авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
-- [ Страница 1 ] --

ТЕХНОЛОГИЯ, МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

ЛЕСОЗАГОТОВКИ И ДЕРЕВООБРАБОТКИ

УДК 630*383 В.И. Посметьев

В.А. Зеликов

А.В. Лиференко

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ

ДЛЯ ЛЕСНОГО ПЛУГА

Воронежская государственная лесотехническая академия

Воронеж

Представлены описание конструкции, принцип работы, предложена методика и дана оценка эффективности нового энергосберегающего предохранителя для лесного плуга В связи с наличием на объектах лесовосстановления (вырубках) большого числа разного рода препятствий в виде пней, крупных корней и т. п. серийные лесные почвообрабатывающие орудия нередко выходят из строя раньше гарантированного заводом-изготовителем срока. Это объясняется несовершенством средств защиты их рабочих органов [1]. В наиболее тяжелых условиях приходится работать лемешным плугам, которые эксплуатируются в основном на нераскорчеванных вырубках и в отличие от дисковых плугов не способны преодолевать даже невысокие препятствия. При этом применение дисковых плугов менее предпочтительно, поскольку они не способны обеспечить такого качества обработки почвы, как лемешные.

При встрече рабочих органов плуга (ножа и корпуса) с высокими препятствиями трактористу приходится вручную при помощи гидронавесной системы трактора выглублять и заглублять орудие перед и за препятствием. Это приводит к частым остановкам трактора и, как следствие, повышенным затратам времени и топлива.

С целью устранения отмеченных недостатков в ВГЛТА было предложено использование автоматического предохранительного механизма (ПМ) гидронасосного типа, которое обеспечило бы надежную защиту лемешного плуга без контакта его рабочих органов с препятствиями. Это достигается за счет использования датчиков обнаружения препятствий, которые независимо от оператора управляют гидронавесной системой трактора, автоматически выглубляя и заглубляя рабочие органы при прохождении ими препятствий. В результате предлагаемый ПМ позволяет кроме защиты плуга от перегрузок, снизить энергозатраты при обработке почвы за счет исключения остановок трактора, а также за счет снижения металлоемкости и массы орудия.

Однако уменьшить энергозатраты можно также и за счет применения в гидросистеме агрегатируемого трактора гидроаккумулятора. Это позволило бы накапливать потенциальную энергию поднимаемого над препятствием орудия, преобразуя ее в потенциальную энергию заряженного аккумулятора, с последующим возвращением накопленной энергии при очередном срабатывании ПМ. Этот принцип реализован в предлагаемой схеме ПМ (рис. 1), основными элементами которого являются: гидроцилиндр навески трактора золотниковый 1, гидрораспределитель 2 с приводом от электромагнита 3, электронный блок управления 5, механизм навески трактора 6, датчик обнаружения препятствий 4 и гидроаккумулятор 10 с устройством регулирования 9.

3 1 7 4 Рис. 1. Принципиальная схема лесного плуга с автоматическим рекуперативным предохранителем: 1 – гидроцилиндр механизма навески трактора;

2 – золотниковый гидрораспределитель;

3 – электромагнит золотникового гидрораспределителя;

4 – датчик обнаружения препятствий;

5 – блок управления;

6 – механизм навески трактора;

7 – рабочие органы;

8 – рама плуга;

9 – устройство управления зарядкой и разрядкой гидроаккумулятора;

10 – гидроаккумулятор;

11 – гидронасос;

12 – гидробак;

13 – напорная гидромагистраль;

14 – сливная гидромагистраль;

15 – препятствие;

16 – трактор Принцип действия предлагаемого устройства заключается в следующем. До встречи плуга с препятствием 15 устройство находится в ждущем режиме, рабочие органы 7 заглублены в почву. В случае обнаружения препятствия срабатывает электронный датчик 4, при этом вырабатывается сигнал рассогласования, который поступает в блок управления 5 и после обработки подается на обмотку электромагнита 3.

Электромагнит воздействует на золотник гидрораспределителя 2, управляющего положением механизма навески 6, а также устройством управления и регулирования зарядкой и разрядкой аккумулятора 10, в результате чего гидроаккумулятор начинает разряжаться. При этом жидкость по напорной магистрали 13 поступает в гидроцилиндр 1 как от гидронасоса 11, так и из гидроакумулятора 10. После преодоления плугом препятствия электросигнал с обмотки электромагнита 3 исчезает, золотник гидрораспределителя 2 возвращается в исходное положение, происходит заглубление рабочих органов 7 орудия, при этом рабочая жидкость из гидроцилиндра 1 через сливную гидромагистраль 14 направляется в гидробак 12. В это время устройство регулирования зарядки гидроаккумулятора 10 включено и гидроаккумулятор начинает заряжаться.

Точное определение величины снижения энергозатрат при применении гидроаккумулятора по предлагаемой схеме представляется достаточно сложным из-за необходимости учета влияния большого числа факторов (гидродинамические потери, вязкость жидкости, непостоянство высоты преодолеваемых препятствий, инерционность срабатывания ПМ и др.), поэтому оценить эффективность использования нового устройства приближенно можно с помощью коэффициента снижения энергозатрат E Eак = н, (1) Eв где Ен – количество энергии, необходимое для подъема орудия при преодолении препятствия;

Ев – количество возвращенной из аккумулятора энергии при заглублени рабочего органа.

C hmax s C Рис. 2. Изменение положения точки С центра масс плуга от величины s перемещения поршня гидроцилиндра механизма навески трактора При выглублении гидросистема трактора должна совершить работу, равную изменению потенциальной энергии орудия, которая зависит от изменения положения центра масс С орудия (рис. 2) Eн = mghmax, где m – маса орудия;

hmax – высота подъема центра масс орудия.

Величина возвращаемой энергии примерно составляет Eв Eак, где Еак – количество запасенной в гидроаккумуляторе энергии.

На примере пружинно-гидравлического аккумулятора можно записать [2] x Eак = k, где k – коэффициент жесткости пружины;

x – величина деформации пружины V x=4 2, Dак где V – объем поступившей в гидроаккумулятор жидкости;

Dак – внутренний диаметр аккумулятора.

В свою очередь V зависит от хода поршня s гидроцилиндра при преодолении препятствия:

Dгц Vпост = s, где Dгц – диаметр гидроцилиндра.

Подставляя все приведенные выше зависимости в формулу (1), получим ks 2 (Dгц / Dак ) = 2mghmax. (2) Из анализа кинематики механизма навески трактора (рис. 2) видно, что в общем случае величина hmax однозначно задается величиной s и является некоторой его функцией hmax = f (s ). (3) Из выражения (2) следует, что коэффициент снижения энергозатрат в основном зависит от массы орудия и максимальной высоты его подъема над препятствием при заданных параметрах конструкции ПМ.

Следовательно, при использовании предлагаемой конструкции рукоперативного ПМ, относительные энергозатраты у почвообрабатывающего агрегата снижаются тем значительнее, чем больше масса плуга и высота hmax преодолеваемого им препятствия. В тоже время, применение предлагаемого ПМ позволяет существенно (на... 40 %) снизить массу плуга вследствие значительного снижения нагрузок на такое орудие. Поэтому очевидно, что суммарные энергозатраты почвообрабатывающего агрегата будут зависеть в основном от количества и высоты препятствий на вырубке. Таким образом эффективность рекуперативного ПМ возрастает с увеличением числа преодолеваемых плугом препятствий и их высоты и снижается с уменьшением массы орудия.

Расчеты показали, что согласно выражения (2) снижение энергозатрат при преодолении серийным лесным плугом ПКЛ-70 массой 520 кг в агрегате с трактором ЛХТ-55, оборудованного навеской НЗ-2А, препятствия высотой 0,5 м от дна борозды составило 24 %. При использовании перспективного плуга с уменьшеной до 350 кг массой коэффициент соответственно уменьшился до 16 %, т. е. и в этом случае его значение свидетельствует о целесообразности внедрения предлагаемой конструкции энергосберегающего ПМ.

Библиографический список 1 Посметьев В.И. Обоснование перспективных конструкций предохранителей для рабочих органов лесных почвообрабатывающих орудий /В.И. Посметьев – Воронеж: ВГЛТА, 2000. – 248 с.

2 Ермаков В.В. Гидравлический привод металлорежущих станков /В.В. Ермаков – М.: Машгиз, 1963. – 324 с.

УДК 674.093.6 – 413.82 А.И. Максименков О МЕТОДИКЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА ПИЛОПРОДУКЦИИ ПРИ РАСПИЛОВКЕ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ МАЛОГАБАРИТНЫМ ЛЕНТОЧНОПИЛЬНЫМ СТАНКОМ ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

г.Воронеж Описана методика определения качественных характеристик пилопродукции и выявлены условия производительной и качественной распиловки лесоматериалов на малогабаритном ленточнопильном станке.

Получены уравнения регрессии, адекватно описывающие процесс распиловки лесоматериалов твердолиственных (дуб) и хвойных (сосна) пород, на основании которых рекомендованы оптимальные режимы пиления.

Заготовка древесины ведется в различных регионах страны, включая и лесостепную зону, не только от главных рубок пользования, но и от рубок ухода и санитарных рубок леса. Заготавливаемая древесина в этих районах тонкомерная, фаутная, т.е. имеющая невысокое качество. В балансе общей заготовки и переработки она занимает 30 – 40% от всей перерабатываемой древесины. Вместе с тем она используется для производства различных столярных и др. изделий (паркет, половая рейка, вагонка и т.д.). Одной из энергоемких и наиболее важных технологических операций при переработке древесины является ее распиловка на пиломатериалы. При существующей технологии переработки и применяемом оборудовании (лесопильные рамы и круглопильные станки), деловой выход древесины с учетом пороков, очень низок и не превышает 50 – 60%, что обусловлено рядом причин:

большие потери в опилки 18 – 20%;

не оптимальная схема раскроя пиловочного сырья;

низкое качество получаемых пиломатериалов. Это приводит к нерациональному использованию ресурсно-сырьевой базы.

