А.С. Торопов,
г. Йошкар-Ола, Марийский ГТУ
Машиностроение России находится в тяжелейших условиях переходного периода, перестройки на выпуск оборудования, отвечающего требованиям рыночных производственных отношений.
Высокая материалоемкость, энергоемкость оборудования, которым насыщены производительные силы страны, обусловлены следующими основными причинами:
Таким образом, с целью энергосбережения необходимо безотлагательно решать следующие задачи:
Например, имеющиеся в настоящее время деревообрабатывающие станки проектировались с целью обеспечения возможности обработки лесоматериалов любой породы и геометрических размеров с максимальной производительностью и достаточным качеством обработки.
Вместе с тем, многолетними исследованиями установлено, что физико-механические свойства древесины высоковариабельны и зависят от множества различных факторов. Накоплен огромный теоретический и экспериментальный материал, характеризующий естественное состояние предмета труда. Однако в существующих методиках расчета режимов обработки древесины все эти данные оказываются невостребованными, а физико-механические свойства древесины учитываются поправочными коэффициентами на породу, влажность, температуру и сучковатость древесины.
Можно заключить, что в существующих деревообрабатывающих станках регулирование скорости подачи в зависимости от изменения физико-механических свойств древесины практически отсутствует, и резание происходит, в основном, за счет больших инерционных масс подвижных частей механизма резания с дорогостоящим (с повышенным скольжением) приводом.
Таким образом, расчетная мощность оборудования изначально завышалась, что привело к увеличению энергоемкости и материалоемкости оборудования.
Эти станки отличаются также большими скоростями подачи и кратковременностью протекания процесса обработки, что затрудняет осуществлять непрерывное регулирование скорости подачи.
Используя методику, разработанную на основе теории элементного взаимодействия обрабатывающих механизмов с предметом труда различного состояния, математическое и программное обеспечение расчета параметров механизмов с учетом динамики процесса обработки лесоматериалов проведено исследование процесса обработки на соответствующем деревообрабатывающем оборудовании.
Результаты исследований показали, что наиболее значимым фактором при оценке эффективности применения различных станков является мощность привода резания, который имеет достаточно широкие пределы изменения. Из рассмотренных вариантов подачи эти пределы резко снижаются для станков, в которых применены варианты надвигания с постоянной мощностью на резание и постоянной мощностью на резание и на подачу. Однако, следует отметить, что реализация этих вариантов возможна при использовании дорогостоящей следящей аппаратуры, увеличивающей себестоимость продукции.
Возникает необходимость применения в деревообрабатывающих станках приводов с саморегулированием режимов обработки, обеспечивающих автоматическое регулирование режимов обработки в зависимости от изменения физико-механических свойств древесины, снижающих энергоемкость и материалоемкость при одновременном повышении надежности оборудования и качества выпускаемой продукции.
Вариантом, значительно упрощающем конструкцию, является привод с саморегулированием режимов обработки, в котором используется достаточно простой, надежный и дешевый механический следящий привод, реагирующий на изменение физико-механических свойств древесины в процессе обработки.
В результате морфологических исследований были синтезированы новые конструктивные решения деревообрабатывающих станков с саморегулированием режимов обработки на которые получены патенты Российской Федерации: №1074714, №1713801, №1784455, №1789332, №1813627, №2019397, №2019398, №2116191, №2137597, №2141893 и др.
К примеру, исследованиями установлено, что при поперечной распиловке лесоматериалов использование приводов с саморегулированием режимов обработки позволяет:
В результате расчета эффективности предполагаемого внедрения круглопильного станка с саморегулированием режимов обработки было установлено, что замена круглопильного станка АЦ-3А в раскряжевочной установке ЛО-15А на станок с саморегулированием режимов обработки дает прибыль 50024,65 руб. в год.