Повышение устойчивости дереворежущих пил термопластическим воздействием на распределение остаточных напряжений в полотне

  • В. И. Мелехов Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова https://orcid.org/0000-0002-2583-3012
  • И. И. Соловьев Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова https://orcid.org/0000-0002-2008-7073
  • Т. В. Тюрикова Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова https://orcid.org/0000-0002-3592-310X
  • Н. В. Пономарева Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова https://orcid.org/0000-0001-6210-5631
Ключевые слова: термопластические напряжения, круглая пила, устойчивость пилы, высокоскоростной нагрев

Аннотация

Устойчивость пилы в процессе работы характеризует способность полотна пилы сопротивляться силам, воздействующим на него в плоскости наибольшей жесткости. Пила может надежно работать только при условии сохранения устойчивого равновесия, которое достигается за счет создания разными методами нормированных остаточных напряжений в определенных зонах пильного полотна, уравновешивающих силы внешнего воздействия. Для придания работоспособности круглой пиле в центральной части полотна создают напряжения сжатия, компенсирующие силы центробежного ускорения, температурный нагрев отдельных зон полотна пилы, внешние продольные и поперечные изгибающие силы, возникающие при обработке материала. На практике создание нормированных напряжений в пильном диске круглой пилы традиционно осуществляется только локальным механическим контактным воздействием (проковкой, вальцеванием) рабочего органа пилоправного инструмента на стальной диск пилы. Предложено вместо традиционной механической обработки полотна пилы формировать напряженное состояние диска теплофизическим (термопластическим) воздействием, которое заключается в создании нормированных остаточных напряжений в пильном полотне концентрированным тепловым воздействием на локальные разновекторно направленные узколенточные зоны прямой или криволинейной формы, в основном радиально или по концентрическим следам, с контролем процесса в режиме реального времени. Новый подход к формированию полей остаточных напряжений в полотне пилы термопластическим воздействием позволяет кардинально изменить подготовку круглой пилы с обеспечением ее устойчивости в работе.
Для цитирования: Мелехов В.И., Соловьев И.И., Тюрикова Т.В., Пономарева Н.В. Повышение устойчивости дереворежущих пил термопластическим воздействием на распределение остаточных напряжений в полотне // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 6. С. 172–181. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-6-172-181

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

В. И. Мелехов, Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова

д-р техн. наук, проф.

И. И. Соловьев, Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова

канд. техн. наук

Т. В. Тюрикова, Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова

канд. техн. наук

Н. В. Пономарева, Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова

канд. техн. наук

Литература

Биргер И.А. Остаточные напряжения. М.: Машгиз, 1963. 232 с. [Birger I.A. Residual Stresses. Moscow, Mashgiz Publ., 1963. 232 p.].

Богатов А.А. Механические свойства и модели разрушения металлов. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2002. 329 с. [Bogatov A.A. Mechanical Properties and Fracture Models of Metals. Yekaterinburg, USTU Publ., 2002. 329 p.].

Богатов А.А. Остаточные напряжения и разрушение металла // Инновационные технологии в металлургии и машиностроении. Уральская научно-педагогическая школа имени профессора А.Ф. Головина: материалы 6-й междунар. науч.-практ. конф. Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. ун-та, 2013. С. 95–101. [Bogatov A.A. Residual Stresses and Fracture of Metal. Innovation Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineering: Proceedings of the 6th International Youth Scientific and Practical Conference “Innovation Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineering. Ural Scientific and Pedagogical School Named after Professor A.F. Golovin”. Yekaterinburg, URFU Publ., 2013, pp. 95–101].

Боровиков Е.М., Орлов Б.Ф. Термический способ подготовки круглых пил к работе // Изв. вузов. Лесн. журн. 1974. № 6. С. 90–96. [Borovikov E.M., Orlov B.F. Thermal Method of Preparing Circular Saws for Work. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 1974, no. 6, pp. 90–96]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/apxiv/1974/6.pdf

Бородин И.Н., Майер А.Е., Петров Ю.В., Груздков А.А. Максимум предела текучести при квазистатической и высокоскоростной пластической деформации металлов // Физика твердого тела. 2014. Т. 56, вып. 12. С. 2384–2393. [Borodin I.N., Mayer A.E., Petrov Yu.V., Gruzdkov A.A. Maximum Yield Strength under Quasi-Static and High-Speed Flow of Metals. Fizika tverdogo tela [Physics of the Solid State], 2014, vol. 56, iss. 12, pp. 2384–2393].

ГОСТ 5950–2000. Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 2003. 35 с. [State Standard. GOST 5950-2000. Tool Alloy Steel Bars, Strips and Coils. General Specifications. Moscow, Izdatel’stvo standartov, 2003. 35 p.].

