Определение основных эксплуатационных показателей лесопильного станка с полосовыми нерастянутыми пилами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.05, кандидат наук Тюрин, Алексей Михайлович

• Тюрин, Алексей Михайлович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Тюрин, Алексей Михайлович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Состояние вопроса

1.1. Особенности пиления древесины на лесопильных рамах

1.2. Повышение точности настройки лесопильной рамы на толщины выпиливаемых пиломатериалов

1.3. Точность пиления древесины рамными пилами

1.4. Силы резания при рамном пилении

1.5. Боковые силы, действующие при рамном пилении

1.6. Жесткость рамных пил

1.7. Устойчивость рамных пил

1.8. Определение возможности и целесообразности пиления древесины нерастянутыми рамными пилами

1.9. Выводы, цель и задачи исследований

2. Теоретические исследования устойчивости нерастянутой полосовой

пилы с учетом напряжений от вальцевания

2.1. Вступительные замечания

2.2. Теоретические исследования устойчивости полосовых нерастянутых пил с учетом напряжений от вальцевания

2.3. Выводы

3. Исследование начальной жесткости полосовых нерастянутых пил в

направляющих с учетом внутренних напряжений от вальцевания

3.1. Вступительные замечания

3.2. Теоретические исследования жесткости полосовых нерастянутых пил с учетом их начального напряженного состояния от вальцевания

3.3. Экспериментальные исследования жесткости полосовых нерастянутых пил с учетом их начального напряженного состояния от вальцевания

3.3.1. Методика исследований

3.3.2. Результаты исследований

3.4. Выводы

4. Экспериментальные исследования энергозатрат и качества пиления древесины на лесопильном станке с нерастянутыми полосовыми

пилами

4.1. Вступительные замечания и постановка задач исследований

4.2. Методика исследований

4.2.1. Описание конструкции экспериментального станка

4.2.2. Постоянные и переменные факторы

4.2.3. Оценочные показатели и методы их измерения

4.2.4. Объём, содержание и исследовательность проведения

опытов

4.2.5. Обработка результатов опытов

4.3. Результаты исследований

4.4. Выводы

Выводы и рекомендации

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Определение основных эксплуатационных показателей лесопильного станка с полосовыми нерастянутыми пилами»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Перед лесопильно-деревообрабатывающей промышленностью стоит задача перехода от экстенсивного пути развития к интенсивному, при котором обеспечивается в возрастающих объемах получение пилопродукции высокого потребительского качества при минимальных расходах сырья, материалов, энергии и человеческих ресурсов. Это может быть достигнуто при совершенствовании методов и режимов подготовки и эксплуатации дереворежущих инструментов и станков, модернизации и создания нового деревообрабатывающего оборудования.

В РФ более 80% пиломатериалов получают на лесопильных рамах, которые нашли широкое применение благодаря проходному методу пиления древесины блоком пил и низким требованием к качеству сырья. Режущий инструмент у лесопильных рам прост в изготовлении, подготовке и эксплуатации.

Вместе с тем современные лесопильные рамы имеют недостатки, препятствующие повышению эффективности рамного пиления: большие силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс; сравнительно низкий выход пиломатериалов; малая скорость подачи из-за ограничений по шероховатости и точности пиления; большие металлоемкость и габариты станка.

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 Ь 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:

1. Разработать конструкцию и создать экспериментальный лесопильный станок с полосовыми пилами, совершающими движение в аэростатических направляющих.

2. Выполнить теоретические исследования устойчивости полосовых нерастянутых пил в направляющих с учетом начального напряженного состояния от вальцевания.

3. Провести теоретические и экспериментальные исследования жесткости полосовых нерастянутых пил в направляющих с учетом начального напряженного состояния от вальцевания.

4. 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.

5. Дать рекомендации по созданию и эксплуатации лесопильного станка нового типа.

Научная новизна

1. Научно доказана возможность пиления древесины полосовыми нерастянутыми пилами при отсутствии пильной рамки.

2. Впервые выполнен комплекс исследований на оригинальном лесопильном станке, не имеющем отечественных и зарубежных аналогов.

3. Разработаны математические модели расчета устойчивости и жесткости полосовых нерастянутых пил с учетом начального напряженного состояния.

Методы исследований

1. При выборе направления исследования, оценке точности пиления древесины и расчета сил резания применялись методы теории резания древесины.

2. При теоретических исследованиях жесткости и устойчивости полосовых пил использовались энергетические методы строительной механики.

3. Расчеты выполнялись с использованием программных комплексов Mathcad, Mathlab, Excel и ANSYS (МКЭ).

4. Полученные аналитические зависимости проверялись с использованием метода конечных элементов (программы APMStructure 3D и ANSYS).

5. Обработка экспериментальных данных проводилась с использованием методов математической статистики и программного комплекса Mathcad.

Обоснованность и достоверность результатов подтверждается:

1. Аргументированностью принятых допущений при теоретических исследованиях.

2. Использованием современных методов строительной механики при теоретических исследованиях.

3. Выполнением значительного объема экспериментальных исследований.

4. Сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

На защиту выносятся:

1. Новые конструкции узла резания и механизма подачи лесопильного станка с полосовыми нерастянутыми пилами, совершающими движение в аэростатических направляющих.

2. Результаты исследований жесткости и устойчивости полосовых нерастянутых пил с учетом начального напряженного состояния от вальцевания.

3. Результаты исследований энергозатрат, затупления зубьев и качества пиления древесины на лесопильном станке с полосовыми нерастянутыми пилами.

4. Рекомендации по выбору параметров полосовых нерастянутых пил и условий их эксплуатации.

Практическая значимость работы:

1. Разработанная конструкция нового узла резания может быть использована при создании лесопильного станка с полосовыми нерастянутыми «плавающими» пилами, совершающими движение в аэростатических направляющих.

