авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Совершенствование аэростатических направляющих для дереворежущих пил

На правах рукописи

Дербин Михаил Васильевич Совершенствование аэростатических направляющих для дереворежущих пил 05.21.05. Древесиноведение;

технология и оборудование деревопереработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Архангельск – 2012

Работа выполнена в ФГАОУ ВПО «Северном (Арктическом) федеральном уни верситете имени М.В. Ломоносова»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор, Прокофьев Г.Ф. (САФУ)

Официальные оппоненты: Пиир Адольф Эдвардович доктор технических наук, профессор, ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) феде ральный университет имени М.В. Ломоносова», профессор кафедры промышленной теплоэнер гетики Шейнов Анатолий Иванович кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государст венный лесотехнический университет, доцент кафедры технологии лесопиления и сушки дре весины

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное обра зовательное учреждение высшего профессио нального образования «Петрозавод-ский госу дарственный университет» (ФГБОУ ВПО «ПетрГУ» 185910, Республика Карелия, г. Пет розаводск, пр. Ленина, 33)

Защита диссертации состоится 31 мая 2012 года в 1300 на заседании дис сертационного совета Д 212.008.01 при ФГАОУ ВПО Северном (Арктическом) федеральном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 163002, г. Ар хангельск, Набережная Северной Двины, 17, главный корпус, ауд. 1220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северного (Арктиче ского) федерального университета имени М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан 27 апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, А.Е. Земцовский кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Режущий инструмент лесопильных станков пред ставляет собой тонкие стальные полосы (рамные пилы лесопильных рам), лен ты (ленточные пилы ленточнопильных станков), диски (круглые пилы кругло пильных станков), обладающие малой жсткостью и устойчивостью. Эффек тивный путь повышения жсткости и устойчивости дереворежущих пил – при менение для них направляющих, установленных над и под распиливаемым ма териалом. Для снижения трения пил о направляющие, рабочие поверхности по следних целесообразно выполнить в виде аэростатических опор.

Имеется опыт применения аэростатических направляющих для дереворе жущих пил. Однако, необходимо вести работы по улучшению их конструкций с целью снижения расхода воздуха, повышения их подъмной силы, увеличению их охлаждающей способности, обеспечения повышенной точности движения пил и снижения напряжений изгиба в месте контакта с полотном пилы. Отсюда следует, что работа, направленная на совершенствование аэростатических на правляющих для дереворежущих пил является актуальной.

Цель и задачи исследований. Цель работы – совершенствование конст рукции направляющих для дереворежущих пил.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи ис следований:

1. Выполнить теоретические исследования напряжений в пиле в зоне дей ствия удлиннных и роликовых отжимных направляющих.

2. Определить теоретическим путм характер деформации пилы в зоне действия отжимных плоских и роликовых отжимных направляющих и в зоне резания между направляющими.

3. Выполнить экспериментальные исследования для проверки допущений принятых при теоретических исследованиях.

4. Определить область применения роликовых отжимных направляющих.

5. На основании выполненных исследований разработать конструкцию отжимной аэростатической направляющей с регулируемой кривизной е упру гой части и испытать е на промышленном ленточнопильном станке.

6. Экспериментальным путм определить параметры аэростатической на правляющей с уплотнительной канавкой.

7. Исследовать охлаждающую способность аэростатических направляю щих и дать рекомендации по е проектированию.

Научная новизна результатов исследований.

1. Разработаны математические модели расчта напряжений в ленточной пиле в зоне контакта е с отжимными направляющими.

2. Разработаны математические модели расчта прогибов ленточной пилы в различных е точках при использовании отжимных направляющих.

3. Дано научное обоснование конструкции отжимной аэростатической направляющей с регулируемой кривизной е упругой части. Оригинальность направляющей подтверждается положительным решением на выдачу патента на е конструкцию.

4. Впервые выполнены исследования аэростатической направляющей с уплотнительной канавкой и показана эффективность е применения.

5. Впервые исследована охлаждающая способность аэростатической на правляющей и даны рекомендации по е конструированию.