Кроме того, используемые станки имеют высокую энергоемкость, что сказывается на себестоимости пилопродукции [1].

В Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА) проводятся исследования, направленные на разработку малогабаритного ресурсосберегающего ленточнопильного оборудования с обоснованными конструктивно-технологическими параметрами и режимами работы.

Применение оборудования данного класса позволит производить индивидуальный раскрой маломерной древесины с учетом ее изъянов (фаутность, сбежистость, кривизна и т.д.). В настоящее время разработан лабораторный образец малогабаритного ресурсосберегающего ленточнопильного станка, проведены экспериментальные исследования, уточнены расчетные зависимости для определения скорости подачи, исходя из обеспечения требуемого качества получаемой пилопродукции [3, 4].

Для выявления условий производительной и качественной распиловки лесоматериалов первый этап опытов был проведен на сырой (свежесрубленной) древесине дуба и сосны. В качестве критериальных оценок были приняты: разнотолщинность пиломатериалов, мм и шероховатость поверхности Rm max, мкм.

Предварительными исследованиями процесса распиловки лесоматериалов установлено, что для малогабаритного ленточнопильного станка наиболее важными факторами, влияющими на процесс распиловки являются следующие конструктивно-технологические параметры:

скорость подачи U, м/мин (X1);

ширина пропила впр, мм (X2);

температура окружающей среды t оС (X3).

Все остальные факторы, влияющие на процесс распиловки, были зафиксированы на постоянном уровне и в ходе эксперимента не изменялись. Так в ходе эксперимента были установлены следующие значения стабилизируемых факторов: ширина пильной ленты вп= 20 мм (50 мм);

диаметр шкивов dшк= 650 мм;

длина пильной ленты Lп = 4000 мм;

максимальный диаметр распиливаемого бревна dбр.max= 800 мм;

максимальная длина распиливаемого бревна Lбр. max= 4500 – 5000 м;

толщина пилы ап=1,8 мм;

профиль, угловые размеры, шаг зубьев и другие параметры режущего инструмента приняты в соответствии с ГОСТ 1067 Ц – 83;

передний угол – = 250;

задний угол – = 200;

угол заострения = 450;

шаг зубьев t = 30мм.

Для проведения полного факторного эксперимента по изучению процесса распиловки лесоматериалов использовался Вk –план второго порядка, с количеством факторов k = 3. Для математического описания указанного процесса использовался полином второго порядка [3, 4].

Был реализован указанный план, проведена обработка полученных данных, определены коэффициенты уравнений регрессии и их значимость.

В результате чего получены уравнения регрессии, адекватно описывающие процесс распиловки лесоматериалов твердолиственных (дуб) и хвойных (сосна) пород на малогабаритном ленточнопильном станке:

ТЛ = 0,02199 + 0,4549x1 – 0,001055x2 + 0,000224x1x2 – 0,01628 х1 + 1,04410-6 х 2 ;

(1) ТЛ R m max = 67,23 + 177,0x1 – 0,1004x2 + 0,01746x1x2 – 16,93 х1 + 0,0001313 х 2 ;

(2) 2 ХВ = 0,6099 + 1,92x1 – 0,000234x2 + 0,000317x1x2 – 0,0921 х1 + 3,3310-7 х 2 ;

(3) R ХВ = 157,4 + 223,6x1 – 0,221x2 + 0,103x1x2 – 34,3 х1 + 0,0001635 х 2.

(4) m max В результате проведенных исследований было установлено, что для обеспечения требуемого качества пилопродукции необходимо правильно выбирать величину скорости подачи. В рассмотренных конструкторско технологических условиях пиления можно рекомендовать выбор скорости подачи в зависимости от ширины пропила и определять следующим образом [2]:

U=min(Uш, Uт, Uр.в., Uм,), U 6 м/мин.

Важно отметить, что между параметрами шероховатости поверхности пиломатериалов и показателем разнотолщинности установлена корреляция (рис. 1).

Корреляция для сосны является линейной, для дуба – существенно нелинейна, а ширина пропила бревен дуба незначительно сказывается на величине максимальной шероховатости. При величине скорости подачи, меньшей 3 м/мин, разнотолщинность пилопродукции из древесины дуба не зависит от ширины пропила.

а б Рисунок 1 – Зависимость разнотолщинности пилопродукции из древесины твердолиственных и хвойных пород от шероховатости (а – дуб;

б – сосна) При U 3 м/мин значения возрастают с увеличением ширины пропила. Скорость этого роста тем больше, чем больше скорость подачи:

ТЛ = 8, 6204 +0,071187 R max – 0,00018341 R 2 +1,637310-7 R 3, (5) max max ХВ= 0, 79301+ 0,0018510 R m max +0,0000449230 R 2 max –3,579710-8 R 3 max. (6) m m Использование разработанной конструкции малогабаритного энергосберегающего ленточнопильного станка на установленных режимах (рис. 2, 3) обеспечивает требуемое качество пилопродукции по разнотолщинности и шероховатости.

Rm max, мкм Rm max, мкм В, мм U, м/мин В, мм U, м/мин а б Рисунок 2 – Зависимость шероховатости пилопродукции от скорости подачи и ширины пропила бревен для дуба – (а), сосны – (б);

*– опытные значения при t=0oC, мм, мм В, мм U, м/мин В, мм U, м/мин а б Рисунок 3 – Зависимость разнотолщинности от ширины пропила бревен и скорости подачи для дуба – (а), сосны – (б);

*– опытные значения при t=0oC Таким образом, для лесоматериалов из древесины твердолиственных пород (дуб), исходя из регламентированных значений разнотолщинности можно рекомендовать следующие режимы: при В = 200 – 300 мм, U = 3,5 – 4,25 м/мин;

при В = 300 – 400 мм, U =2,4 – 3,5 м/мин;

при В = 400 – мм U = 2 – 2,4 м/мин, а для лесоматериалов из древесины хвойных (сосна) пород: при В = 200 – 300 мм, U= 3,5 – 4,5 м/мин;

при В = 300 – 400 мм, U =3,0– 3,5 м/мин;

при В = 400 – 500 мм U = 2,5 – 3,0 м/мин;

по шероховатости для лесоматериалов из древесины твердолиственных (дуб) пород: при В = 200 – 300 мм, U = 2,45 – 3,68 м/мин;

при В = 300 – 400 мм, U =2 – 2,45 м/мин;

при В = 400– 500 мм U = 1,75 – 2 м/мин., а для лесоматериалов из древесины хвойных (сосна) пород: при В = 200 – мм, U = 2,5 – 4,3 м/мин;

при В = 300 – 400 мм, U =2 – 3,5 м/мин;

при В = 400 – 500 мм U = 1,8 – 3 м/мин.

Библиографический список 1. Вараксин Ф.Д. Основные направления технического прогресса лесной и деревообрабатывающей промышленности [Текст] / Ф.Д.

Вараксин, Г.К. Ступнев.– М.: Лесн. пром – сть, 1974.– 400 с.

2. Максименков А.И. Обоснование скорости подачи пильного механизма малогабаритного ленточнопильного станка для распиловки лесоматериалов [Текст] / А.И. Максименков // Актуальные проблемы развития лесного комплекса: Материалы международной научно практической конференции.– Вологда: ВоГТУ, 2005.–123с.–С.74 – Свиридов Л.Т. Влияние технологических параметров 3.

ленточнопильного станка на качественные показатели процесса пиления [Текст] / Л.Т. Свиридов, А.И. Максименков // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесного комплекса: Сб. науч. тр. / ВГЛТА. – Воронеж, 2003. – Вып.8.–С.139 – 4. Свиридов Л.Т. Ленточнопильное оборудование для лесоматериалов [Текст]: моногр. / Л.Т. Свиридов, А.И. Максименков;

ВГЛТА. – Воронеж:

2004. – 239 с.

УДК 621.313 В.Я.Уфимцев О.Б.Пушкарева С.Н. Вихарев ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ КАК ИСТОЧНИК ПОБОЧНЫХ ДВИЖЕНИЙ КРУПНЫХ АГРЕГАТАХ ЛПК ГОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет»

г.Екатеринбург Получено дифференциальное уравнение для комплексной амплитуды магнитного потока в электродвигателе, дающее колеблющиеся решения в режимах электродинамического резонанса ( 0 = 1 ) и околорезонансном ( 0 1 ) режиме движения ротора, составляющие смысл процессов самовозбуждения машины при изменении параметров работы агрегатов.

Показано, что биения магнитного потока в машине могут привести к разрушительным гироскопическим эффектам в агрегатах ЛПК.

При эксплуатации мощного размалывающего оборудования, установленного на предприятиях отрасли ЛПК отмечены [1] случаи недопустимого возрастания вибрации при пуске (наброс нагрузки) и остановке (сброс нагрузки) электроприводов, включающих электродвигатели. Амплитуда колебаний вибрации в этих переходных процессах возрастает в сравнении с установившемся режимом работы при:

сбросе нагрузки в (2…3) раза при набросе – в (18…25) раз.

Известны главные причины возникновения вибрационных процессов в агрегатах, эксплуатируемых в отрасли. Однако дополнительным источником таких процессов могут служить электромагнитные и электромеханические переходные процессы в электрических машинах.

Средствами макроскопической теории можно показать [2], что математическая модель машины сводима к магнитной схеме замещения (рис.1), инвариантной как роду, так и режиму работы с параметрами:

2 w 2 r С2 = R2 = ( + ) R + ( RL RC RСВ ) ;

L2 = ( + ) L ;

2 (1) 1 s где R2 - активное магнитное сопротивление, обусловленное дифракцией продольной волны поля в ферромагнитных участках зубцовых слоев и спинках статора и ротора;

(RL RC ) - активное магнитное сопротивление, определяемое индуктивным RL и емкостным RC электрическими сопротивлениями, включенными в цепи обмоток;

RСВ активное магнитное сопротивление машины, вносимое обмоткой возбуждения;

r2.- активное электрическое сопротивление обмотки ротора при нагрузке.