2. Разработанная и экспериментально проверенная конструкция механизма подачи с направляющими ножами для распиливаемого материала может быть использована при модернизации действующих и создании новых лесопильных станков.

3. Даны рекомендации для выбора параметров пил и механизмов лесопильного станка нового типа.

4. Математические модели расчета жесткости и устойчивости полосовых нерастянутых пил могут быть использованы для определения параметров узла резания и режимов пиления лесопильного станка нового типа.

5. 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 ФГАОУВПО 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.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Особенности пиления древесины на лесопильных рамах На лесопильных рамах, применяемых в промышленности, производится пиление древесины блоком полосовых пил, установленных с натяжением в пильную рамку и совершающих возвратно-поступательное движение с помощью кривошипно-шатунного механизма.

Кинематическая схема лесопильной рамы традиционной конструкции показана на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1. Кинематическая схема лесопильной рамы: 1 - пильная рамка; 2 - пилы; 3 - направляющие пильной рамки; 4 - распиливаемый материал; 5 - валец механизма подачи; 6 - шатун; 7 - кривошип коленчатого вала Резание древесины на лесопильных рамах производится во время рабочего хода пил, когда пильная рамка с пилами перемещается из верхней мертвой точки в нижнюю. Скорость движения пил - величина переменная, она

зависит от угла поворота коленчатого вала лесопильной рамы и для центрального кривошипно-ползунного механизма определяется по формуле

о = соБта, (1.1)

где Я — радиус кривошипа коленчатого вала лесопильной рамы, м; СО—угловая скорость коленчатого вала, с"1; а—угол поворота кривошипа коленчатого вала, град. При расчетах часто, пользуются величиной средней скорости (оср, м/с)

движения пил:

оср=Нп/30, (1.2)

где Н — ход пил, м;

л—частота вращения коленчатого вала, мин"1.

В современных быстроходных лесопильных рамах (п>275 об/мин) применяется непрерывно-постоянная подача. Скорость подачи (£/, м/мин):

и = Ап/1000, (1.3)

где А - посылка (подача за один оборот коленчатого вала), мм.

При непрерывно-постоянной подаче происходит изменение скорости подачи на зуб от максимума в начале и в конце рабочего хода до минимума в середине рабочего хода. Средняя подача на зуб (£/гср, мм) может быть определена по формуле

и2Ср=М/(\ЖН), (1.4)

где /-шаг зубьев рамной пилы, мм.

Как видно из формулы (1.3), скорость подачи, а следовательно, и производительность лесопильной рамы прямо зависят от величины посылки А. Посылка может быть ограничена качеством получаемых пиломатериалов (шероховатостью, точностью), мощностью привода и работоспособностью межзубовых впадин.

Достоинства лесопильных рам.

Режущий инструмент лесопильных рам (рамные пилы) прост в изготовлении и эксплуатации. Рамные пилы изготовляются в РФ по ГОСТ 5524-75. Они обладают сравнительной дешевизной по сравнению с режущими инструментами других лесопильных станков и не требуют высокой квалификации работников, занимающихся их подготовкой к работе.

Более высокий выход пиломатериалов, чем на круглопильных станках. В работе [36] со ссылкой на материалы Оттавской лаборатории лесных продуктов (Канада) отмечается следующее. На одном из лесопильных заводов были проведены сравнительные распиловки бревен на лесопильных рамах и круглопильных станках. Все бревна распиливались в развал. Результаты распиловок приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Наименование величин Лесопильная рама Круглопильный станок

Диаметры распиливаемых бревен, мм 150-300 125-325

Число распиливаемых бревен, шт 932 637

Выход, % 47 42

Опилки, % 12 16

Рейки, % 4 5

Горбыли, % 37 37

Число рабочих занятых в смену 15 14

В этой же работе приводятся данные шведского исследователя Б. Тунелла по эффективности распиловки бревен на лесопильных рамах и круглопильных станках.

Приведенные материалы показывают, что более узкий пропил на лесопильных рамах по сравнению с пропилом на круглопильных станках увеличивает выход пиломатериалов на 8...9 %.

Таблица 1.2

Наименование величин Двухрамный лесопильных цех Цех с тремя круглопильными станками Цех с одним круглопильным станком

Выход пиломатериалов, % 54 50 44

Опилки, % 11 13 19

Горбыли, рейки, отрезки, % 29 34 34

Припуск на усушку, % 3 3 3

Более высокая производительность, чем на однопильных ленточнопильных станках. Точность пиления на ленточнопильных станках является основным ограничителем скорости подачи, поэтому для повышения эффективности ленточнопильных станков в первую очередь необходимо повышать точность пиления.

В работе [74] приводятся результаты опытов, проведенных при распиловке хвойного пиловочника на бревнопильном ленточнопильном станке с диаметром шкивов 1520 мм. В результате опытов было установлено, что при выпиливании из пиловочника длиной 4...6,5 м со средним диаметром примерно 36...38 см только тонких пиломатериалов (толщиной до 35 мм) с допускаемым отклонением по толщине до ±1 мм производительность станка снижается и не превышает 35 м3 в смену. При этом скорость подачи (скорость рабочего хода тележки) в среднем не превышает 15... 18 м/мин (большие значения относятся к меньшей высоте пропила). Аналогичные результаты получены в работах [75] и [44].

Производительность однопильных ленточнопильных станков зависит от коэффициента машинного времени Км. Он определяется по формуле

L,z60

где tp = --время пиления бревна, с;

- длина бревна, м; U - скорость подачи, м/мин; te - вспомогательное время, с.

