Формирование секторных полей остаточных термопластических напряжений в полотне круглой пилы

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-146-154

Ключевые слова:

круглая пила, термопластические напряжения, устойчивость, концентрированное тепловое воздействие

Аннотация

Эффективность работы круглопильного станка определяется работоспособностью и эксплуатационной надежностью дереворежущего инструмента. В процессе работы полотно круглой пилы подвергается сложному воздействию силовых и температурных факторов. Способность пилы противодействовать возмущающим силам резания складывается из жесткости и устойчивости ее полотна. Круглая пила представляет собой тонкий стальной диск с центральным отверстием и зубчатой режущей кромкой. Диск круглой пилы имеет 3 зоны: периферийную, среднюю и центральную. Наибольшее влияние на устойчивость полотна пилы оказывают средняя и периферийная части диска. Для придания пиле работоспособности в ее полотне формируют созданием пластической деформацией граничных радиальных полосовых участков секторные зоны. В отечественной и мировой практике обработка таких участков выполняется проковкой. Нормированные напряжения в полотне круглой пилы получают локальным механическим контактным воздействием рабочего органа пилоправного инструмента по размеченным радиусам полотна пилы с формированием полосовых участков пластической деформации металла с нормально направленными к радиусу разносторонними напряжениями. При этом со стороны смежных секторов появляются контрнапряжения, приводящие к взаимному «отталкиванию» секторов и появлению напряжений сжатия, компенсирующих силы центробежного ускорения, температурного нагрева отдельных зон полотна пилы, внешних продольных и поперечных изгибающих сил, возникающих в полотне пилы при обработке древесины. Суммарное взаимодействие всех смежных секторов обеспечивает натяжение полотна пилы и устойчивость инструмента. Создание радиальных полосовых участков проковкой имеет существенные недостатки, для устранения которых предложен принципиально новый подход – формирование секторных полей остаточных напряжений в полотне пилы тепловым воздействием, заключающимся в создании нормированных остаточных термопластических напряжений в пильном полотне кратковременным (1–2 с) концентрированным тепловым воздействием на массивы локальных радиально расположенные по полотну пилы полосовых участков. В результате проведенных исследований определены границы участков теплового воздействия на полотно пилы и диапазон температур, обеспечивающий формирование нормированных остаточных термопластических напряжений в полотне круглой пилы при концентрированном импульсном нагреве массива радиальных полосовых участков.
Для цитирования: Мелехов В.И., Соловьев И.И. Формирование секторных полей остаточных термопластических напряжений в полотне круглой пилы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 146–154. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-146-154

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

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

д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: Q-1051-2019

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

канд. техн. наук; ResearcherID: ABE-7412-2020

Библиографические ссылки

Биргер И.А. Остаточные напряжения. М.: Машгиз, 1963. 232 с. Birger I.A. Residual Tensions. Moscow, Gosudarstvennoye izdatel’stvo «Mashinostroyeniye» Publ., 1963. 232 p. (In Russ.).

Богатов А.А. Механические свойства и модели разрушения металлов. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2002. 329 с. Bogatov A.A. Mechanical Properties and Models of Metal Destruction. Yekaterinburg, USTU-UPI Publ., 2002. 329 p. (In Russ.).

Богатов А.А. Остаточные напряжения и разрушение металла // Инновационные технологии в металлургии и машиностроении: материалы 6-й междунар. науч.-практ. конф. Уральская научно-педагогическая школа им. проф. А.Ф. Головина, Екатеринбург, 29 окт.–1 нояб. 2012 г. Екатеринбург: Урал. ун-т, 2013. С. 95–101. Bogatov A.A. Residual Tensions and Metal Destruction. Innovative Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineering: Proceedings of the 6th International ScientificPractical Conference of Ural Scientific-Pedagogical School named after Professor A.F. Golovin, Yekaterinburg, 29 October – 1 November 2012. Yekaterinburg, Izdatel’stvo Ural’skogo universiteta Publ., 2013, pp. 95–101. (In Russ.).