Методы исследований.

1. При выборе направлений исследований и оценке влияния жсткости и устойчивости дереворежущих пил на точность пиления и производительность станков использовались методы теории резания древесины.

2. Расчты напряжений в ленточной пиле и е прогибы при использова нии отжимных направляющих выполнялись с использованием методов строи тельной механики.

3. Теоретические исследования аэростатических опор производились с использованием численных методов математики для решения системы разност ных алгебраических уравнений.



4. При обосновании целесообразности использования в конструкции аэростатических опор распределительной и уплотнительной канавок использо валась теория аэродинамики струйных течений.

5. Обработка экспериментальных данных проводилась с использованием методов математической статистики.

Обоснованность и достоверность результатов подтверждается:

1. Аргументированностью принятых допущений при теоретических ис следованиях.

2. Использованием при исследованиях современных методов фундамен тальной науки.

3. Выполнением значительного объма экспериментальных исследова ний.

4. Сходимостью результатов теоретических и экспериментальных иссле дований.

5. Производственной проверкой рекомендаций, полученных в результате исследований.

На защиту выносятся:

1. Результаты теоретических исследований напряжений в пиле в зоне контакта е с отжимными направляющими.

2. Результаты теоретических исследований прогибов ленточной пилы на различных участках при использовании отжимных направляющих.

3. Новая конструкция отжимной аэростатической направляющей с регу лируемой кривизной е упругой части.

4. Результаты исследований точности пиления древесины на ленточно пильном станке отжимной аэростатической направляющей новой конструкции.

5. Результаты исследований аэростатической направляющей с уплотни тельной канавкой.

6. Результаты исследований охлаждающей способности аэростатических направляющих.

Практическая значимость работы.

1. Расчты напряжений по приведнным формулам могут быть использо ваны при оценке долговечности ленточных пил с отжимными направляющими.

2. Показано, что нецелесообразно использовать роликовые отжимные на правляющие в бревнопильных ленточнопильных станках.

3. Предложенная конструкция отжимной аэростатической направляющей может быть использована при модернизации ленточнопильных станков.

4. Аэростатические направляющие с уплотнительной канавкой могут быть использованы могут быть использованы в конструкции лесопильных рам, ленточнопильных и круглопильных станков.

5. Материалы по охлаждающей способности аэростатических направ ляющих целесообразно использовать при модернизации круглопильных стан ков.

Реализация результатов работы.

1. Модернизирован ленточнопильный станок FORESTOR 900, установ ленный на деревообрабатывающем предприятии ООО «Инфа» (г. Архангельск).

В приложении 1 приведн акт внедрения, в приложении 2 – акт подтверждаю щий эффективность его эксплуатации после модернизации.

2. Переданы для практического использования материалы исследований Ухтинскому государственному техническому университету по акту (см. прило жение 3).

Апробация работы. Основные положения диссертации и материалы ис следований докладывались на международных научно-технических конферен циях в городах: Вологда (2010 2011 года), Петрозаводск (2011 год), Санкт Петербург (2011 год), Самара (2012 год) и на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава САФУ (2010 год).





Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных ра бот, из них 3 по списку ВАК. Получено положительное решение на выдачу па тента на изобретение.

Структура объем и работы. Диссертационная работа состоит из введе ния, 5 глав и 3 приложений. Общий объем работы 151 страниц, включая 42 ри сунка и 22 таблиц. Список литературы включает 99 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертации, сформу лированы е цель и задачи исследований, отмечены основные положения выно симые на защиту, показана обоснованность и достоверность полученных ре зультатов исследований, отмечена научная новизна и значимость работы для теории и практики.

В первой главе дан анализ современного состояния изучения влияния аэростатических направляющих на жсткость и устойчивость дереворежущих пил, а, следовательно, и на точность пиления. Показано, что один из эффектив ных путей повышения жсткости и устойчивости дереворежущих пил является применение для них направляющих, установленных над и под распиливаемым материалом. Направляющие для них могут быть щелевые двусторонние и от жимные контактные односторонние. Щелевые направляющие повышают жст кость пил, но при малых зазорах. При больших зазорах они играют роль огра ничителей предельных отклонений пилы. На устойчивость пил щелевые на правляющие не влияют. Контактные направляющие оказывают большое влия ние на жсткость пил и незначительно повышают их устойчивость.