Вспомогательное время при пилении бревен на однопильном ленточнопильном станке [53]

t.=\}i+nt2+z(h+h)+h~\K. > (1-6)

где ty - время навалки, установки и закрепления бревна на тележке, с; t2 - время поворота бревна (бруса), с; /3 - время установки размера и подачи бревна к пиле, с; t4 - время откатки тележки, с; ts -время сброса остатков пиления, с; П- число поворотов бревна (бруса);

Кв = 1,1 -коэффициент, учитывающий инерционность механизмов пиления.

В работе [53] приводятся следующие нормативные значения времени вспомогательных операций для вертикального ленточнопильного станка ЛБ-150: /,=14,5 с; i2=12,5 с (поворот на 90°); t2 = 17 с (поворот на 180°); t3= 3 с; tA = 5 с; ts= 4 с.

Пусть распиливаются бревна длиной 1бр = 6 м, число пропилов 10,

максимальная высота пропила h= 400 мм; требуемая точность пиления ±1 мм; при распиловке предусматриваются два поворота бревна (бруса) на 180° и один поворот бруса на 90°. Принимаем среднюю скорость подачи U = 40 м/мин, тогда время, затрачиваемое на пиление, tp = 90 с.

Время, затраченное на вспомогательные операции, определяется по формуле (1.6)

гв =[14,5+17,0x2+12,5+10(3+5)+4]1,1 = 160с.

Коэффициент использования машинного времени

Км = 90 =0,36.

* 90+160

Приведенный пример и аналогичные расчеты показывают, что однопильные ленточнопильные станки имеют малый коэффициент использования станка.

На лесопильных рамах может производиться на проход распиловка бревен одновременно большим количеством пил (у среднепросветных лесопильных рам наибольшее количество пил 12, а широкопросветных - 20). Отсюда следует, что производительность лесопильных рам может превышать производительность однопильных ленточнопильных станков в несколько раз.

Недостатки лесопильных рам.

Большие габариты и металлоемкость. Отечественные высокопроизводительные лесопильные рамы обычно занимают два этажа. Высота их 5200...6300 мм, а масса 16...20 тонн. Общая масса пильной рамки, включая корпус, струбцины, захваты и комплект пил составляет примерно 600 кг. При значительных движущихся массах тв и ускорениях возникают большие силы инерции, снижающие долговечность подшипников, надежность работы деталей и узлов лесопильной рамы, требующие массивных фундаментов, вызывающие колебания окружающих лесопильную раму объектов.

Малая производительность по сравнению с многопильными круглопильными станками. Согласно ГОСТ 980-80 [5] скорость резания при пилении древесины на круглопильных станках может находиться в пределах 40...60 м/с при продольной распиловке и в пределах 40...75 м/с при поперечной. Такие же рекомендации приводятся в работах [67,82]. При таких скоростях резания практически отсутствуют ограничения скорости подачи по шероховатости поверхности пиломатериалов и работоспособности

межзубовых впадин.

Отсутствие согласования скоростей резания у и подачи У. Качество пиломатериалов по шероховатости на лесопильных рамах в значительной степени зависит от подачи на зуб I)2 и является одним из ограничений повышения производительности рамного пиления.

Посылку по шероховатости поверхности пиломатериалов рассчитывают по £/гср. Имеются нормативные значения £/гср, при которых

обеспечивается требуемое качество пиломатериалов. Но максимальные неровности на поверхности пиломатериалов, по которым оценивается их качество, образуются при £/2тахза рабочий ход пил. Поэтому нормативные

значения 172 ср справедливы лишь для существующей кинематики

лесопильных рам, выпускаемых промышленностью. При изменении кинематики лесопильной рамы в направлении уменьшения изменчивости и2 за рабочий ход пил требуемое качество поверхности пиломатериалов по

шероховатости обеспечивается при большей 112Ср, что является резервом

повышения производительности рамного пиления. Изменчивость и2 за

рабочий ход характеризуется коэффициентом а = С/2ПИХ /и2Ср.

На двухэтажных лесопильных рамах подача распиливаемого материала задается равномерной и непрерывной. Пилы в лесопильной раме совершают возвратно-поступательное движение.

Такая кинематика лесопильной рамы имеет следующие недостатки. В конце рабочего и начале холостого ходов на пилы действуют большие силы, снижающие точность пиления и долговечность пил. В начале и в конце рабочего хода пиление происходит при больших подачах на зуб, что снижает качество пиломатериалов по шероховатости. В начале холостого хода происходит скобление зубьями пил дна пропила, вызывающее повышенный износ и затупление зубьев.

Изменение подачи на зуб IIг в течение рабочего хода рамной пилы при

непрерывно-постоянной подачи распиливаемого материала рассмотрено в работе [57].

В работе [57] показано при значениях Д= 40 мм, Н=600 мм и 1=26 мм при непрерывно-постоянной подаче коэффициент а =2,41.

Следовательно, выравнивание подачи на зуб при рабочем ходе является важным направлением совершенствования лесопильных рам. При уменьшении коэффициента неравномерности подачи на зуб рамное пиление приобретает следующие достоинства: снижаются силы резания и повышается точность пиления; уменьшается максимальная подача на зуб и улучшается качество пиломатериалов по шероховатости; получаются опилки более равномерной фракции и облегчается возможность их использования в качестве вторичного сырья; уменьшается затупление зубьев пил и повышается их стойкость.

Выдвинуто большое количество предложений по согласованию скоростей резания и подачи за счет: изменения кинематики механизма подачи (а.с. №428937, а.с. №300312, а.с. №697318); изменения кинематики механизма резания (а.с. №283544, а.с. №676444); введение упругих элементов в механизм подачи (предложение шведского проф. Б.Тунелла [78]); введение упругих элементов в механизм резания (а.с. №818859, а.с. №982905).

Несмотря на большое количество предложений по согласованию скоростей резания и подачи они не нашли до настоящего времени промышленного применения.

Недостаточная точность получаемых пиломатериалов. Точность размеров пиломатериалов получаемых на лесопильных рамах недостаточная и имеются возможности ее повышения.

