Контроль плоскостности круглых пил

УДК

674.053:621.934/.936

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2017.6.104

Аннотация

Для плоских изделий применяются бесконтактные и контактные методы контроля плоскостности. При проведении бесконтактного контроля используют оптические системы. Контактный контроль поверхности подразумевает применение механических систем измерения или специальных преобразователей физических величин материала. Контактные методы, основанные на исследовании физических параметров материала, позволяют контролировать потерю плоской формы равновесия объекта и изменение остаточных напряжений. Образующиеся остаточные напряжения имеют наибольшее значение в области периферии диска из-за повышенного нагрева данной зоны пилы. Отклонение от плоскостности диска вследствие потери им плоской формы равновесия носит несимметричный характер. Нами предлагается применять метод акустической тензометрии для контроля плоскостности плоских круглых пил. Суть метода акустической тензометрии заключается в изменении скорости распространения ультразвуковых колебаний в материале при изменении величины остаточных напряжений. Предлагаемый способ подразумевает разбиение диска на кольцевые зоны с их последующим сканированием в окружном направлении. Отклонения кольцевой зоны от плоскостности характеризуются наличием деформации в сканируемой зоне и сравниваются с нулевыми показателями не эксплуатируемой ранее пилы. Представленная в работе экспериментальная установка предназначена для контроля плоскостности круглых пил методом акустической тензометрии и прямого измерения с помощью индикатора часового типа. Дополнительно перед проведением эксперимента контролируемые пилы подвергались химическому анализу для подтверждения соответствия заявленной марки стали у всех пил. Для возбуждения ультразвуковых колебаний на контролируемом участке использовался пьезоэлектрический преобразователь DA-501 с рабочей частотой 5 МГц, измерения проводились эхо-методом. В результате предварительного опыта было установлено, что полученные экспериментальные данные имеют нормальное распределение. Проведение основного эксперимента опиралось на полный факторный план с тремя варьируемыми параметрами, на основании результатов которого была принята теоретическая зависимость и доказана возможность использования данного метода для контроля плоскостности круглых пил.

Сведения об авторах

А.Е. Алексеев, д-р техн. наук, проф.

А.П. Алабышев, инж.

Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002;

е-mail: a.alekseev@narfu.ru

Ключевые слова

плоскостность, круглые пилы, акустическая тензометрия, ультразвуковые колебания, остаточные напряжения

Для цитирования

Алексеев А.Е., А.П. Алабышев Контроль плоскостности круглых пил // Лесн. журн. 2017. № 6. С. 104–113. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.6.104

Литература

1. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1976. 608 с.

2. Биргер И.А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, 1978. 240 с.

3. Бэкофен В. Процессы деформации / пер. с англ. В.С. Берковского и Ф.И. Рузанова; под ред. С.Е. Рокотяна. М.: Металлургия, 1977. 288 с.

4. Измерения в промышленности: справ. Т. 2. М.: Металлургия, 1990. 384 с.

5. Методы определения теплопроводности и температуропроводности / под ред. А.В. Лыкова. М.: Энергия, 1973. 336 с.

6. Неразрушающий контроль: справ. В 7 т. Т. 3. Ультразвуковой контроль / под общ. ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 2004. 864 с.

7. Прудников А.П., Брычков Ю.А., Маричев О.И. Интегралы и ряды. Элементарные функции. М.: Наука, 2002. 632 с.

8. Стахиев Ю.М. Работоспособность плоских круглых пил. М.: Лесн. пром-сть, 1989. 384 с.

9. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1972. 735 с.

10. Физические величины: справ. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

11. Чернышев Г.Н., Попов А.Л., Козинцев В.М., Пономарев И.И. Остаточные напряжения в деформируемых твердых телах. М.: Наука, 1996. 240 с.

12. Шимов Г.В., Буркин С.П. Основы технологических процессов обработки металлов давлением: учеб. пособие / под общ. ред. С.П. Буркина. Екатеринбург: Урал. гос. ун-т, 2014. 160 с.

13. Lam T.T., Yeung W.K. Inverse Determination of Thermal Conductivity for One-Dimensional Problems // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 1995. Vol. 9, iss. 2. Pp. 335?344. DOI: 10.2514/3.66514. Lin J.Y., Cheng T.F. Numerical Estimation of Thermal Conductivity from Boundary Temperature Measurements // Numerical Heat Transfer. Part A: Applications. 1997. Vol. 32, iss. 2. Pp. 187?203.15. Shah Vishu. Handbook of Plastics Testing and Failure Analysis. Hoboken, USA: Wiley, 2007. 648 p.