Боровиков Е.М., Орлов Б.Ф. Термический способ подготовки круглых пил к работе // Изв. вузов. Лесн. журн. 1974. № 6. С. 90–94. Borovikov E.M., Orlov B.F. Thermal Treatment of Circular Saws. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal,1974, no. 6, pp. 90–94. (In Russ.).

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 Plastic Deformation of Metals. Solid State Physics, 2014, vol. 56, no. 12, pp. 2384–2393. (In Russ.). https://doi.org/10.1134/S1063783414120051

Мелехов В.И., Соловьев И.И. Создание термопластических напряжений в пильном диске круглой пилы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2010. № 2. С. 87–91. Melekhov V.I., Solovyov I.I. Creation of Thermoplastic Tension in Circular Saw Blade. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2010, no. 2, pp. 87–91. (In Russ.). http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/b08/b087c4466253da22ed3e19c778437576.pdf

Мелехов В.И., Соловьев И.И., Тюрикова Т.В., Пономарева Н.Г. Повышение устойчивости дереворежущих пил термопластическим воздействием на распределение остаточных напряжений в полотне // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 6. С. 172–181. Melekhov V.I., Solovyev I.I., Tyurikova T.V., Ponomareva N.G. Improving the Stability of Wood-Cutting Saws by Thermoplastic Action on the Distribution of Residual Stresses in The Blade. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2020, no. 6, pp. 172–181. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-6-172-181

Патент 2434952 С1 РФ, МПК C21D 9/24, H05B 6/02. Устройство для создания термопластических напряжений в пильном диске круглой пилы: № 2010117098/02: заявл. 29.04.2010: опубл. 27.11.2011 / И.И. Соловьев, В.И. Мелехов. Melekhov V.I., Solovyev I.I. Device for Creating Thermoplastic Stresses in Circular Saw Blade. Patent RF no. RU 2434952 С1, 2011. (In Russ.).

Патент 2684521 С1 РФ, МПК C21D 9/24. Устройство для создания термопластических нормированных напряжений в круглой пиле: № 2018121970: заявл. 15.06.2018: опубл. 09.04.2019 / В.И. Мелехов, И.И. Соловьев. Melekhov V.I., Solovyov I.I. Device for Creation Thermoplastic Normalized Stresses in Circular Saw Blade. Patent RF no. RU 2684521 С1, 2019. (In Russ.).

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: А Monograph. Moscow, Nauka Publ., 1982. 109 p. (In Russ.).

Прокофьев Г.Ф. Создание высокотехнологичных лесопильных станков: моногр. Архангельск, 2018. 157 с. Prokofiev G.F. Creation of High-Tech Sawmills: А Monograph. Arkhangelsk, Solti Publ., 2018. 157 p. (In Russ.).

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. (In Russ.).

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. (In Russ.).

Якунин Н.К. Подготовка круглых пил к работе. М.: Лесн. пром-сть, 1980. 151 с. Akunin N.K. Setting-Up of Circular Saws. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1980. 151 p. (In Russ.).

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

Bayer R.J. Mechanical Wear Fundamentals and Testing, Revised and Expanded. New York, CRC Press Publ., 2004. 416 p. https://doi.org/10.1201/9780203021798

Calladine C.R. Theory of Shell Structures. Cambridge, Cambridge University Press Publ., 1983. 763 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511624278

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

Meyers M.A., Chawla K.K. Mechanical Behavior of Materials. Cambridge, Cambridge University Press Publ., 2009. 856 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511810947

Загрузки

Опубликован

02.08.2023

Как цитировать

Мелехов, В., и И. Соловьев. «Формирование секторных полей остаточных термопластических напряжений в полотне круглой пилы». Известия вузов. Лесной журнал, вып. 4, август 2023 г., сс. 146-54, doi:10.37482/0536-1036-2023-4-146-154.

Выпуск

Раздел

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ И ДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЕