УДК 685.34.05
Д.А. Макатьора, асистент
І.В. Панасюк, д-р техн. наук
Київський національний університет технологій та дизайну, м. Київ, Україна
ВИЗНАЧЕННЯ ПОГОННОГО ЗУСИЛЛЯ РІЗАННЯ МОНОЛІТНОЇ ГУМИ НОЖЕМ З ОДНОСТОРОННЬОЮ ЗАТОЧКОЮ
Д.А. Макатёра, ассистент
И.В. Панасюк, д-р техн. наук
Киевский национальный университет технологий и дизайну, г. Киев, Украина
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГОННОГО УСИЛИЯ РЕЗАНИЯ МОНОЛИТНОЙ РЕЗИНЫ НОЖОМ С ОДНОСТОРОННЕЙ ЗАТОЧКОЙ
Dmytro Макаtоrа, assistant
Іhor Pаnаsyuk, Doctor of Technical Sciences
Kyiv National University of Technological and Design, Kyiv, Ukraine
DETERMINATION OF LINEAR FORCE OF MONOLITHIC RUBBER CUTTING BY THE KNIFE WITH ONE-SIDED GRINDING
Метою цього дослідження є розроблення більш простого та ефективного методу аналізу впливу величини зазору між валиками і величиною відстані від вертикальної осі обертання валиків до кромки леза ножа на погонне зусилля різання монолітної гуми за допомогою використання рівнянь регресії. Дослідження проведені на прикладі експериментальної установки машини для повздовжнього різання при використанні ножа з односторонньою заточкою. Одержані рівняння регресії описують сумарну величину втрат при поздовжньому різанні матеріалу та величину втрат на тертя матеріалу об грані нерухомого ножа з односторонньою заточкою.
Ключові слова: погонне зусилля, сумарна величина втрат, втрати на тертя матеріалу, валики, кромка леза ножа.
Целью данного исследования является разработка более простого и эффективного метода анализа влияния величины зазора между валиками и величиной расстояния от вертикальной оси вращения валиков до кромки лезвия ножа на погонное усилие резания монолитной резины путем использования уравнений регрессии. Исследования проведены на примере экспериментальной установки машины для продольного резания при использовании ножа с односторонней заточкой. Полученные уравнения регрессии описывают суммарную величину потерь при продольном резании материала и величину потерь на трение материала о грани неподвижного ножа с односторонней заточкой.
Ключевые слова: погонное усилие, суммарная величина потерь, потери на трение материала, валики, кромка лезвия ножа.
The purpose of this study is to develop a simple and effective evaluation method of the impact the gap between the rollers and the value of the distance from the vertical axis of rollers rotation to the edge of the knife blade have on linear force of monolithic rubber cutting by using regression equations. The research has been conducted by the example of the experimental setup of the cutting machine for longitudinal using a knife with one-sided grinding. The received results of regression equation describeboth the total value of loss during the longitudinal cut of the material and the value of loss due to material friction on the brink of a motionless knife with one-sided grinding.
Key words: linear force, the total value of losses, the loss due to material friction, rollers, knife blade edge.
Постановка проблеми. На сучасному етапі розвитку машинобудування, коли увага все більше приділяється підвищенню якості оброблення деталі і зниженню енергетичних витрат, питання дослідження взаємодії валкового механізму леза ножа з матеріалом деталі при процесі повздовжнього різання займають першочергове значення [1]. При цьому особливої уваги заслуговують питання визначення погонного зусилля різання монолітної гуми під час використання ножа з односторонньою та двосторонньою заточками, а також порівняння сумарної величини втрат при поздовжньому різанні матеріалу під час використання ножів різних геометричних форм. Однак вирішення цієї проблеми є складним. Доцільніше поставлене завдання вирішувати з використанням обчислювальної техніки, застосовуючи експериментальний шлях.
Аналіз останніх досліджень і публікацій. Порівняння ножів різної геометричної форми, яке було проведено в роботі [2], показало, що використання леза ножа з односторонньою заточкою дозволяє знизити силу опору просування розділених деталей у порівнянні з двостороннім заточуванням, що, у свою чергу, знизить енергетичні витрати на процес поздовжнього різання при двоїнні і вирівнюванні матеріалу. Автори робіт [3–6] дослідили взаємодію валкового механізму і леза ножа з двосторонньою заточкою та в роботі [3] визначили погонне зусилля монолітної гуми під час використання ножа з двосторонньою заточкою.
