Введение к работе
Актуальность темы
В работах проф. Г.Ф. Прокофьева показано, что при одновременном уменьшении свободных длин рамных пил в плоскости наименьшей жесткости / за счет установки направляющих и в плоскости наибольшей жесткости L за счет уменьшения хода пил, возможно, пиление брусьев нерастянутыми пилами. И.Ю. Королевым под руководством проф. Г.Ф. Прокофьева выполнена диссертационная работа по определению параметров узла резания лесопильной рамы с нерастянутыми пилами, совершающими движение в направляющих. Как показали исследования, применение такой лесопильной рамы обеспечивает высокое качество получаемых пиломатериалов, более рациональное использование сырья, снижение габаритов и металлоемкости.
Научные исследования и новые технические решения показали дальнейшее совершенствование станка: полностью исключить пильную рамку и существенно снизить вес возвратно-поступательно движущихся масс (станок без пильной рамки нельзя называть лесопильной рамой), использовать новое устройство регулировки уклона пил, повысить точность движения распиливаемого материала за счет применения направляющих ножей, изменить механизм подачи.
Отсюда следует, что работа, направленная на определение основных эксплуатационных показателей лесопильного станка с полосовыми нерастянутыми пилами, совершающими движение в аэростатических направляющих, актуальна.
Цель и задачи исследований
Цель работы - определение основных эксплуатационных показателей лесопильного станка с полосовыми нерастянутыми пилами, совершающими движение в аэростатических направляющих.
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи исследований.
-
Разработать конструкцию и создать экспериментальный лесопильный станок с полосовыми пилами, совершающими движение в аэростатических направляющих.
-
Выполнить теоретические исследования устойчивости полосовых нерастянутых пил в направляющих с учетом начального напряженного состояния от вальцевания.
-
Провести теоретические и экспериментальные исследования жесткости полосовых нерастянутых пил в направляющих с учетом начального напряженного состояния от вальцевания.
-
Выполнить экспериментальные исследования качества пиления, энергозатрат и затупления зубьев пил при пилении на станке брусьев в зависимости от высоты пропила, скорости подачи и пути резания.
-
Дать рекомендации по созданию и эксплуатации лесопильного станка нового типа.
Научная новизна
-
Научно доказана возможность пиления древесины полосовыми нерастянутыми пилами при отсутствии пильной рамки.
-
Впервые выполнен комплекс исследований на оригинальном лесопильном станке, не имеющем отечественных и зарубежных аналогов.
-
Разработаны математические модели расчета устойчивости и жесткости полосовых нерастянутых пил с учетом начального напряженного состояния.
Методы исследований:
-
При выборе направления исследования, оценке точности пиления древесины и расчета сил резания применялись методы теории резания древесины.
-
При теоретических исследованиях жесткости и устойчивости полосовых пил использовались энергетические методы строительной механики.
-
Расчеты выполнялись с использованием программных комплексов Mathcad, Mathlab, Excel и ANS YS (МКЭ).
-
Полученные аналитические зависимости проверялись с использованием метода конечных элементов (программы APMStructure 3D и ANS YS).
-
Обработка экспериментальных данных проводилась с использованием методов математической статистики и программного комплекса Mathcad.
Обоснованность и достоверность результатов подтверждается:
-
Аргументированностью принятых допущений при теоретических исследованиях.
-
Использованием современных методов строительной механики при теоретических исследованиях.
-
Выполнением значительного объема экспериментальных исследований.
-
Сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.
На защиту выносятся:
-
Новые конструкции узла резания и механизма подачи лесопильного станка с полосовыми нерастянутыми пилами, совершающими движение в аэростатических направляющих.
-
Результаты исследований жесткости и устойчивости полосовых нерастянутых пил с учетом начального напряженного состояния от вальцевания.
-
Результаты исследований энергозатрат, затупления зубьев и качества пиления древесины на лесопильном станке с полосовыми нерастянутыми пилами.
-
Рекомендации по выбору параметров полосовых нерастянутых пил и условий их эксплуатации.
Практическая значимость работы:
-
Разработанная конструкция нового узла резания может быть использована при создании лесопильного станка с полосовыми нерастянутыми «плавающими» пилами, совершающими движение в аэростатических направляющих.
-
Разработанная и экспериментально проверенная конструкция механизма подачи с направляющими ножами для распиливаемого материала может быть
использована при модернизации действующих и создании новых лесопильных станков.
-
Даны рекомендации для выбора параметров пил и механизмов лесопильного станка нового типа.
-
Математические модели расчета жесткости и устойчивости полосовых нерастянутых пил могут быть использованы для определения параметров узла резания и режимов пиления лесопильного станка нового типа.
-
Представленные материалы могут быть использованы в учебном процессе при подготовке специалистов для лесопильно-деревообрабатывающих предприятий.
Апробация работы
Основные положения диссертации и материалы исследований докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях в Самарском научном центре Российской академии наук (г. Самара) 2011 г., ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет» (г. Петрозаводск) 2011 г., ФГАОУ ВПО Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова (г. Архангельск) 2013 г.; на региональных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состав в ФГАОУ ВПО Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова (г. Архангельск) 2011-2012 г.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано восемь печатных работ, в том числе три по списку ВАК и три патента.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов и рекомендаций, списка литературы из 88 наименований. Общий объем работы 109 страниц машинописного текста, включая 41 рисунок и 12 таблиц.
