Ребезнюк Ігор Тарасович. Розвиток наукових основ розпилювання деревини на стрічкопилкових верстатах

brief description

Ребезнюк Ігор Тарасович. Розвиток наукових основ розпилювання деревини на стрічкопилкових верстатах : Дис... д-ра наук: 05.05.04 2009

Ребезнюк І. Т. Розвиток наукових основ розпилювання деревини на стрічкопилкових верстатах. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спе-ціальністю 05.05.04 машини для земляних, дорожніх та лісотехнічних робіт. Національний лісотехнічний університет України, Львів, 2008.
У дисертації розвинено перспективний напрямок розпилювання деревини на стрічкопилкових верстатах. Запропоновано нову методологію забезпечення високопродуктивного розпилювання деревини стрічковою пилкою, яка побудована на основі встановлення енергосилових закономірностей процесу залежно від орієнтування інструмента стосовно волокон анізотропного деревинного матеріалу та динамічних явищ в еквівалентній пружній системі горизонтального стрічкопилкового верстата. Уперше розроблено наукові основи та обґрунтовано рекомендації щодо раціонального загострення та розведення зубців стрічкової пилки як вихідної умови раціональної взаємодії інструмента й деревини.
Основні результати роботи використовуються у процесі проектування та експлуатування горизонтальних стрічкопилкових верстатів й устатковання для підготовляння зубчастого вінця стрічкових пилок до роботи, у наукових дослідженнях і в навчальному процесі.