Виділення не вирішеної раніше частини загальної проблеми. Актуальним питанням залишається визначення погонного зусилля різання монолітної гуми під час використання ножа з односторонньою заточкою та порівняння сумарної величини втрат при поздовжньому різанні матеріалу під час використання ножів різних геометричних форм.
Мета статті. Головною метою роботи є експериментальне визначення сумарних величин втрат та величини втрат на тертя матеріалу, розрахування погонного зусилля різання монолітної гуми ножем з односторонньою заточкою, а також порівняння сумарної величини втрат при поздовжньому різанні матеріалу під час використання ножів різних геометричних форм.
Виклад основного матеріалу. Експериментальні дослідження як завершальна стадія проектування машин для поздовжнього різання проводяться для визначення сумарної величини витрат на оброблення матеріалу та величини витрат на тертя з метою визначення погонного зусилля різання монолітної гуми під час використання ножа з односторонньою заточкою.
Для визначення погонного зусилля різання був проведений двофакторний експеримент для моделі дослідження:
,
де 
– критерій оптимізації, що визначає 
;
і 
– керовані параметри (фактори), що характеризують відповідно величину зазору між валиками 
і величину відстані від вертикальної осі обертання валиків до кромки леза ножа 
.
Під час визначення , як зазначалося, необхідно провести двократне оброблення деталі, при якій у ході її розрізання визначається сумарна величина витрат на оброблення (
), а потім після розрізання матеріал складають разом, пропускають площиною з'єднання через ніж та визначають величину витрат на тертя (
). Таким чином, лише різниця цих значень, віднесена до величини ширини деталі (
), дає змогу визначити величину погонного зусилля різання монолітної гуми [7]:
(1)
Планування експерименту проводилося з використанням ротатабельного плану Бокса для двофакторного експерименту (
), який рекомендується при 
[8].
Загальна кількість дослідів визначається за формулою [8]:
Кодування, іменування значення факторів та інтервали їх варіювання наведені в табл. 1, значення яких визначалися за допомогою співвідношень:
; 
. (2)
Таблиця 1
Таблиця рівнів та інтервалів варіювання діючих факторів, які підлягають дослідженню
|
Фактори |
Рівні варіювання |
Інтервал варіювання фактора |
||||
|
|
-1,414 |
-1 |
0 |
+1 |
+1,414 |
|
|
h – відстань між транспортуючими валиками, мм ( |
2,95 |
3,35 |
4,35 |
5,35 |
5,75 |
1 |
|
а – відстань між вертикальною віссю обертання транспортуючих валиків і кромкою леза ножа, мм ( |
4,3 |
4,5 |
5 |
5,5 |
5,7 |
0,5 |
)
)Проведемо оброблення даних експерименту з визначення сумарної величини втрат при поздовжньому різанні матеріалу. Матриця планування двофакторного експерименту представлена в табл. 2.
Таблиця 2
Матриця планування двофакторного експерименту визначення сумарної величини втрат при поздовжньому різанні матеріалу
|
Номер |
Матриця планування |
Робоча матриця |
Дані до розрахунку |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
x1 |
x2 |
h |
a |
yu |
yu |
(yu-yu)2 |
|
1 |
1 |
1 |
5,35 |
5,5 |
572 |
571,28 |
0,5212 |
|
2 |
-1 |
1 |
3,35 |
5,5 |
748 |
746,89 |
1,2343 |
|
3 |
1 |
-1 |
5,35 |
4,5 |
824 |
824,48 |
0,2314 |
|
4 |
-1 |
-1 |
3,35 |
4,5 |
856 |
856,09 |
0,0085 |
|
5 |
-1,414 |
0 |
2,95 |
5 |
830 |
827,94 |
4,2522 |
|
6 |
1,414 |
0 |
5,75 |
5 |
684 |
681,43 |
6,5948 |
|
7 |
0 |
-1,414 |
4,35 |
4,3 |
876 |
872,80 |
10,2304 |
|
8 |
0 |
1,414 |
4,35 |
5,7 |
618 |
616,58 |
2,0151 |
Закінчення табл. 2
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
9 |
0 |
0 |
4,35 |
5 |
756 |
759,38 |
11,4358 |
|
10 |
0 |
0 |
4,35 |
5 |
762 |
759,38 |
6,8 |