Мелехов В.И., Соловьев И.И. Создание термопластических напряжений в пильном диске круглой пилы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2010. № 2. С. 87–90. [Melekhov V.I., Soloviov I.I. Creation of Thermoplastic Tension in Circular Saw Blade. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2010, no. 2, pp. 87–90]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/b08/b087c4466253da22ed3e19c778437576.pdf

Патент 2434952 Российская Федерация. Устройство для создания термопластических напряжений в пильном диске круглой пилы: № 2010117098: заявл. 29.04.2010; опубл. 27.11.2011 / В.И. Мелехов, И.И. Соловьев. [Solov’ev I.I., Melekhov V.I. Device to Develop Thermoplastic Stresses in Saw Blade of Ring Saw. Patent RF no. RU 2434952 C1, 2011].

Патент 2614863 Российская Федерация. Устройство для создания термопластических напряжений в полосовых пилах: № 2015141255: заявл. 28.09.2015; опубл. 29.03.2017 / В.И. Мелехов, И.И. Соловьев. [Melekhov V.I., Solovev I.I. Device for Creation of Thermoplastic Concentrated Stresses in Strip Saws. Patent RF no. RU 2614863 C1, 2017].

Патент 2663029 Российская Федерация. Способ термопластического натяжения пильного диска круглой пилы: № 2017121665: заявл. 21.06.2017; опубл. 01.08.2018 / В.И. Мелехов, И.И. Соловьев. [Solovev I.I., Melekhov V.I. Method of Thermoplastic Tensioning of the Round Saw Circular Saw Blade. Patent RF no. RU 2663029 C1, 2018].

Поздеев А.А., Няшин Ю.И., Трусов П.В. Остаточные напряжения: теория и приложения: моногр. М.: Наука, 1982. 109 с. [Pozdeyev A.A., Nyashin Yu.I., Trusov P.V. Residual Stresses: Theory and Applications: Monograph. Moscow, Nauka Publ., 1982. 109 p.].

Прокофьев Г.Ф. Создание высокотехнологичных лесопильных станков: моногр. Архангельск: СОЛТИ, 2018. 157 с. [Prokof’yev G.F. Creation of High-Tech Sawmills: Monograph. Arkhangelsk, Solti Publ., 2018. 157 p.].

Слухоцкий А.Е., Немков В.С., Павлов Н.А., Бамунэр А.В. Установки индукционного нагрева / под ред. А.Е. Слухоцкого. Л.: Энергоатомиздат; Ленингр. отд-ние, 1981. 328 с. [Slukhotskiy A.E., Nemkov V.S., Pavlov N.A., Bamuner A.V. Installations of Induction Heating. Ed. by A.E. Slukhotskiy. Leningrad, Energoatomizdat Publ., 1981. 328 p.].

Соловьев И.И. Совершенствование термопластической технологии подготовки круглых пил: автореф. дис. … канд. техн. наук. Архангельск, 2012. 18 с. [Solov’yev I.I. Improvement of Thermoplastic Technology for Setting-up Procedures of Circular Saws: Cand. Eng. Sci. Dis. Abs. Arkhangelsk, 2012. 18 p.].

Стахиев Ю.М. Устойчивость и колебания плоских круглых пил. М.: Лесн. пром-сть, 1977. 296 с. [Stakhiyev Yu.M. Stability and Vibration of Flat Circular Saws. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1977. 296 p.].

Стахиев Ю.М. Научно-технологические основы производства, подготовки и эксплуатации плоских круглых пил для распиловки древесины: автореф. дис. … д-ра техн. наук. Архангельск, 2002. 32 с. [Stakhiyev Yu.M. Scientific and Technological Bases of Production, Setting-up and Operation of Flat Circular Saws for Wood Sawing: Dr. Eng. Sci. Diss. Abs. Arkhangelsk, 2002. 32 p.].

Якунин Н.К. Подготовка круглых пил к работе. М.: Лесн. пром-сть, 1980. 153 с. [Akunin N.K. Setting-up of Circular Saws. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1980. 153 p.].

Bathe K.J. Finite Element Procedures in Engineering Analysis. New Jersey, Prentice Hall, 1982. 735 p.

Bayer R.G. Mechanical Wear Fundamentals and Testing. New York, CRC Press, 2004. 416 p.

Calladine C.R. Theory of Shell Structures. Cambridge, Cambridge University Press, 1983. 763 p. DOI: 10.1017/CBO9780511624278

Hughes T.J.R., Hinton E. Finite Element Methods for Plates and Shells: Elements Technology. Swansea, Pineridge Press, 1986, vol. 1. 315 p.

Meyers M.A., Chawla K.K. Mechanical Behavior of Materials. Cambridge, Cambridge University Press, 2009. 856 p.

Опубликован
2020-12-23
Как цитировать
Мелехов, В., И. Соловьев, Т. Тюрикова, и Н. Пономарева. Повышение устойчивости дереворежущих пил термопластическим воздействием на распределение остаточных напряжений в полотне. Лесной журнал, вып. 6, Dec. 2020, сс. 172-81, doi:10.37482/0536-1036-2020-6-172-181.
Раздел
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ И ДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЕ

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)