В.И., Голубев И.М., Митин И.И. Проволочные канаты.-М.: Металлургиздат, 1950.-400с.

13. Рослик А.й. Экспериментальное исследование кручения крановых канатов.-Киев: Техника, 1964.-Вып. 1 .-с.30-35.

14. Андреев А.Ф. и др. Применение грузозахватных устройств длястроительно-монтажных работ.-М.: Стройиздат.-1985.-200с.

15. Гельфенбейн Я.В. Грузоподъемные механизмы и такелажные приспособления для строительства тепловых электростанций.-М.-Л.: Госэнергоиздат.-1962.-271 с,

16. Лиров X. Механические основы талурит-зажима для тросов сучетом соотношения трения и напряжения // ПгаНЬ / ФРГ.-1953. М 12.-1954.-NM 1,3,4.-е.

17. Нестеров Г.В. Механизация такелажных работ на лесосплаве

18. Сб.тр. / ПНИИлесосплава.-М.: Лесн.пром-сть.-1975.-Вып.21 -с.24-33.

19. Исследования по повышению надежности петлевого соединения и замыкающей части формировочного такелажа. Отчет о НИР

20. ВКНИИВОЛТ, Руководитель В.Т.Лукин.-018700195900288.0.005610.--Казань, 1987.-61 с.

21. Лукин В.Т. О прочности соединения гильзовых зажимов каната.--Реф.информ. Лесоэксплуатация и лесосплав.-М.: ВНИИПЭИлеспром.-1988,-Вып.4.-с.12.

22. Испытания в натурных условиях и усовершенствование новых конструкций такелажных поковок и механизмов. Отчет о НИР

23. ПНИИлесос плава, руководитель И.П. Львов.-Л. :-1;960.-Раздел-2а.—95с.

24. Глушко М.Ф., Коротков В.Г. Поисковые схемы формоизменения прядей путем проката каната // Сб.статей / Стальные канаты.-Киев:

25. Техника, 1967.-Вып. 4.-е.179-187.

26. Вирабов P.B., Борисов Г.С., Язвицкая Г.С. Тяговые свойствастальных фрикционных канатов.-М.: Машиностроение, 1973.--Вып.11.-с.94-98.

27. Лукин В.Т., Севастьянов В.А. Обработка концов стальных канатов. -Реф. информ. Лесоэксплуатация и лесосплав.-1978.--tvl28.-c.l5.

28. Исследование возможности резки стальных канатов при изготовлении лесосплавного такелажа методом нагрева электротоком. Отчет о НИР / ВКНШВОЛТ, Руководитель В.Т.Лукин.0188.0005436.-Казань, 1988.-163с.

29. Лукин В.Т. Исследование резки и кручения канатов // Сб.тр./ ПНИИлесосплав.-М.: Лесн. пром-сть.-1980.-с.76-80.

30. Описание а.с.М 929365 В23К 11/22 СССР. Способ для резки стального каната / Ф.Б.Якубсон и др. Заявл. 0 4.04.80: Опубл.23.05.82. Бюл. 19.-2с.

31. Болотов A.B., Шепель Г.А. Электро-технологические установки: Учеб.пособие для вузов по спец. // Электроснабжение пром-ных предприятий.-М.^ Высшая школа.-1988.-336с.

32. Глебов Л.В. и др. Расчет и конструирование машин контактной сварки.-Л.: Энергоиздат.-1981.-424с.

33. Мелузин Г.В. Примеры и задачи по электротехнике.-М.: Энергия. -1979.-216с.

34. Рыськова З.А. Трансформаторы для электрической контактной сварки.-Л.: Энергия.-1975.-280с.

35. Кабанов И.О. Сварка на контактных машинах.-М.: Высшая школа. -1979.-215с.

36. Кочергин К.А. Контактная сварка.-Л.: Машиностроение -1987.-240с.

37. Рыкалин H.H. Расчеты тепловых процессов при сварке: Учеб. пособие для машиностроит. вузов.-М.: Гос. научно-техническое изд. машиностроит. лит-ры.-1951.-296с.

38. БлехманИ.И., Джанелидзе Г.Ю. Вибрационное першвщение.-М.: Машиностроение, 1964.-440с.

39. Зенков Р.Л., Ивашков И.И., Колобов Д.Н. Машины непрерывного транспорта: Учеб. пособие для вузов по спец. // Подъемно-транспортные машины и оборудование.-М.: Машин ос троение. --1980.-с.304-336.

40. Кобринекий A.A., Кобринекий А.Е. Двумерные виброударныу системы. Динамика и устойчивость.-М.: Наука.-1981.-302с.

41. Справочник. Вибрационные процессы и машины. / Под ред.

42. Э.Э.Лавендена.-М.: Машиностроение, 1981 .-Т.4.-509с.