Эффективность пиления древесины на лесопильных станках в значительной степени зависит от точности размеров сечения получаемых

пиломатериалов, так как она влияет на производительность пиления, объемный выход пиломатериалов и энергозатраты.

Точность размеров сечения пиломатериалов — один из важных показателей качества пиления древесины. Низкая точность получаемых пиломатериалов вынуждает снижать скорость подачи, что уменьшает производительность пиления; применять толстые пилы и увеличивать поле допуска со смещением его центра, что приводит к уменьшению объемного выхода пиломатериалов; увеличивать натяжение пил, что снижает срок службы пил и захватов. Таким образом, повышение точности размеров сечения пиломатериалов способствует повышению эффективности рамного пиления.

Точность размеров сечения пиломатериалов включает точность их толщины и точность ширины. Большее внимание следует уделять обеспечению точности толщины тонких пиломатериалов, так как допуск на нее значительно меньший. Так, по ГОСТ 26002-83 [83] предельные отклонения от номинальных размеров по толщине, если она менее 50 мм, от -1 до +2 мм, а по ширине от -2 до +3 мм.

За последние годы точность толщины пиломатериалов, получаемых на большинстве лесопильных предприятий, не повысилась. Низкая точность толщины пиломатериалов не вызывает претензий со стороны потребителей по двум причинам. Во-первых, в ГОСТ 26002-83 на экспортные тонкие пиломатериалы северной сортировки расширено поле допуска толщины по сравнению с ранее действующим ТУ 13-316-76 в 1,5 раза и сделан несимметричный допуск толщины (отклонение пиломатериалов от номинальной толщины при номинальной толщине менее 50 мм от -1 до +2 мм), что не имеет научного объяснения и экономического обоснования.

Во-вторых, при отсутствии возможности обеспечить требуемую точность толщины пиломатериалов, что связано с низкой технической культурой на предприятиях, производители идут на переход не нижней границы допуска, а верхней, т.е. дают возможность потребителям получать

дополнительную неоплачиваемую часть древесины. Это приводит, особенно при производстве тонких досок, к значительному снижению объемного выхода пиломатериалов. В ряде источников [35, 76] указывается, что потери объемного выхода пиломатериалов из-за низкой точности размеров их сечений могут достигать 5 %.

Точность размеров сечения пиломатериалов складывается из точности настройки лесопильной рамы на толщины выпиливаемых пиломатериалов и точности пиления.

Погрешности размеров сечения пиломатериалов можно разбить на две группы: зависящие от точности настройки станка на толщину выпиливаемых пиломатериалов и точности пиления.

1.2 Повышение точности настройки лесопильной рамы на толщины выпиливаемых пиломатериалов

Точность настройки лесопильного станка на размер выпиливаемого пиломатериала зависит от точности позиционирования пил, то есть точности установки смежных пил на определенное расстояние друг от друга, и точности уширения зубьев рамных пил. Точность позиционирования рамных пил зависит от точности межпильных прокладок (лесопильные рамы традиционной конструкции) или точности направляющих для пил (лесопильные рамы перспективных конструкций).

Уширение зубьев на сторону контролируется индикаторным разводомером. Необходимо обеспечить равномерность и симметричность уширения зубьев с каждой стороны пилы и симметричность их уширения с двух сторон.

Равномерность уширения зубьев на каждой стороне пилы, проверяемая по схеме, показанной на рис. 5.9, я[57], характеризуется полуразностью

между максимальным и минимальным уширением: 8 = тх тп • Станки

типа ПХФ обеспечивают равномерность уширения зубьев 5 = ±0,08 мм.

*

Симметричность уширения зубьев с двух сторон пилы проверяют по схеме, приведенной на рис. 5.9, б[57]. Разводомером измеряют уширение зубьев на обеих сторонах пилы и оценивают его симметричность, т.е. наибольшую разность между отклонениями уширения зубьев с обеих сторон пилы: А = . Согласно ТУ на станки типа ПХФ, допустимая

несимметричность уширения зубьев пилы Д = 0,16 мм.

Калибрование зубьев позволяет не только достигнуть требуемой РПИ 6.100 [13] точности ±0,05 мм, но и превзойти её.

Точность настройки лесопильной рамы на размер пиломатериалов определяется толщиной межпильных прокладок. ОСТ 13-6-78 «Прокладки межпильные для вертикальных лесопильных рам» допускает разнотолщинность межпильных прокладок ±0,2 мм. На многих предприятиях в этот допуск не укладываются, так как промышленностью не выпускаются специализированные станки для вырезки межпильных прокладок, а приспособленные для этих целей торцовочные станки не обеспечивают высокой точности размеров прокладок. Точность обычных деревянных прокладок можно повысить калиброванием. Для повышения точности установки пил в ряде зарубежных стран используются точные многоразовые металлические или пластмассовые прокладки. Для их применения необходимо использовать оцилиндровочные станки, удаляющие закомлистую часть бревен.

В ЦНИИМОДе разработано устройство для калибрования межпильных прокладок [1, 65].

Номинальную толщину межпильных прокладок определяют по формуле

Г = / + £ + 2.у' + Д/, (1.7)

где ^—номинальная толщина пиломатериалов при конечной влажности, мм;

А:-припуск на усушку по ГОСТ 6782.1—75[22], мм (зависит от толщины пиломатериалов, конечной влажности и породы распиливаемой древесины);

л1' - величина уширения зубьев на сторону, мм;

Д/ - полуразность абсолютных значений плюсового и минусового допускаемых отклонений от номинальной толщины пиломатериалов, мм (при симметричном поле допуска At= 0).

Значительно повысить точность позиционирования рамных пил можно при использовании направляющих для пил, установленных над и под распиливаемым материалом.