Машина, как правило, работает в режиме, близком к электродинамическому резонансу (ЭДР). Существенный признак ЭДР – движение ротора машины с частотой возмущения 1 при минимальном значении магнитного напряжения. Не трудно понять, что машина должна быть подчинена условию 1 = 0 ( 0 -частота собственной волны движения ротора). Этому условию, в частности, соответствует посылка: число полюсов обмотки статора должно быть равно числу полюсов ротора синхронного двигателя. Однако предпочтительное укорочение шага обмоток приводит к возникновению условия 1 0.

Рис.1 Резонансный магнитный контур Это одна из очевидных, существенных взаимосвязей между параметрами машины. Уравнение для контура (см.рис 1) с параметрами (1), в целях упрощения выкладок, можно привести к виду:

q + 2nq + k 2 q = h sin pt ;

(2) R ;

k = k 2 n 2 ;

p = 1;

k = ;

h = U1m, q = 2 ;

2n = 2 ;

k 2 = (3) L2 L2C * где Ф 2 - магнитный поток в зазоре между статором и ротором;

k = 0 частота собственных волн электромагнитного поля;

k = частота свободных волн того же поля.

Общее решение уравнения (2) можно записать:

q = e nt (C1 cos kt + C 2 sin kt ) + * sin ( pt + );

h k 2 ;

(4) * 2 2np * = arctg = 1 p k + 2np k * * k 1 p k где С1,С2 – постоянные, определяемые из начальных условий.

Определяя магнитный поток с учетом введенных в (3) подстановок, можно описать процесс самовозбуждения машины на основе (4) для:

резонансного режима (рис.2а) движения ротора ( 1 = 0 ) ф Фm sin(1t + ) + e nt Фm t cos(t + ). ;

(5) околорезонансного режима (рис.2 б) движения ротора ( 1 0 ) ф = Фm (1 e nt )sin t 2Фm sin t cos 1t + 2Фm (1 e nt )cos sin t. (6) t Рис.2 Представление апериодического (а) и периодического (б) СВ а б Первое слагаемое в (5) соответствует предыстории процесса самовозбуждения машины - стационарному режиму;

второе - возникает вследствие электромагнитного переходного процесса. Такой процесс происходит на свободной частоте волны магнитного потока, равной = 0 2 (R2 2L2 )2. (7) Из (7) следует, что частота собственных волн машины - величина комплексная, поэтому из (3) можно записать 0 = + j 2n, 2n =. (8) Понятие частоты собственной волны машины включает в свое содержание важный признак - это функция, которую можно определить как 2п (9) 0 = 0 m e j ;

= arctg ~ = arctg, e где 0 m - амплитудное значение частоты волны вращения ротора;

- угол нагрузки, обусловленный диссипацией энергии.

Обобщая выявленный таким образом существенный признак собственной частоты машины как комплексной величины, можно иметь ~ 0 = 0 m e j, (10) где – угол нагрузки машины, включающий, в частности, и.

Высказанное суждение относится к одному из отличительных признаков собственной частоты машины: оставаясь неизменной внешне по модулю в различных переходных и других процессах, она при этом изменяет свою фазу, т.е. по существу является варифазной:

0 = const;

= var. Последнее представление является посылкой для следующего суждения: при сбросе и набросе нагрузки агрегата, возникает механический удар по стационарно вращающемуся ротору, который дает начало электромеханическому переходному процессу.

Возвращаясь к равенству (10) и располагая ортогональные компоненты в декартовых осях соответственно: y ;

2n x,можно получить уравнение поверхности, порoждаемой вращением линии ab (рис.3 а) около оси оx y = x 2 + y 2 или 0 = + 2, 0 = + j.

(11) Последнее уравнение описывает сложное движение концов вала любой машины в форме прецессии – движения твердого тела, имеющего точку подвеса о (рис.3б), которое слагается из вращения с частотой вокруг оси ротора и ортогонального по отношению к вращения с частотой вокруг оси оx.

а б Рис.3. Прецессия ротора По результатам определения магнитных потоков (5), (6), возникающих в процессе наброса и сброса нагрузки в агрегатах, можно вычислить вибрационную электромагнитную силу ротора электродвигателя, входящего в состав электропривода [1] в виде f ВЕ С ВФm sin (t ), (12) где СВ – постоянная для конкретного электродвигателя.

Согласно (5) и (6) Фm самовозбуждение может достигать весьма больших значений. В этом случае и радиальные силы имеющие квадратичную зависимость так же возрастают в десятки и сотни раз. Не трудно записать [1] дифференциальные уравнения радиального движения ротора с сочлененным с ним рабочим органом агрегата, которое и дает объяснение возникающих возмущенных движений агрегата в переходных электромеханических процессах в виде мощной вибрации. Способствует возникновению такой вибрации механических перенапряжений в конструктивных элементах и прецессия ротора, описанная выше. В зависимости от конструкции подшипниковых узлов электродвигателя (например, стояковые) и приводимого агрегата, вращение конца ротора с частотой может преобразоваться в качку в плоскости хоу (см. рис. 3), а тогда возможно возникновение разрушительных гироскопических сил Fгпр [3] (см. рис. 3б). Известны случаи, когда при переходных режимах (при пуске) рафинеров производства термомеханической массы ОАО «Соликамскбумпром» срезались фундаментные болты мощных синхронных двигателей. Это приводило к серьезным авариям и простоям целой линии по производству газетной бумаги.

Библиографический список Вихарев С.Н., Сиваков В.П., Душинина С.А. Виброзащита 1.

рафинеров производств химико – термомеханической массы. Целлюлоза, бумага, картон 2006, № 1 с. 66, 67.

Уфимцев В.Я. Макроскопический анализ 2.

электродинамических процессов в электрических машинах. Теоретические основы электромеханики.-Екатеринбург: изд-во Урал. гос. лесотехн. ун-та.

2005. - 536с.

Булгаков Б.В. Прикладная теория гироскопов. – М.: изд-во 3.

Моск. ун-та. 1976. – 400с.

УДК 621.313 В.Я. Уфимцев, О.Б. Пушкарева ОБОБЩЕННАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ ЛПК ГОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет»

г.Екатеринбург Описана новая инвариантная математическая модель электрической машины, пригодная для прикладных исследований динамики агрегатов ЛПК.

Исследование специфических проблем электрических машин, например, с разомкнутыми магнитопроводами или с экранирующими элементами, ведут на основе упрощённого уравнения Гельмгольца.

Однако интерпретация решения этого уравнения зачастую требует использования изощрённого изобретательства на самых ближних подступах к проблемам и, зачастую, достаточно рано приводит исследователей в тупик, делая недосягаемыми решения многих злободневных вопросов электромеханики (концевые эффекты, коммутация, качания машин и самовозбуждение, и т.д.), что ведёт к сужению творческого кругозора, ограничивая исследователей анализом отдельных частных случаев, не поддающихся индуктивным процедурам.

Теоретические исследования, проводимые на кафедре энергетики УГЛТУ на протяжении ряда лет, позволили дать новое, достаточно простое толкование решений упрощенного уравнения Гельмгольца для магнитных цепей машины в виде затухающих в ограниченном ~ пространстве прямо - и обратно - ходовых волн магнитных напряжений u ~ и потока ф :

~ u = e xU e j ( t ± x ) ;

(1) m = ~ ф = e xФm e j ( t ± x ± ) (2) = = 6k ± 1 ;

k = 1,2,3,...

Фm Um ;

= ;

Фm = Um = ;

(3) ( ) ( )( ) 1 = GR 2 LC + R 2 + 2 L2 G 2 + 2C 2 ;

(4) 2 ( ) ( )( ) 12 = LC GR + R 2 + 2 L2 G 2 + 2C 2 ;

(5) 2 ( )( )( ) R 2 + 2 L2 G 2 + 2C 2 RG + 2 LC = arctg 2, (6) ( )( )( ) R + L G + C + RG + LC 2 22 2 22 содержащих следующую конкретную интерпретацию для магнитных параметров машины: порядок гармонической волны электромагнитного поля;

R- активное магнитное сопротивление для продольной волны электромагнитного поля машины, с учётом зазора;

G активная магнитная проводимость поперечной волне того же поля в зубцовых слоях;

L- магнитная индуктивность машины, определяемая, в частности, потерями энергии в спинках магнитопроводов, статора и ротора;

C- магнитная ёмкость, обусловленная магнитным рассеянием (рис.1).

Рис. 1. Магнитная схема замещения электродвигателя привода агрегата.

Преобразование энергии в зазоре учтены введением в магнитную схему замещения машины магнитной ёмкости C2 Интерпретация решений уравнения Гельмгольца для искажающей машины как магнитной цепи с распределёнными параметрами принципиальное положение макроскопической теории электромеханических систем [1]. Такое положение позволило привлечь к анализу электромагнитных и электромеханических процессов в электроприводах теорий:

относительности;

геометрической оптики;

колебаний;

волн;

электродинамики;

звука;

рядов и т.д., однако при сём, и это главное – обратить внимание на малозаметное в обычных условиях свойство электромеханических систем – наличие у них в случаях искажений свободных частот k, т.е. в обычном понимании собственных частот в диссипативных средах с распределёнными параметрами, определенных [1] в виде:

1 R G R G k = ± j ok ;

+ (7) 4 L C 2 L 2C k=1,2,3 …, n, а для основной гармонической волны в установившемся режиме – 1 R G = 0 j ;

= +. (8) 2 L C Представление волн поля машины в виде встречно распространяющихся затухающих волн носит общий характер и обладает практически неограниченными возможностями для его интерпретации в содержательной теории электрических машин. Объем данной статьи не позволяет продемонстрировать эту мысль в полной мере, но отдельные примеры такой интерпретации могут оказаться не лишними. Так, наличие в решениях (1), (2) прямо – и обратно – ходовых волн легко подчинить законам Декарта – Снеллиуса [1] и установить взаимно- однозначное соответствие между падающей и отраженной волнами как волнами статора и ротора. При этом органично увязать преломленные волны с потерями мощности в машине. Возможность использования теории волновых процессов делает математическую модель машины инвариантной во многих отношениях:

- явление Доплера, присущее распространению преломленных волн, с учетом функционального преобразования 1st = - по отношению к асинхронному и синхронному двигателям;

- использование угла нагрузки или скольжения машины с различными знаками – к генераторному и двигательному режимам;

- затухание волн в решениях (1), (2) полностью интерпретируется как пространственное изменение поля в зазоре реальных машин с разомкнутым магнитопроводом (рис. 3);

- имея в виду, что магнитное напряжение U и намагниченность поляризуемых материалов М – равнозначащие понятия, математическая модель может быть применена и к устройствам непосредственно относимым к электрическим машинам, например, к магнитным муфтам.

