Экспериментальное исследование характеристик линейного электропривода узла резания круглопильного станка

Широкое применение круглопильных станков в лесопильной и деревообрабатывающей промышленности обусловлено их высокой производительностью, простотой, надежностью конструкции, низкой энергоемкостью. Для повышения полезного выхода пилопродукции применяют тонкие пилы. Существенным недостатком, ограничивающим использование таких пил, является их недостаточная жесткость и устойчивость во время работы. Для повышения изгибной жесткости круглой пилы применяются щелевые, роликовые, аэростатические и электромагнитные направляющие. Большинство направляющих создают сопротивление вращению диска пилы. К недостаткам круглопильных станков следует отнести механические потери при передаче крутящего момента от двигателя диску пилы. Колебания диска круглой пилы во время работы являются еще одним недостатком тонких круглых пил, которые снижают качество обработки древесины, приводят к поломкам пил и повышенному уровню шума. Для увеличения надежности узла резания, стабилизации диска пилы во время работы, уменьшения колебаний пильного диска предложено использовать линейный асинхронный дугостаторный двигатель (ЛАДД), ротором в котором является сама круглая пила. Для проверки разработанной математической модели ЛАДД с круглой пилой в качестве ротора была создана экспериментальная установка. Целью работы явилась экспериментальная оценка математической модели и анализ рабочих и механических характеристик ЛАДД, характеристики холостого хода и короткого замыкания двигателя, зависимости мощности и cos ϕ от скольжения. Экспериментально установлено влияние электропроводности диска пилы на эффективность ЛАДД. Для увеличения тягового усилия предложено нанести на боковые поверхности диска пилы материал с высокой электропроводностью (медь). Проведенный эксперимент показал существенное увеличение тягового усилия для диска пилы с покрытием медью. Установленная экспериментально величина магнитной индукции в воздушном зазоре ЛАДД показала корректное совпадение с результатами расчетов по разработанной математической модели.

1. Афанасьев А.Г., Волянская Е.В., Кузнецов А.И. Пильный модуль с кольцевой пилой // Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века : труды XI Международного евразийского симпозиума 20−23 сентября 2016 г. / Минобрнауки России, Уральский государственный лесотехнический университет, Уральский лесной технопарк. Екатеринбург, 2016. C.160–162.

2. Глебов И.Т. Резание древесины. CПб.: Лань, 2010. 256 с.

3. Емельянов В.П., Емельянов А.В. Моделирование реальной геометрии индукторов линейных асинхронных двигателей // Современные тенденции в науке и образовании: сб. трудов по матер. Междунар. научно-практ. конференции в 5 ч. Ч. III (28 февраля 2015 г.). М.: АР-Консалт, 2015. С.11–12.

4. Мелехов В.И., Соловьев И.И., Емельянов А.В. Теоретические исследования узла резания круглопильного станка с приводным устройством на основе линейного асинхронного дугостаторного двигателя // Вестник ПГТУ. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии. 2021. №2 (в печати).

5. Осмоловский Д.С. Снижение шума от круглопильных деревообрабатывающих станков применением унифицированных вибродемпфирующих фрикционных прокладок (ВДПСТ) между пильным диском и зажимным фланцем: автореф. дис. … канд. техн. наук. СПб., 2011. 24 с.

6. Памфилов Е.А., Пыриков П.Г. Применение управляемых магнитных полей в функциональных узлах деревообрабатывающего оборудования // ИВУЗ. Лесной журнал. 2006. № 2. С. 85–91 .

7. Пат. № 2005139674/03 РФ. МКИ. Отжимная аэростатическая направляющая ленточной пилы / Г.Ф. Прокофьев, И.И. Иванкин, № 2307024; заяв. 27.09.2007; бюл. № 18.

8. Прокофьев Г.Ф. Интенсификация пиления древесины рамными и ленточными пилами. М.: Лесная пром-сть, 1990. 240 с.

9. Санев В.И. Обработка древесины круглыми пилами. М.: Лесная пром-сть, 1980. 232 с.

10. Свечарник Д.В. Электрические машины непосредственного привода: Безредукторный электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1988. 208 с.

11. Соколов М.М., Сорокин Л.К. Электропривод с линейными асинхронными двигателями. М.: Энергия, 1974. 136 с.

12. Стахиев Ю.М. Работоспособность плоских круглых пил. М.: Лесная промышленность, 1989. 384 с.

13. Якунин Н.К. Круглые пилы и их эксплуатация. М.: Лесная пром-сть, 1977. 200 с.

14. Ямамура С. Теория линейных асинхронных двигателей / пер. с англ. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-е, 1983. 180 с.

15. Aiken Etal H.H. United states patent 3327696. Saw stabilizing means and method : CI. 125-13; appl. no. 402878; filed Oct. 9, 1964; patented June 27, 1967

16. Peabody Frank, Dunford W.G. An analysis of a thin steel rotor, double sided annular, linear induction motor // Int. Conf. Maglev and Linear Drives, Vancouver, May 14-16, 1986. New York. 1986. No. 4. P. 143–198.

17. Qiu Jinbo, Huang Xieqing, Wang Daqing, Xiong Youlun Experiments on the Active Control of Circular Disk Vibration // Journal of low frequency noise, vibration and active control. 2002. No. 4, P. 229–238.

18. Richard R. Martin. United states patent 5497684A. Method for reducing the kerf with made by a circular saw blade : B 27b 5/00/; appl. no.199575; filed Feb. 22, 1994; patented Mar. 12, 1996.

19. Vasques C.M.A., Rodrigues J.D. Design of ‘quiet’ circular saw blades through added damping // 8º Congresso Nacional de Mecânica Experimental Guimarães, (21–23 de Abril, 2010).