Совершенствование конструкций и обоснование параметров зубьев дискового ножа кустореза

• Автор: Лопатин, Альберт Марсович
• Шифр специальности: 05.21.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Йошкар-Ола
• Количество страниц: 176 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Структурный анализ

1.2. Конфигурация режущей образующей

1.3. Толщина, профиль поверхности полотна

1.4. Профиль клина резца

1.5. Косоугольное резание, резание с протягиванием

1.6. Выводы, цель и задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ КОМБИНИРОВАННОГО ЗУБА НА ДРЕВЕСИНУ

2.1. Основные методические положения
2.2. Критерий качества резания древесины
2.3. Геометрия комбинированного зуба дискового ножа кустореза
2.4. Взаимодействие комбинированного зуба с древесиной
2.5. Траектория движения зуба и взаимодействие
стружекслоев друг с другом и зубьями инструмента
2.6. Обоснование геометрических параметров зуба
2.7 Параметрический анализ составляющих усилия резания
2.8. Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ КОМБИНИРОВАННЫМ ЗУБОМ
3.1. Основные методические положения
3.2. Методика лабораторных исследований
3.3. Образцы древесины
3.4. Режущий инструмент
3.5. Экспериментальная установка
3.6. Измерительная аппаратура
3.7. Планирование эксперимента
3.8. Замеры силовых факторов резания
3.9. Методика обработки данных экспериментов
3 Выводы
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЛАБОРАТОРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ БЕССТРУЖЕЧНОГО РЕЗАНИЯ
4.1 Число наблюдений
4.2. Основные положения
4.3.Резание скалывающим зубом, моделирование
результатов наблюдений
4.4. Резание с комбинированным зубом
4.5. Выводы
5. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КУСТОРЕЗА
5.1. Изготовление кустореза
5.2.3имние исследования
5.3. Летние исследования
5.4.Выводы и рекомендации
6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ КУСТОРЕЗА
6.1.Методические положения
6.2.Расчет производительности кустореза
с клиновой заточкой зубьев
6.3. Расчет производительности кустореза с
комбинированным зубом
6.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основные выводы и рекомендации
Список использованной литературы


Исследованиям бесстружечного резания древесины посвящены работы С. А. Воскресенского, Ф. М. Манжоса, В. Г. Кочегарова, Б. А. Леонова, В. Г. Нестеренко, Ф. Е. Захаренкова, В. И. Меньшикова, В. Е. Печенкина Г1. М. Мазуркина, В. В. Овчинникова и многих других. Почти во всех известных работах авторы рассматривали движение клина-резца поперек волокон с одним движением инструмента, с использованием конструктивной подачи, как наиболее рациональной в бесстру-жечном резании. В то же время авторы рассматривали этот процесс в значительном разнообразии типов инструмента, способов его взаимодействия с древесиной ствола дерева. Основная цель исследований - это снижение усилия резания с одновременным повышением качества резания. В этом аспекте наибольший интерес представляли результаты поиска оптимальных значений геометрических параметров режущего органа, а также поиска новых технических решений, направленных на совершенствование конструкций ножей и их элементов. Исследованию ножей бестружечного резания посвящены работы [1, 4, 6, 7, , , , , , , , , , , , 3, 4]. ЦЫ И др. Усилие резания зависит от многих факторов, которые условно можно подразделить на три группы. Структурная формула, предложенная проф. В.В. П - порода перерезаемого лесоматериала; IV - влажность, Т- температура. Параметры этой группы оказывают косвенное влияние на силу резания через показатели прочности древесины и характеризуют физико-механические свойства древесины. Вторая группа объединяет режущие органы (радиус режущей кромки изменяющийся в пределах р = 0,1 . Рассмотренные величины являются постоянными по значениям, близким к оптимальным. Отклонение от оптимальных значений может существенно увеличить силу резания и отрицательно повлиять на сам процесс резания. Третья группа представляет собой активно варьируемые параметры, изменяя значения которых, можно оказывать влияние на силу резания, форму режущих органов, кинематику и сам процесс резания; X- угол наклона режущей кромки по отношению к вектору движения (X ~ 0. Т7- площадь контакта перерезанной древесины с боковыми гранями ножа, участвующими в резании. Эта группа определяет форму режущих органов и является основной. Параметры режущего органа, определяющие,в итоге,общую составляющую усилия резания, рассмотрим в следующей последовательности: конфигурация режущей образующей, вид режущей кромки; толщина полотна инструмента, профиль поверхности резца; профиль клина резца, косоугольное резание, резание с протягиванием. Ножи с прямолинейной образующей (рис. Интересны результаты работы []: исследовалось резание как с выпуклыми, так и с вогнутыми образующими нож. Рис. Они имеют конструктивные и энергетические преимущества по сравнению с пилами, так как приводит к 2-Зх кратному снижению удельной работы резания [8; ]. Рис. Это обстоятельство позволяет сделать вывод, что рационально иметь режущую кромку, выполненную в виде зубьев. Зубчатая режущая кромка, используемая в бесстружечном резании, исследовалась в работах [; 3] (рис. Более подробно описание методики расчета и результаты практических исследований изложены в работе []. С введением зубьев конструкция ножа усложняется, повышается трудоемкость изготовления. Рис. Формирование режущей кромки в виде зубьев расширяет возможность использования бесстружечного резания, (например, спиральные ножи по исследованиям ЦНИИМЭ [; ]). Спиральные ножи различных конструкций могут эффективно использоваться на валке деревьев, раскряжевке хлыстов и разделке долготья. Как одна из разновидностей зубчатых ножей спирально-ступенчатый инструмент рассмотрен и теоретически обоснован с результатами практических исследований в работах [; ]. В.В. Овчинников в исследованиях использовал вращательное движение ножа, режущая кромка которой была выполнена в виде зубьев-ступеней. Длина режущих кромок, а также шаг зубьев были определены по толщине срезаемого слоя (соответствующим зубом при перерезании части сечения круглого лесоматериала). В результате удалось снизить всплеск амплитуды силы резания за счет поочередного врезания зубьев в заготовку.