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:
Выполнить теоретические исследования напряжений в пиле в зоне действия удлинённых и роликовых отжимных направляющих.
Определить теоретическим путём характер деформации пилы в зоне действия отжимных плоских и роликовых отжимных направляющих и в зоне резания между направляющими.
Выполнить экспериментальные исследования для проверки допущений принятых при теоретических исследованиях.
Определить область применения роликовых отжимных направляющих.
На основании выполненных исследований разработать конструкцию отжимной аэростатической направляющей с регулируемой кривизной её упругой части и испытать её на промышленном ленточнопильном станке.
Экспериментальным путём определить параметры аэростатической направляющей с уплотнительной канавкой.
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.
Разработаны математические модели расчёта прогибов ленточной пилы в различных её точках при использовании отжимных направляющих.
Дано научное обоснование конструкции отжимной аэростатической направляющей с регулируемой кривизной её упругой части. Оригинальность направляющей подтверждается положительным решением на выдачу патента на её конструкцию.
Впервые выполнены исследования аэростатической направляющей с уплотнительной канавкой и показана эффективность её применения.
Впервые исследована охлаждающая способность аэростатической направляющей и даны рекомендации по её конструированию.
Методы исследований.
При выборе направлений исследований и оценке влияния жёсткости и устойчивости дереворежущих пил на точность пиления и производительность станков использовались методы теории резания древесины.
Расчёты напряжений в ленточной пиле и её прогибы при использовании отжимных направляющих выполнялись с использованием методов строительной механики.
Теоретические исследования аэростатических опор производились с использованием численных методов математики для решения системы разностных алгебраических уравнений.
При обосновании целесообразности использования в конструкции аэростатических опор распределительной и уплотнительной канавок использовалась теория аэродинамики струйных течений.
Обработка экспериментальных данных проводилась с использованием методов математической статистики.
Обоснованность и достоверность результатов подтверждается:
Аргументированностью принятых допущений при теоретических исследованиях.
Использованием при исследованиях современных методов фундаментальной науки.
Выполнением значительного объёма экспериментальных исследований.
Сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Производственной проверкой рекомендаций, полученных в результате исследований.
На защиту выносятся:
1. Результаты теоретических исследований напряжений в пиле в зоне контакта её с отжимными направляющими.
Результаты теоретических исследований прогибов ленточной пилы на различных участках при использовании отжимных направляющих.
Новая конструкция отжимной аэростатической направляющей с регулируемой кривизной её упругой части.
Результаты исследований точности пиления древесины на ленточно-пильном станке отжимной аэростатической направляющей новой конструкции.
Результаты исследований аэростатической направляющей с уплотни-тельной канавкой.
Результаты исследований охлаждающей способности аэростатических направляющих.
Практическая значимость работы.
Расчёты напряжений по приведённым формулам могут быть использованы при оценке долговечности ленточных пил с отжимными направляющими.
Показано, что нецелесообразно использовать роликовые отжимные направляющие в бревнопильных ленточнопильных станках.
Предложенная конструкция отжимной аэростатической направляющей может быть использована при модернизации ленточнопильных станков.
Аэростатические направляющие с уплотнительной канавкой могут быть использованы могут быть использованы в конструкции лесопильных рам, ленточнопильных и круглопильных станков.
Материалы по охлаждающей способности аэростатических направляющих целесообразно использовать при модернизации круглопильных станков.
Реализация результатов работы.
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.
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.