Для уменьшения трения о направляющие рабочие поверхности последних целесообразно выполнять в виде аэростатических опор. Исследованию аэроста тических опор и применению их при модернизации действующих лесопильных станков и создании лесопильных станков нового типа посвящены работы Е.Г.

Ивановского, Э.П. Берлина, В.Д. Курбатова, Г.Ф. Прокофьева, Б.А. Ходеряна, И.Ю. Королва, И.И. Иванкина, А.А. Банникова.

При использовании отжимных направляющих в ленточных пилах возни кают дополнительные напряжения изгиба, которые необходимо учитывать при оценке долговечности пил, однако исследований в этом направлении не прово дилось.

В горизонтальных ленточнопильных станках, в которых применяются тонкие узкие ленточные пилы, используют отжимные роликовые направляю щие. Оценка целесообразности использования таких направляющих для пил вертикальных бревнопильных станков отсутствует.

Проф. Г.Ф. Прокофьевым разработан аналитический метод оценки точно сти пиления древесины дереворежущими пилами, который позволяет опреде лить как влияет повышение жсткости и устойчивости пил за счт установки направляющих на точность пиления и производительность станка.

Большое влияние на жсткость и устойчивость круглых пил оказывает температурный перепад по радиусу диска пилы. Внутренние напряжения в дис ке пилы, полученные проковкой, вальцеванием, термопластической обработкой или автофретированием повышают термоустойчивость круглых пил, но не по зволяют решить эту проблему полностью. На предприятиях для снижения тем пературного перепада по радиусу диска круглой пилы используют в основном воду. Охлаждение круглых пил водой эффективно снижает температурный пе репад, но имеет ряд недостатков: коррозия деталей станка;

низкая теплота сго рания сырых опилок, трудность транспортировки сырых опилок в зимний пе риод, загрязнение окружающей среды. Представляет интерес усовершенство вать аэростатические направляющие и использовать их для охлаждения круг лых пил, однако такие работы ранее не проводились.

Вторая глава посвящена исследованиям отжимных аэростатических на правляющих ленточных пил. Для определения напряжений изгиба, возникаю щих в зоне контакта отжимных направляющих с ленточной пилой, с целью возможности оценки их на долговечность пил, и величин прогиба пилы на раз личных е участках, с целью разработки конструкции отжимной направляю щей, у которой обеспечивается равномерное прилегание е рабочей поверхно сти к поверхности изогнутой пилы, были выполнены теоретические исследова ния. Рассматривались два вида отжимных направляющих: роликовые и удли ннные. Расчтные схемы приведены на рис. 1.

а б Рис. 2.2. Расчтные схемы ленточных пил с отжимными направляющими:

а – при точечном расположении сил отжима (роликовые направляющие);

б – при распределнном расположении сил отжима (удлиннные направляющие).

При расчтах использовались работы С.П. Тимошенко по исследованию сжатых стержней, нагруженных поперечными силами.

Получили следующие уравнения прогибов пилы при установке ролико вых отжимных направляющих.

На первом участке при изменении от до :

(1) где – сила отжима, Н.

– сила натяжения пилы, Н;

– модуль упругости, МПа;

– момент инерции, мм4;

– ширина полотна пилы, мм;

– толщина пилы, мм.

При принятых значениях и момент инерции равен:

На втором участке при изменении от до :

(2) На третьем участке при изменении от до :

(3) Получены следующие уравнения прогибов пилы при установке удлинн ных направляющих протяжнностью.

На первом участке при изменении от до :

(4) На втором участке при изменении от до (5) На третьем участке при изменении от до :

(6) На четвртом участке при изменении от до :

(7) На пятом участке при изменении от до 0:

(8) На рис. 2 приведены графики показывающие характер изменения проги бов ленточной пилы на различных участках при роликовых (рис. 2а) и удли ннных (рис. 2б) отжимных направляющих. Из графиков видим, что в случае удлиннных отжимных направляющих изгиб полотна более плавный, чем у ро ликовых, а, следовательно и меньше напряжения изгиба.

