Повышение износостойкости сучкорезных ножей многооперационных лесозаготовительных машин

  • Г. А. Пилюшина Брянский государственный технический университет https://orcid.org/0000-0002-2422-0919
  • Е. А. Памфилов Брянский государственный технический университет https://orcid.org/0000-0002-1522-7246
  • Е. В. Шевелева Брянский государственный инженерно-технологический университет https://orcid.org/0000-0002-1763-6932
Ключевые слова: заготовка древесины, сучкорезные ножи, трение, износостойкость, геометрия режущего клина, триботехнические параметры, электродеформационная обработка

Аннотация

Удаление сучьев со стволов заготавливаемой древесины является первым этапом процесса превращения ее в готовую продукцию, на котором необходимо стремиться к достижению максимальной эффективности использования сырья и повышению качества получаемого сортимента. При этом качественная очистка и минимизация повреждений стволов деревьев во многом обусловлены надежной работой  cучкорезнопротаскивающих устройств лесозаготовительных машин, осуществляющих процессы удаления сучьев и технологического перемещения древесины. При эксплуатации сучкорезно-протаскивающего механизма происходит интенсивное затупление сучкорезных ножей, в результате чего силы, затрачиваемые на срезание сучьев, возрастают, процесс стабильного резания нарушается. Происходит неполное срезание, а при увеличении давления на ножи – зарезание их в ствол и выламывание сучьев, что снижает качество заготавливаемой древесины и приводит к дальнейшему изнашиванию срезающих устройств. Износ ножей происходит вследствие действия сложной совокупности механических, химических, температурных и иных факторов и приводит к изменению геометрических параметров режущих кромок ножей. Для повышения качества обрезки сучьев и снижения при этом энергозатрат необходимо выполнить оценку влияния геометрических и физико-химических параметров срезающих ножей на их износостойкость, что позволит теоретически обосновать рациональную геометрию режущего клина и требования к физико-химическим характеристикам рекомендуемых материалов. Анализ силового взаимодействия режущего клина с перерезаемым суком показал, что уже в начале контакта на лезвие срезающего ножа действует ударная изгибающая нагрузка, которая в случае достижения пиковых значений нередко приводит к износу путем выкрашивания достаточно крупных микрообъемов режущей кромки. При этом износ сучкорезных ножей происходит преимущественно за счет развития микротрещин, которые образуются в результате антиплоской деформации при приложении напряжений, и зависит от параметров хрупкого разрушения материалов. Кроме того, изнашивание усугубляется контактом с загрязненной и влажной, а в зимний период и мерзлой древесиной, что обусловливает интенсификацию коррозионно-механических процессов в прикромочных зонах лезвий ножей. Решение задачи повышения износостойкости сучкорезных ножей возможно обеспечить путем оптимизации геометрических параметров ножевого клина и формированием в поверхностном слое благоприятных физико-механических характеристик, позволяющих минимизировать интенсивность изнашивания. Для этого экспериментально определены целесообразные геометрические параметры ножевого клина. Предложено для изготовления сучкорезных ножей использовать сложнолегированную хромоникелевую сталь и рациональные режимы ее термической обработки. В качестве поверхностной обработки рекомендовано их электродеформационное упрочнение, позволяющее оптимизировать шероховатость и формировать необходимые напряжения сжатия в прикромочных зонах для обеспечения высокой износостойкости сучкорезных ножей.
Для цитирования: Пилюшина Г.А., Памфилов Е.А., Шевелева Е.В. Повышение износостойкости сучкорезных ножей многооперационных лесозаготовительных машин // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 174–184. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.174

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Г. А. Пилюшина, Брянский государственный технический университет

канд. техн. наук

Е. А. Памфилов, Брянский государственный технический университет

д-р техн. наук, проф.

Е. В. Шевелева, Брянский государственный инженерно-технологический университет

канд. техн. наук

Литература

Жаденов В.С., Заикин А.Н., Лобанов В.Н., Чайка О.Р. Технологическое оборудование лесозаготовительных машин (Теория, конструкция, эксплуатация). Брянск: БГИТА, 2005. 254 с. [Zhadenov V.S., Zaikin A.N., Lobanov V.N., Chayka O.R. Technological Equipment of Logging Machines (Theory, Construction, Operation). Bryansk, BGITA Publ., 2005. 254 p.].

Зотов Г.А., Памфилов Е.А. Повышение стойкости дереворежущего инструмента. М.: Экология, 1991. 304 с. [Zotov G.A., Pamfilov E.A. Increasing the Resistance of a Wood-Cutting Tool. Moscow, Ekologiya Publ., 1991. 304 р.].

Харвестерная головка и ее дополнительные устройства // Лесотехника. Режим доступа: http://lesotehnika.com/statya/st_4_harvesterhead.html (дата обращения: 16.03.19). [Harvester Head and Its Add-on Equipment. Harvesting and Logging Equipment].