Возможно эквивалентное преобразование типовой схемы магнитной системы с распределёнными параметрами (см. рис. 1) к более конкретной математической модели, позволяющей принять во внимание нагрузку на валу машины Х 2 s = C2 (рис.2) и содержащей два параллельных взаимосвязанных канала: отражения и утечки электромагнитных волн.

Рис. 2 Результаты экспериментального исследования изменения магнитного потока вдоль зазора: 1 - = 0,228, 2 - = 0,09 ;

3 - = 0,129 ;

4 = 0,071.

Средствами макроскопической теории можно показать [1], что модель машины сводима к магнитной схеме замещения (рис. 2), инвариантной как роду, так и режиму работы с параметрами:

w2 r R2 = ( + 2 ) R + 2 ( RL RC RCB );

L2 = ( + 2 ) L;

X 2 s = ;

C 2 = 2, ( C 2 ) где RL - RC - активные магнитные сопротивления, определяемые индуктивным ( RL ) и емкостным ( RC ) электрическими сопротивлениями, включенными в цепи обмоток;

RCB -активное магнитное сопротивление машины, вносимое обмоткой возбуждения;

r2 – активное электрическое сопротивление цепи ротора, обусловленное электромеханическим преобразованием энергии в зазоре двигателя.

Рис. 3. Г-образная магнитная схема замещения электропривода.

В главном канале происходит электромеханическое преобразование энергии с учётом магнитного рассеяния ( ), а в канале утечки – магнитное рассеяние в условиях нагружения машины. Несомненным достоинством такой модели электродвигателя является комплексный подход к учёту процессов рассеяния и электромагнитных потерь в машине, что невозможно в известных до сей поры математических моделях. Именно этот комплексный подход выявил наличие в машине собственной ok и свободной k частот электромагнитных волн (7, 8), являющихся ключом к разгадке многих малоисследованных электромагнитных и электромеханических системах явлений, таких как самовозбуждение и качание роторов электрических машин, могущих приводить к непредсказуемым динамическим перегрузкам в мощных агрегатах, используемых на предприятиях отрасли.

К одной из особенностей разработанной схемы замещения (модели) электродвигателя (см. рис. 1) можно отнести приверженность ее к магнитной цепи машины, что смещает эту модель на достаточно высокий уровень электромеханики – уровень теории поля – макроскопический.

Известно [2] место названного уровня в системе научного познания современной электротехники:

- уровень электрических цепей;

- макроскопическая теория электромагнитных процессов;

- квантовая электродинамика.

Следует, однако, заметить, что указания на возможность создания теории электрических машин на макроскопическом уровне появились давно [3], несмотря на их кажущуюся нецелесообразность [4], но заметных шагов в этом направлении до сих пор не сделано. Работы, проводимые на протяжении ряда лет на кафедре энергетики УГЛТУ, являются существенным вкладом в этом направлении.

Библиографический список 1. Уфимцев В.Я. Макроскопический анализ электродинамических процессов в электрических машинах. Теоретические основы электромеханики. Екатеринбург:, Уральск. гос. лесотехн. ун-т, 2005. – 536 с.

2. Тамм И.Е. Основы теории электричества. – М.: Наука, 1989. 504 с.

3. Вольдек А.И. Электрические машины. – Л.: Энергия, 1974. – 840 с.

4. Уайт Д., Вудсон Г. Электромеханическое преобразование энергии.

– М.;

Л.: Энергия, 1964. – 528 с.

УДК 630*232.315.4 Л.Т. Свиридов, Н.Д. Гомзяков, А.И. Новиков, А.Н. Томилин, М.С. Хрипченко, Т.Л. Свиридов НОВЫЕ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

г.Воронеж В статье представлены перспективные технологии обработки лесных семян при воспроизводстве лесов и лесоразведении, а также восстановления дубрав на вырубках. Приведены технические средства для реализации данных технологий.

На основании действующего Лесного Кодекса РФ, уделяющего значительное внимание воспроизводству лесов и лесоразведению, возрастает потребность в семенном материале, особенно основных лесообразующих пород. В настоящее время в нашей стране и ближнем зарубежье практически не выпускаются машины и оборудование для обработки лесных семян. Существующие и используемые конструкции типа МОС-1 и МОС-1А недостаточно совершенны и практически, имея циклическую схему обработки семян, не обеспечивают получение качественного посевного материала. В них семена для доведения до высоких посевных качеств пропускают три раза через рабочие органы, в результате чего почти в такое же число раз снижается производительность, повреждается до 7 % семян, а потери семян в отходы составляют 8-15 % общей исходной массы, что в современных экономических условиях недопустимо.

Поэтому в ВГЛТА разработаны технологии и технические средства для первичной и вторичной обработки семян [1,2], которые устраняют вышеотмеченные недостатки. Следует отметить, что в первичную обработку входят технологии обескрыливания, выделения семян из плодов-бобов, предварительной очистки (элиминирование обломков веточек и крылаток, крупных примесей) и сортирования семян. Вторичная обработка включает технологии вторичной очистки (элиминирование трудноотделимых примесей и отходов) и калибрования семян по массе, плотности и размерам.

Предлагается технология первичной обработки семян как для хвойных, так и для стручковых пород.

Основа технологии первичной обработки семян хвойных пород – в двухстадийном воздействии на них рабочих органов, осуществляемом по непрерывной схеме. Для ее реализации предлагается универсальная малогабаритная семяочистительная машина непрерывного действия (рис. 1, а и б) (а.с. СССР 1144655, 1528358, 1628958, пат. РФ 2089055, 2235450), в которой процесс отделения крылаток от семян осуществляется на 1 стадии в загрузочном бункере («мягкий» режим), на 2 стадии – непосредственно в обескрыливателе («нормальный» режим).

Предварительная очистка проводится в системе воздушной очистки, состоящей из вертикального аспирационного канала, осадочной камеры и вентилятора, и сортируются на решетном стане. Загрузочный бункер и обескрыливатель объединены в единый блок, называемый загрузочно обескрыливающим устройством непрерывного действия (ЗОУ НД) (рис. 1, б), в котором происходит последовательная сепарация семян через сетки с мелкой, средней и крупной ячейками.

б Рис. 1. Схема универсальной малогабаритной семяочистительной машины непрерывного действия (а) и а загрузочного обескрыливающего устройства (б):

1 – загрузочный бункер;

2 и 3– верхний и нижний отсеки загрузочного бункера;

4 – днище;

5 – шнеково-щеточный питатель;

6 и 13 – загрузочное и разгрузочное отверстия;

– сетчатая рабочая поверхность;

8 – обескрыливающий барабан;

9 – верхний полуцилиндр;

10 – нижний полуцилиндр;

11 – основные щеточные элементы;

12 – дополнительные щеточные элементы;

14 – разгрузочное окно обескрыливателя;

15 – приемный лоток;

16 – клиноременная передача;

17 – электродвигатель;

18 – осадочная камера ;

19 – аспирационный канал;

20 – вентилятор;

21 – дроссельная заслонка;

22 – решетный стан;

23 – сборники семян;

24 – рама Основа технологии первичной обработки семян стручковых пород заключается в предварительном разрушении стручка на отдельные части, истирание терочными устройствами, состоящими из дисков со штифтами и щетками, и последующей подачей этой массы в шелушильную камеру.

Отличительной особенностью машины для извлечения лесных семян из плодов-бобов (а.с. № 967399, 1192723, 1266492, пат. РФ № 2156557) является выполнение загрузочного бункера и шелушильной камеры в виде усеченных конусов развернутых относительно друг друга на 180°.

Предлагается технология вторичной обработки лесных семян, заключающаяся в разделении последних в воздушном потоке по массе (плотности) на легкую и тяжелую фракции (пневмосортирование). В дальнейшем происходит калибрование тяжелой фракции по размерам с использованием решетного и безрешетного рабочих органов и элиминирование трудноотделимых примесей (хвоя, мелкие примеси и отходы).

Технология пневмосортирования отличается совмещением пневмоканала с осадочной камерой, что наглядно демонстрирует пневмосепаратор лесных семян (пат. РФ № 2150338), состоящий из вентилятора, установленного над осадочной камерой, бункера для засыпки семян, приемников для легких и полноценных семян. Также техническое средство снабжено дозирующим устройством, герметично совмещенного с воздуховодом, что позволяет упростить конструкцию, удешевить производство, повысить производительность и качество разделения семян на фракции.

В технологию решетной обработки семян, являющейся классической в теории сепарирования, внесены принципиально новые элементы, касающиеся изучения и разработки теории виброперемещения, на основании которых создана решетная установка. Она состоит из рамы, на которой установлены загрузочный бункер с выпускной щелью, щеточный барабанный питатель, решетный стан и привод колебаний решетного стана. В решетной установке использован, согласно теории Быкова В.С., технологический принцип негармонических колебаний решетного стана. Решетный стан закреплен на раме с помощью двух пар подвесок, расположенных на противоположных концах решет с возможностью изменения длины и амплитуды колебаний (пат. РФ на полез. модель № 46685).

