Введение к работе
Актуальность проблемы. Перспективным направлением интенсиф. »и лесопильной промышленности является внедрение новой технологии, позволяющей соединить высокую производительность и комплексность использования сырья, присущие лесопилению на агрегатном оборудовании, с высокой технологической гибкостью индивидуального и индивидуально-группового раскроя. Эта технология обеспечивает повышение объемного и качественного выхода пиломатериалов н снижение затрат на предварительную сортировку сырья, благодаря возможности оперативного изменения схемы раскроя с учетом размерных и качественных характеристик пиловочного сырья.
Реализация данной технологии требует внедрения в промышленность нового головного лесопильного оборудования на базе ленточнопильных, фргаерно-пилыгых и фрезерно-брусующих агрегагов, у которых , фрезерные и пильные суппорты располагаются симметрично относительно оси просвета и, могут автоматически настраиваться на необходимые размеры обработки по командам оператора или системы программного управлення раскроен.
Создание сдвоенных лесопильных агрегатов с программным управлением п гибких лесопильных линий на их базе потребовало решения ряда сложных технических задач.Однон из них является разработка автоматизированных механизмов размерной настройки (АМРН), осуществляющих позиционирование рабочих органов агрегатов в координаты, определяемые выбранной схемой раскроя. К этим механизмам предъявляются требования высокой точности позиционирования, быстродействия и хороших динамических качеств, поскольку масса перемещаемых органов достигает 5...8 гн, а время отработки размера сокращается до2...3с.
Совершенствование существующих' и разработка принципиально ноиых механизмов размерной настройки рабочих органов сдвоенных лесопильных агрегатов и гибких линий лесопильного производства и потребовали проведения большого объема теоретических и экспериментальных исследованийЭти
„,,"N',1,11' .мин I III і hi нічні, тігпрік-іниртчг'-рі-ртііципт?ітнряЯпті.І|
Цель работы - совершенствование основных показателей и методологии
проектирования автоматизированных механизмов размерной настройки рабочих
органов сдвоенных агрегатов и гибких линий лесопильного производства; создание
математического и программного обеспечения для проектирования указанных
механизмов. ,
Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие заді.."::
обоснованы технические требования к указанный механизмам размерной настройки;
проведен анализ современных механизмов размерной настройки с целью выявления наиболее перспективных для применения в сдвоенных лесопильных агрегатах и гибких линиях лесопильного производства;
выбраны рациональные типы механизмов для разработки и изготовленш экспериментальных образцов, проведения экспериментальных и теоретически; исследований;
разработаны математические модели и программы их реализации на ЭВ№ для каждого типа механизмов, позволяющие определить рациональное сочетание ю параметров на стадии проектирования;
пррведены экспериментальные исследования механизмов на специальж изготовленных стендах с целью определения их работоспособности, технически; характеристик и проверки адекватности математических моделей реальны! механизмам;
проведен сравнительный анализ исследуемых механизмов по едино; методике с целью разработки рекомендации по улучшению их динамически} показателей и применении в лесопильном оборудовании.
Методы исследовашш.Резулыаты работы получены путем теоретических і экспериментальных исследований.Теоретичеекие исследования базируются ш математическом аппарате теории нелинейных дифференциальных уравнений описывающих динамику электрогидравлических механизмов размерной настройки і поступательным перемещением выходного звена. Исследование математически; моделей на ЭВМ осуществляется путем непосредственного численной интегрирования методом Рунгс-Кутта.
Экспериментальные исследования проводились на специально изготовлении; стендах, позволяющих имитировать реальные нагрузки на механизмы, а также і производственных условиях—на сдвоенных лесопильных агрегатах.
Методика исследований включала в себя проверку адекватності разработанных . математических моделей реальным механизмам nyies сопоставления результатов моделирования на ЭВМ с результатами эксперимента.
Научная новизна. Разработаны . научно-обоснованные требования і автоматизированным механизмам размерной настройки рабочих органов сдвоенны: лесопильных агрегатов и гибких линий лесопильного производства.
Разработаны математические модели четырех типов линейны;
электрогидравлических механизмов (ЛЭГИМ) размерной настройки и программі их решения на ЭВМ. Математические модели реализованы в виде программно методического комплекса для больших и персональных ЭВМ.
