Кинематика привода механизма обработки поверхности древесно-стружечных плит

УДК 621.9.02

КИНЕМАТИКА ПРИВОДА МЕХАНИЗМА ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ДРЕВЕСНО-СТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ

П. В. Цаплин, С. П. Ереско, П. С. Шастовский, А. В. Мещерякова, Ю. Д. Алашкевич

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Рассматривается возможная кинематика движения привода механизма, предназначенного для обработки поверхности древесно-стружечных плит с целью уменьшения их шероховатости под ламинат и снижения при этом энергопотребления механизма.

Ключевые слова: термосиловое воздействие, древесно-стружечные плиты, тепловая энергия, шероховатость поверхности, суммарная функциональная мощность, трение, колебательно-поступательное движение.

THE KINEMATICS OF THE DRIVE MECHANISM FOR THE SURFACE TREATMENT OF CHIPBOARDS

P. V. Tsaplin, S. P. Eresko, P. S. Shastovsky, A. V. Meshcheryakova, Y. D. Alashkevich

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

The article discusses the possible kinematics of the movement of the drive mechanism designed for surface treatment of particle Board in order to reduce their roughness under the laminate and reduce the energy consumption of the mechanism.

Keywords: thermal and force effects, hardboard, heat energy, surface roughness, total functional capacity, friction, oscillatory motion.

В последние годы становится актуальным вопрос получения древесно-стружечных плит для мебельного производства с наименьшими энергозатратами, но при этом более высокого качества. К основным можно причислить получение невозвратных отходов, повышенную шероховатость поверхности под ламинирование, высокую потребляемую мощность, крупно-габаритность и т. д. Предлагаемый способ термосиловой обработки поверхности плит исключает вышеперечисленные недостатки. Главная особенность предлагаемого способа состоит в организованном резании фрезой для снятия припуска с последующим выглаживанием за счёт сил трения термопротяжным узлом.

Важным аспектом разработки технологии снижения шероховатости методом термосилового воздействия является предлагаемая схема кинематики движения привода механизма калибрования и шлифования поверхности плит. Такая кинематика привода может быть в двух вариантах; первая с поступательно-вращательным движением (рис. 1), с поступательно-колебательным движением (рис. 2).

Принимая за основу калибровку и снижения шероховатости плит по схеме (рис. 1), очевидно, что силы сопротивления резания и выглаживания плиты распределены на разных концах равноплечего рычага и могут иметь разные силы сопротивления. Кроме того, скорости выглаживания термопротяжной пластиной и режущей фрезой различны на разных участках плиты. Не равномерность такого хода связана

с собственной линейной скоростью вращения водила и скоростью подачи плиты.

Оценим результирующие скорости по четырём рассматриваемым точкам:

Rl= вод + С = л/3,1332 + 0,085 = 3,134 м/с;

R2 = VJШH вод + ^од = 3,133 + 0,085 = 3,218 м/с;

Rз = ^ вод + С = л/3,1332 + 0,085 = 3,134 м/с;

R4 = VлИH вод - VПоД = 3,133 - 0,085 = 3,048 м/с.

Для оценки разности скоростей достаточно вычислить АЛ для положений Rl и R2:

AR1 = Л! - Vлин вод = 3,134 - 3,133 = 0,001 м/с;

ДЯ2 = Л2 - ^щн вод = 3,218 - 3,133 = 0,085 м/с

В процентном соотношении от собственной линейной скорости водила составляет 0,03 % и 2,74 % соответственно. Таким образом, изменения скоростей обработки поверхности плиты не превышает 2,8 % , что не влияет существенным образом на результат разницы обработки в разных точках поверхности плиты. Однако одним из недостатков представленной кинематики привода механизма обработки поверхности плит является возникновение разных сил сопротивления калибрующего и шлифующих узлов, вследствие чего при может образовываться шероховатость поверхности таких плит превышающей современный ГОСТ 7016-2013, исходя из которого шероховатость

Механика специальных систем

поверхности для шлифованных древесностружечных плит не должна превышать 63 мкм.