Наряду с этим разработаны новые элементы технологии дозирования, реализованные в дозирующих устройствах технических средств для обработки лесных семян. В частности, установка в зоне выпускной щели бункера гребенчатой регулировочной заслонки и отсечение питателя от семенной массы специальной наклонной перегородкой (пат. РФ 2167725). Указанные особенности позволяют повысить качество очистки на 6-8 % и производительность – на 8-13 %.

Однако решетные технические средства имеет один недостаток – происходит застревание семян в отверстиях пробивных полотен, которые очень трудно извлечь, так как толщина полотна соизмерима с толщиной мелких семян хвойных пород, поэтому требуются специальные очистительные устройства для устранения этих недостатков.

Более перспективной является технология безрешетной обработки семян, в основе которой лежит технологический принцип перемещения сортируемых по толщине семян в узком пространстве между двумя наклонными вальцами (или дисковыми рабочими органами) с величиной щели от минимального размера в зоне подачи (начало разделения) к увеличивающемуся размеру в зоне их окончательного разделения. В ВГЛТА разработан ряд технических средств безрешетного типа – вальцовых (пат. РФ №2111068, №2170147) и дисковых (пат. РФ №2179079), обеспечивающих вторичную очистку и сортирование семян.

Актуальность и новизна технологии заключается в использовании в качестве рабочих органов технических средств гладких вальцев, вращающихся в противоположные стороны, или ступенчатых, расположенных попарно, с питателем, выполненным в виде пары наклонных, вращающихся в противоположные стороны гладких вальцов, установленных в начале сортирования, (пат. РФ №2170147), или дисков различного диаметра, насаженных на вал, которые образуют между собой кольцевые щели прямоугольного сечения с величиной щели от минимального в зоне подачи (начало разделения) к увеличивающемуся размеру в зоне их окончательного разделения.

Исследования показали, что семена хвойных пород, предназначенные для высева в питомниках, целесообразно разделять на четыре фракции с поперечным размером лесных семян хвойных пород (толщиной семян), равным в первой фракции 1,0-1,25 мм, второй фракции – 1,25-1,5 мм, третьей фракции – 1,5-1,75 мм, четвертой фракции – 1,75-2, мм. При этом во фракциях образуется выровненный посевной материал, в котором масса 1000 шт. семян соседних фракций отличается в среднем на 15 %, что важно для последующего дифференцированного высева. Кроме того, выделение семян мелкой фракции (1,0-1,25 мм) и высев их в первую очередь позволяет сохранить всхожесть всей семенной партии при длительном хранении.

Использование технологии безрешетной обработки семян и предложенных технических средств позволяет за два цикла обработки лесных семян хвойных пород достичь показателя чистоты семенной массы 96 %, повысить производительность на 2-3 %, эффективно выделить из лесосеменного материала трудноотделимые примеси в виде хвои и ее фрагментов (до 99,6 %) и разделить семена на четыре размерные фракции:

мелкую, среднюю, среднекрупную и крупную.

Одной из прогрессивных технологий восстановления дубрав является технология посева желудей на лесокультурных площадях, вырубках и гарях.

В Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА) данная технология реализована в способе посева желудей на задернелых лесных почвах (пат. РФ 2236107). Ее особенностью [3] является последовательное выполнение ряда технологических операций – разрезания слоя почвы тремя плоскостями, подрезки и удаления дернины, фрезерования посевной канавки, высева желудей и заделки бороздки – одним агрегатом с определенными технологическими параметрами.

Устройство для предпосевной обработки почвы и посева крупноплодных лесных семян (пат. РФ 2271641) состоит из несущей рамы с навесным устройством, трех дисковых ножей для разрезания дернины, почвоуглубителя-дерноснима, волнового диска, высевающего аппарата катушечно-лопастного типа с цепным приводом от колеса, снабженного грунтозацепами, и уплотняющего катка, установленного в задней части рамы при помощи подпружиненных рычагов, удерживающих его в постоянном контакте с почвой. Отличительной особенностью устройства является дополнительная параллельная установка в передней части рамы трех дисковых ножей, непосредственно за ними установлен почвоуглубитель – дерносним, а следом установлен с возможностью вращения на закрепленной на раме неподвижной оси волновой диск, причем диаметры дисковых ножей определяются по формуле D1 = (2,52,6)H, а диаметр волнового диска D2 находится из соотношения D2 = (1,051,1)D1, где D1 – диаметры дисковых ножей;

D2 – диаметр волнового диска;

Н – глубина посевной бороздки.

Устройство может агрегатироваться с трактором малой мощности, мотоблоком или использоваться в ручном варианте.

Таким образом, применение перспективной технологии и технических средств для посева желудей на вырубках позволяет снизить затраты на воспроизводство дубрав более чем в 7-10 раз за счет значительного уменьшения числа технологических операций и применяемых для этого машин и орудий, а также уменьшить расход посевного материала (желудей) в 30-50 раз.

Использование прогрессивных семяочистительных технических средств технологии воспроизводства лесов и лесоразведении позволяет осуществлять в последующем раздельный высев мелких, средних, среднекрупных и крупных семян. Наряду с этим достигается снижение нормы высева семян в 2-3 раза, что позволит сэкономить 30-35 кг на 1 га лесопитомниковой площади, или, в стоимостном выражении, 150-200 тыс.

руб., а увеличение выхода стандартного посадочного материала с 1,7-2, до 5,0-5,5 млн шт. с 1 га дает экономический эффект по предварительной оценке 300-500 тыс. руб. на 1 га лесопитомниковой площади.

Выставочные материалы по представленной в статье технологиям и техническим средствам демонстрировались в 2007-2008 г. на VII иVIII Московском Международных салонах инноваций и инвестиций, были награждены серебряной медалью и дипломом.

Библиографический список 1. Свиридов, Л.Т. Перспективные технические средства для обработки семян хвойных пород [Текст] / Л.Т. Свиридов, Н.Д. Гомзяков, А.И.

Новиков // Лес. хоз-во.– 2007.– № 2.– С. 44-46.

2. Механизация работ по обработке лесных семян [Текст] / Л.Т.

Свиридов, Н.Д. Гомзяков, А.И. Новиков, А.Н, Томилин // Эколого технологические аспекты лесного хозяйства в степи и лесостепи:

материалы I Междунар. науч.-практ. конф./ Под ред. А.В. Голубева;

ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ».– Саратов, 2007.– С. 65-68.

3. Свиридов, Л.Т. Некоторые аспекты к разработке новой технологии создания и восстановления дубрав семенным путем [Текст] /Л.Т.

Свиридов, М.С. Хрипченко // Лесное хозяйство Поволжья: межвуз. сб.

науч. тр. / Сарат. ГАУ.- Саратов, 2003.- Вып.6, С.32-43.

УДК 631.311.7 С. Н. Орловский УДАЛЕНИЕ КРУПНЫХ ПНЕЙ ИХ ВЫРЕЗАНИЕМ ПО СФЕРИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

г.Красноярск Выполнен обзор конструкций устройства для корчевания пней.

Предложено корчевальное устройство, которое обеспечивает возможность извлечения крупных пней при использовании энергетических средств средней мощности благодаря снижению энергоёмкости процесса и более равномерному распределению потребляемой энергии во времени.

Применение рассматриваемого устройства исключает вынос плодородного слоя почвы вместе с пнями. Рассмотрена теория резания грунта с корневыми включениями по сферической поверхности без разрушения всего объёма разрабатываемой среды.

Качество подготовки почвы почвообрабатывающими орудиями зависит от количества пней. Применяются следующие способы удаления пней: сплошная раскорчевка;

частичная раскорчевка на полосах;

фрезерование надземной части пней;

рыхление почвы полосами с фрезерованием пней. Каждый из этих способов имеет достоинства и недостатки. Сплошная раскорчевка применяется редко из-за высокой энергоемкости. Особенно осторожно к последствиям полосной раскорчевки необходимо относиться в таежной зоне, так как на раскорчеванных полосах площадь минерализованных участков достигает %. На них образуются ямы, в которых застаивается вода и при подготовке почвы и посадке сеянцев гусеницы тракторов погружаются в почву и увеличивают их глубину [1].

Пни корчуют следующими тремя способами: запрокидывают на сторону действием горизонтальной силы;

выдергивают действием вертикальной силы;

выкручивают путем вращения вокруг вертикальной оси [2, 3].

Целью данного исследования является разработка теоретических основ проектирования малоэнергоёмкого корчевателя пней, обеспечивающего их вырезание без существенного нарушения почвы. С энергетической точки зрения корчевание путем разрыва корней нерационально. При корчевании сопротивление достигает максимума только в момент разрыва наибольшей части корней. Основную часть рабо чего времени мощность трактора полностью не используется.

Анализ патентных материалов показывает, что поиски наиболее совершенных средств для удаления пней ведутся с использованием следующих приемов: применение вибрации;

раскалывания пней на части;

полного измельчения на месте;

вырезания путем разделения корней пассивными ножами;

вырезания путем снятия стружки.

Применение вибрации предложено с целью снижения усилий корчевания. Достижение этой цели возможно при условии, когда деформация извлекаемого тела, по сравнению с амплитудами его вынужденных колебаний, настолько малы, что его можно считать абсолютно жестким. Пни, охватывающие большой объем почвы гибкими корнями, представляют собой упругую систему. Поэтому вибрация пней не может дать значительного снижения усилий. Достоинством способа является возможность частичной очистки извлеченных пней от почвы.

Раскалывание пней имеет тот недостаток, что для извлечения их требуются дополнительные технические средства. Измельчение пней на месте сохраняет плодородие почвы и устраняет необходимость операций по сбору и транспортированию пней. Недостатки - большая энергоемкость процесса, низкая производительность.