Методом математического моделирования на ЭВМ проведен анализ влняни; основных параметров замкнутых электрогидравлических механизмов на характе] переходных процессов и определено рациональное сочетание конструктивны; параметров. Разработаны рекомендации по выбору рациональных значенні параметров электрогидравлических линейных механизмов размерной настройки обеспечивающих высокие динамические качества процесса позиционирована рабочих органов.
Обоснованы рекомендации по выбору электрогидравлических механизме размерной настройки. Показаны преимущества ЛЭГИМ импульсно-шаговогі
іействия с механической (МОС) или электрической (ЭОС) обратной связью по юложению.
Щпкппескгл ценность.'
[.Разработаны, изготовлены и внедрены в промышленность многопоршневые разомкнутые Механизмы дискретного действия, работающие в двоичном или івоично-десятичном кодах. Указанные механизмы применяются Вологодским ланкозаводом в серийно выпускаемых стайках—дпухпильном обрезном мод.Ц2Д-?А (шестипорнгаевой гидропозициснер с шагом 5,15 мм) к фрсзсрно-обрезном иод. Ц2Д-1Ф (позиционер с номинальным шагом 2,5 мм).
2, Для периодической размерной настройки сдвоенных лесопильных станков фрезерно-пильпых линий типа ЛФП-2 и ЛФП-3 разработаны и испытаны в производственных условиях 10-ти поршневые гидропозиционеры с дискретностью 0,5мм, работающие в двоично-десятичном коде.
З.Разработана инженерная методика расчета п выбора основных конструктивных параметров многопоршневых гидропозиционеров и даны рекомендации по улучшению их точностных характеристик .
4,Разработаны,изготовлены и испытаны на стендах экспериментальные образцы новых замкнутых элсктрогидравтгаческнх механизмов импульсно- шагового действия с механической или электрической обратной связью по положению н релейного действия с управлением от устройства цифровой индикации. Для каждого из замкнутых механизмов даны рекомендации по выбору основных конструктивных параметров и режимов работы,
5.На основе комплектного ЛЭГНМ импульсно-шагового действия и программируемого контроллера разработана и испытана на стенде гибко программируемая система размерной настройки пильных блоков сдвоенного ленточнопильного станка с челночным механизмом подачи.Тсхническое предложение на систему передано Головному конструкторскому бюро по проектированию деревообрабатывающего оборудования (ГКБД, г.Вологда).
6 .Разработаны рекомендации по выбору злектрогидравлических механизмов размерной настройки в зависимости от размеров вырабатываемых пиломатериалов (допуска на размер сечения) и способа раскроя пиловочного сырья.
7 нп^ттргтч- -ачуиугц-х ГПЛ^М в сдвоенных лесопильных агрегатах позволяет
при среднем диаметре обрабатываемых бревен 26 см и четырех парных пропилах увеличить объем вырабатываемых пиломатериалов на 0,45,.,0,5 % при одновременном приращении объема технологической щепы до 2%.
Апробация работы . Результаты исследований, составляющих содержание диссертации, докладывались на:
научно-технических конференциях МЛТИ, Москва, ежегодно с 1972 по 1995г.;
научно-технической конференции "Новые технологические процессы и оборудование деревообрабатывающих производств", Москва,1972г;
XV Всесоюзном совещании по гидравлической автоматике, г.Калуга,l9Stit;,
Всесоюзном семинаре по гидравлической автоматике, г.Киев, 1981г.;
научно-технической конференции "Научно-технический прогресс и гибкие автоматизированные производства в 'машиностроении", ИМАШ АН СССР, Москва,! 987г.;
. научно-технической конференции "Гидравлика и гидропривод машин, автоматов и промышленных роботов в машиностроении", Севастополь,1989г.
Экспериментальный образец комплектного механизма импульсно-шагового
действия экспонировался на тематической выставке "Высшая школа - народному
хозяйству" на БДНХ СССР в 1983 г.
Публикашш. По теме диссертации опубликованы две монографии, два учебных пособия, 39 статей в периодических изданиях, получено 11 авторских свидетельств.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения,.восьми глав, выводов, списка литературы из 173 наименований и приложений, Она изложена на 2Ь8. страницах машинописного текста, включая 9S рисунков и 23 таблицы.