у, у, мм мм 10 3 5 2 1 0 1500 х, мм 1500 х, мм 0 500 1000 0 500 а б Рис. 1. Зависимость прогиба ленточной пилы в зависимости от расстоя ния от одного из шкивов ( ) при следующих,, типах отжимных направляющих: а – узких, б – удлиннных и следующих силах отжима: 1 – ;

2– ;

3– ;

4– ;

5– ;

–.

Исследования показали, что в зоне контакта с отжимной удлиннной на правляющей кривизна пилы зависит от толщины пилы, силы натяжения и рас стояния от оси шкива до направляющей. Для плотного прилегания пилы к уд линнной направляющей была разработана универсальная удлиннная направ ляющая с регулируемой жсткостью е упругого элемента.

Были рассчитаны вторые производные прогибов пилы в зоне контакта е с отжимными направляющими и определены изгибающие моменты по формуле (9) Напряжения изгибов определялись по известной формуле (10) – осевой момент сопротивления, мм3.

где Результаты расчтов приведены в табл. 1.

Таблица Напряжения в ленточной пиле в зоне контакта с отжимными направляю щими (,,, ).

Роликовые направляющие Удлиннные направляющие Прогиб,,,, МПа, МПа мм МПа МПа 5 82,8 2,8 3,3 107,8 27,8 25, 6 83,3 3,3 4,0 113,4 33,4 29, 7 83,9 3,9 4,6 119,0 39,0 32, 8 84,4 4,4 5,2 124,6 44,6 35, 9 84,9 4,9 5,8 130,3 50,3 38, 10 85,5 5,5 6,4 135,9 55,9 41, Из табл. 1 видим, что напряжения в пиле в зоне контакта е с отжимными направляющими примерно в 10 раз больше, чем соответствующие напряжения при удлиннных направляющих. При увеличении толщины пилы напряжения ещ больше возрастут и при роликовых направляющих они могут прибли жаться к напряжениям изгиба на пильных шкивах, что приведт к значительно му снижению долговечности пил, которая итак мала.

Представляет интерес определение прогиба (см. рис. 1) ленточной пилы на участке между направляющими. Выполнены расчты прогиба с использо ванием формул (2) и (6). При этом величина определялась по разности.

Расчты показали, что при,,,, и силе отжима направляющих Н прогиб составил при роликовых и удлиннных отжимных направляющих соответственно 0,1 и 0,0007. При, что соответствует толщине пил бревнопильных ленточ нопильных станков прогиб при роликовых и удлиннных отжимных направ ляющих составит соответственно 0,21 и 0,017. Видим, что при использовании роликовых отжимных направляющих в бревнопильных станках выпуклость пи лы в зоне резания может влиять на точность пиления.

Для проверки справедливости допущений принятых при теоретических исследованиях, разработки удлиннной аэростатической направляющей и про верки е эффективности е работы проведены экспериментальные работы.

Схема конструкции удлиннной аэростатической направляющей, уста новленной в узел резания ленточнопильного станка, показана на рис. 3а и е общий вид в узле резания ленточнопильного станка FORESTOR 900, работаю щем на деревообрабатывающем предприятии ООО «Инфа» (г. Архангельск) приведн на рис. 3б. Оригинальность конструкции отжимной аэростатической направляющей подтверждается положительным решением на изобретение (приложение 3).

а б Рис. 3. Отжимная аэростатическая направляющая: а – схема конструкции (1 – основание направляющей, 2 – гибкая рабочая поверхность, 3 – воздухопро вод, 4 – упругий элемент с регулируемой жсткостью);

б – общий вид в узле ре зания ленточнопильного станка FORESTOR 900.

Для проверки результатов теоретических исследований были проведены с использованием тензометрического метода исследования напряжений в лен точной пиле в зоне контакта е с удлиннными отжимными направляющими.

