УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАГРУЗОК В РОТОРНЫХ ОКОРОЧНЫХ СТАНКАХ

Полезная модель относится к измерительным устройствам для регистрации нагрузок и может быть использована при проведении исследований роторных окорочных станков.
В настоящее время для измерения нагрузок в роторных окорочных станках применяется специальный стенд для исследований [1]. Конструкция стенда изображена на фиг.3. Для измерения нагрузок на короснимателе в окорочном устройстве 18 используются тензодатчики. Тензодатчики наклеиваются на инструмент. Экспериментальный образец лесоматериала 19 зажимается центрами между передней 20 и задней бабкой 21. При вращении образца 19 в центрах окорочное устройство 18 на каретке 22 перемещается вдоль образца, короснимателем выполняется окорка, а возникающие на инструменте нагрузки измеряются тензодатчиками и фиксируются на записывающем устройстве.
Данная конструкция обладает следующими недостатками:
1. Не учитываются инерционные нагрузки от массы короснимателя, которые возникают при вращении ротора на высоких скоростях (до 500 об/мин), что приводит к значительным искажениям нагрузок при измерениях;
2. При использовании метода обращенного движения скорость вращения образца лесоматериала, зажатого в центрах передней и задней бабки не выше 120 об/мин., поэтому получить данные о реальных нагрузках при 500 об/мин. невозможно;
3. Вращение образца, зажатого в центрах, выполняется вокруг оси близкой к центру бревна, но на роторном станке центом вращения является центр ротора, который не может совпадать с осью вращения образца на прототипе. В результате коросниматель по винтовой линии описывает поверхность, с микропрофилем существенно отличающимся от микропрофиля в роторном станке, соответственно в ходе измерений будет фиксироваться процесс с иными амплитудно-частотными характеристиками;
5. Исследуется только процесс взаимодействия короснимателей с лесоматериалом, поэтому не могут измеряться усилия на механизм подачи, как в момент захвата бревна вальцами, так и при окорке, сопровождающиеся высокими ударными нагрузками;
4. Конструкция прототипа имеет высокую материалоемкость, габариты, сложное исполнение, высокую стоимость.
Известно устройство для измерения нагрузок, содержащее два кольцевых силовоспринимающих элемента, между которыми размещен тороидальный упругий элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и уменьшения габаритной высоты, тороидальный упругий элемент выполнен разомкнутым из токоизолированной тензочувствительной проволоки, а силовоспринимающие элементы - в виде плоских колец толщиной не менее 0,5 мм (патент на изобретение РФ №2010192, опубл. 30.03.1994 г.).
Наиболее близким техническим решением выбранным заявителем в качестве прототипа является устройство для независимого измерения крутящего момента и осевой силы, включающее корпус с хвостовиком, подвижную втулку, чувствительные упругие элементы с датчиками и передаточные силовые элементы в виде шариков, отличающееся тем, что внутри корпуса между упругой тарельчатой мембраной с тензометрическим датчиком и подвижной втулкой установлен шарик, в корпусе выполнены отверстия для шариков, которые установлены между лыской на подвижной втулке и чувствительным упругим элементом с тензометрическим датчиком, причем чувствительный упругий элемент образован двумя сквозными пазами в кольце, установленном на корпусе, а тензометрические датчики соединены с компенсационными датчиками, расположенными на корпусе, по мостовой схеме (патент на полезную модель РФ №42655, опубл. 10.12.2004 г.).
Недостатком данной конструкции является невысокая точность и сложность конструкции, невозможность измерения нагрузок на вальцы механизма подачи.
Техническая задача заявляемой полезной модели - повышение точности измерений, упрощение конструкции, расширение возможностей измерений и увеличение количества измеряемых параметров.
Техническая задача достигается тем, что устройство включает корпус с подвижными элементами, измерительное устройство с тензодатчиком, при этом корпус выполнен в виде муфты, одна полумуфта которой содержит направляющие втулки, расположенные по ее наружному краю, в которых с возможностью перемещения расположены подпружиненные оси, закрепленные на второй полумуфте, измерительное устройство с тензодатчиком установлено на одной полумуфте в центре по оси муфты, а напротив измерительного устройства на второй полумуфте установлен упор, при этом обе полумуфты снабжены Г-образными крюками, направленными в противоположные стороны.
