Початкові положення аналітичного дослідження динаміки процесу розпилювання деревини на горизонтальному стрічкопилковому верстаті Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Науковий iticiiiik- НЛТУ Украши. - 2010. - Вип. 20.4

5. ШФОРМАЩЙШ ТЕХНОЛОГИ

ГАЛУЗ1

УДК 674.053:621.935 Доц. I. Т. Ребезнюк, д-р техн. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв; доц. Л.Ф. Дзюба, канд. техн. наук - Львiвський ДУ БЖД;

астр. А.Б. Пилип 'як - НЛТУ Украти, м. Львiв

ПОЧАТКОВ1 ПОЛОЖЕННЯ АНАЛ1ТИЧНОГО ДОСЛ1ДЖЕННЯ ДИНАМ1КИ ПРОЦЕСУ РОЗПИЛЮВАННЯ ДЕРЕВИНИ НА ГОРИЗОНТАЛЬНОМУ СТР1ЧКОПИЛКОВОМУ ВЕРСТАТ1

Обгрунтовано початковi положення аналiтичного дослiдження динамiки проце-су розпилювання деревини на горизонтальному с^чкопилковому верстатi на тд-ставi розроблено! структурно! схеми е^валентно! динамiчноi системи верстата. Встановлено, що структурна схема е^валентно! динамiчноi системи с^чкопилко-вого верстата дае змогу виконувати розрахунки щодо дослiджування характеру та величини змши кутових швидкостей шкiвiв пилкового супорта, змiни швидкостi поздовжньо! подачi каретки, а також динамiчних навантаг його ланок, зокрема с^ч-ково! пилки.

Ключов1 слова: динамша процесу, розпилювання деревини, стрiчкопилковий верстат, е^валентна динамiчна система.

Створення горизонтальних колодопиляльних стр1чкопилкових верста-т1в 1з вузькою пилкою з1 значно меншою вагою, пор1вняно з широкопилкови-ми верстатами, збереженням високо! швидкост р1зання й дотриманням точ-ност кшематичних параметр1в потребуе анал1тичного дослщження динамши процесу розпилювання деревини на горизонтальному стр1чкопилковому вер-стат з виявленням динам1чних навантаг його ланок.

Щоб дослщити динамжу процесу розпилювання деревини на горизонтальному стр1чкопилковому верстал, потр1бно створити його динам1чну модель. Динам1чною моделлю верстата е математичний опис взаемоди процесу р1зання й екв1валентно! пружно! системи верстата. Такий взаемний вплив, зпдно з [1-3], зображаемо у вигляд1 схеми (рис. 1), на якш взаемодда процесу р1зання й екв1валентно! пружно! системи верстата зображено стршками.

ЕПСВ Buxidni дам

ДУ5. А(Ош,

х-<

Buxidni да ni 1

Р-. ПР 4 ($ А,*-

Py У (От

Рис. 1. Схема взаемоди процесу рЬання (ПР) та е^валентно'г пружноХ системи верстата (ЕПСВ): Pz - головний складник сили р1зання; Py - нормальный складник сили р1зання; vs(t), vsо, Avs- швидк1сть подач1, ïï стала та змтна частини; юшк((), а>шк о, Аа>шк - кутова швидюсть тягового пилкового шюва, ïï стала та змтна

частини

5. 1нформацшш технологи r^yîi

273

Характерною особливютю рiзання деревини стрiчковою пилкою е постiйна товщина шарiв деревини, як зрiзують леза зубцiв. Проте змшшсть швидкостей рiзання та подачi [4], як основних компонентiв формування тов-щини зрiзуваного шару, спричинятиме його змшу, а вiдтак змiну складниюв сили рiзання. Також на величин складникiв сили рiзання позначатимуться шаруватють деревини та зiткнення зубцiв стрiчковоl пилки з деревиною у процес пиляння. Тому складники Pz i Py сили рiзання деревини е функщями часу, якi пов,язанi залежшстю Py = m • Pz, де m - перехщний множник, що, на-самперед, залежить вiд ступеня затуплення iнструмента [5], а також вщ воло-гост деревини [6], переднього кута [7], подачi на зубець [8] тощо.

Експериментальним дослiдженням цих складникiв сили рiзання вста-новлено 1хню змшу в час [9]. Оскiльки теоретичш дослiдження складникiв Pz i Py сили рiзання деревини вiд часу на сьогодш вiдсутнi, то, грунтуючись на даних експерименту для головного складника сили рiзання залежнiсть вщ часу можна описати виразом:

Pz = Pz0 + Pz,д , (1)

де: Pzo - стала частина головного складника сили рiзання, H; PzA - динамiчна

частина цього складника, H.