Результаты расчтов напряжений и определения их экспериментальным путм приведены в табл. 2.

Таблица Теоретические и экспериментальные значения напряжений изгиба (МПа) ленточной пилы в зоне контакта е с удлиннными отжимными направляющи ми (,,,, ).

Расположение величина отжима направляющей, мм направляющей 5 6 7 8 9 Верхняя 88,2/88,1 89,2/87,8 90,2/90,7 91,2/91,2 92,1/91,3 93,1/92, 100,1/ 102,1/ 104,2/ Нижняя 93,8/95,2 95,9/96,4 98,0/98, 100,7 100,7 105, Примечания: 1. В числителе напряжения полученные теоретически, в знаме нателе – поданным экспериментов.

– расстояние от оси нижнего шкива до верхнего края 2.

нижней направляющей;

– расстояние от оси нижнего шкива до нижнего края верхней направляющей;

Из приведенных материалов видим, что отклонение теоретических значе ний напряжений от экспериментальных не превышает 1,7 %, что указывает на высокую наджность математических моделей расчта напряжений в ленточ ных пилах.

Основным ограничением скорости подачи ленточнопильных станков яв ляется точность пиления. Е можно оценить величиной среднего квадратиче ского отклонения толщин получаемых пиломатериалов. Для определения влия ния удлиннных отжимных аэростатических направляющих с регулируемой кривизной рабочей поверхности выполнены экспериментальные исследования точности пиления древесины на ленточнопильном станке FORESTOR 900, ус тановленном на деревообрабатывающем предприятии ООО «Инфа» (г. Архан гельск). Результаты экспериментальных исследований приведены в табл. 3.

Таблица Значения показателей точности толщин пиломатериалов (мм) полученные в ре зультате экспериментов (порода древесины – ель, влажность, выпиливаемая толщина досок мм, длина распиливаемых досок мм, толщина пилы мм, ширина пилы мм, шаг зубьев мм, уширение зубьев на сторону мм, скорость подачи м/мин, скорость резания м/с) Показатель Высота пропила, мм (в числителе) и соответствующем расстоя нии между отжимными направляющими (в знаменателе) точности пи ления 125/130 150/155 175/180 200/ 22,02 22,03 22,03 22, 0,075 0,084 0,096 0, 0,225 0,252 0,288 0, Исследования показали, что применение отжимных направляющих новой конструкции позволяет достигнуть высокой точности получаемых пиломате риалов, что подтверждается актом производственных испытаний, приведнном в приложении 2.

В третьей главе рассматриваются вопросы, связанные с эксперимен тальным исследованием грузоподъмности аэростатических направляющих.

Приведн расчт грузоподъмности выполненный численным методом, разра ботанный в ЭНИМСе Шейнбергом С.А., Жедем В.П., Шишеевым М.Д., Баласа няном В.С. и Заблоцким Н.Д. По результатам анализ сделан вывод о невозмож ности расчта грузоподъмности аэростатических опор с уплотнительными ка навками данным методом. Это обусловлено тем, что в данной работе рассмат ривается ламинарное движение воздуха, а эффект уплотнения основан на тур булентном завихрении воздуха.

Перед проведением серии экспериментальных исследований были рас смотрены различные конфигурации профиля уплотнительной канавки, в ре зультате которых было установлено, что наибольшее влияние на грузоподъм ность оказывает канавка с каплевидным профилем, который в дальнейшем ис пользовался. Параметры конфигураций рабочей поверхности рассмотренных в ходе экспериментальных исследований приведены в табл. 4.

Таблица Варианты расположения распределительных и уплотнительных микроканавок и их глубины, использованные в ходе экспериментов.