Сравнение заявляемого решения с прототипом показывает, что оно отличается следующими признаками:
- корпус выполнен в виде муфты;
- одна полумуфта содержит направляющие втулки, расположенные по ее наружному краю;
- в направляющих втулках с возможностью перемещения расположены подпружиненные оси;
- подпружиненные оси закреплены на второй полумуфте;
- измерительное устройство с тензодатчиком установлено на одной полумуфте в центре по оси муфты;
- напротив измерительного устройства на второй полумуфте установлен упор;
- обе полумуфты снабжены Г-образными крюками, направленными в противоположные стороны.
Поэтому можно предположить, что заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна».
Полезная модель может быть изготовлена на стандартном оборудовании с использованием известных технологических процессов, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».
Схема предлагаемого устройства изображена на фиг.1. Пример реализации устройства изображен на фиг.2 (а-е). Кинематическая схема стенда изображена на фиг.3.
На фиг.1 заявляемая полезная модель, установленная в рабочем положении, где: 1 - бревно; 2 - направляющие втулки; 3 - первая полумуфта (на основном бревне); 4 - вторая полумуфта (на экспериментальном образце); 5 - крюки Г-образные; 6 - экспериментальный образец; 7 - рабочие органы (вальцы или коросниматели); 8 - измерительное устройство; 9 - упор; 10 - пружина; 11 - гайка подпружиненной оси втулки; 12 - гайка Г-образного крюка.
Устройство работает следующим образом (фиг.2).
Первая полумуфта 3 закрепляется на основное бревно 1, а вторая полумуфта 4 на экспериментальный образец 6. Для закрепления используются Г-образные крюки 5, которые забиваются в ствол, а вторым концом с резьбой, при помощи гайки 12 крепятся через пазы 16 к полумуфтам 3 и 4. Пазы позволяют центрировать полумуфты на бревнах различной толщины. Измерительное устройство 8 с тензодатчиками 13, расположенными на балке равных сопротивлений 14, которая в свою очередь соприкасается с упором измерительного устройства 15, устанавливается между первой 3 и второй 4 полумуфтами. Гайками 11 на осях втулок 2 пружинами 10 обеспечивается предварительный прижим упора 9 к измерительному устройству 8, для исключения биения образца при работе. После установки предварительного прижима выполняется тарировка тензодатчиков измерительного устройства 8. Предусмотрены два режима измерений:
- нагрузок на механизм подачи в момент захвата бревна вальцами;
- нагрузок на коросниматели при заходе бревна в ротор и последующей окорке.
В первом случае бревно с подготовленным устройством позиционируется на подающем конвейере (фиг.2, г). После включения скорости подачи бревно двигается в станок, ударяется о вальцы и выполняется его захват. Нагрузки на вальцы в процессе захвата измеряются тензодатчиками 13 и записываются, например, на осциллографе 17 (фиг.2, е).
Во втором случае для возможности прохода бревна через вальцы принимается муфта диаметром меньше толщины бревна (фиг.2, д). В момент захода бревна в ротор происходит удар торцевой части о коросниматели, выход короснимателей на поверхность ствола и дальнейшая окорка лесоматериала. Весь процесс записывается с тензодатчиков 13 на осциллограф 17.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет обеспечить наиболее точное измерение осевой нагрузки при реальных скоростных режимах; дает возможность измерения нагрузок, как на механизм подачи, так и на коросниматели, обеспечивает измерение реального процесса динамических нагрузок и более простое исполнение конструкции устройства.
Библиографический список
1. Стенд для исследований процесса окорки. Патент на полезную модель. Заявители и патентообладатели: Григорьев И.В., Газизов A.M., Теппоев А.В. №76597, опубл. 27.09.2008 г. Бюл. №27.
2. Добрачев, А.А. Исследование работы и выбор параметров короснимателей роторных окорочных станков: дис: канд. техн. наук: 05.21.01 / Добрачев Андрей Андреевич; - Свердловск: УЛТИ, 1974. - 188 с.: ил. - Библиогр.: с.188.
3. Бойков, С.П. Теория процессов очистки древесины от коры / С.П.Бойков. - Л.: Издательство ЛГУ, 1980. - 150 с.
4. Новиков, А.Н. Исследование процесса развода рабочих органов роторных окорочных станков: автореф. дис: канд. техн. наук: 05.21.01 / Новиков Александр Николаевич; - Л.: ЛТА, 1979. - 18 с.: ил. - Библиогр.: с.18.
5. Пигильдин, Н.Ф. Окорка лесоматериалов / Н.Ф.Пигильдин. - М.: Лесная промышленность, 1982. - 192 с.