Регулирование скорости надвигания пильного аппарата » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

15.09.2014

Многооперационные машины, применяемые на лесосечных работах для валки леса, оснащены цепными пильными устройствами консольного типа, что позволяет спиливать деревья у комля значительных диаметров (до 100 см). Одним из основных параметров пильного аппарата является скорость надвигания, так как чем выше эта скорость, тем выше производительность.
Однако увеличение скорости надвигания ведет к увеличению потребной мощности резания, что, в свою очередь, приводит к увеличению габаритных размеров пильного аппарата, усложнению механизма резания и т.д. Поэтому потребную мощность резания ограничивают в определенных пределах с учетом максимально возможной загрузки пильного аппарата, т.е.
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

Мощность резания можно определить по формуле
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

где k — коэффициент пропорциональности; F — производительность чистого пиления, см2/с.
Производительность чистого пиления определяют по формуле
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

где vн — скорость надвигания пильного аппарата, м/с; l — мгновенная длина распила, м.
При распиловке круглых лесоматериалов мгновенная длина распила l является переменной величиной (рис. 6.9, а). В начальный момент она минимальна, а в среднем положении равна диаметру сортимента. Таким образом, для того чтобы мощность резания была постоянной по всей высоте пропила при изменяющейся длине, необходимо изменять скорость надвигания vн. В этом случае при максимально возможной загрузке двигателя резания имеет место максимально возможная скорость надвигания, т.е. пильный аппарат работает в наиболее оптимальном эксплуатационном режиме как с точки зрения загрузки двигателя, так и с точки зрения возможной максимальной скорости надвигания.
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

Регулирование скорости надвигания можно производить двумя способами: регулированием vн в зависимости от диаметра распиливаемого сечения и регулированием vн в зависимости от мгновенной длины распила l. В первом случае скорость надвигания постоянна по высоте распила и зависит только от диаметра сечения. Этот способ нашел применение в автоматизированных раскряжевочных установках, где применяются круглые пилы, у которых высокая производительность чистого пиления F. При поперечном пилении круглых лесоматериалов цепными пилами производительность чистого пиления в несколько раз ниже, и поэтому наиболее эффективно с точки зрения высокой производительности чистого пиления регулировать скорость надвигания в зависимости от мгновенной длины распила l. Очевидно, что при длине l1 скорость надвигания должна быть больше, чем при длине l2, и так до l3 = d, затем скорость надвигания можно увеличить, так как длина распила l уменьшается (показано пунктиром).
Усилие резания Np и усилие подачи (надвигания) Nн в эксплуатационных режимах (рис. 6.9, б) взаимосвязаны:
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

где k — коэффициент, зависящий от угловых параметров зубьев (k = 0,8...1,2).
Это примерное постоянство вызвано тем, что усилие резания Nр и усилие подачи (надвигания) Nh связаны с толщиной снимаемой стружки примерно одними и теми же зависимостями. Потребная мощность резания определяется по формуле
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

где vp — скорость резания, м/с.
Подставив значение Np, получим
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

Очевидно, что при Nн = const (скорость резания — постоянная величина, vp = const) мощность резания будет также постоянной, т.е. Pp = const. Тогда выражение Pp = kF = kvнl должно быть постоянной величиной, т.е. Pp = kvнl = const.
Таким образом, при постоянном усилии подачи (надвигания) обеспечивается максимально возможная скорость надвигания vн и как следствие максимальная производительность пиления.
Постоянное усилие подачи можно обеспечить, например, при помощи гидроцилиндра 3 (рис. 6.9, в) привода механизма надвигания пильного аппарата многооперационной машины. Условие, когда усилие на штоке гидроцилиндра надвигания должно быть постоянным = const), возможно, если давление в поршневой части цилиндра тоже постоянно (р = const). Это условие можно реализовать, применив гидравлическую схему, приведенную на рис. 6.9, в.
При рабочем ходе (надвигание пильного аппарата) жидкость из насоса 5 через гидрораспределитель 2 поступает к гидроцилиндру 3, а через дроссель 4 на слив в бак 6. Напорный клапан непрямого действия 1 выполняет функцию переливного, так как через него в бак 6 сливается часть жидкости:
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

где Qн — подача насоса; Qдв — расход гидроцилиндра.
Дроссель 4, установленный у выхода гидроцилиндра создает подпор, обеспечивающий плавное трогание с места штока при рабочем ходе. Напорный клапан непрямого действия 1 при помощи корректирующих пружин настраивается таким образом, что при увеличении давления P в рабочей полости гидроцилиндра он открывается и часть жидкости ΔQ сливается в бак 6; при этом давление стабилизируется до номинального значения Р. Это происходит потому, что напорный клапан 1 имеет внутреннюю положительную обратную связь по капиллярному каналу. В результате, чем больше рабочее давление превосходит свое номинальное значение, тем в большем количестве происходит слив жидкости ΔQ в бак. Это обеспечивает клапану стабильную характеристику, т.е. P = f(ΔG) = const, благодаря чему при изменении расхода гидроцилиндра 3, вызванного изменением нагрузки Np (при l1, l2, l3 и т.д.), давление, развиваемое насосом 5, а следовательно, и давление в рабочей полости гидроцилиндра остаются практически постоянными, т.е. усилие на штоке гидроцилиндра (усилие надвигания) P = const. Следует отметить, что рассмотренная автоматическая система, блок-схема которой показана на рис. 6.9, г, является разомкнутой.
Для определения динамических свойств такой системы необходимо исследовать график переходного процесса соответствующего способа регулирования мощности двигателя резания. Предположим, что в начальный момент резания мгновенная длина распила l=0 (при t≤0), а при t≥0 (рис. 6.10) длина пропила скачкообразно изменяется до значения l=1. Это условие соответствует единичной скачкообразной функции при теоретическом исследовании устойчивости систем автоматического регулирования.
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

Очевидно, что усилие надвигания Nн можно определить по формуле
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

где m — приведенная масса подвижных частей пильного аппарата; vн — скорость надвигания; N — усилие сопротивления подачи (реакция).
Перепишем уравнение в виде
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

Можно считать, что работа резания A, H*м/см2, есть величина постоянная, тогда мощность резания составит
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

или
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

а с учетом, что
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

окончательно получим
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

где vр — скорость резания; vу — установившаяся скорость надвигания; vн — скорость надвигания.
Решением полученного дифференциального уравнения будет уравнение экспоненты вида
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

Произвольную постоянную С можно определить из начальных условий при t = 0, когда vн = vmax, тогда С = Vmax - Vу. Подставив это значение, окончательно получим
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

Соответственно и мощность резания составит
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

или
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

На рис. 6.10 приведены характеристики vy и Ph в функции времени t. Анализируя графики, видим, что при t ≤ 0 скорость надвигания имеет значение vmax, а при t → ∞ vн = vу. Соответственно изменяется и мощность резания от Pp = 0 при t ≤ 0, когда l = 0, и при скачкообразном изменении мгновенной длины распила l мощность резания тоже скачкообразно достигает своего максимального значения Pmax при t = 0, а затем снижается до установившегося значения Pp = const при t → ∞. Постоянная времени этого переходного процесса определяется по формуле
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

Следовательно, для уменьшения времени T(соответственно для уменьшения времени переходного процесса всей системы) желательно уменьшать массу пильного аппарата m. Значение максимальной скорости надвигания vmax можно определить из допустимого максимального усилия резания Npmax, которое определяется в основном прочностью пильной цепи:
Регулирование скорости надвигания пильного аппарата

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: