Экспериментальные исследования точности пиления древесины круглыми пилами с применением электромагнитных направляющих

Внедрение: 2014 г.

Специалистами из Поволжского ГТУ применён модуль E14-140-M в экспериментальной установке для исследования точности пиления древесины круглыми пилами с использованием электромагнитной направляющей (рисунок 1) [1].

Рисунок 1. Экспериментальная установка для исследования точности пиления древесины круглыми пилами с применением электромагнитной направляющей: 1 – автоподатчик JET M12-2351MG; 2 – электромагнит ДКМ-020; 3 – плоская круглая пила; 4 – индуктивный датчик положения круглой пилы ИДА28-U-PNP; 5 – индуктивный датчик скорости вращения круглой пилы ИДА28-U-PNP; 6 – трехфазный асинхронный электродвигатель FFD WIEN; 7 – направляющая линейка; 8 – блок управления электромагнитной направляющей; 9 – устройство для измерения мощности ЦП8506-120; 10 – устройство сбора данных E14-140-M; 11 - ЭВМ.

На рисунке 2 представлена структурная схема установки.

Рисунок 2. Структурная схема экспериментальной установки для исследования точности пиления древесины (цифровые обозначения соответствуют рисунку 1).

С целью проверки эффективности электромагнитной направляющей были проведены опытные распиловки без применения и с применением электромагнитной направляющей.

Порядок проведения исследований: на экспериментальную установку в соответствии с методикой проведения эксперимента устанавливается круглая пила, заготовка для распиловки, на подающем устройстве задается скорость подачи. Включается электродвигатель и все измерительные устройства, осуществляется подача заготовки к пиле по направляющей линейке, установленной под углом θ (рисунок 2) к плоскости пилы. Под действием радиальной силы Pr образуется боковая сила Q, которая приводит к отклонению пилы в древесине на величину w. В процессе пиления измеряется отклонение w и скорость вращения пилы n, мощность, потребляемая электродвигателем. В случае применения электромагнитной направляющей осуществляется регулирование положения полотна пилы электромагнитными силами, возникающими в воздушном зазоре между пилой 3 и электромагнитом 2 автоматически в зависимости от величины ее отклонения с помощью блока управления 8. При этом электромагнитным полем создается сила F, равная по величине и противоположная по направлению боковой силе Q.

Отклонение пилы измеряется с помощью индуктивного датчика положения 4, установленного относительно полотна пилы 3 с противоположной стороны от электромагнита 2. Мощность, потребляемая электродвигателем, измеряется с помощью цифрового устройства для измерения мощности 9, включенного в сеть питания электродвигателя 6 установки. Частота вращения пилы измеряется с помощью индуктивного датчика скорости вращения 5. Сигнал с датчика вращения через устройство сбора данных 10 поступает на ЭВМ.

Рисунок 3. Поверхности отклика максимального отклонения пилы wmax относительно высоты пропила H и толщины пилы s без направляющей (а) и с направляющей (б), полученные экспериментально – 1 и теоретически – 2.

С целью сравнения результатов теоретических и экспериментальных исследований в программе SigmaPlot 12.0 построены поверхности отклика максимального отклонения пилы относительно высоты пропила H и толщины пилы s без электромагнитной направляющей (рисунок 3а) и с электромагнитной направляющей (рисунок 3б), полученные экспериментально – 1 и теоретически – 2. Поверхности отклика отклонения пилы, полученные по результатам эксперимента, представлены величиной ее среднеквадратического отклонения. 

В программе SigmaPlot 12.0 построены поверхности отклика работы резания относительно высоты пропила H и толщины пилы s без направляющей – 1 и с направляющей – 2 (рисунок 4а). На рисунке 4б представлен график изменения скорости вращения пилы в экспериментах.

Рисунок 4. Поверхности отклика работы резания относительно высоты пропила H, толщины пилы s без направляющей – 1, с направляющей – 2 (а) и график изменения скорости вращения пилы в экспериментах (б).

Исследования показали, что применение электромагнитной направляющей позволило снизить отклонение пилы на 37 %, работу резания – на 17 %. Применение электромагнитной направляющей не оказывает влияния на изменение скорости вращения пилы. 

Источник:
Кузнецов Е.Ю., Торопов А.С., Шарапов Е.С. Экспериментальные исследования точности пиления древесины круглыми пилами с применением электромагнитных направляющих // Вестник МГУЛ – Лесной вестник. – № 2. – 2014. – С. 54–57.

Разработчик: Кузнецов Е.Ю., Торопов А.С., Шарапов Е.С. (Поволжский ГТУ)