Введение к работе
Актуальность темы. Одной из важнейших задач современного деревообрабатывающего станкостроения является создание станков, обладающих высоким динамическим качеством. Динамическое качество станка во многом определяется устойчивостью механической системы. Этот комплексный показатель объединяет все многообразие протекающих динамических процессов в станке.Он характеризуется сопротивляемостью возникновению вибраций,влиянием вынужденных колебаний на шероховатость поверхности и точность обработки,затуханием колебаний в переходных процессах.
Одновременно при проектировании новых станков большое внимание уделяется повышению производительности. Это достигается в основном совершенствованием режущего инструмента и оптимальным выбором режимов резания. При этом увеличивается объем снимаемой с обрабатываемой древесины стружки за единицу времени при увеличении быстроходности систем станков и форсировании пуско-тор-иазных режимов,что в свою очередь приводит к росту динамических нагрузок и снижению надежности.
Одним из наиболее нагруженных узлов деревообрабатывающего станка является его привод;поломки деталей привода, вызванные динамическими перегрузками при резании и переходных процессах, приводят к значительным простоям станков в эксплуатации. Повысить надежность станка можно обеспечением рациональных динамических характеристик. Постоянный рост требований, предъявляемых промышленностью к перечисленным показателям.приводит к тому,что современные деревообрабатывающие станки становятся все более сложными,насыщенными различными вспомогательными устройствами и системами автоматизации.
Создание деревообрабатывающих станков, удовлетворяющих современным требованиям промышленности к их точности, производительности и надежности при минимальной массе и затратах энергии является актуальной задачей.
Для удовлетворения этих противоречивых требований необходим тщательный анализ движений в станках с учетом всех основных силовых факторов.то есть исследовать все,что входит в задачу
динамики машин.Конечной целью решения такой задачи является разработка и внедрение научных методов расчета и выбора параметров систем станков,позволяющих еще на стадии проектирования в сжатые сроки определить совокупности параметров.обеспечивающие минимум силовых нагрузок,динамических ошибок и металлоемкости.
Цель работы. Улучшение динамического качества рейсмусовых станков на основе математического и аналогового моделирования режимов их работы.
Объекты и матоди исследований. Объектом теоретических исследований являлись динамические системы "электродвигатель - привод - механизм резания" и "электродвигатель - привод - вальцовая подача" и их основные подсистемы,адекватно отражающие конструктивные особенности серийно выпускаемых и перспективных рейсмусовых станков,а также условия их работы.
Объектами машинных и экспериментальных исследований были рейсмусовые станки GP6-9 и СРЗ-8.
В основу теоретических и экспериментальных исследовании положены методы математического и электронного моделирований, вероятностко-статистические метода и аналого-цифровая техника.
Оценка корректности разработанных моделей производилась методом сравнения экспериментальных и расчетных данных по максимальным и среднеквадратичным значениям выходных параметров моделируемых процессов.
Научная новизна. Научная новизна работы заключается:
в разработке математических моделей динамических систем "электродвигатель - привод - механизм резания" и "электродвигатель - привод - вальцовая подача".позволяющих исследовать динамику рейсмусовых станков в стационарных и пуско-тормсзных режимах;
в выявлении источников возмущения,вызывающих крутильные колебания в приводе ножевого вала,в том числе от перерезания сучков,а также влияния динамической характеристики асинхронного двигателя на изменение нагрузок в приводе;
в уточнении аналитических зависимостей для расчета макск-
мальных динамических нагрузок в приводе в режиме разгона;
- в установлении законов распределения сучков в обрабатывае
мой древесине и их связи с динамикой резания.
Значимость для теории и практики. Для теории имеют значение :
математические модели,позволяющие определить .уровень динамических нагрузок в приводе основных систем рейсмусовых стэнкев;
выявленные источники возмущений,зазывающие крутильные колебаниям приводе механизма резания и вальцовой подачи;
законы распределения сучков по условным диаметрам и расстояниям между ними в обрабатываемой древесине;
методы аппроксимации внешних возмущений.
Для практики имеют значения :
закономерности и уровень динамических нагрузок в приводе механизма резания и вальцовой подачи;
определенные динамические ошибки з приводе механизма резания и способы их уменьшения;
оптимальные параметры привода механизма резания;
технические решения и рекомендации по снижению динамических нагрузок и ошибок в системах рейсмусового станка.
Научные положения.выносимые на защиту :
1.Совокупность математических моделей основных сиот&м рейсмусового станка и структурные блок-схемы машинных исследовании ш на АБМ,
2.Выявленные источники возмущения крутильных колебаний в приводах механизма резания и вальцовой подачи и рациональные способы их аппроксимации.
3.Законы распределения сучков в обрабатываемой древесине и их связь с динамикой резания.
4.Закономерности и уровни динамических нагрузок и ошибок в приводах механизмов резания и подачи рейсмусового станка.
5.Оптимизация параметров привода механизма резания рейсмусового станка.
. Апробация работы. Основные положения диссертационной рабе-
ты доложены и одобрены на научно-технических конференциях КАРНИИЛПа (г.Петрозаводск, 1997 г.), ЛТА (1998 г.) и на семинаре кафедры "Станки и инструменты дервБообрабатывающих производств" .
Реализация работы. Основные результаты работы переданы для внедрения в проектно-конструкторские бюро, связанные с разработкой и модернизацией деревообрабатывающего оборудования,и на деревообрабатывающие предприятия для использования рекомендаций в производстве.Кроме того,материалы диссертации рекомендованы для использования в учебном процессе кафедр станков и инструментов деревообрабатывающих производств в лесотехнических вузах.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в трех статьях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов,заключения и списка литературы.