ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕР ПО УЛУЧШЕНИЮ ЦЕНТРИРОВАНИЯ КОНИЧЕСКОЙ ФРЕЗЫ С ЖИДКОСТНЫМ НАПОЛНИТЕЛЕМ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПНЕЙ

В статье приводятся результаты исследования процесса стабилизации конической фрезы при измельчении пней со сложной формой торцевого среза.

В процессе эксплуатации устройства сложно позиционировать положение конической фрезы точно над центром пня. Поэтому произведена проверка устойчивости движения конической фрезы в пне при отклонении начальной точки входа в пень в широких пределах.

На рисунке 1 представлены траектории движения центрирующего элемента фрезы в зависимости от положения начальной точки R_B входа фрезы в пень по отношению к оси пня. Как видно из рисунка 1, независимо от точки входа фрезы в пень она двигается в массиве пня практически по вертикальной траектории, то есть меры, принятые для центрирования фрезы, обеспечивают гарантированное движение фрезы в первоначальном направлении, несмотря на несимметричное отклоняющее воздействие пня.

Только дойдя до основания пня фреза начинает отклоняться от вертикальной траектории и постепенно выходит из пня в боковом направлении. При боковом движении фрезы происходит дополнительное разрушение пня.

На рисунке 2 для удобства анализа построена серия траекторий, для

261

разных точек входа фрезы в пень [1].

Как видно из рисунка 2, в широком диапазоне R_B (от -0,75 Т?_п до 0,75 R_n) центрирующий элемент фрезы доходит до основания пня практически по вертикальной траектории, и лишь потом начинается выход фрезы из пня в горизонтальном направлении.

Таким образом, меры, принятые для центрирования фрезы (жидкостный наполнитель, перьевой направляющий нож) [2,3], обеспечивают гарантированное движение фрезы в пне в вертикальном направлении, несмотря на несимметричное отклоняющее воздействие пня. Так как фреза движется в пне по сложной случайной траектории, возникает вопрос, насколько полным будет удаление пня.

Рисунок 1 - Траектории движения центрирующего элемента фрезы при различном положении R_B начальной точки входа в пень

Рисунок 2 - Характерные траектории движения центрирующего элемента фрезы при различном положении начальной точки входа в пень (проекция XZ)

Полнота удаления пня оценивается в модели параметром С_п, который рассчитывается по формуле С_п = (1 - А^ск/Усн)' 100 %, где N_Cn и N_Ck - количество связей между элементами пня в начале и в конце компьютерного эксперимента (в процессе моделирования фреза постепенно отделяет элементы пня друг от друга, поэтому количество связей между элементами уменьшается) [4,5].

При удалении точки входа фрезы в пень от центра пня (при увеличении Rb) полнота удаления пня Сп уменьшается (рисунок 3).

Рисунок 3 - Зависимость полноты удаления пня от положения начальной

точки входа в пень

Для получения данной зависимости провели серию компьютерных экспериментов в которой изменяли RB/Rn от 0 до 90 % с шагом 10 %.

Убывающий характер кривой Сп(^в/^п) можно объяснить тем, что с удалением начальной точки входа фрезы от центра пня, во-первых, фреза несимметрично измельчает пень, оставляя нетронутую древесину со стороны,

противоположной точке входа, а во-вторых, фреза быстрее выходит из пня в боковом направлении, оставляя нетронутую древесину внизу пня.

Стоит отметить, что в широком диапазоне Rb/Rr (от 0 до 55 %) пень хорошо измельчается (более 80 %), и только при Rb/Rr более 55 % полнота удаления пня постепенно уменьшается до 60 %. Таким образом, плюсом разработанного устройства является то, что оно не требует очень точного начального позиционирования фрезы.

Рисунок 4 - Типичная траектория движения центрирующего элемента фрезы при наличии существенных флуктуаций механических свойств пня: нос фрезы стремится вернутся к центру пня даже при значительных случайных

отклонениях

Из рисунка 4 видно, что меры, принятые для центрирования фрезы (жидкостный наполнитель, перьевой направляющий нож), позволяют не только выдерживать вертикальное движение фрезы в пне, но и возвращать фрезу в центр пня при существенных отклонениях, вызванных случайными флуктуациями механических свойств пня [6].

Список литературы

• 2. Советов, Б.Я. Моделирование систем [Текст] / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев.- учебное пособие - М.: Высш. шк., 1998. - 319 с.
• 3. Фокин, С.В. К построению динамической модели жидкостного наполнителя конической фрезы при измельчении пней [Текст] /С.В. Фокин, О.Н. Шпортько // Естественные и технические науки : сб. науч. работ. - М. : Спутник+, 2012. - Вып. 2. - С. 466-468
• 4. Фокин, С.В. О влиянии жидкости на динамические характеристики конической фрезы для измельчения пней [Текст] / В.В. Цыплаков, С.В. Фокин //

Лесотехнический журнал. - Воронеж, 2011. - № 1. - С. 70-75.

• 264
• 5. Фокин, С.В. Об автоматизированном расчете конструктивных параметров конической фрезы с жидкостным наполнителем для измельчения пней [Текст] /В. В. Цыплаков, С.В. Фокин // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. - № 3. - С. 75-80.
• 6. Фокин, С.В. Об измельчении пней конической фрезой с жидкостным наполнителем [Текст] /В.В. Цыплаков, С.В. Фокин // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. - 2009. - №2.-С. 115-117.
• 7. Фокин, С.В. О проведении полевых испытаний макетного образца конической фрезы с жидкостным наполнителем для измельчения пней [Текст] / С. В. Фокин // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. - 2007.-№5.-С. 66-68.

УДК 630*232.4