При вырезании пней пассивными ножами усилие резания зависит от площади сечения корней. В процессе врезания ножа в древесину оно резко возрастает вследствие увеличения объема деформируемых слоев. При определенной глубине врезания усилие достигает величины естественного подпора, после чего корни начинают изгибаться и еще больше защемляют нож. В большинстве случаев разрушение корней осуществляется путем расщепления и разрыва волокон. Поэтому разделение корней пня пассивными ножами требует больших усилий.

При вырезании пней путем снятия стружки требуется значительно меньший подпор со стороны корней, чем при резании пассивными ножами. В этом случае сопротивление резанию определяется площадью сечения срезаемой стружки.

Из анализа основных способов удаления пней следует, что наиболее перспективными являются вырезание пней. Известен корчеватель конструкции Соколова М.Г., вырезающий пни снятием стружки [4]. Он вырезает вокруг пня яму в виде тела вращения с вертикальной направляющей и криволинейной образующей. Его рабочим органам сообщается одновременно два движения - вращательное вокруг вертикальной оси и поворотное относительно горизонтальных осей.

Конструкция обеспечивает очистку пней от почвы за счет отряхивания при вращении рабочего органа до момента выгрузки пня в транспортное средство. Все подвижные соединения орудия располагаются вне почвы.

Возможно крепление рабочего органа на стреле экскаватора или манипулятора, что обеспечит вырезание группы пней с одной установки агрегата.

На рисунке 1 показана принципиальная схема устройства: А - вид сбоку, Б - вид сверху.

А Б 1- ведущий вал, 2- центровка, 3 - механизм подачи, 4 - рычаги поворота рабочих органов, 5 - крестовина, 6 - вал рабочего органа, 7 криволинейный рычаг, 8 - резец, 9 - пень.

Рисунок 1 – Схема рабочего органа для вырезания пней Устройство крепится на ведущем валу 1 с центровкой 2 на конце. На валу 1 также смонтирован механизм подачи 3, кинематически связанный через рычаги 4 поворота рабочих органов в крестовине 5 с валами привода рабочих органов 6. На валах закреплены криволинейные рычаги 7 с резцами 8.

Работает устройство следующим образом. В исходном понижении орудие поднято, рабочие органы 7 удерживаются в крайнем верхнем положении. Передвижением стрелы базовой машины корчеватель ориентируют по центру пня 9, опускают до контакта центровочного сверла 2 с пнём и включают привод вращения. Фиксированное значение подачи осуществляется при помощи резьбового механизма 3, соединенного с рычагами 4.

Движение подачи происходит при вращении вала привода рабочего органа за счёт перемещения втулки по резьбе и повороте связанных с ней рычагов 7 резцами 8. При резании рычаги 7 вырезают вокруг пня сферическую щель. Когда момент трения об рычаги вырезанного монолита почвы с пнём превысит момент сопротивления центрального корня, пень отделится от грунта и начнёт вращаться в образованной рычагами 7 сферической полости. Рабочий орган поднимают над транспортным средством и включают обратное вращение, при котором рычаги возвращаются в исходное положение, и происходит выгрузка пня.

Падающая почва вовлекается во вращательное движение и падает обратно в яму.

По мере заглубления резцов 8 величина подачи уменьшается.

Момент сил резания также уменьшается. Кроме подачи, на это влияет уменьшение радиуса вращения резцов. В то же время при заглублении увеличиваются затраты энергии на трение о стенки ямы и на перемещение почвы. В результате суммарный рабочий момент в процессе резания из меняется незначительно.

Для условий работы корчевателя пней с фрезерным рабочим органом удельная работа е, Дж/м3, может быть представлена в виде суммы: еупр - затрат энергии на преодоления упругих сил резания грунта;

е - преодоления сопротивления вязкопластического течения продуктов резания при удалении стружки из сферического пропила;

ек - прорезания корневых включений;

еотбр - сообщение кинетической энергии продуктам резания;

етр - преодоление трения в трансмиссии привода рабочего органа орудия.

При диаметре вырезаемого пня 0,7 м и частота вращения рабочего органа 1 с-1 скорость резания составляет 0,1 - 4,4 м/с. Для пнистости разрабатываемой среды 10 – 15 % баланс затрат энергии на вырезание пня представлен на рисунке 2. Из представленной диаграммы следует, что с изменением углов резания при повороте рычагов общие затраты энергии возрастают всего на 13 %.

Рисунок 2 – Диаграмма баланса затрат мощности на вырезание пней при повороте криволинейных рычагов на 1 - 30, 2 - 60 и 3 – относительно горизонтальной плоскости Из представленной диаграммы следует, что с изменением углов резания при повороте рычагов общие затраты энергии на вырезание пня возрастают на 13 – 36 %. Затраты мощности на вырезание пней диаметром 0,7 м не превышают 26 кВт, что делает возможность применять устройство для вырезания пней с любым энергетическим средством, оснащённым манипулятором и гидросистемой соответствующих грузоподъёмности и мощности.

Выводы Предложенное устройство по сравнению с известными имеет следующие преимущества:

а) обеспечивает возможность извлечения крупных пней при использовании энергетических средств средней мощности благодаря более равномерному распределению потребляемой энергии во времени и возможности устанавливать режим работы применительно к ее условиям;

б) повышает качество подготовки площадей путем исключения сдвига плодородного слоя почвы и уменьшения его выноса вместе с пнями;

в) повышает производительность труда благодаря совмещению операций по извлечению, очистке и погрузке пней;

г) сокращает затраты средств и материалов на единицу производительности вследствие снижения затрат энергии и массы агрегата.

В настоящее время производится теоретическое исследование момента трения при вырезании пней и удаления стружки из сферического пропила с целью определения оптимальных параметров устройства для вырезания пней.

Библиографический список 1. Ларюхин, Г.А. Система лесохозяйственных машин [Текст] / Г.А. Ларюхин, Н.П. Калиниченко, Г.Б. Климов: Агропромиздат, 1985.

264 с.

2. Рылов, В.Н. Основы современной культуртехники [Текст] / В.Н. Рылов, X.Н. Стариков. М., Колос, 1973. 272 с.

3. Ельцов, Е.И. Механизация культуртехнических работ [Текст] / Е.И. Ельцов, А.М. Лопатин. М., Колос, 1976. 256 с.

4. А.с. 808051, СССР, МКИ А01B 29/04. Корчеватель пней. [Текст] / М.Г. Соколов, опубл.23.06.81, Бюл. № 12.

УДК 536.46 С. Н. Орловский А. Г. Толстихин СНИЖЕНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВА ДИЗЕЛЯМИ ПОСРЕДСТВОМ ЕГО ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ИМПУЛЬСАМИ И МАГНИТНЫМИ ПОЛЯМИ ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

г.Красноярск Описана конструкция устройства для обработки топлива в системах питания дизельных двигателей электрическими импульсами и магнитными полями и принцип её работы. Приведены результаты стендовых испытаний двигателя СМД – 22 на электротормозном стенде с «Устройством …» и результаты его внедрения. По результатам испытаний доказано повышение мощности двигателя и снижение расхода топлива, особенно в режиме неполной загрузки двигателя, а также снижение устойчивой частоты вращения коленчатого вала двигателя под нагрузкой.

Для повышения качества сгорания топлива в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия применяются различные методы его предварительной подготовки. Известны устройства для обработки топлива в двигателе внутреннего сгорания по патентам РФ №№ 2062899, 2106512 и 2107181 (1996 - 98 г.г. [1-3]. Данные устройства или не обеспечивают достижения заявленных технико эксплуатационных показателей, или конструктивно и технологически сложны и требует значительных затрат при изготовлении.

Задачей данной работы является разработка универсального устройства, позволяющего повысить эффективность обработки разных видов топлива, за счет его обработки в электростатическом, электромагнитном и магнитном полях, а также воздействия высоким импульсным пилообразным напряжением и высоковольтным импульсным напряжением независимо друг от друга.

Технический результат применения такого устройства должен выражаться в улучшении качества топлива (повышении октанового числа бензина или цетанового числа дизельного топлива).

Предлагаемое устройство для обработки топлива выполнено в виде опытного образца. Его схема представлена на рисунке 1. Конструкция устройства защищена тремя патентами на изобретение и свидетельством на полезную модель (№ 44152 по классу 7F02M27/04 от 04.11.2004 г.).

1- полый корпус из электроизоляционного бензостойкого материала, 2 и 3 - входной и выходной штуцеры, 4 - электромагнитная катушка соленоида, 5 блок последовательно установленных постоянных кольцеобразных магнитов из 4-х магнитов, со смещением их полюсов друг относительно друга на 90°, 6 - распылитель каплеотрыва с отверстиями 7, 8 - камера расщепления топлива высоким пилообразным напряжением, 9 - камера высоковольтного импульсного расщепления топлива, 10 выравнивающая магнитная камера, 11 - кольцеобразный магнит, 12 – электроды, 13 – преобразователь напряжения.

Рисунок 1 – Схема устройства для обработки топлива Конструктивно устройство, для обработки топлива включает полый корпус из электроизоляционного материала, входной и выходной штуцеры, сообщенные с трубопроводами подачи топлива в двигатель, рабочий канал для прохода топлива, источники высокого и низкого напряжения. Рабочий канал для прохода топлива выполнен в виде распылителя каплеотрыва, начальный отдел которого проходит через электромагнитную катушку соленоида, а последующий, снабжён отверстиями, суммарная площадь которых равна площади входного штуцера. Рабочий канал размещен внутри блока установленных последовательно постоянных кольцеобразных магнитов, полюса которых смещены относительно друг друга. Далее рабочий канал переходит в камеру расщепления топлива высоким пилообразным напряжением, камеру высоковольтного импульсного расщепления топлива и выравнивающую магнитную камеру, смонтированную внутри кольцеобразного магнита.