Размер канавки №, п/п распределительной уплотнительной ширина длина глубина ширина длина глубина 1 0,4 0,0 0,0 0, 2 60,0 110,0 0,8 0,0 0,0 0, 3 0,9 0,0 0,0 0, 4 0,4 0,0 0,0 0, 5 0,8 0,0 0,0 0, 30,0 80, 6 1,2 0,0 0,0 0, 7 1,4 0,0 0,0 0, 8 0, 9 0, 30,0 80,0 1,4 60,0 110, 10 0, 11 1, 12 0,0 0,0 0, 13 0, 14 40,0 90,0 1,0 0, 60,0 110, 15 0, 16 1, При проведении экспериментальных исследований использовались подъ мные плиты размером 150х100 мм и 130х80 мм. В ходе экспериментальных исследований использовалась установка, приведнная на рис. 3.

а б Рис. 3. Экспериментальная установка: а – схема (1 – основание стенда;

2 – аэростатическая опора;

3 – подъмная плита;

4 – жсткая рамка;

5 – груз;

6 – направляющий стержень;

7 – индикатор часового типа 1МИГ;

8 – манометр;

9 – рукав);

б – в процессе проведения исследований.

Приведены результаты экспериментальных исследований влияния уплот нительных канавок на грузоподъмность аэростатических направляющих. По лученные данные для аэростатических направляющих без уплотнительных ка навок сравнивались с теоретическими значениями. По результатам исследова ний построены зависимости величины зазора от глубины распределительной и уплотнительной микроканавок (рис. 4).

60 Величина зазора h, мкм Величина зазора h, мкм 3 4 45 40 0,0 0,5 1,0 1,5 0,0 0,5 1,0 1, Глубина микроканавки t, мм Глубина микроканавки t, мм а б Рис. 4. Зависимости величины зазора от глубины микроканавки для подъ мной плиты размером: а – 150х100 мм;

б – 130х80 мм (1 – распределительная канавка размером 110х60 мм;

2 – распределительная канавка размером 80х мм;

3 – распределительная канавка размером 80х30 мм и уплотнительная ка навка размером 110х60 мм;

4 – распределительная канавка размером 90х40 мм и уплотнительная канавка размером 110х60 мм).

Результаты исследований показали, что наличие уплотнительных канавок позволяет увеличить зазор между подъмной плитой и опорой, а, следователь но, при постоянном зазоре грузоподъмность аэростатической направляющей.

В четвертой главе был произведен анализ существующих методов рас чта конвективного теплообмена при натекании импактной струи на плоскую поверхность. Существует большое количество трудов учных, которые занима лись данным вопросом, Дыбан Е.П., Мазур А.И., Бардлик П.М., Савин В.К., Хуанг Г., Гардон Р. И др. Анализ работ многочисленных учных показал, что на основании существующих методов расчта не представляется возможным с достаточно высокой точностью определить охлаждающую способность аэро статических направляющих.

Были проведены экспериментальные исследования для определения воз можности охлаждения дереворежущих пил при использовании аэростатических направляющих. Экспериментальные исследования охлаждающей способности проводились на установке изображнной на рис. 3. На подъмную плиту были приклеены термометры сопротивления в пяти точках (один в центре и четыре в углах). Датчики, установленные в периферийной (в углах) зоне плиты позволя ли оценить равномерность охлаждения подъмной плиты в рассматриваемых вариантах. Это важно, так как существенное влияние на устойчивость и жст кость полотен пил оказывает неравномерность распределения температуры по их поверхности. Было определено, что зависимость температуры подъмной плиты от времени можно описать гиперболической зависимостью:

(15) где,, – коэффициенты, – время охлаждения.

В качестве оценочного показателя принят коэффициент. Чем больше его значение, тем медленнее происходит охлаждение. Конфигурация рабочей поверхности аэростатических опор приведена в табл. 4. Предварительно был рассмотрен случай охлаждения подъмной плиты в естественных условиях, ко торый показал, что коэффициент для подъмной плиты размером 150х100 мм составляет 91716,76, а для подъмной плиты размером 130х80 мм – 91165,58.

По результатам проведнных исследований построены зависимости коэффици ента, от глубины микроканавки (рис. 5).

