Совершенствование аэростатических направляющих для дереворежущих пил Дербин, Михаил Васильевич

Введение к работе

Актуальность темы. Режущий инструмент лесопильных станков представляет собой тонкие стальные полосы (рамные пилы лесопильных рам), ленты (ленточные пилы ленточнопильных станков), диски (круглые пилы кругло-пильных станков), обладающие малой жёсткостью и устойчивостью. Эффективный путь повышения жёсткости и устойчивости дереворежущих пил — применение для них направляющих, установленных над и под распиливаемым материалом. Для снижения трения пил о направляющие, рабочие поверхности последних целесообразно выполнить в виде аэростатических опор.

Имеется опыт применения аэростатических направляющих для дереворежущих пил. Однако, необходимо вести работы по улучшению их конструкций с целью снижения расхода воздуха, повышения их подъёмной 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 направляющих для дереворежущих пил является актуальной.

Цель и задачи исследований. Цель работы — совершенствование конструкции направляющих для дереворежущих пил.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи исследований:

1. Выполнить теоретические исследования напряжений в пиле в зоне действия удлинённых и роликовых отжимных направляющих.

2. Определить теоретическим путём 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 её упругой части и испытать её на промышленном ленточнопильном станке.

6. Экспериментальным путём определить параметры аэростатической направляющей с уплотнительной канавкой.

7. Исследовать охлаждающую способность аэростатических направляющих и дать рекомендации по её проектированию.

Научная новизна результатов исследований.

1. Разработаны математические модели расчёта напряжений в ленточной пиле в зоне контакта её с отжимными направляющими.

2. Разработаны математические модели расчёта прогибов ленточной пилы в различных её точках при использовании отжимных направляющих.

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

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

5. Впервые исследована охлаждающая способность аэростатической направляющей и даны рекомендации по её конструированию.

Методы исследований.

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

2. Расчёты напряжений в ленточной пиле и её прогибы при использовании отжимных направляющих выполнялись с использованием методов строительной механики.

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

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

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

Обоснованность и достоверность результатов подтверждается:

6. Аргументированностью принятых допущений при теоретических исследованиях.

7. Использованием при исследованиях современных методов фундаментальной науки.

8. Выполнением значительного объёма экспериментальных исследований.

9. Сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

10. Производственной проверкой рекомендаций, полученных в результате исследований.

На защиту выносятся:

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

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

3. Новая конструкция отжимной аэростатической направляющей с регулируемой кривизной её 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. Расчёты напряжений по приведённым формулам могут быть использованы при оценке долговечности ленточных пил с отжимными направляющими.

2. Показано, что нецелесообразно использовать роликовые отжимные направляющие 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 направляющих целесообразно использовать при модернизации круглопильных станков.

Реализация результатов работы.

6. Модернизирован ленточнопильный станок FORESTOR 900, установленный на деревообрабатывающем предприятии ООО «Инфа» (г. Архангельск). В приложении 1 приведён акт внедрения, в приложении 2 - акт подтверждающий эффективность его эксплуатации после модернизации.

7. Переданы для практического использования материалы исследований Ухтинскому государственному техническому университету по акту (см. приложение 3).

Апробация работы. Основные положения диссертации и материалы исследований докладывались на международных научно-технических конференциях 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 работ, из них 3 по списку ВАК. Получено положительное решение на выдачу патента на изобретение.

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