Устройство присоединяется к топливной магистрали между двигателем и подкачивающим насосом (или между топливным баком и двигателем) и работает следующим образом. Поступающее через входной штуцер 2 топливо подвергается электромагнитной обработке полем, создаваемым обмоткой катушки соленоида и сердечником. Далее, проходя через отверстия 7 распылителя каплеотрыва 6, и под воздействием на топливо постоянных магнитов 5, со смещенными друг относительно друга полюсами, и образующих своеобразную «магнитную спираль» 360°, происходит магнитное турбулентное закручивание потока топлива в момент каплеотрыва. Топливо подвергается как магнитной, так и электростатической обработке путем воздействия на него напряжения вольт по магнитным полям.

При этом происходит ослабление молекулярных связей и изменяется углеводородная структура и молекулы топлива поляризуются. В камере расщепления топлива высоким пилообразным напряжением происходит его обработка высоким импульсным пилообразным напряжением вольт с заданной частотой следования и длительностью. Следующий этап воздействие на топливо высоковольтным импульсом напряжением киловольт в камере 9 высоковольтного импульсного расщепления топлива.

В результате прохождения потока топлива через камеры с импульсным электрическим полем высокой напряженности, происходит его окончательное расщепление на фракции с электризацией. На последней стадии топливо проходит через магнитную камеру 10. Расчётная мощность двигателя для агрегатирования с данным образцом устройства составляет до 1000 кВт по критерию его пропускной способности были проведены исследовательские испытания устройства для обработки топлива в системах питания двигателей электрическими импульсами и магнитными полями, изготовленного главным инженером ООО «Диполь - Сервис»

Толстихиным А.Г. Конструкция устройства защищена патентами на изобретение и полезную модель (№ 44152 по классу 7F02M27/04 от 04.11.2004 г.).

Испытания устройства проводились и использованием дизельного двигателя СМД – 22 на электротормозном стенде кафедры «Тракторы»

КрасГАУ под руководством доцента кафедры В.С. Кирина. Устройство подключалось в топливную магистраль между подкачивающеё помпой и топливным насосом. Для соблюдения чистоты эксперимента перед началом испытаний двигатель работал на проходящем через устройство топливе в течение 20 минут. При испытаниях фиксировались: крутящий момент, развиваемый двигателем, частота вращения коленчатого вала, температура охлаждающей жидкости, давление наддува, расход топлива, расход воздуха, температура всасываемого воздуха и барометрическое давление.

Частота вращения коленчатого вала при испытаниях составляла мин. Было выполнено два этапа испытаний:

- 1- увеличением нагрузки с 36, 40 до 96.36 кВт на стандартном топливе;

2 - увеличением нагрузки с 31,05 до 104,92 кВт на топливе, обработанном в испытываемом устройстве по патенту на полезную модель «Устройство для обработки топлива».

Результаты испытаний представлены в таблице и на графике (Рисунок 2) Таблица – Результаты испытаний устройства для обработки топлива Нагрузка Давление Расход Сн Мощность, Удельный Р, кг наддува, топлива ижен Ne, кВт расход, кПа Gт, г/с ие qуд г/кВт·ч Gт, % Дт Эк Дт Эк Д Э Дт Экс Дт Экс с* с т кс * 17 14,5 8,2 3,0 3,15 2,7 16 36,4 31,05 311,5 25,5 18,5 23,0 8,0 4,3 3,2 34 54,6 39,61 283,5 290, 30,8 25 35,0 18,5 5,05 4,1 23 65,95 53,53 275,7 275, 36,5 32,2 50,0 34,5 5,85 5,15 13 78,16 68,95 269,4 268, 44 38 72,0 46,5 7,1 5,9 20 94,13 81,37 271,5 45 44,5 71,0 65,0 7 6,9 1,5 96,36 95,29 261,5 260, 49 78,0 7,6 104,92 260, * - Дт – дизельное топливо марки ДЛ, Экс – дизельное топливо, обработанное в описываемом устройстве электрическими и магнитными импульсами Графики зависимостей: 1, 3 – N = f(Gт), 2, 4 - q = f(Gт) 1 и 2 – на базовом топливе ДЛ;

3 и 4 на обработанном в испытываемом устройстве топливе.

Рисунок 2 – Графики изменения мощности и расхода топлива при испытаниях двигателя СМД-22 с устройством для обработки топлива и на стандартном дизельном топливе ДЛ Из представленных в таблице и на рисунке 2 результатов испытаний можно сделать следующие выводы:

1. Испытываемое устройство для обработки топлива по свидетельству на полезную модель № 44152 во всех случаях обеспечивает повышение мощности двигателя;

2. Расход топлива наиболее значительно снижается при загрузке двигателя по мощности на 0,4 - 0,6 Ne, при увеличении нагрузки интенсивность снижения расхода топлива уменьшается;

3. При испытаниях на обработанном в устройстве топливе устойчивая частота вращения коленчатого вала двигателя под нагрузкой снижается на 50 %;

4. Минимальная частота вращения коленчатого вала, требуемая для пуска двигателя, также уменьшается на 50 %.

Анализ выхлопных газов по составу и дымности при испытаниях не производился. По данным автора настоящего устройства А.Г. Толстихина, установка его производилась на сухогрузный теплоход с мощностью двигателя 1000 кВт. Применение обработанного электрическими и магнитными импульсами дизельного топлива позволила получить его экономию на маршруте Красноярск – Дудинка - Красноярск в размере тонны. Замеры производились по двум последовательно выполненным теплоходом рейсам. Применение устройства позволяет повысить цетановое число дизельного топлива на 5 - 8 единиц, снизить дымность выхлопных газов дизельного двигателя на 25 - 30%.

В настоящее время решён вопрос об установке устройства данной конструкции на суда Енисейского речного пароходства, тепловозы красноярского отделения РЖД и тракторы типа К- агропромышленного комплекса.

Библиографический список 1. Патент 2062899, РФ, МПК F02M27/04 Устройство для магнитной обработки топлива А.С. Ковалева [Текст] / А. С. Ковалев, опубл.10.03.98.

2. Патент 2106512, РФ, МПК F02M27/04 Устройство для электростатической обработки жидкого топлива [Текст] / Н.Л. Егин, В.В Татарнов,. В.А Бойков,. А.А. Борщ, опубл. 20. 03. 98.

3. Патент 2107181, РФ, МПК F02M27/04 Устройство для обработки топлива в двигателе внутреннего сгорания [Текст] / Е.М Захватов, В.Н Лыженков. опубл. 27. 06. 96.

УДК 674.815-41.004.8 А.Г. Ермолович П.С. Шастовский В.В. Ромашенко ПУТИ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЗВРАТНЫХ ОТХОДОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПЛИТ ИЗ ИЗМЕЛЬЧЕННОЙ ДРЕВЕСИНЫ СО СВЯЗУЮЩИМ ПРИ КАЛИБРОВАНИИ ПЛИТ ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

г. Красноярск В докладе рассмотрен способ получения возвратных отходов из плит (ДСтП), с целью повторного использования в производстве плит. В настоящее время на заводах производящих плиты этого не делали, в связи с засоренностью отходов абразивным материалом лент, которые шлифуют эти плиты до нужного размера и во-вторых необходимостного повышенного расхода связующего для возвратных расходов из-за пылевидного состояния. Эта проблема решается, если исключить использование шлифовальной ленты, заменив её специальным режущим узлом повышенной стойкости, позволяющим в работе получить требуемую фракцию отходов отвечающей процессу формирования ковра и последующего прессования.

Заводы, выпускающие древесностружечные плиты в позиционных или непрерывных прессах не гарантируют постоянной толщины плит из-за многих переменных факторов – температуры процесса прессования, влажности щепы, изменчивости характеристик щепы из-за породного состава, времени выдержки в прессе, качества связующего, деформационных параметров металлоконструкций пресса и т.д. В связи с этим, для плит идущих на конструкционные изделия, мебель, строительные конструкции и т.д., производит шлифовку плит в размер.

Литературные данные показывает, что в среднем по заводам страны в отходы при калибровке уходит до 10%. Отходы имеют пылевидное состояние, засорены абразивом, поэтому их не вводят обратно в процесс производства новых плит, а сжигают.

Авторами предложен способ калибровки ДСтП двух подвижной винтовой фрезой, что позволило получить отходы отличные по фракции от способа шлифования. Способ калибровки фрезой позволяет при любой скорости подачи плиты исключить волну от инструмента на поверхности, иметь высокую стойкость инструмента и отходы без абразива и нужной фракции. Фракционирование проводили на оборудование «WU-4» (рис. 1).

Результаты исследований показали:

1. Отходы, полученные путем фракционирования на ситах с диаметром отверстий 5;

3;

2мм применимы в производстве ДСтП для внутреннего слоя после дополнительного осмоления.

2. Отходы, полученные путем фракционирования на ситах с диаметром отверстий 1,25;

0,85;

0,25;

0,0мм применимы в производстве ДСтП для наружных слоёв, после дополнительного осмоления.

Из полученных отходов на лабораторном прессе были изготовлены плиты плотностью от 685кг/м3 до 711кг/м3. Максимальная величина обратных отходов во внутреннем слое плиты доходила до 30%.

Полученные плиты были сданы в Аккредитованную испытательную лабораторию ЗАО «Красноярский ДОК» для определения следующих показателей:

- Содержание формальдегида;

- Предел прочности при изгибе;

- Предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти плиты.

y = -121,43x6 + 1350,2x5 - 5116,2x4 + 7843,8x3 4365x + 811,81x + 16000 Масса отходов на сите, г.

R = -2000 0 1 2 3 4 5 Диаметр сита, мм.

а б в Рисунок 1 – Результаты фракционирования: а – фракционирование на оборудование «WU-4»;

б – результаты фракционирования;

в – график зависимости массы отходов от диаметра сита и наиболее близкое уравнение регрессии.

а б в Рисунок 2 – Плиты ДСтП из возвратных отходов: а – плита ДСтП № лабораторного изготовления, в наружных слоях находятся 60% стружки от калибрования винтовой фрезой;

б - плита ДСтП № 5 лабораторного изготовления, 40% стружки Красноярского ДОКа = кг/м и наружные слои полностью сформированы из возвратных отходов;

в – плита ДСтП № 6 лабораторного изготовления внутренний слой которой содержит максимальный % возвратных отходов (30%) для исследования на формальдегид и прочностные показатели.

