ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД МЕХАНИЗМА ПОДАЧИ РОТОРНОГО ОКОРОЧНОГО СТАНКА ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полезная модель относится к окорочным станкам преимущественно при выполнении экспериментальных исследований и может быть использована в экспериментальной установке на базе роторного окорочного станка.
В настоящее время для измерения нагрузок в роторных окорочных станках применяется специальный стенд для исследований [1]. Указанная конструкция (аналог) имеет следующие недостатки.
1. 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;
2. 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;
3. 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;
4. 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. Конструкция имеет высокую материалоемкость, габариты, сложное исполнение, высокую стоимость, характеризуется невысокой точностью измерений.
Известно [2] устройство для измерения нагрузок в роторном окорочном станке.
-1
Данная конструкция (аналог) обладает следующими недостатками: длина экспериментального образца сравнительно небольшая, около 0,5 м. В процессе окорки ротор массой несколько тонн вращается со скоростью около 400 мин. Механизм подачи прядка 300-500 кг имеет высокую инерционную массу, к которой прибавляется масса бревна около 500 кг, вся кинематическая цепь обеспечивает подачу бревна со скоростью до 1 м/с. Опыты в экспериментах заключаются в обработке закрепленных к муфте образцов лесоматериала. Если бревно с экспериментальным образцом после обработки на всю длину не будет остановлено, то муфта (фиг. 1) попадает в комплект короснимателей и будет аварийное разрушение всей конструкции станка и фундамента. Остановить мгновенно такие массы без специальных средств невозможно.
Наиболее близким техническим решением выбранным заявителем в качестве прототипа является электрический привод роторного окорочного станка [3]. Привод содержит3-х фазный электродвигатель М механизма подачи, обмотки которого соединены с выходами силовых контактов К1 электромагнитного пускателя, а входы силовых контактов К1 соединены с линиями трехфазного напряжения, катушка реле МК1 электромагнитного пускателя соединена входом с линией напряжения, а выходом с входом нормально закрытого контакта КС1.1 блока кнопки «стоп», выход которой соединен с входом нормально открытого контакта КП кнопки «пуск» и одновременно с входом нормально открытого блокировочного контакта К1.1 электромагнитного пускателя, выходы обоих контактов соединены со второй линией напряжения 220 В, при этом противоположный конец блока кнопки «стоп» оснащен резервным нормально открытым контактом КС 1.2, а электромагнитный пускатель оснащен резервным нормально закрытым контактом К1.2.
Техническая задача заявляемой полезной модели - обеспечение мгновенной остановки в окорочном станке подачи бревна с экспериментальным образцом, закрепленным муфтой, исключающей его инерционное перемещение после выполнения технологических операций окорки (захват бревна вальцами, выход короснимателей на поверхность ствола и окорка экспериментального образца).
Технический результат - повышение безопасности при проведении исследований на окорочном станке.
Техническая задача достигается тем, что электрический привод механизма подачи роторного окорочного станка для экспериментальных исследований, включающий 3-х фазный электродвигатель М механизма подачи, обмотки которого соединены с выходами силовых контактов К1 электромагнитного пускателя, а входы силовых контактов К1 соединены с линиями трехфазного напряжения, катушка реле МК1 электромагнитного пускателя соединена входом с линией напряжения, а выходом с входом нормально закрытого контакта КС1.1 блока кнопки «стоп», выход которой соединен с входом нормально открытого контакта КП кнопки «пуск» и одновременно с входом нормально открытого блокировочного контакта К1.1 электромагнитного пускателя, выходы обоих контактов соединены со второй линией напряжения 220 В, при этом противоположный конец блока кнопки «стоп» оснащен резервным нормально открытым контактом КС1.2, а электромагнитный пускатель оснащен резервным нормально закрытым контактом К1.2, дополнительно оснащен в электроприводе механизма подачи вторым электромагнитным пускателем К2 и выпрямителем напряжения, собранным по мостовой схеме из четырех диодов VD1-VD4, при этом выходы двух силовых контактов К2 второго электромагнитного пускателя соединены с двумя выводами обмоток электродвигателя М подачи, а один вход силовых контактов К2 соединен с выводом выпрямителя напряжения, второй вход силовых контактов К2 через сопротивление Rв соединен со вторым выводом выпрямителя напряжения, входы выпрямителя напряжения соединены с сетью переменного напряжения 220 В, при этом катушка реле МК2 второго электромагнитного пускателя одним выводом соединена с линией напряжения 220 В, а вторым выводом соединена с входом нормально открытого резервного контакта КС1.2 блока кнопки «стоп», выход которого соединен с входом нормально закрытого резервного контакта К1.2 первого электромагнитного пускателя, а выход этого контакта соединен со второй линией напряжения 220 В.
Сравнение заявляемого решения с прототипом показывает, что оно отличается следующими признаками:
- привод оснащен вторым электромагнитным пускателем и выпрямителем напряжения;
- выходы двух силовых контактов второго электромагнитного пускателя соединены с двумя выводами обмоток электродвигателя подачи;
- один вход силовых контактов соединен с выводом выпрямителя напряжения, второй вход силовых контактов через сопротивление соединен со вторым выводом выпрямителя напряжения;
- входы выпрямителя напряжения соединены с сетью переменного напряжения 220 В, при этом катушка реле второго электромагнитного пускателя одним выводом соединена с линией напряжения 220 В, а вторым выводом соединена с входом нормально открытого резервного контакта блока кнопки «стоп», выход которого соединен с входом нормально закрытого резервного контакта первого электромагнитного пускателя, а выход этого контакта соединен со второй линией напряжения 220 В.
Исходя из этого, 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».