65000 Значение коэффициента а 60000 Величина зазора h, мм 55000 2 45000 35000 0,0 0,5 1,0 1,5 0,0 0,5 1,0 1, Глубина микроканавки t, мм Глубина микроканавки t, мм а б Рис. 5. Зависимости коэффициента, от глубины микроканавки для подъмной плиты размером: а – 150х100 мм;

б – 130х80 мм (1 – распредели тельная канавка размером 110х60 мм;

2 – распределительная канавка размером 80х30 мм;

3 – распределительная канавка размером 80х30 мм и уплотнительная канавка размером 110х60 мм;

4 – распределительная канавка размером 90х мм и уплотнительная канавка размером 110х60 мм).

Из рис. 5 видно, что скорость охлаждения подъмной плиты увеличивает ся при уменьшении ширины и длины канавок и повышается до определнной точки при увеличении глубины канавки. При использования уплотнительных канавок скорость охлаждения также увеличивается. Анализ полученных ре зультатов подтвердил, что при использовании уплотнительных канавок, выпол ненных на рабочей поверхности аэростатической опоры, распределение темпе ратуры по поверхности подъмной плиты является более равномерным.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 1. Получены математические модели расчта прогибов ленточных пил в лю бой точке в пределах свободной длины при использовании роликовых и уд линнных отжимных направляющих.

2. Получены математические модели расчта напряжений в ленточной пиле в зоне контакта е с роликовыми и удлиннными отжимными направляющими.

3. Определены изгибы ленточной пилы между роликовыми отжимными на правляющими и между удлиннными. Исследования показали, что изгиб пилы в зоне резания при использовании удлиннных отжимных направляющих более чем в 100 раз меньше, чем при использовании роликовых. При исходных зна чениях, которые были приняты (,,, ) изгиб пилы между роликовыми направляющими незначительный и не может существенно повлиять на качество пиления. Для бревнопильных станков толщина пил должна составлять и, как показывают работы изгиб пилы в зоне резания может достигнуть 0,2 мм, что может повлиять на точность пиления.

4. Напряжения изгиба пилы в зоне контакта е с роликовыми направляющими примерно в 10 раз превышает напряжения в зоне контакта пилы с удлиннными отжимными направляющими. При использовании роликовых направляющих на бревнопильных станках при больших толщинах пил эти напряжения будут ещ больше и будут влиять на снижение долговечности пил.

5. Применение роликовых отжимных направляющих на бревнопильных лен точнопильных станках нецелесообразно, так как снижается долговечность пил из-за значительных напряжений изгиба в зоне контакта направляющих с пилой, и снижается точность движения пил в зоне резания.

6. Разработана конструкция отжимной аэростатической направляющей с регу лируемой жсткостью е криволинейной части, обеспечивающей плотное при легание е рабочей части к пиле при различных толщинах пил, силах натяже ния, расстоянии от шкивов до направляющих.

7. Оригинальность предложенной конструкции направляющей подтверждает ся положительным решением на выдачу патента.

8. Выполненные экспериментальные исследования напряжений в пиле в зоне контакта е с удлиннной отжимной направляющей подтвердили справедли вость допущений, принятых при теоретических исследованиях.

9. Выполненные экспериментальные исследования точности пиления древеси ны подтвердили высокую точность пиломатериалов, полученных при исполь зовании отжимных аэростатических направляющих новой конструкции. Сред нее квадратическое отклонение толщины пиломатериалов не превышало 0, мм. Достижение высокой точности пиления древесины при установке направ ляющих для пил нового типа подтверждаются актом производственных испы таний.

10. Выполнены исследования по определению влияния уплотнительных кана вок на эффективность работы аэростатических опор, используемых в конструк циях направляющих для дереворежущих пил.

11. Определена наиболее эффективная форма уплотнительной канавки.

12. Исследования показали, что применение расположенной параллельно рас пределительной канавке уплотнительной канавки позволяет повысить зазор между поверхностью опоры и подъмной плитой на 56%, а, следовательно, и грузоподъмность опор.

13. Рекомендуется уплотнительную канавку расположить на расстоянии 15 мм от распределительной, глубина е должна быть 0,9 мм, форма – близкая к кап левидной.

