Введение к работе
Актуальность работы. Оборудование, исследуемое в диссертационной
работе, является одним из звеньев технологического процесса производства облицовочных изделий из камня. Мировой объём производства облицовочного камня составляет около 50 млн. тонн в год. В России этот объём составляет около 650 тыс. тонн в год, т.е. 1,3 % от мирового. Из этих цифр видно, что в России производство облицовочных изделий недостаточно сильно развито, но тем не менее имеет тенденцию роста.
Одним из основных звеньев технологического процесса в производстве облицовочных изделий является распиловочная операция. Она выполняется распиловочными станками. В данной работе изучается динамика работы штрипсовых станков с криволинейной траекторией движения пильной рамы, предназначенных для распиливания блоков из твёрдого камня типа «гранит». Эти станки используются на камнеобрабатывающих предприятиях для получения тонких плит-заготовок (толщина до 40 мм) с большими размерами по длине и ширине (до 2,5 м). Такие плиты можно получить только на штрипсовых станках. Наряду с этим штрипсовый метод распиливания является самым дешёвым. Он в 2 раза дешевле дискового ортогонального и в 3 -канатного. Всё это предопределило широкое распространение штрипсовых станков в современной камнеобрабатывающей промышленности. Доля этих станков доходит до 70 % станочного распиловочного парка, благодаря следующим преимуществам: повышенной жёсткости инструмента, возможности распиливания блоков значительных размеров на крупноразмерные плиты-заготовки (в том числе имеющих ограниченную толщину), сравнительно небольшой энергоёмкости процесса резания, незначительным потерям сырья на пропил и др.
Одной из важнейших задач, стоящей перед производством облицовочных изделий из различных горных пород, является повышение эффективности работы технологического оборудования. Штрипсовые станки работают в тяжёлых условиях: высокие переменные нагрузки на исполнительном органе -пильной раме и, как следствие, в механизмах привода главного движения и рабочей подачи; высокоабразивная среда. Особенно актуальна эта проблема для штрипсовых станков с маятниковой и выпуклой траекторией движения пильной рамы, предназначенных для распиливания пород высокой твёрдости типа «гранит». На ремонт (восстановление) этих станков выделяются камнеобрабатывающими предприятиями наибольшие финансовые затраты по сравнению с другим оборудованием. Он является самым трудоёмким. Снижение финансовых средств, идущих на ремонт, т.е. повышение эффективности работы оборудования, можно достичь за счёт установления рациональных, научно обоснованных режимных, геометрических, прочностных и т.д. параметров штрипсовых станков.
#6 ШЙ»ШПВ»*|
.г * ——*
Системами, определяющими эффективность работы штрипсового станка, являются привод рабочей подачи пильной рамы и "пильная рама -маятниковые подвески - ходовые гайки". Поэтому обоснование и выбор рациональных параметров этих систем на стадии проектирования и поддержание их в процессе эксплуатации является актуальной научной задачей.
Цель работы - определение динамических нагрузок в системе "пильная рама - маятниковые подвески ~ ходовые гайки" и приводе рабочей подачи пильной рамы штрипсовых станков, на основании которых выбираются рациональные параметры этих станков и повышается эффективность их работы.
Идея работы заключается в математическом обосновании рациональных геометрических, прочностных, режимных и т.д. параметров системы "пильная рама - маятниковые подвески - ходовые гайки" и привода рабочей подачи пильной рамы штрипсовых станков, влияющих на эффективность их работы.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Математические модели действия сил в системе "пильная рама -маятниковые подвески - ходовые гайки" штрипсового станка, на основании которых определены зависимости изменения динамических нагрузок в приводе рабочей подачи пильной рамы с высокой жёсткостью передаточных звеньев (валов), позволяющие установить рациональные геометрические параметры конструкции станка и режимные параметры привода вертикальной подачи.
-
Математическая модель действия осевой нагрузки на ходовые винты и крутящего момента на передаточных звеньях привода рабочей подачи пильной рамы с невысокой жёсткостью передаточных валов, на основании которой определены зависимости изменения динамических нагрузок в этой системе для основных режимов работы и при разном числе работающих пил п, позволяющие установить рациональные режимные параметры привода вертикальной подачи.
-
Закономерности изменения действующих и допускаемых напряжений в рабочих элементах привода вертикальной подачи пильной рамы от количества циклов нагружения, учитывающие скорость абразивного износа рабочих поверхностей деталей, позволяющие определить рациональные геометрические и прочностные параметры рассчитываемых элементов.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и
рекомендаций:
Научные положения, выводы и рекомендации обоснованы корректным использованием теоретических и практических основ теоретической и прикладной механики, сопротивления материалов, деталей машин и достаточным объёмом экспериментальных исследований. Оценка расчётных величин крутящих моментов на передаточных валах привода рабочей подачи
пильной рамы и полученных экспериментальных данных показывает, что отклонение между ними не превысило 5^10 %.
Значение работы. Научное значение работы заключается: в разработке математических моделей, определяющих зависимости изменения динамических нагрузок в системе "пильная рама - маятниковые подвески - ходовые гайки" и приводе рабочей подачи пильной рамы с жёсткой и нежёсткой системой передаточных звеньев (валов); в установлении закономерностей изменения действующих и допускаемых напряжений в рабочих элементах привода рабочей подачи пильной рамы от количества циклов нагружения с учётом скорости абразивного износа рабочих поверхностей деталей.
Практическое значение работы заключается в разработке методик: расчета динамических нагрузок в приводе рабочей подачи пильной рамы и системе "пильная рама - маятниковые подвески - ходовые гайки" штрипсовых станков с маятниковой траекторией движения пильной рамы; проведения эксперимента по установлению динамических нагрузок в приводе рабочей подачи пильной рамы штрипсового станка; установления сроков замены деталей и систем штрипсового станка; оценки и оптимизации фактической надёжности штрипсовых станков. Методики включают компьютерные программы по установлению рациональных параметров штрипсовых станков, разработанные в универсальной математической системе «Mathcad».
Реализация выводов и рекомендаций работы.
ОАО «Московский камнеобрабатывающий комбинат» принял к использованию следующие результаты диссертационной работы:
методику расчёта динамических нагрузок в приводе рабочей подачи пильной рамы и системе "пильная рама - маятниковые подвески - ходовые гайки" штрипсовых станков с маятниковой траекторией движения пильной рамы;
методику эксперимента по установлению динамических нагрузок в приводе рабочей подачи пильной рамы штрипсового станка;
методику установления сроков замены деталей и систем штрипсового станка;
методику оценки и оптимизации фактической надёжности штрипсовых станков.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на научном симпозиуме «Неделя Горняка» (Москва, 2002) -один доклад; на научном симпозиуме «Неделя Горняка» (Москва, 2003) - один доклад; на научном симпозиуме «Неделя Горняка» (Москва, 2004) - два доклада, на заседании научно-технического Совета ОАО «МКК-Холдинг» (Моск. обл., г. Долгопрудный, 2004)
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано семь научных статей.
Объём и структура работы. Диссертационная работа состоит из
введения, 5 глав и заключения, включает 74 рисунка, 16 таблиц, список литературы из 77 наименования, 4 приложения.
Автор выражает благодарность за помощь в работе над диссертацией коллективу кафедры ТХОМ, ГМО и ОАО «МКК-Холдинг».