1.3 Точность пиления древесины рамными пилами Точность пиления древесины характеризуется максимальным отклонением толщины выпиливаемых пиломатериалов от ее среднего значения. Вопросы точности пиления древесины на лесопильных рамах рассматривались многими исследователями [15, 18, 19, 28, 29, 35, 37, 38, 43, 54, 69, 70, 77, 81]. Из выполненных работ следует, что на точность пиления древесины оказывают влияние режимы пиления, распиливаемый материал и качество подготовки станка и инструмента к работе.

В работах шведского исследователя Б. Туннела [86, 88] отмечается, что точность пиления на лесопильных станках зависит в основном от следующих факторов: сил, действующих на пил; устойчивости пил и точности работы механизма подачи. Автор отмечает, что взаимосвязь скорости подачи и точности пиления в принципе одинакова, независимо от типа станка (будь то лесопильная рама, ленточнопильный или круглопильный станок), параметров пил, породы древесины и др., но, естественно, абсолютные значения будут различны. Характер зависимости точности пиления от скорости подачи распиливаемого материала показан на рисунке 1.2.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Тюрин, Алексей Михайлович, 2013 год

ЛИТЕРАТУРА

1. A.c. 1821362 СССР, МПК В 27 В 3/00. Устройство для калибровки лесопильных прокладок рамных пил [Текст] / Прокофьев Г.Ф., Стахиев Ю.М., Ершов С.В. - № 4937029/15; заявл. 20.05.91; опубл. 15.06.93, Бюл.№ 22.

2. A.c. 222649 СССР, М.Кл 38а, 4. Устройство для снижения колебаний рабочего органа в виде бесконечной ленты [Текст] / Ивановский Е.Г.,Берлин Э.П.- № 847573/29-33; заявл. 25.07.63; опубл. 22.07.68, Бюл. №23.

3. A.c. 392320 СССР, M.IGiG 01 В 5/30, G 01 15/06, G01 m 5/00, Устройство для определения жесткости рамных пил [Текст] / Прокофьев Г.Ф. - № 1664026/25-28; заявл. 28.05.71; опубл. 27.07.73, Бюл. № 32.

4. A.c. 818859 СССР, М.Кл В27В 3/10. Механизм резания лесопильной рамы [Текст] / Г.Ф. Прокофьев, Б.Д. Носаль, А.Н. Хвиюзов - №2666847/2915; заявл. 29.09.78; опубл. 07.04.81, Бюл. №13.

5. A.c. 859153 СССР, М.Кл В27В 27/02. Направляющее устройство для распиливаемого материала[Текст] / Г.Ф. Прокофьев, Б.Д. Носаль-№2792946/29-15; заявл. 09.07.79; опубл. 30.08.81, Бюл. №32.

6. A.c. 935265 СССР, М.Кл В27В 3/00. Направляющее устройство для распиливаемого материала[Текст] / Г.Ф. Прокофьев, Ю.В. Васкан, Б.Д. Носаль -№321210/29-15; заявл. 04.12.80; опубл. 15.06.82, Бюл. №22.

7. Агапов, А.И. О характере изменения сил резания за оборот кривошипа при пилении древесины на лесопильных рамах [Текст] / А.И. Агапов // Научн. тр. ВНИИДрев. - 1970. - Вып. 4. - С. 71 - 79.

8. Беляев, Н.М. Сопротивление материалов [Текст] / Н.М.Беляев. - 10-е изд. М.: Гос. изд-во технико-теоретической литературы, 1956. - 853 с.

9. Берлин, Э.П. Экспериментальные исследования влияния аэростатических направляющих на поперечную жесткость полотна ленточной пилы [Текст]

/ ЭЛ. Берлин // Лесн. журн. - 1969. - № 2. - С. 85-87. (Изв. высш. учеб.заведений).

10. Берлин, Э.П. Экспериментальные исследования силовых характеристик аэростатических направляющих для ленточных пил [Текст] / Э.П. Берлин // Науч. тр. / ЦНИИМОД. - 1968. - Вып. 22. - С. 253-260.

11. Бернштейн, М.С. Теорема о работе внешних сил на конечных перемещениях и её применение к задачам об устойчивости упругого равновесия [Текст] / М.С. Бернштейн // Расчет пространственных конструкций: сб. ст. - М., 1962. - Вып. 7. - С. 281-292.

12. Бершадский, А.Л. Расчет режимов резания древесины [Текст] / А.Л. Бершадсий-М.: Лесн. пром-сть, 1967. - 175 с.

13. Бершадский, А.Л. Резание древесины [Текст] / А.Л. Бершадсий. - М. -Л.: Гослесбумиздат, 1958. - 328 с.

14. Бершадский, А.Л. Резание древесины [Текст] / А.Л. Бершадский, Н.И. Цветкова. - Минск: Изд-во «Высшая школа», 1975. - 303 с.

15. Боричев, Е.В. О влиянии точности выверки лесопильной рамы на качество выпиливаемых пиломатериалов [Текст]/ Е.В. Боричев // Стандартизация и качество продукции: Науч. тр. ЦНИИМОД. Архангельск. - 1982. - С. 135 - 156.

16. Боровиков, Е.М. Влияние жесткости подачи на изменение сил резания и отжима на лесопильных рамах [Текст] / Е.М. Боровиков, A.C. Поздеев //Деревобр. пром-сть. -1970. - №3. - С. 12-14.

17. Боровиков, Е.М. Опытная установка для исследования процессов рамного пиления [Текст] / Е.М. Боровиков // Лесн. журн. -1963. - № 3. - С. 107-113. (Изв. высш. учеб.заведений).

18. Ветшева, В.Ф. исследование допусков и припусков в лесопилении в связи с точностью работы основных станков: автореф. дис...канд. техн. наук [Текст] / В.Ф. Ветшева. - Л., 1955. - 14 с.