1. У дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення проб-леми підвищення точності та продуктивності розпилювання деревини стрічко-вими пилками на стрічкопилкових верстатах. Проблему розв’язано на підставі отриманих результатів комплексних досліджень пиляння деревини з урахуванням орієнтування інструмента стосовно анізотропного деревинного матеріалу та динамічних явищ в еквівалентній пружній системі горизонтального стрічкопилкового верстата й розроблення основ раціонального підготовлення стрічкової пилки до роботи. У прикладному плані унаслідок досліджень поліпшено експлуатаційні показники стрічкопилкових верстатів та верстатів для загострювання зубців стрічкових пилок.
2. Уперше запропоновано і реалізовано новий методологічний підхід для під-вищення продуктивності горизонтальних стрічкопилкових верстатів шляхом змі-нювання кута подачі, коли завдяки переорієнтуванню лез зубців пилки стосовно волокон деревини у пропилі виникають такі умови розпилювання, які з мінімаль-ними витратами на модернізацію верстата дають змогу підвищити точність розпилювання на 510 %. Розробленням принципово нової конструкції поворот-ного пилкового супорта стрічкопилкового верстата розв’язано завдання зменшен-ня величини сили, що діє в аксіальному напрямку шківів і зіштовхує пилку з їхніх робочих поверхонь та зменшення у разі змінення кута подачі перехідного множ-ника між нормальною та головною складовими силами різання на 512 %.
3. Для оцінювання орієнтування стрічкової пилки у пропилі дістав подальше уточнення поправковий множникamна кут подачі, котрий, на відміну від відомо-го у відкритому виді різання, враховує параметри зубчастого вінця й тіла пилки, висоту пропилу, подачу на зубець і зміну умов тертя пилки у пропилі та зі змен-шенням кута подачі від 90до 66спадатиме від 1 до 0,8992. Створений алгоритм визначання поправкового множникаamна кут подачі може бути використано для енергосилового розрахунку пиляння деревини пилкою будь-якого виду.
4. Уперше розроблено методику моделювання сили різання деревини на горизонтальному стрічкопилковому верстаті з урахуванням динамічних явищ в еквівалентній пружній системі верстата. За створеною динамічною моделлю еквівалентної пружної системи верстата обґрунтовано раціональну схему привода механізму різання, в якому для найменшого зростання динамічного навантаження елементів конструкції раціональними є такі поєднання значень діаметра пилкового шківа і швидкості різання:мм і= 30,6 м/с;іv= 24,2 м/с;і= 24,2 м/с. Розроблену методику можна використовувати для динамічного моделювання сили різання різних видів пиляння деревини.
5. Запропоновано спосіб визначання та контролювання напруження монтаж-ного натягу вузької колодопиляльної стрічкової пилки на горизонтальному стріч-копилковому верстаті з максимальною похибкою 3,5 % за допомогою розроб-леної номограми залежно від бокового відхилення пилки під дією вантажу масою 3,0 кг, яку можна створити для будь-якої моделі верстата.
6. Доведено, що загострювальні верстати слід виготовляти з раціональною схемою взаєморозміщення важеля-гойдалки абразивного круга й пилки, за якої шліфована поверхня зубчастого вінця отримується симетричною стосовно серед-ньої площини пилки. Розроблена схема ліквідовує чи зводить до мінімуму різницю (яка під час загострювання на наявних верстатах може сягати 27 % і більше) кутів нахилу головних різальних кромок у зовнішніх вершинах лез зубців, що розведені у протилежні боки пилки.
7. Обґрунтовано й експериментально підтверджено раціональність розведе-ння зубця стрічкової пилки на бік з орієнтуванням лінії затискання перпендику-лярно до бісектриси кута загострення порівняно з розведенням, коли лінія затис-кання паралельна до лінії ден западин зубців. Унаслідок такого розведення збільшується жорсткість розведеного зубця на 1028 % та, відповідно, подов-жується тривалість точного розпилювання деревини.
8. Для оцінювання розведення зубців стрічкової пилки дістав подальше уточ-нення параметр максимальна величина раціонального розведення”, котрий, на відміну від відомого, визначається не лише залежно від товщини пилки, а також і від переднього кута та кута загострення леза, висоти відгинання зубця на бік і подачі на зубець. Установлено, що максимальна величина розведення зубця на бік, за умови забезпечення раціонального розподілу участі елементів зубця в різанні, може бути більшою від половини товщини пилки на 525 %. Отриману математичну залежність можна використовувати для визначання максимальної величини раціонального розведення зубців пилки будь-якого виду.
9. Установлено, що найвищу точність розпилювання деревини на горизон-тальних стрічкопилкових верстатах з поворотним пилковим супортом досяється за кута подачіз використанням симетрично загостреної пилки, зубці якої розведені через один нерозведений зубець, а лінії відгинання яких перпендикулярні до бісектриси кута загострення. Попарне розведення зубців пилки, попри позитивні якості, не сприяє підвищенню точності розпилювання деревини вузькою стрічковою пилкою внаслідок зменшення сумарної подачі на зубець, що зумовлює зростання питомої роботи різання.
10. За результатами комплексу теоретичних та експериментальних дослід-жень науково обґрунтовано рекомендації щодо вибору кута подачі під час розпи-лювання деревини на горизонтальному стрічкопилковому верстаті, розроблено на рівні технічного завдання на дослідно-конструкторську роботу, патентів на винаходи та корисні моделі низку принципово нових конструкцій механізму різання горизонтального стрічкопилкового верстата з телескопічним поворотним пилковим супортом у секторі 6690, розвідногопристрою та загострювально-го верстата, запропоновано їхню конструктивну реалізацію, сформульовано реко-мендації щодо їх експлуатації.
11. Результати досліджень упроваджено на ПП Пані Галіція”, КП Ясень”, ПП Техноліс” (м. Львів) та ТзОВ Дуан-К” (м. Харків), а також у навчальний процес НЛТУ України. Економічно обґрунтовано, що використання у вироб-ництві нового стрічкопилкового верстата разом із удосконаленими розвідним пристроєм і загострювальним верстатом дасть змогу досягнути щорічних вигід: виробникові пиломатеріалів 32,4 тис. грн., споживачеві 18,2 тис. грн., суспільству загалом 1,5 тис. грн.