14. Аэростатические опоры, как показали исследования, обладают охлаждаю щей способностью. Наибольший эффект может быть получен при следующих параметрах аэростатических опор: размер распределительной канавки 80х мм;

глубина распределительной канавки 1 мм;

размер уплотнительной канавки 110х60;

глубина уплотнительной канавки 0,9 мм.

15. Эксперименты показали, что подъмная плита нагретая до 50 C на воздухе без аэростатической опор C за 1900 секунд, а при использовании аэростатической опоры за 1000 секунд.

Основные результаты опубликованы:

В изданиях по перечню ВАК:

1. Шубный, П.Б. Определение возможности использования аэростатических направляющих для охлаждения круглых пил при пилении древесины [Текст] / П.Б. Шубный, М.В. Дербин, Л.Н. Ковалв // Лесной журнал. – 2011. – №5. – С 138 – 140 (Изв. высш. учеб. заведений);

2. Прокофьев, Г.Ф. Определение напряжений в ленточной пиле при примене нии отжимных направляющих. [Текст] /, М.В. Дербин // Лесной журнал. – 2011.

– №5. – С 131 – 137 (Изв. высш. учеб. заведений).

3. Прокофьев, Г.Ф. Применение аэростатических опор при совершенствовании лесопильных станков [Текст] / Г.Ф. Прокофьев, М.В. Дербин, А.М. Тюрин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2011. – №4. С 1003- В прочих изданиях:

4. Дербин, М.В. Влияние отжимных направляющих на напряжения, возникаю щие в ленточной пиле [Текст] // Наука – Северному региону: сборник материа лов научно-технической конференции профессорско-преподавательского со става, научных, инженерно-технических работников и аспирантов по итогам работ за 2010 год. – Архангельск, – 2011. – С 32-34;

5. Дербин, М.В. Напряжения в ленточной пиле с отжимными направляющими [Текст] // Опыт лесопользования в условиях Северо-Запада РФ и Фенноскании:

материалы международной научно-технической конференции, посвящнной 60 летию лесоинженерного факультета ПетрГУ. – Петрозаводск, – 2011. – С 13-14;

6. Дербин, М.В. Определение формы отжимной аэростатической направляю щей [Текст] // Опыт лесопользования в условиях Северо-Запада РФ и Фенно скании: материалы международной научно-технической конференции, посвя щнной 60-летию лесоинженерного факультета ПетрГУ. – Петрозаводск, 2011.

С 12-13;

7. Дербин, М.В. Сравнение напряжений, возникающих в ленточной пиле, при установке роликовых и аэростатических отжимных направляющих [Текст] // Актуальные проблемы развития лесного комплекса: Материалы международ ной научно-технической конференции. – Вологда: ВоГТУ, – 2011. – С 145-147;

8. Дербин, М.В. Форма отжимной аэростатической направляющей ленточной пилы [Текст] // «Современные проблемы и перспективы рационального лесо пользования в условиях рынка»: материалы Международной научно технической конференции молодых ученых и специалистов/Под ред. авторов. – СПбГЛТУ, – 2011. – С 169-172. ISBN 978-5-9239-0406-2;

9. Дербин, М.В. Параметры рабочей поверхности отжимной аэростатической направляющей [Текст] / М.В. Дербин, И.Е. Ульяновский // «Современные про блемы и перспективы рационального лесопользования в условиях рынка»: ма териалы Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов/ Под ред. авторов. – СПбГЛТУ, – 2011. – С 169-172. ISBN 978-5 9239-0406-2;

10. Дербин, М.В. Оценка аэростатических направляющих для охлаждения пил при пилении древесины [Текст] / М.В. Дербин, П.Б. Шубный // «Современные проблемы и перспективы рационального лесопользования в условиях рынка»:

материалы Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов/ Под ред. авторов. – СПбГЛТУ, – 2011. – С 173-176. ISBN 978 5-9239-0406-2;

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подпи сями просим направить по адресу: 163002, г. Архангельск, ул. наб. Северной Двины, д. 17, САФУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.008. Земцовскому А. Е.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.