На фиг. 1 показана схема устройства и проведения опытов, где 1 - основное бревно; 2 - первая пара вальцов; 3 - муфта; 4 - силоизмеритель; 5 - вторая пара вальцов; 6 - ротор; 7 - вальцы приемного механизма подачи; 8 - экспериментальный образец.
в
На фиг. 2 изображена электрическая схема силовой части полезной модели, где: К1 - первый электромагнитный пускатель; К2 - второй электромагнитный пускатель; R - сопротивление ограничения тока возбуждения; М - электродвигатель; VD1-VD4 - диоды выпрямителя напряжения.
На фиг. 3 показана электрическая схема управления силовой частью полезной модели, где: КП - кнопка «пуск»; МК1 - катушка реле первого электромагнитного пускателя; МК2 -катушка реле второго электромагнитного пускателя; К1.1 - блокировочный контакт первого электромагнитного пускателя; К1.2 - резервный блокировочный контакт первого электромагнитного пускателя; КС1.1 - контакт блока кнопки «стоп» первого электромагнитного пускателя; КС1.2 - резервный контакт блока «стоп» первого электромагнитного пускателя
Устройство работает следующим образом.
Устройство срабатывает после выполнения следующих технологических операций:
- измерения нагрузок на коросниматели при заходе экспериментального образца 8 бревна в ротор 6 и завершении его последующей окорки (фиг. 1);
- измерения нагрузок на механизм подачи в момент захвата экспериментального образца 8 бревна вальцами 2 и выхода их на поверхность ствола.
В первом случае для возможности прохода бревна через вальцы 2 принимается муфта 3 диаметром меньше толщины образца бревна 8 (фиг. 1). В момент захода образца бревна 8 в ротор 6 происходит удар торцевой части о коросниматели, выход короснимателей на поверхность ствола и дальнейшая окорка экспериментального образца бревна 8.
Во втором случае бревно 1 с подготовленной муфтой 3 и экспериментальным образцом 8 позиционируется на подающем конвейере. После включения скорости подачи бревно 1 двигается в станок, ударяется о вальцы 2 и выполняется его захват.Нагрузки на вальцы 2 в процессе захвата измеряются тензодатчиками и записываются, например, на осциллографе.
В обоих случаях измерений, после выполнения заданной технологической операции процесса окорки, остановка подачи лесоматериала 1 выполняется аналогично и следующим образом (фиг. 1-3).
В рассматриваемый момент конструкция имеет следующее исходное состояние.
Торцевая часть экспериментального образца бревна 8 находится в непосредственной близи от вращающегося ротора 6 с короснимателями. Обмотка электродвигателя М подачи находится под напряжением. Это напряжение поступает через силовые контакты К1 первого электромагнитного пускателя. Силовые контакты К1 этого пускателя замкнуты благодаря тому, что катушка МК1 находится под напряжением. Питание на катушку МК1 подается через нормально закрытый контакт КС1.1 блока кнопки «стоп» и нормально открытый блокировочный контакт К1.1 первого электромагнитного пускателя, который в этот момент находится в замкнутом положении. На катушку МК2 второго пускателя напряжение не подано, но для включения этой катушки нужно замкнуть нормально открытый контакт КС1.2 блока кнопки «стоп» и замкнуть контакт К1.2, который в этот момент находится в разомкнутом положении.
В заданный для останова момент нажимается кнопка «стоп» КС1.1, чем обесточивается катушка МК1, разрываются силовые контакты К1 первого магнитного пускателя, размыкается блокировочный контакт К1.1, замыкается контакт К1.2 и отключается двигатель М механизма подачи. Одновременно, нажатием этой же кнопки КС1.1 до упора в блоке замыкается нормально открытый контакт КС1.2. Этот контакт КС 1.2 замыкает цепь питания катушки МК2 второго пускателя, и он срабатывает. При этом силовые контакты К2 второго пускателя замыкаются, и на две обмотки двигателя М подается постоянное напряжение с выпрямительного моста VD1-VD4. В результате в обмотке двигателя М генерируется тормозящий момент, исключающий проворачивание электродвигателя М и вся кинематическая цепь механизма подачи вместе с бревном 1 мгновенно останавливается без перемещения бревна 1 по инерции.
в
в
-1
В момент торможения инерционных масс через обмотки двигателя М проходит постоянный ток возбуждения, который может достичь величины, при которой обмотки сгорят, поэтому ограничение тока возбуждения происходит на сопротивлении R, величина сопротивления и мощность которого рассчитываются в зависимости от характеристик конкретного электродвигателя (в данном случае при двигателе 4А160 8/6/4УЗ с числом оборотов 1420 минрасчетные значения сопротивления равно R=5,1 Ом, а его мощность N=8,8 кВт).
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет обеспечить мгновенную остановку кинематической цепи подачи станка вместе с лесоматериалом, чем и достигается техническая задача.
Библиографический список
1. Патент. 76597 Российской Федерации, МПК G01L 1/16 (2006.01). Стенд для исследований процесса окорки. / И.В. Григорьев, А.М. Газизов, А.В. Теппоев; заяв. 10.01.2008, опубл. 27.09.2008. Бюл. №27.
2. Патент. 129232 Российской Федерации, МПК G01L 1/16 (2006.01). Устройство для измерения нагрузок в роторных окорочных станках / В.В. Побединский, А.В. Мехренцев, Д.А. Василевский, А.И. Попов, Н.В. Рябкова; заяв. 10.01.2013, опубл. 20.06.2013. Бюл. №17.
3. Симонов М.Н., Торговников Г.И. Окорочные станки. Устройство и эксплуатация. - М.: Лесн. пром-сть, 1990. -182 с.