Systems. Methods. Technologies 4 (40) 2018

Systems Methods Technologies. E.V. Palkin et al. Description of debarking …2018 № 4 (40) p. 141-147 144 в контакт с обрабатываемой поверхностью, двигаются по ней с одинаковой скоростью K V , равной h  . В отсутствие скорости надвигания при следующем обороте звенья цепи ударят по тем же самым местам. При наличии скорости подачи (надвигания) U удар бу- дет происходить с некоторым сдвигом, шагом удара е относительно предыдущих точек. Величину этого шага можно определить из основного кинематического со- отношения: R Ze V U K    2 , (8) откуда: K VZ UR e    2 . (9) Разрушение коры от ударов звеньев цепи в нор- мальном направлении происходит только в первой по- ловине общей зоны контакта от точки (I) до точки О (рис. 3). Составляющая линейной скорости K V дает энер- гию разрушения в касательной плоскости первым зве- ном (рис. 2).   2 1 2 2 1 2 в P K k Cos Vm Е      . (10) Если энергия в нормальном направлении полностью поглотится деформацией коры (вплоть до прессования), то энергия в касательном направлении будет востребо- вана лишь частично. Она затратится на скалывание вдоль волокон, перемещение массы m по поверхности (контакт массы с поверхностью может и не потеряться за счет прижима центробежной силой, а если и потеря- ется, то через несколько мгновений после отскока вос- становится, и цепь будет волочиться), истирание не сколотых остатков коры и т. п. Все эти составляющие значительно меньше деформативной. Наиболее суще- ственное из них — волочение цепи по поверхности об- работки. Сила трения при перемещении звена массой m равна  mg , где  — коэффициент трения металла звена по древесине или коре. Энергия на горизонтальное пере- мещение первого звена равна 1 2 l mg  , второго звена — 2 2 l mg  и т. д. Общая энергия на перемещение цепи по обрабатываемой поверхности за один оборот вала: Z l nmg Е ni i i з П       1 2 . (11) По абсолютной величине эта энергия значительно меньше, чем P E . Остаток энергии в касательном на- правлении, очевидно, тратится на движение цепи и к процессу непосредственно окорки никакого отношения иметь не будет. Общая энергия, создаваемая первым звеном, опре- делится как сумма (8) и (14):   2 1 2 2 в р k Vm Е    . (12) Рассматривая последовательно работу звеньев в ка- сательной плоскости и суммируя ее с энергией в нор- мальной плоскости, приходим к выводу, что общая энергия разрушения, которую способна отдать цепь за один оборот:         ni i i в V Zk m Е 1 2 2 2 1 , или:         ni i i в R Zk mw Е 1 2 2 2 2 1 . (13) Это количество энергии может быть как недоста- точным для окорки, так и излишним. Все зависит от конкретных условий. Идеальный случай — это когда создаваемой цепи энергии хватит для 100%-ной окорки. Решить такой случай можно было бы аппаратом опти- мизации, но для этого нужно знать свойства коры не только на сдвиг или скалывание вдоль волокон (что более или менее изучено), но и на смятие поперек во- локон и удар (что совершенно не изучено). Поэтому попробуем предсказать основные законо- мерности. Выдвинем условие, что за один проход цепью полностью происходит окорка без лишних затрат энергии. Тогда удельная работа окорки k выразится как общая энергия разрушения цепью, отнесенная к объему снятой коры G (Дж/м 3 ). За один оборот этот объем равен: ZFe G    , (14) где F — площадь поперечного сечения участка уда- ляемой коры. Из кинематического соотношения Z V UR e K    1 2 . В этой формуле берется V K , а не V , потому что оно совпа- дает с U по направлению. Удельная работа окорки: UFR EV ZFe E k K 1 2      . (15) Таким образом, непосредственно на окорку затра- чивается работа (9) и (14). Удельная работа цепной окорки определится:                 ni i i K з i ni i i K в l UFR ZVnmg Sin V UFR Vk mZ k 1 1 2 1 2 1 2 2 2 4 1 или:                      ni i i з i ni i i в K l ng Sin V k UFR mZV k 1 2 1 2 2 1 4 1 (16) Из формулы видно, что график удельной работы окорки имеет кубическую зависимость от линейной скорости цепи, а от скорости подачи — обратную [20]. Рассмотрим деформации массива коры, происходя- щие в зоне контактирования. При встречном режиме окорки наблюдается несколько иное взаимодействие. Характер деформаций коры: первоначально идет про-