Поступила 30.05.17

Ссылка на английскую версию:

Flatness Control of Circular Saws

UDC 674.053:621.934/.936

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.6.104

 

Flatness Control of Circular Saws

 

A.E. Alekseev, Doctor of Engineering Sciences, Professor

A.P. Alabyshev, Engineer

Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation; е-mail: a.alabyshev@narfu.ru

 

Contact and noncontact control methods are used to define the flatness of flat products. Optical systems are exploited at noncontact testing. Contact surface monitoring involves the use of mechanical measurement systems or special converters of material physical quantities. Contact methods based on the study of physical parameters of material, allow monitoring the loss of the plate form of equilibrium of the object and the change of residual stresses. The resulting residual stresses have the highest value in the periphery of the disk due to increased heating of this saw zone. The deviation from the flatness of the disk due to the loss of a flat form of equilibrium is asymmetrical. We suggest using the method of acoustic strain measurement to control the flatness of flat circular saws. The principle of the method of acoustic strain measurement consists in changing the propagation velocity of ultrasonic vibrations in material when changing the magnitude of residual stresses. The proposed method involves splitting the disk into the annular zones with their subsequent scanning in the circumferential direction. The deviations of the annular zone from the flatness are characterized by the presence of deformation in the scanned zone and are compared with the zero values of the saw unexploited before. The experimental installation presented in this paper is designed to control the flatness of circular saws by the method of acoustic strain measurement and direct measurement using a dial gauge. In addition, prior to the experiment, the controlled saws are subjected to chemical analysis to demonstrate the conformity of the declared steel grade of all saws. We use a piezoelectric transducer DA-501 with an operating frequency of 5 MHz to excite ultrasonic vibrations in the controlled area; the measurements are performed by an echo method. As a result of the preliminary experiment, we establish the existence of normal distribution of the obtained experimental data. The principal experiment is based on a full factorial design with three variable parameters. According to the results, we embrace the theoretical dependence and prove the possibility of using this method to control the flatness of circular saws.

 

Keywords: flatness, circular saw, acoustic strain measurement, ultrasonic vibration, residual stress.

REFERENCES 

1. Belyaev N.M. Soprotivlenie materialov [Strength of Materials]. Moscow, Nauka Publ., 1976. 608 p. (In Russ.)

2. Birger I.A. Tekhnicheskaya diagnostika [Technical Diagnostics]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1978. 240 p. (In Russ.)

3. Backofen W.A. Deformation Processing. Boston, USA, Addison-Wesley Pub., 1972. 326 p.

4. Izmereniya v promyshlennosti. T. 2 [Measurements in Industry. Vol. 2]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1990. 384 p. (In Russ.)

5. Lykov A.V., ed. Metody opredeleniya teploprovodnosti i temperaturoprovodnosti [Methods for Determination the Thermal Conductivity and Thermal Diffusivity]. Moscow, Energiya Publ., 1973. 336 p. (In Russ.)

6. Klyuev V.V., ed. Nerazrushayushchiy kontrol': sprav. V 7 t. T. 3. Ul'trazvukovoy kontrol' [Non-Destructive Testing: a Reference Book. In 7 Vol. Vol. 3. Ultrasonic Inspection]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2004. 864 p. (In Russ.)

7. Prudnikov A.P., Brychkov Yu.A., Marichev O.I. Integraly i ryady. Elementarnye funktsii [Integrals and Series. Elementary Functions]. Moscow, Nauka Publ., 2002. 632 p. (In Russ.)

8. Stakhiev Yu.M. Rabotosposobnost' ploskikh kruglykh pil [The Performance of Flat Circular Saws]. Moscow, Lesnaya promyshlennost' Publ., 1989. 384 p. (In Russ.)

9. Tikhonov A.N., Samarskiy A.A. Uravneniya matematicheskoy fiziki [Equations of Mathematical Physics]. Moscow, Nauka Publ., 1972. 735 p. (In Russ.)

10. Fizicheskie velichiny: spravochnik [Physical Quantities: a Reference Book]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1991. 1232 p. (In Russ.)

11. Chernyshev G.N., Popov A.L., Kozintsev V.M., Ponomarev I.I. Ostatochnye napryazheniya v deformiruemykh tverdykh telakh [Residual Stresses in Deformable Solids]. Moscow, Nauka Publ., 1996. 240 p. (In Russ.)

12. Shimov G.V., Burkin S.P. Osnovy tekhnologicheskikh protsessov obrabotki metallov davleniem [Fundamentals of Technological Processes of Metal Forming]. Yekaterinburg, Ural State Univ. Publ., 2014. 160 p. (In Russ.)

13. Lam T.T., Yeung W.K. Inverse Determination of Thermal Conductivity for One-Dimensional Problems. Journal of Thermophysics and Heat Transfer, 1995, vol. 9, iss. 2, pp. 335?344. doi: 10.2514/3.665

14. Lin J.Y., Cheng T.F. Numerical Estimation of Thermal Conductivity from Boundary Temperature Measurements. Numerical Heat Transfer. Part A: Applications, 1997, vol. 32, iss. 2, pp. 187?203.

15. Shah Vishu. Handbook of Plastics Testing and Failure Analysis. Hoboken, USA, Wiley, 2007. 648 p.

Received on May 30, 2017

---

For citation: Alekseev A.E., Alabyshev A.P. Flatness Control of Circular Saws. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2017, no. 6, pp. 104–113. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.6. 104.