Сталу частину Pzo задаемо виразом, який отримано на пiдставi експе-риментального багатофакторного дослiдження [9]:

Pzo = -24,86705 + 0,479985 • и +108,55625 • Sz + 0,016603 • hnp - 0,003446 • /2 --1943,4375• S¡ +1,69146•/• Sz + 0,000913•/• hnp + 5,01065• Sz • hnp, (2)

де: ^ - кут подач^ град; Sz - подача на зубець, мм; hnp - висота пропилу, мм.

Для динамiчноl частини головного складника експериментально вста-новлено [9]:

P = f • P • h • ь__Vs(t) (3)

1 z^ J 1 пит nnp unp 3 5

10 • V(t)

2

де: Pnum - питома сила рiзання, Н/м ; bnp - ширина пропилу, м; f - коефь

цiент, що пов'язаний з амплiтудою коливань головного складника сили рiзан-ня. За результатами експерименту [9], цей коефщент мютиться в межах 0,06 - 0,12. Бiльшi значення коефiцiента f потрiбно приймати за менших величин Pz0 (до 50 Н). Як видно з виразу (3), динамiчна частина складника сили рiзання Pzfí залежить вiд спiввiдношення швидкостей подачi vs(t) та рiзання v(t), якi е функцiями часу.

У конструкци стрiчкопилкового верстата розрiзняють привiд мехашз-му рiзання (головного руху) та привiд механiзму подачi (руху подачi). Тому структурна схема е^валентно! динамiчноl системи стрiчкопилкового верстата складатиметься з двох тдсистем iз силовим збудженням без кшематич-ного зв'язку мiж ними (рис. 2). Зпдно з показаною схемою, вхщними сигналами для тдсистем е складники сили рiзання Pz i Py, а вихщними - вщповщ-нi перемiщення в напрямку руху цих тдсистем. Для процесу рiзання вхщни-

274 Збiрник науково-технiчних праць

Науковий вкиик НЛТУ УкраТни. - 2010. - Вип. 20.4

ми сигналами е швидкостi робочих органiв: кутова швидюсть тягового пил-кового шюва а>шк (t) i швидкiсть подачi каретки V (t). Швидкостi робочих ор-

ганiв формують швидкiсть сумарного руху уе. Вихiдним сигналом е складники сили рiзання Рг i Ру. Згiдно iз [9], складники сили рiзання мiстять i сили тертя, що виникають пiд час руху пилки у пропиль

М *

е г

X 1

а з

н а

1

н

3 У

м я

М

е п

х о

а д

н а

i ч

3 i

м

Процеси тертя

fU

М...

Пру ж па система привода механизму рпаиия

Ydt. MB

М

I м.р

Процеси в двигуш привода меха! ишу ргзаиия

Процес . v" /

ршння \

)

v/t)

Ру „ Г"

Процеси тертя S Пткжиа система фдв. и л Процеси в

привода двигуш привода мехатзму подач i

F....... мехашзму подачi м. .

Рис. 2. Структурна схема emieaneHmHoi duHaMi4Höi системи сmрiчкoпилкoвoгo верстата

Змша Pz, Py додатково зумовлюе пружш деформаци в еквiвалентнiй

динамiчнiй OTereMi верстата: змшу ку™ закручування рдвмр. та (ршк у приво-

дi мeханiзму рiзання та перемщування s у приводi поступального руху поз-довжньо! подачi каретки (див. рис. 2). Швидкост цих рухiв: р>двм.р., рршк, s.

Через те кутова швидкiсть тягового пилкового шкiва а>шк та швидюсть пода-

4i vs не будуть сталими, а залежатимуть вщ часу:

СОшк (t) = Юшк о + Ршк (t) , Vs (t) = Vs0 + S (t) . (4)

Оскiльки лшшна швидкiсть руху стрiчковоl пилки залежить вiд куто-во! швидкостi пилкового шюва (v = а>шк • R), то вона теж у процeсi рiзання змь нюватиметься.

Висновок. Розроблена структурна схема е^валентно! динамiчноl системи стрiчкопилкового верстата дае змогу створювати розрахункову схему для дослщжування характеру та величини змши кутових швидкостей шю-вiв пилкового супорта, змши швидкост поздовжньо! подачi каретки, а також динамiчних навантаг його ланок, зокрема стрiчковоl пилки.

Лггература

1. Комаров М.С. Динамика механизмов и машин / М.С. Комаров. - М. :Изд-во "Машиностроение", 1969. - 296 с.