Устранить такой недостаток возможно изменением кинематики привода механизма обработки древесностружечных плит на колебательно-поступательное движение (рис. 2). Очевидно, что при внедрении такой кинематики должна быть существенно снижена скорость подачи плиты, для уменьшения угла вектора абсолютной скорости по отношению к вектору относительной скорости привода водила механизма. Привод движения водила может быть односторонней, либо двухсторонней с реверсивным вращением режущего инструмента.

В процессе обработки поверхности плит как резанием, так и термосиловым воздействием происходит

контакт между поверхностями плиты и обрабатываемого органа. В связи этим происходит износ, как режущего инструмента, так и термопротяжного органа. Интенсивность изнашивания зависит не только от усилия прижима термопротяжного органа, но и во многом зависит как от продолжительности времени работы обрабатываемого инструмента, так и от кинематических параметров работы станка, а именно: скорости подачи плиты, окружной скорости калибро-вально-термопротяжного узла.

В связи с этим теория и методы проектирования станков, узлов резания и формообразования обработанной поверхности являются актуальными для получения изделий строительного и мебельного назначений из древесных композиционных плит [1-3].

Рис. 1. Кинематическая схема привода калибровально-шлифовального механизма с поступательно-вращательным движением: Ушн вод - линейная скорость водила; Упод - скорость подачи плиты; ю вод - угловая скорость водила; Я1К2 К3 К4 - результирующие скорости обрабатывающего инструмента

Рис. 2. Кинематическая схема привода калибровально-шлифовального механизма с поступательно-колебательным движением

Рис. 3. Станок по обработки поверхности древесно-стружечных плит, имеющий кинематику поступательно-колебательного движения

Выводы:

1. Предложен и обоснован способ обработки поверхности древесных плитных изделий методом термосилового воздействия.

2. Приведены две схемы кинематики привода термосилового узла.

3. Предложена предпочтительная схема привода с колебателно-постутупательным движением механизма для повышения качества обработки поверхности древесно-стружечных плит.

Библиографические ссылки

1. Кутуков Л. Г., Зотов Г. А. Шлифовальные станки для обработки древесины. М. : Лесная промышленность, 1983. 80 с.

2. Пат. РФ № 2313450 С1. Способ снижения шероховатости и разнотолщинности древесностружечных плит устройство для его осуществления / Ермолович А. Г., Ермолович К. А., Ромашенко В. В. Заявл. 29.06.2006, № 2006123154/12 ; Опубл. в Б. И., 2007, № 36. МПК В 27М 1/02 ; СибГТУ.

3. Пат. РФ № 2376131. Способ фрезерования древесных материалов / Ермолович А. Г., Ромашенко В. В.,

Цаплин П. В., Шастовский П. С. Заявл. 07.04.2008, № 2008113536/02 (014698), опубл. в Б.И., 2009 № 15 МПК В 27G 1/02 (2006.01) ; СибГТУ.

References

1. Kutukov L. G., Zotov G. A. Shlifoval'nyye stan-ki dlya obrabotki drevesiny. M. : Lesnaya. promysh-lennost', 1983. 80 s.

2. Pat. RF № 2313450 S1. Sposob snizheniya she-rokhovatosti i raznotolshchinnosti drevesnostruzhech-nykh plit ustroystvo dlya ego osushchestvleniya / Ermolovich A. G., Ermolovich K. A., Romashenko V. V. Zayavl. 29.06.2006, № 2006123154/12 ; Opubl. v B. I., 2007, № 36. MPK V 27M 1/02. ; SibGTU.

3. Pat. RF № 2376131. Sposob frezerovaniya dre-vesnykh materialov / Ermolovich A. G., Romashenko V. V., Tsaplin P. V., SHastovskiy P. S. Zayavl. 07.04.2008, № 2008113536/02 (014698), opubl. v B. I., 2009 № 15 MPK V 27G 1/02 (2006.01) ; SibGTU.

© Цаплин П. В., Ереско С. П., Шастовский П. С., Мещерякова А. В.., Алашкевич Ю. Д., 2018