43. Адлер Ю.П., Марков Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.-М.: Наука.-1976.--280с.

44. Пижурин A.A. Современные методы исследований технологических процессов в деревообработке.-М.: Лесн. пром,-сть-1972.-248с.

45. Налимов В.В. Логические основания планирования эксперимента. -1976. -128с.

46. Налимов В.В. и Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов.-М.: Наука.-1965гЧ340с.

47. Пижурин A.A. Оптимизация технологических процессов деревообработки. -М. : Лесн. пром-сть.-1975.-312с.

48. Горский В.Т., Адлер Ю.П. Планирование промышленных экспериментов. -М. : Металлургия.-1974.-264с.

49. Р^мсианский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента .-М.: Наука.-1971.-192с.

50. Бузанов Л.П. Регрессионный анализ и статистическое планирование экспериментов.-М.: Институт горного дела.-1'966.-124с.

51. Леонтьев Н.Л. Техника статистических вычислений.-М.: Лесн. пром-сть.-1966.-250с.

52. Леонтьев Н.Л. Статистическая обработка результатов наблюдений. -М.: Гослесбумиздат.-1952.-104с.

53. Задания к контрольным работам по основам вычислительной маN•тематики // Методические указания .Казанского ордена трудового Красного Знамени Химико-Технологического института им.С.М.Кирова /Мин.высш. и средн.спец. образования РСФСР.-1987.-40с.

54. Уорт Т. Программирование на языке Бейсик.-М.: Машиностроение. -19 81. -63с.

55. Методика определения экономической эффективности использования в лесозаготовительной промышленности и на лесосплаве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений.-М.: Лесн.пром-сть.-1979.-340с.

56. Великанов K.M., Березин Е.А., Васильев Э.Г. и др. Экономическая эффективность новой техники и технологии в машиностроении.-Л.: Машиностроение.-1981.-256с.

57. Каплянски А.Е. идр. Теоретические основы электротехни-ки.-М.: Высшая школв.-1972-448с.

58. ГОСТ 12.1.004-85. Термическое действие токов короткого замыкания.-М.: Из д. стандартов.-1985.-12с.

59. Целиков А.И. Основы теории прокатки.М.: Металлургия.--1965.- 247 с.

60. Ковальский Б.С. Жиряков Л.И. Модуль упругости каната двойной свивки //Сб.статей / Стальные канаты.-Киев: Техника,--1970.-Вып.7.-с.61-64.

61. Мастеров В.А., Берковский B.C. Теория пластической деформации и обработки металлов давлением.-!.- Металлургия.--1976.-с.I9I-I94.

62. Чулошников П.Л. Контактная сварка.-М.: Машиностроение.--1977.-144 с.

63. Под ред.А.Т.Елажкина. Общая электротехника.-М.-Л.: Энергия. 1964.-656 с.

64. Гинсбург-Шик Л.Д. Памятка такелажника.М.-Л.: Госэнерго-~издат.-1961-86 с.

65. Лукин В.Т., Севастьянов В.А. Технология производства лесосплавного такелажа.-Обзор.информ.-Лесоэксплуатация и лесосплав. -1986.-Вып.16.-32 с.

66. Лукин В.Т. Поточные линии изготовления такелажа //Лесн. пром.-сть.-1986.- № З.-с. 12-13.

67. Лукин В.Т. Новое оборудование для производства такелажа // Лесн.пром-сть.~1984,- № З.-с.22-23.

68. Лукин В.Т. Устройство для отмера каната // Лесн.пром-сть.-* 1983.- I 3.- с.16.

69. Лукин В.Т. Механизация сброски отрезков каната // Механизация и автоматизация производства.-1984.- № 2.-е.12.

70. Разработка конструкторской документации на опытные образцы промерочно-тросорезного станка и испытательного стенда для тросового такелажа. Отчет о НИР /ВКНИИВОЛТ/, руководитель В.Т.Лукин.- № 01.82.2.055256.-Казань,- 1981.-120с.

71. Создать тросорезное устройство и испытательный стенд для лесосплавного такелажа. Отчет о НИР /ВКНИИВОЛТ/, руководитель В.Т.Лукин.- № 01.82.2.055256.-Казань-1982.-115 с.

72. Создать тросорезное устройство и испытательный стенд для лесосплавного такелажа. Отчет о НИР /ВКНИИВОЛТ/, руководитель В.Т.Лукин.- № 01.82.2.055256.-Казань,-1983.-75 с. .

73. Оказание технической помощи в усовершенствовании такелажного оборудования для изготовления лесосплавного тросового такелажа. Отчет о НИР /ВКНИИВОЛТ/, руководитель В.Т.Лукин.- $ 01.89.0017008,-Казань,-1989.-118 с.