19. Власов, Г.Д. О влиянии развода плющенных зубьев на чистоту и точность рамной распиловки [Текст] / Г.Д. Власов, И.В. Соболев // Лесн. журн. - 1962. - № 4. - С. 100-104.(Изв. высш. учеб.заведений).

20. ГОСТ 260002-83. Пиломатериалы хвойных пород северной сортировки, поставляемые для экспорта. Технические условия. [Текст] /-Введ. 01.01.85. -М.: Изд-во Стандартов, 1983.-25 с.

21. ГОСТ 5524-75. Пилы для вертикальных лесопильных рам [Текст]. — Введ. 1976-01-07. - М.: Изд-во стандартов. 1977. - 10 с.

22. ГОСТ 6782.1-75. Пилопродукция из древесины хвойных пород. Величина усушки [Текст]. - Введ. 1976-01-07. - М.: Изд-во стандартов, 1980.-10 с.

23. ГОСТ 7016 - 82. Древесина. Параметры шероховатости. - введ. 1982-10-12.-М., 1983.-6 с.

24. ГОСТ 980-80. Пилы круглые плоские для распиловки древесины. Технические условия [Текст] / - Введ. 01.07.82. - М.: Изд-во Стандартов, 1980.-25 с.

25. Грубе, А.Э. Дереворежущие инструменты с пластинками из твердых сплавов [Текст] / А.Э. Грубе - М.: Гослесбумиздат, 1963. - 147 с.

26. Дерягин, Р.В. Исследование условий создания нормированных начальных напряжений в полотнах рамных пил: автореф. дис. ...канд. техн. наук [Текст] / Р.В. Дерягин. - Ленинград, 1969. - 20 с.

27. Иванкин, И.И. Теоретические исследования начальной жесткости ленточных пил [Текст] / И.И. Иванкин // Лесн. журн. - 2000. - № 3. -С. 112-119. - (Изв. высш. учеб.заведений).

28. Кондрашкин, В.Е. Влияние точности размеров прокладок лесопильной раме на точность размеров пиломатериалов [Текст] / В.Е. Кондрашкин // Лесн. журн. - 1973. - № 2. - С. 75-78. (Изв. высш. учеб.заведений).

29. Коноплев, С.П. Влияние точности подготовки рамных пил и межпильных прокладок на качество и объёмный выход

пиломатериалов [Текст] / С.П. Коноплев // Лесн. журн. - 1979. - № 3. -С. 59-62.(Изв. высш. учеб.заведений).

30. Коргушов, A.C. Динамика процесса пиления на легких лесопильных рамах [Текст] / A.C. Коргушов // Лесн. жерн. - 1973. - № 3. - С. 75 - 78. (Изв. высш. учеб.заведений).

31. Коргушов, A.C. Усилия резания при пилении тонкими пилами на лесопильных рамах [Текст] / A.C. Коргушов // Тара деревянная: Научн.-техн. реф. сб. ВНИИДрев. - 1970. Вып. 4. - С. 12 - 13.

32. Королев, И.Ю. Влияние жесткости узла резания лесопильной рамы на пиковые значения силы отжим и скобления [Текст] / И.Ю. Королев, Г.Ф. Прокофьев // Роль молодых ученых и специалистов в повышении эффективности использования древесины и ее отходов в народном хозяйстве: Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции. ЦНИИМОД. - Архангельск. - 1986. - С. 53 - 53.

33. Королев, И.Ю. Качество пиления древесины нерастянутыми рамными пилами, установленными в направляющих [Текст] / И.Ю. Королев. // Повышение производительности труда и экономической эффективности использования техники и технологии в деревообработке: сб. тезисов докладов / ДТНТО - Красноярск, 1985. -С. 71-74.

34. Королев, И.Ю. Обоснование основных параметров узла резания лесопильной рамы с нерастянутыми пилами, совершающими движение в направляющих: автореф. дис....канд. техн. наук [Текст] / И.Ю. Королев. - Львов, 1986. - 19 с.

35. Курицын, А.К. Точность процесса распиловки древесины на лесопильных рамах [Текст] / А.К. Курицын // Обзор.информ. - М.: ВНИПИЭИлеспром, 1979.-35 с.

36. Малахов, И.К.Расчет, конструирование, производство и эксплуатация лесопильных рам [Текст] / И.К. Малахов. - М.: Лесн. пром-сть, 1965. -436 с.

37. Мельников, B.C. Влияние некоторых технологических факторов на точность распиловки [Текст] / B.C. Мельников // Науч. тр./ЦНИИМОД -1969, вып. 24, С.85-87.

38. Мельников, B.C. Точность рамного пиления в связи с изменением условий базирования [Текст] / B.C. Мельников // Науч. тр./ЦНИИМОД - 1969, вып. 23, С.37-45.

39. Моисеев, A.B. Экспериментальные исследования сил при рамном пилении [Текст] / A.B. Моисеев // Науч. тр. БРИ. - 1963. - Серия МТД. -С. 33-40.

40. Пат. 117847 на полезную модель Российская Федерация, МПК В27В 3/10. Узел резания лесопильного станка [Текст] / Г.Ф. Прокофьев, А.М. Тюрин -№2011108152/13; заявл. 02.03.2011; опубл. 10.07.2012, Бюл. №19.

41. Пат. 2452615 Российская Федерация, МПК В27В 3/10. Узел резания лесопильного станка [Текст] / Г.Ф. Прокофьев, Н.Ю. Микловцик, А.М. Тюрин - №2011100762/13; заявл. 12.01.2011; опубл. 10.06.2012, Бюл. №16.

42. Пат. 2480324 Российская Федерация, МПК В27В 3/10. Способ установки направляющих для полосовых «плавающих» нерастянутых пил лесопильного станка[Текст] / Г.Ф. Прокофьев, Н.Ю. Микловцик, А.М. Тюрин - №2011146386/13; заявл. 15.11.2011; опубл. 27.04.2013, Бюл. №12.