Рукомойников К.П., Ведерников С.В. Модернизация сучкорезного ножа харвестерной головки // Лесн. журн. 2019. № 1. С. 120–127. (Изв. высш. учеб. заведений). [Rukomoynikov K.P., Vedernikov S.V. Modernization of Harvester Head Delimbing Knife. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 1, pp. 120–127]. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.1.120; URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/ee2/120_127.pdf

Памфилов Е.А., Пилюшина Г.А. Возможности и перспективные пути повышения работоспособности машин и оборудования лесного комплекса // Лесн. журн. 2013. № 5. С. 129–141. (Изв. высш. учеб. заведений). [Pamfilov E.A., Pilyushina G.A. Possibilities and Prospective Ways to Increase Working Capacity of Forest Sector Machines and Equipment. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2013, no. 5, pp. 129–141]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/716/le1.pdf

Пилюшина Г.А. Повышение износостойкости деталей и инструментов деревоперерабатывающего оборудования // Качество и жизнь. 2014. № 1(1). С. 44–49. [Pilyushina G.A. Improving the Wear Resistance of Parts and Tools of Woodworking Machinery. Kachestvo i zhizn’ [Quality and life], 2014, no. 1(1), pp. 44–49].

Памфилов Е.А., Пилюшина Г.А., Шевелева Е.В., Прозоров Я.С., Пыриков П.Г. Повышение работоспособности подающих устройств деревоперерабатывающего оборудования // Лесн. журн. 2019. № 2. С. 102–110. (Изв. высш. учеб. заведений). [Pamfilov E.A., Pilyushina G.A., Sheveleva E.V., Prozorov Ya.S., Pyrikov P.G. Improving the Feeder’s Working Capacity of Timber Processing Equipment. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 2, pp. 102–110]. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.2.102; URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/47d/102_110.pdf

Селиверстов А.А., Симонова И.В., Александров А.А. Исследование состояния геометрии формы и заточки сучкорезных ножей харвестеров // Тр. лесоинж. фак. ПетрГУ. 2010. Вып. 8. С. 128–132. [Seliverstov A.A., Simonova I.V., Aleksandrov A.A. Studying the State of Shape Geometry and Sharpening of Delinbing Knives of Harvesters. Trudy lesoinzhenernogo fakul’teta PetrGU [Resources and Technology], 2010, iss. 8, pp. 128–132].

Сюнёв В.С., Селиверстов А.А. Рабочие органы харвестеров: проектирование и расчет. Петрозаводск: ПетрГУ, 2005. 202 с. [Syunev V.S., Seliverstov A.A. Working Bodies of Harvesters: Engineering and Design. Petrozavodsk, PetrSU Publ., 2005. 202 p.].

Сюнёв В.С., Селиверстов А.А. Развитие сортиментной технологии лесозаготовок и использование харвестеров в Республике Карелия // Лес и бизнес. 2006. № 7. С. 58–61. [Syunev V.S., Seliverstov A.A. Development of Cut-to-Length Logging and Use of Harvesters in the Republic of Karelia. Les i biznes, 2006, no. 7, pp. 58–61].

Axelsson S.-A. The Mechanization of Logging Operations in Sweden and Its Effect on Occupational Safety and Health. Journal of Forest Engineering, 1998, vol. 9, iss. 2, pp. 25–31.

Axelsson S.-A, Pontén B. New Ergonomic Problems in Mechanized Logging Operations. Journal of Industrial Ergonomics, 1990, vol. 5, iss. 3, pp. 267–273. DOI: 10.1016/0169-8141(90)90062-7

Darmawan W., Rahayu I.S., Tanaka C., Marchal R. Chemical and Mechanical Wearing of High Speed Steel and Tungsten Carbide Tools by Tropical Woods. Journal of Tropical Forest Science, 2006, vol. 18, no. 4, pp. 255–260.

Engsås J. Accidents in Small-Scale Forestry – Prerequisites for Accident Prevention among Private Wood-Lot Owners. Research Note no. 251. Garpenberg, Swedish University of Agricultural Sciences, 1993. 121 p.

Lidén E. Forest Machine Contractors in Swedish Industrial Forestry. Report no. 195. Garpenberg, Swedish University of Agricultural Sciences, 1995. 43 p.

Niemi P. Delimbing Device and a Method in a Delimbing Device. Patent US, no. US 6,318,425 B1, 2001

Pamfilov E.A., Pilushina G.A., Polosov V.I. Conditions of Maintenance of Stable Frictional Contact of Submitting Rollers Woodworking Machines. Proceedings of the BALTTRIB 2007 International Scientific Conference, Kaunas, November 21–23, 2007. Kaunas, 2007, pp. 67–71.

Pamfilov E.A., Sheveleva E.V., Pilyushina G.A. Creating and Applying Antifriction Bearing Wood-Metal Materials. Journal of Friction and Wear, 2019, vol. 40, iss. 1, pp. 95–99. DOI: 10.3103/S106836661901015X

Pilyushina G.A., Pyrikov P.G., Rukhlyadko A.S. Improving the Performance of Machining Tools for Nonmetallic Materials. Russian Engineering Research, 2013, vol. 33, iss. 9, pp. 532–535. DOI: 10.3103/S1068798X13090128

Porankiewicz B., Iskra P., Sandak J., Tanaka C., Jóźwiak K. High-Speed Steed Tool Wear after Wood Cutting in the Presence of High-Temperature and Mineral Contamination. Wood Science and Technology, 2006, vol. 40, iss. 8, pp. 673–682. DOI: 10.1007/s00226-006-0084-7

Wildey A.J. Tree Harvesting and Processing Head. Patent US, no. 5,785,101, 1998.

Опубликован
2019-12-11
Как цитировать
Пилюшина, Г., Е. Памфилов, и Е. Шевелева. Повышение износостойкости сучкорезных ножей многооперационных лесозаготовительных машин. Лесной журнал, вып. 6, Dec. 2019, с. 174, doi:10.17238/issn0536-1036.2019.6.174.
Раздел
ЛЕСОЭКСПЛУАТАЦИЯ

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)