Расчет параметров технологических процессов

Данный расчет включает в себя:

– определение кинематических параметров операционных процессов;

– определение производительности технологического оборудования.

Кинематические параметры операционных процессов делятся на две группы: линейные и угловые. К линейным относятся величины: подачи на один зуб, посылки, скорость подачи, резания, окорки, раскалывания и т.д. Угловые параметры: угол резания, кинематический угол встречи, углы между плоскостями обработки и направлением волокон и т.д.

Кинематические параметры определяются с целью оптимизации режимов операционных процессов, а также для расчета производительности оборудования, энергозатрат процесса и т.д.

Расчетные формула для основных лесообрабатывающих операций приведены в табл. 10, а подробная методика рассматривалась при выполнении лабораторных работ [15, 16, 17, 18, 19].

Таблица 10

Расчетные формула для определения кинематических параметров процессов обрабатывающих операций

Наименование операций	Тип оборудования	Расчетные формулы
Обрезка сучьев	Стационарные сучкорезные установки типа ПСЛ-2А
Поперечная распиловка	Раскряжевочные агрегаты типа ЛО-15С; АЦ-3С, ПЛХ-3АС
Продольная распиловка	Круглопильные станки: шпалорезные; многопильные; брующие; обрезные
Лесопильные рамы
Окорка круглых лесоматериалов	Роторные окорочные станки со скребковым инструментом
То же с ножевым инструментом
Винтовые фрезерные окорочные станки

В расчетных формулах приняты следующие обозначения:

– величина потребной мощности рабочего хода, Вт;

– скорость перемещения деревьев в процессе обработки, м/с;

– коэффициент полезного действия привода;

– усилие на протаскивание дерева, Н;

– средняя сила на срезание наиболее часто встречающихся сучьев, Н;

– число одновременно срезаемых сучьев, шт;

– усилие на преодоление трения при продольном перемещении деревьев, Н;

– диаметр сучка, м;

– поправочный коэффициент, учитывающий породу;

– угол резания в град;

– коэффициент, показывающий какая доля силы тяжести дерева приходится на протаскивающий механизм;

– сила тяжести дерева с сучьями, Н;

– коэффициент сопротивления движению дерева на поддерживающей его плоскости и по ножам;

– сила тяжести движущихся элементов протаскивающего механизма, Н;

– коэффициент сопротивления движению протаскивающего механизма по направлениям;

и – время на срезание сучьев и время холостого хода, соответственно, с;

– перегрузочная способность двигателя,

– поправочный коэффициент для лиственных пород , для хвойных ;

– количество сучьев на стволе, шт;

– мощность, потребная на пиление, Вт;

– шаг зубьев пилы, м; шаг зубьев можно определить в зависимости от толщины пилы: t=(6÷ 15)S (для пил диаметром D=800÷ 1000 мм t=(6÷ 10)S, свыше 1000 мм– t=(10÷ 15)S) или рассчитать по формуле;

- число зубьев пильного диска; размеры круглых пил для поперечной распиловки регламентируются ГОСТ 980-80. Круглые пилы выпускаются диаметром до 1, 5 м. Для разделки балансов и рудничной стойки используются пилы =1…1, 25 м. Для раскряжевки хлыстов и дров применяют пилы =1, 5 м. Круглые пилы выпускаются с числом зубьев =72; 96; 120.

– КПД передачи от двигателя к пиле, =0, 92;

– поправочный коэффициент на породу древесины, который имеет следующие значения: для осины 0, 8; для ели 0, 9…1; для сосны 1; для лиственницы 1, 1; для березы 1, 2…1, 3; для дуба 1, 5…1, 6;

– поправочный коэффициент на влажность древесины; ;

– абсолютная влажность древесины, %; при распиловке воздушно-сухой древесины ; для свежесрубленного и сплавного леса =0, 85…0, 9;

– поправочный коэффициент на затупление пилы; при времени работы пилы после заточки < 6 часов величина определяется по формуле ;

– поправочный коэффициент на температуру древесины; при отрицательной температуре ;

– температура древесины, ; при положительной температуре ;

– поправочный коэффициент на сучковатость древесины; при распиловке стволовой древесины а_с=1…1, 1, при распиловке сучковатых вершин может достигать 1, 5;

– ширина пропила, м. ;

– величина развода зубьев на сторону. Для твердой древесины м, для мягкой древесины с=0, 0007¸ 0, 0015 м;

– средняя высота пропила, м; ;

– диаметр распиливаемого хлыста;

– окружная скорость пилы, являющаяся скоростью резания, м/с; м/с;

N_p – мощность механизма пиления, Вт; по технической характеристике;

D – диаметр пильного диска(ов), м; принимается по технической характеристике;

n – частота вращения пильного шкива, мин^-1; принимается по технической характеристике;

h_р – КПД передачи; принимается 0, 85…0, 92;

υ – скорость резания, м/с; принимается по технической характеристике;

Q – кинематический угол встречи, град;

Н – высота пропила, м; определяется расчетным графическим путем;

L – длина бревна или распиливаемого материала, м;

w – угловая скорость пальца кривошипа, рад/с; ;

S_n – ход пильной рамки, м; по технической характеристике;

α – коэффициент, применяемый в зависимости от способа распиловки; 0, 75 – вразвал; 0, 6 – с брусовкой; 0, 95 – развал бруса;

Z_n – число пил в поставе, шт; рассчитывается в зависимости от схемы раскроя;

D – величина посылки, м; рассчитывается по мощность привода;

F_П – усилие прижима короснимателей к поверхности кряжа; принимается в зависимости от физического состояния древесины, параметров короснимателей и других факторов и составляет 15…25 кН на 1 м ширины скребка, для лиственных пород усилие прижима больше, чем для хвойных в 1, 5…2 раза;

μ _к – коэффициент трения короснимателя о древесину, равный 0, 18…0, 2;

d_к – диаметр окариваемого кряжа, м; принимается по индивидуальному заданию;

z_к – число короснимателей на роторе, шт; принимается по технической характеристике;

G_р – вес ротора, Н; принимается по технической характеристике;

μ _П – коэффициент трения в подшипнике ротора, равный 0, 00001…0, 0001;

D_П – диаметр подшипника ротора, м; принимается по технической характеристике;

κ ₀ –линейное сопротивление окорке, Н/м;

κ – удельная работа резания, Дж/м³;

H_O – глубина окорки (толщина срезаемого слоя), м.

При определении кинематических параметров выбирают соответствующие расчетные формулы, разрабатывают программы для вычислений с использованием ЭВМ (или выбирают соответствующую программу из пакета прикладных программ). В качестве целевых функций используют обычно приведенные в табл. 10 расчетные формулы. Следующие этапы – составление алгоритма решения поставленной задачи, формирование исходных данных и приведение имитационных экспериментов. Результаты проведения экспериментов представляют в наглядной форме в виде графиков, диаграмм и т.п.

Производительность оборудования производят по следующим расчетным формулам [19]:

а) на выгрузке, штабелевке, погрузке

(14)