43. Плаксин, В.И. О точности распиловки на лесопильных рамах [Текст] / В.И. Плаксин // Деревообр. пром-сть. - 1965. - № 2. - С. 9 - 12.

44. Почекутов, С.П. Исследование точности распиловки бревен на ленточнопильном станке «Стеннер» [Текст] / С.П. Почекутов // Лесоинженерное дело и механическая технология древесины: матер, конф. по итогам науч.-иссл. работ СибТИ - Красноярск, 1969. - С. 243 -246.

45. Прокофьев Г.Ф. Боковые силы, действующие на рамные пилы, и влияние их на точность пиления древесины [Текст] / Г.Ф. Прокофьев // Лесн. журн. - 1991. - № 5. — С. 82 - 89. (Изв. высш. учеб.заведений).

46. Прокофьев Г.Ф. Влияние боковых сил на точность рамного пиления [Текст] / Г.Ф. Прокофьев // Деревообр. пром-сть - 1991. - № 4. - С. 7 -9.

47. Прокофьев Г.Ф. Устройство для калибрования межпильных прокладок лесопильныхрам[Текст] / Прокофьев Г.Ф., Кузнецов А.В. // Механическая обработка древесины: научн. — техн. реф. Сб. / ВНИПИЭИлеспром. М., 1986. - Вып. 6. - С.9.

48. Прокофьев, Г.Ф. Интенсификация пиления древесины рамными и ленточными пилами[Текст] / Г.Ф. Прокофьев. — М.: Лесн. пром-сть, 1990.-240 с.

49. Прокофьев, Г.Ф. Исследование влияния некоторых факторов на устойчивость рамных пил: дис. ... канд. техн. наук [Текст] / Г.Ф. Прокофьев. - Архангельск, 1970. - 146 с.

50. Прокофьев, Г.Ф. Исследование влияния некоторых факторов на устойчивость рамных пил: автореф. дис. ... канд. техн. наук [Текст] / Г.Ф. Прокофьев. - Минск, 1970. - 22 с.

51. Прокофьев, Г.Ф. Исследование начальной жесткости полосовых пил [Текст] / Г.Ф. Прокофьев, И.И. Иванкин, Н.И. Дундин // Лесн. журн. -2001. -№ 3. - С. 88-95. - (Изв. высш. учеб.заведений).

52. Прокофьев, Г.Ф. Исследование прогибов нерастянутых рамных пил в направляющих методом конечных элементов [Текст] / Г.Ф.Прокофьев, И.Ю.Королев, В.Л.Усачев // ЦНИИМОД - Архангельск, 1983.-16 с. -Деп. во ВНИПИЭИлеспроме. 01.09.83, № 1096 Д.

53. Прокофьев, Г.Ф. Начальная жесткость полосовых (ленточных и рамных) пил [Текст] / Г.Ф. Прокофьев, Б.А. Ходерян, C.B. Ершов. - Архангельск, 1985. - 23 с. - Деп. в ВНИПИЭИлеспроме 17.06.85, № 1589 л. б.

54. Прокофьев, Г.Ф. Некоторые вопросы точности рамного пиления [Текст] / Г.Ф. Прокофьев // Совершенствование технологии и оборудования лесопильного производства: Науч. тр. ЦНИИМОД. Архангельск. - 1981. - С. 69 - 75.

55. Прокофьев, Г.Ф. Новая конструкция коренной струбцины лесопильной рамы[Текст] / Г.Ф. Прокофьев, А.В. Кузнецов // Механическая обработка древесины: науч.-техн. реф. сборник / ВНИПИЭИлеспром. -1986.-№4.-С. 6.

56. Прокофьев, Г.Ф. Повышение качества пиления древесины на лесопильных рамах: монография [Текст] /Г.Ф.Прокофьев, И.И. Иванкин, В.А. Казанцев. - Архангельск: Арханг. гос. техн. ун-т, 2007. -192 с.

57. Прокофьев, Г.Ф. Повышение эффективности пиления древесины на лесопильных рамах и ленточнопильных станках: монография [Текст] / Г.Ф.Прокофьев, И.И.Иванкин; под ред. проф. Г.Ф. Прокофьева. -Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. ун-та, 2009. - 380 с.

58. Прокофьев, Г.Ф. Расчет прогибов и жесткости нерастянутых рамных пил в направляющих методом Б.Г.Галеркина[Текст] /Г.Ф.Прокофьев, И.Ю.Королев // ЦНИИМОД - Архангельск, 1983. - 11с. - Деп. во ВНИПИЭИлеспроме 11.09.83, № 1132 Д.

59. Прокофьев, Г.Ф. Теоретические исследования начальной жесткости ленточных и рамных пил [Текст] / Г.Ф. Прокофьев, И.И. Иванкин // Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов: сб. науч. тр. / АГТУ. - Архангельск, 1997. - Вып. 3. - С. 20-24.

60. Прокофьев, Г.Ф. Точность пиления древесины рамными и ленточными пилами [Текст] / Г.Ф. Прокофьев // Лесн. жерн. - 1996. - № 6. - С. 74 -80. (Изв. высш. учеб.заведений).

61. Прокофьев, Г.Ф. Устойчивость нерастянутых рамных пил в направляющих [Текст] / Г.Ф. Прокофьев // ЦНИИМОД. - Архангельск, 1977. - 5 с. - Деп. во ВНИПИЭИлеспроме 08.12.77, №342Д.

62. Прокофьев, Г.Ф. Устойчивость рамных и ленточных пил в направляющих [Текст] / Г.Ф. Прокофьев // Совершенствование конструкций и методов подготовки и эксплуатации режущего

инструмента и лесопильно-деревообрабатывающего оборудования: науч. тр. / ЦНИИМОД. - Архангельск, 1977. - С. 43-48.