Таблица 1 – Результаты испытаний древесностружечных плит в составе которых включено до 30% возвратных отходов после калибрования ДСтП ротационной винтовой фрезой Предел Содержание прочности при формальдегида, Предел растяжении Влажность мг на 100г прочности при перпендикулярн Образцы плит Номинальн плиты в абсолютно изгибе, МПа о пласти плиты, для исследов- ая толщена момент сухой плиты МПа аний плиты, мм испытаний, ГОСТ ГОСТ ГОСТ % Факт Факт 10636– Факт 27678– 10635– 88 88 Образцы контрольные 3ёхслойные из не плиты не менее до 30 менее 16.2 6 20 27.5 0. заводского 0. 13. изготовления, калиброванны е фрезой Образцы плиты лабораторног о не изготовления не менее до 30 менее с включением 14.7 6 21 26.2 0. 0. до 60% 13. возвратных отходов в наружных слоях Образцы плиты лабораторног о не не менее изготовления до 30 менее 14.7 6 22 26.2 0. 0. со 100% 13. включением в наружных слоях плиты Образцы 3ёхслойных плит с 30% содержанием не возвратных не менее до 30 менее 14.2 6 24 25 0. отходов от 0. 13. массы плиты во внутреннем слое После испытаний все показатели находятся в пределах рекомендуемых ГОСТами, по формальдегиду 30мг на 100г абсолютно сухой смеси, 13 и 0,35 МПа предел прочности при изгибе и предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти.

Библиографический список 1. Ермолович, А.Г. Альтернативные схемы станков для калибрования композиционных плит на основе древесины [Текст] /А.Г.

Ермолович, В.В. Ромашенко, П.С. Шастовский/ Хвойные бореальной зоны;

Сборник СибГТУ;

Красноярск: СибГТУ.-2008г. Вып. №15. – с.140 2. Корчаго, И.Г. Древесностружечные плиты из мягких отходов [Текст] / И.Г. Корчаго. – М.: Лесная промышленность, 1971. – 104с.

УДК 691.1.0048 А.Г. Ермолович П.В.Цаплин В.В. Ромашенко ВЛИЯНИЕ ТЕРМОСИЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ПЛИТ ИЗ ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ИХ КАЛИБРОВАНИИ ВИНТОВОЙ ФРЕЗОЙ ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

г. Красноярск В докладе рассмотрен способ получения термосилового воздействия на обрабатываемую режущим инструментом плиту в процессе её калибровки. Конструктивно это реализовано на общем валу с винтовой фрезой, позволяя обеспечить снижение шероховатости плиты и увеличение стойкости инструмента при получении мебельных заготовок.

Отличительная особенность калибровки плитных материалов винтовой фрезой состоит в «организованном» снятии припуска плиты с последующим выглаживанием поверхности цилиндрической кромкой фрезы находящейся за лезвием. Ширина кромки при работе фрезы незначительна, постоянно увеличивается из-за затупления, а также при правке фрезы. В теории и практике обработки древесины известна целесообразность термосиловой обработки поверхности материала прокаткой, при которой идет расплавление ворса и смолистых составляющих древесины и её вдавливание в поверхность плиты для снижения шероховатости поверхности. Использование термопрокатного вальца позволяет на порядок увеличить зону обработки откалиброванной плиты цилиндрической поверхностью нагретого вальца. Применительно к калибровке плит ДСтП нами реализована схема термосиловой обработки представленной на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема калибровки плиты винтовой фрезой и термопрокатом.

Рисунок 2 - Узел резания с термопрокатным вальцом: 1–первичный вал;

2–вторичный вал;

3–шкив привода первичного вала;

4–опоры подшипников первичного вала;

5–водило;

6–опора подшипников вторичного вала;

7–опора хвостовика вторичного вала;

8–крепёжные болты опор вторичного вала;

9–коническая передача;

10–фреза;

11–термопрокатный валец;

12 – крепёжные болты фланца опоры вторичного вала;

13–наборные шайбы для изменения положения фрезы на валу;

14–крепёж механизма резания к станине.

Особенность работы вальца на поверхности плиты заключается в том, что радиус обкатки вальца (R2) меньше радиуса работы винтовой фрезы (R1), в связи, с чем валец работает только на калиброванной поверхности плиты. Для эффективной работы его по снижению шероховатости – расплавлением ворса и его вмятие в тело плиты является усилие прижима Р по длине контакта и температура вальца (Т) достаточная для термического разложения целлюлозы плиты.

Изменяя параметры угловых скоростей W1, W2, W3 узла обработки, скорости подачи заготовки (Y) и снимаемого припуска (h) добиваемся требуемой шероховатости поверхности плиты.

Исследования проводились при следующих параметрах:

- Число оборотов водила, об/мин – - Число оборотов фрезы, об/мин – - Число оборотов вальца, об/мин – - Температура вальца, С0 – - Усилие прижима, н/пог.см. – Библиографический список Ермолович, А.Г. Альтернативные схемы станков для калибрования композиционных плит на основе древесины [Текст] /А.Г. Ермолович, В.В.

Ромашенко, П.С. Шастовский/ Хвойные бореальной зоны;

Сборник СибГТУ;

Красноярск: СибГТУ. – 2008г. Вып. №15. – с.140- УДК 630.377.04 П.Г. Колесников ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ АНАЛИЗА НАГРУЖЕННОСТИ СТРЕЛЫ СКИДДЕРА ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

г. Красноярск В статье рассмотрена методика определения нагруженности стрелы скидера с использование систем трехмерного твердотельного и параметрического моделирования В процессе работы скидера, при трелевке хлыстов и деревьев с кроной, возникают большие динамические нагрузки. Большую часть нагрузок воспринимает на себя стрела, тем самым, являясь наиболее нагруженным элементом.

В связи с тем, что стрела является сложной конструкцией, ее расчет с использованием стандартных методов трудоемок и занимает длительное время, что в конечном итоге приводит к удорожанию машины и снижению экономического эффекта.

В настоящее время все большее применение в машиностроении находят такие компьютерные ресурсы как «Компас» и «Solid Works», позволяющие создавать трехмерные модели сложных механических систем и проводить статический и динамический анализ в различных режимах работы.

В данной статье приведен пример использования программ «Компас»

и «Solid Works» для анализа максимальных напряжений, перемещений и коэффициента запаса прочности элементов конструкции стрелы скиддера.

Для построения трехмерной модели стрелы воспользуемся системой трехмерного твердотельного моделирования «Компас». Для снижения погрешностей в расчетах модель стрелы выполняем в масштабе 1:1.

Модель стрелы представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Трехмерная модель стрелы скиддера Далее проведем статический анализ. Для этого транслируем полученную модель стрелы в систему «Solid Works», зададим параметры материала стрелы (примем материал стрелы сталь 09Г2С) и наложим соответствующие ограничения, т.е. обозначим места фиксации и зададим направление и характер действующей нагрузки.

Рисунок 2 - Трехмерная модель стрелы скиддера с действующей нагрузкой и ограничениями После определения характера и действия нагрузки проведем статический анализ и определим максимальное перемещение конца стрелы, максимальное напряжение в опасном сечении и распределение коэффициента запаса прочности.

Рисунок 3 – Эпюра перемещений Максимальное перемещение конца стрелы при действии статической нагрузки 40кН составило 1,7 мм.

Рисунок 4 – Эпюра напряжений Опасным сечением стрелы скиддера является ось крепления гидроцилиндров подъема стрелы. Максимальные напряжения в элементах конструкции стрелы от действующей нагрузки составили 318МПа.

Рисунок 5 – Эпюра распределения коэффициента запаса прочности Минимальный коэффициент запаса прочности в опасном сечении составил 1,099.

Использование компьютерного моделирования позволяет сократить сроки проектирования готового изделия, более подробно изучить характер действия и распределения нагрузок, оптимизировать геометрические и кинематические параметры. Так же имеется возможность оценить работоспособность различных вариантов конструкции изделия, тем самым, снижая металлоемкость конструкции и повышая экономический эффект проектно-конструкторских работ.

УДК 634.0.371.002.5 Т.Е. Скоробогатова ИЗГИБНАЯ ЖЕСТКОСТЬ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ГИДРОМАНИПУЛЯТОРА В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ ГОУ ВПО Сибирский государственный технологический университет г. Красноярск В работе автором проводится аналитическое исследование изгибной жесткости рабочего оборудования в зависимости от вылета. Подход, используемый автором, основан на представлении рабочего оборудования гидроманипулятора в виде составного тонкостенного гибкого стержня.

Гидроманипулятор лесопогрузчика представляет собой сложную пространственную конструкцию. Упругими элементами которой, являются: стрела, рукоять и удлинитель. Эти элементы будем называть рабочим оборудованием гидроманипулятора. Для исследования этой сложной динамической системы необходимо определить общую изгибную жесткость рабочего оборудования комбинированного гидроманипулятора [1]. Сложность расчета состоит в том, что величина вылета рабочего оборудования на погрузочно-транспортных операциях является величиной переменной за счет выдвижения удлинителя из корпуса рукояти.

В современной строительной механике [2] такую расчетную схему основных элементов конструкции по признаку их пространственной протяженности относят к четвертому классу – тонкостенным стержням, т.к. в целом удовлетворяет условию:

d 0,1 ;

0,1, d l где - толщина оболочки, м d – какой-либо характерный размер поперечного сечения, м;

l – длина, м.

Рассмотрим рабочее оборудование комбинированного гидроманипулятора (рисунок 1) как составной тонкостенный гибкий стержень, состоящий из четырех частей, у которого один конец жестко защемлен, а второй свободен как показано на рисунке 2.

Рисунок 1 - Схема рабочего оборудования комбинированного гидроманипулятора Расчетная схема рабочего оборудования представлена на рисунке 2.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.