2. Грубе А.Э. Основы расчета элементов привода деревообрабатывающих станков / А.Э. Грубе, В.И. Санев. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1969. - 344 с.

3. Кузнецов Ю.М. Вiдрiзання прутюв i труб: тeорiя i практика : монографiя / Кузнецов Ю.М., Чшн С В., Мачуга P I.; за ред. Ю.М. Кузнецова. - К. : ТОВ "ГНОЗ1С", 2008. - 333 с.

4. Кедров С.С. Колебания металлорежущих станков / С.С. Кедров. - М. :Изд-во "Машиностроение", 1978. - 199 с.

5. 1нформацшш технологи галузi

275

5. Юрик М.Д. Мехашчне оброблення деревини та деревних матерiалiв : пiдручник [для студ. ВНЗ] / М.Д. Юрик. - Львiв : Кольорове небо, 2006. - 412 с.

6. Кузнецов А.М. Теоретическое и экспериментальное исследование условий, обеспечивающих устойчивость ленточных пил : дис. ... канд. техн. наук: спец. 421 / Кузнецов Александр Михайлович. - Л., 1968. - 165 с.

7. Рожков Д.С. Исследование и разработка режимов пиления делительными пилами: [науч. отч. ЦНИИМОД 1954-1956 гг.] / Рожков Д. С., Феоктистов А. Е., Трусова Л. П. - Архангельск : Изд-во ЦНИИМОД, 1956. - 257 с.

8. Феоктистов А.Е. Исследования влияния некоторых факторов на устойчивость ленточных пил : дис. ... канд. техн. наук: спец. 05.421 / Феоктистов Александр Ефимович. - Хим-ки-Архангельск, 1959. - 220 с.

9. Ребезнюк 1.Т. Розвиток наукових основ розпилювання деревини на с^чкопилкових вер-статах : дис. ... д-ра техн. наук: спец. 05.05.04 / Ребезнюк 1гор Тарасович. - Львiв, 2008. - 375 с.

Ребезнюк И.Т., Дзюба Л.Ф., Пылыпьяк А.Б. Исходные положения аналитического исследования динамики процесса распиливания древесины на горизонтальном стричкопилковому станке

Обоснованны исходные положения аналитического исследования динамики процесса распиловки древесины на горизонтальном стричкопилковому станке на основании разработанной структурной схемы эквивалентной динамической системы станка. Установлено, что структурная схема эквивалентной динамической системы стричкопилкового станка дает возможность выполнять расчеты относительно иссле-довательства характера и величины изменения угловых скоростей шкивов пыльцевого суппорта, изменения скорости продольной подачи каретки, а также динамических навантаг его ланок, в частности ленточной пилочки.

Ключевые слова: динамика процесса, распиловки древесины, стричкопилковий станок, эквивалентная динамическая система.

Rebeznyuk I.T., Dzyuba L.F., Pylypyak А.В. The initial position of analytical study of dynamics of the process of sawing on horizontal band headrig sawing machine tools

Substantiate the initial position of the analytical study of dynamics of the process of sawing wood on horizontal band headrig sawing machine tools based on the developed structural dynamic equivalent circuits of the machine. It is set that the flow diagram of the equivalent dynamic system of strichkopilkovogo machine-tool enables to execute calculations in relation to research of character and size of change of angulators of pulleys of anthe-riferous support, change of speed of longitudinal serve of carriage, and also dynamic na-vantag of his lanocs, in particular band saw.

Keywords: dynamic of the process, sawing wood, band headrig sawing machine tools, equivalent dynamic system.

УДК 621.81.001.6 Acnip. Р.Р. 1васечко1 - Терноптьський НТУ

ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЗМ1Н СПЕЦИАЛЬНО! ЧЕРВ'ЯЧНО1 ПЕРЕДАЧ1 З УРАХУВАННЯМ В'ЯЗКОГО ТЕРТЯ

Розроблено модель спещально! черв'ячно! передачi з урахуванням в'язкого тер-тя 11 елемешив. Наведено залежносп для визначення деформацш елементсв черв'яч-но! передачь Отримано графiчнi залежносп змши черв'яка для конкретних парамет-рiв передачь

Надшшсть роботи черв'ячно! передач! здебшьшого визначаеться мщ-шстю та жорстюстю контактуючо! пари черв'як - колесо. Черв'як мае малий

1 Наук. кер1вник: проф. Б.М. Гевко, д-р техн. наук - Тернотльський НТУ

276

Збiрник науково-техшчних праць