Systems. Methods. Technologies 2 (38) 2018

Системы Методы Технологии. В.Е. Родионов и др. Установка для исследования … 2018 № 2 (38) с. 100-104 101 blades needs less cutting pressure (5-15%) due to shortened blade length and curve of the edge. Cutting edge inclination towards ve- locity vector causes reduction of cutting force. To study the process of unshielded cutting of packaged logging waste, an installation has been developed that makes it possible to determine the power parameters of the process. Variable factors include the shape of the cut- ting edge, rock composition, the coefficient of full-fledgedness, the average diameter of the branches in the package. Special tools will record force characteristics: analog-to-digital converter ZET 210 and differential amplifier ZET 410. Measuring element of the installa- tion is a special moving blade holder. This holder is a simple beam with concentrated load from hydraulic cylinder. Beam deflection is directly proportional to the cutting force. Keywords: waste bundler; waste timber collection; cutting device; chipless wood cutting; curved cutting edges; experimental setup; cutting force. Введение Повышение цен на ископаемые источники энергии и развитие биоэнергетики в РФ и за рубежом вызывают спрос на древесное топливо [1–7], одним из источников которого являются отходы лесозаготовок [2]. К ним относятся сучья, вершины, ветви, корни. Для сбора и упаковывания отходов лесозаготовок в цилиндрические пакеты в европейских странах исполь- зуют машины-пакетировщики. Проводятся исследова- ния эффективности их работы [8–10]. Пакетировщики состоят из самоходной машины, имеющей манипуля- тор для подбора остатков (сучья, ветви, вершины) и пакетировочное устройство, размещенное на шасси машины. Существует целый ряд пакетировщиков, раз- личных по конструкции и способу производства пакета (тюка) [8–10]. Некоторые пакетировщики после формирования пакета (сжатия и обвязки) выполняет его деление на необходимую длину. Существует два способа деления пакетов с отходами лесозаготовок. 1. Деление бесстружечным резанием установками гильотинного типа (Monra Forestal ENFO 2000). 2. Деление цепными пилами (John Deere 1490D). Цепные пилы хорошо зарекомендовали себя при пилении стволовой древесины, обладая высокой скоро- стью прохода сквозь однородные слои. Однако иссле- дования показали, что раскряжевка ножницами гильо- тинного типа является более эффективным и надежным способом, чем раскряжевка пилой. Так, у пакетиров- щика ENFO 2000 повторная резка пакета требовалась для одного из 50 пакетов, а у John Deere 1490D каждый второй пакет (тюк) требовал повторного прохода цеп- ной пилы. Пакетировщик Monra Forestal ENFO 2000 произво- дит деление пакетов механизмом гильотинного типа с полукруглыми ножами под действием гидропривода. Использование ножей для раскряжевки упакован- ных отходов лесозаготовок в сравнении с цепной пи- лой имеет следующие преимущества: 1. Меньшая удельная работа резания, меньшие энергозатраты на резание. 2. Меньшие затраты на техническое обслуживание режущего органа [11]. 3. Более высокая устойчивость к износу. 4. Простота изготовления. 5. Время деления ножами меньше в среднем на 25– 34 %. 6. Не требуются повторные проходы режущего органа. Материалы и методы исследования. Для деления упакованных отходов лесозаготовок бесстружечный способ резания является наиболее подходящим. Такой способ, как описывалось ранее, уже используется в раскряжевочном устройстве пакетировщика Monra Fo- restal ENFO 2000 и др., в которых устанавливаются полукруглые ножи, но полукруглая форма не обеспе- чивает максимальной эффективности резания. Воз- можным способом повышения эффективности деления упакованных отходов может стать использование но- жей с параболической режущей кромкой. Разработанная установка позволит сравнить между собой два типа ножа, параболического и полукруглого, а также определить зависимость величины усилия бес- стружечного резания криволинейными режущими кромками от различных факторов. К основным факторам, которые будут влиять на усилие резания, относятся: форма криволинейной ре- жущей кромки, профиль резца, угол заточки, способ резания, порода материала, диаметр пакета, коэффици- ент полнодревесности, температура, влажность, сред- ний диаметр сучьев и др. [12]. Зависимость усилия резания от профиля резца, угла заточки, способа резания, влажности и температуры при бесстружечном резания древесины рассмотрены детально в работах [11–13]. Факторы, влияние которых необходимо выявить, называются переменными. Их можно разделить на две группы. 1. В качестве постоянных факторов принимаем: − влажность древесины; − температура древесины; − скорость резания; − направление резания — поперечное; − радиус заострения лезвия ножей 00004 ,0 00002 ,0 − =ρ м; − шероховатость поверхности; − материал ножей — сталь 30ХГСА, твердость 40– 45 HRC; − угол заточки ножей 6 π ; − толщина ножей 5 мм. 2. Переменные факторы: − форма режущей кромки — полукруглая (I-форма), параболическая (II-форма); − коэффициент полнодревесности — 0,2; 0,4; 0,6; − породный состав — ель, сосна, осина; − средний диаметр сучьев в пакете. Скорость резания не влияет на величину усилия ре- зания, если находится в пределах до 0,41 м/с [11]. Угол заточки был принят равным 30 о , исходя из ре- зультатов исследований, полученных в работе [12], так