63. Прокофьев, Г.Ф. Устойчивость рамных пил [Текст] / Г.Ф. Прокофьев // Лесн. журн. - 1970. - № 6. - С. 81-86. - (Изв. высш. учеб.заведений).

64. Прокофьев, Г.Ф. Устройство для настройки направляющих ножей лесопильной рамы [Текст] / Г.Ф. Прокофьев, A.B. Кузнецов // Механическая обработка древесины: науч.-техн. реф. сборник / ВНИПИЭИлеспром. - 1986. - № 6. - С. 8 - 9.

65.Прокофьев, Г.Ф. Устройство для калибрования межпильных прокладок лесопильных рам [Текст] / Г.Ф. Прокофьев, A.B. Кузнецов // Механическая обработка древесины: науч.-техн. реф. сборник / ВНИПИЭИлеспром. - 1986. - № 6. - С. 9.

66. Прокофьев, Г.Ф. Экспериментальные исследования устойчивости рамных пил [Текст] / Г.Ф. Прокофьев // Лесн. журн. - 1971. - № 6. -С. 161-165. - (Изв. высш. учеб.заведений).

67. РТМ по определению режимов пиления древесины круглыми пилами [Текст] /ЦНИИМОД. - Архангельск, 1980. - 25 с.

68. Соболев И.В. Влияние окорки пиловочника на чистоту и точность рамной распиловки[Текст] / И.В. Соболев // Науч. тр./ЦНИИМОД -1962, вып. 11, С.48-65.

69. Соболев И.В. О влиянии затупления рамных пил на точность размерообразообразования пиломатериалов[Текст] / И.В. Соболев, В.И. Вызов, Л.Г. Сотикова // Науч. тр./ЦНИИМОД - 1968, вып. 22, С.32-37.

70. Соболев И.В. О совершенствовании методов контроля точности размерообразования пиломатериалов [Текст] / И.В. Соболев, Ю.Г. Фроленко // Науч. тр./ЦНИИМОД - 1966, вып. 20, С. 3-9.

71. Справочник по лесопилению [Текст] Ю.А. Варфоламеев, И.С. Друшин, Ю.А. Дьячков и др.; под ред. А.М. Копейкина. - 2-е. изд., перераб. И доп. - М.: Экология, 1991. - 496 с.

72. Технологические режимы РПИ 6.1-00 «Подготовка рамных пил»[Текст] / Г.Ф. Прокофьев. -Архангельск: ЦНИИМОД, 1987. - 40 с.

73. Тимошенко, С.П. Устойчивость упругих систем [Текст] / С.П.Тимошенко. - 2-е изд. -М.: Гостехиздат, 1955. - 576 с.

74. Феоктистов, А.Е. Точность распиловки и производительность ленточнопильных станков [Текст] / А.Е. Феоктистов // Деревообр. пром-сть - 1969. - № 4. - С. 12 - 13.

75. Феоктистов, А.Е. Точность распиловки на ленточнопильных станках для бревен [Текст] / А.Е. Феоктистов // Деревообр. пром-сть - 1962. -№ 3. - С. 12-15.

76. Фергин, В.П. Интенсификация процессов пиления древесины [Текст] / В.П. Фергин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Лесн. пром-сть, 1988. -114 с.

77. Фергин, В.Р. Статическое регулирование точности размеров при рамном пилении [Текст] / В.Р. Фергин, Курицын А.К. // Механическая обработка древесины: научн. - техн. реф. Сб. / ВНИПИЭИлеспром. М., 1975.-№8.-С.13.

78. Филькевич, В.Я. Упругие вальцы механизмов подачи лесопильных рам [Текст] / В.Я. Фелькевич //Лесн. журн. - 1974. - № 5. - (Изв. высш. учеб.заведений).

79. Хасдан, С.М. Устойчивость рамных пил [Текст] / С.М. Хасдан - М.: Гослесбумиздат, 1960. - 50 с.

80. Хасдан, С.М. Экспериментальные исследования сил резания в двухэтажных лесопильных рамах серийных конструкций [Текст] / С.М. Хасдан и др. // Научн. тр. ЦНИИМОД. - 1964. - Вып. 18. - С. 177 - 193.

81. Шатилов Б.А., Показатели точности размеров пиломатериалов при распиловке бревен и брусьев на лесопильных рамах[Текст] / Б.А. Шатилов, В.М. Афанасьев //Пути повышении качества продукции в лесопилении: науч.тр./ЦНИИМОД, - Архангельск, 1978. - С. 42-48;

82. Якунин, H.K. Круглые пилы и их эксплуатация [Текст] / Н.К. Якунин.

- М.: Лесн. пром-сть, 1977. - 200 с.

83. Kivimaa, Е. Cuutting Force in Frame Sawing / E. Kivimaa // Paperiiapuu. -1959.-Vol. 41.-n. l.-P. 13-16.

84. Porter, A. Some Engineering Consideration of High-Strain [Text] /А. Porter // Forest Products Journal. - 1977. -Vol. 21, N 4. - P. 24-32.

85. Suqihara, H. Undersuchungenüber die am Sägebandwirkendenkrafte [Text] / H. Suqihara//InternationalerHolzmark. - 1955.-N 10. -P. 8-13.

86. Thunell, B. Dimensional Accuracy in Sawing // SvenskaTräforskninglnstitutet. - 1975. - Serie В - № 109. -17 s.

87. Thunell, В. Forstschrittedei der Zerspannung - Sfozschung von Holz / В. Thunell // HolzalsRoh- und Werkstoff. - 1951. - № 1. S. 11 - 20.

88. Thunell, B. Stability of the Band Saw Blade // HolzalsRoh- und Werkstoff.

- 1970. -№ 9. - S. 343-348.