Определение начальной жесткости вальцованных полосовых нерастянутых пил

УДК

621.933.3

DOI:

10.37482/0536-1036-2020-3-143-150

Аннотация

Приводятся полученные теоретически и подтвержденные экспериментально результаты исследований начальной жесткости вальцованных полосовых нерастянутых пил. Разработана математическая модель, позволяющая производить расчет начальной жесткости полосовых нерастянутых пил в целях обоснования расстояния между направляющими и параметров пил, обеспечивающих точное пиление древесины. Для проверки справедливости допущений, принятых при выполнении теоретических исследований, проведены эксперименты. Осуществлен анализ результатов исследований и сделаны следующие выводы: теоретические и экспериментальные значения начальной жесткости вальцованных полосовых пил практически совпадают (разница не более 2 %); жесткость вальцованной пилы при использовании теоретических данных превышает жесткость невальцованной пилы более чем на 80 %. Согласно технологическим режимам РПИ 6.1-00 «Подготовка рамных пил», для обеспечения требуемой точности пиления древесины начальная жесткость полосовой пилы должна быть не менее 60…70 Н/мм. Полученные результаты позволяют определить основные параметры нерастянутых полосовых пил, обеспечивающих это условие.

Сведения об авторах

Г.Ф. Прокофьев¹, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: G-9482-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4494-4989
А.М. Тюрин², канд. техн. наук, вед. инж.; ResearcherID: G-9823-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1250-2238
М.Ю. Кабакова¹, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: F-6036-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4158-9224
О.Л. Коваленко¹, аспирант; ResearcherID: H-1812-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1817-3949
¹Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; e-mail: g.prokofjev@narfu.ru, m.kabakova@narfu.ru, o.kovalenko@narfu.ru
²ПАО «Севералмаз», ул. Карла Маркса, д. 15, г. Архангельск, Россия, 163000; e-mail: alexejtyrin@rambler.ru

Ключевые слова

точность пиления древесины, начальная жесткость полосовых пил, условия точного пиления, направляющие для пил, напряженное состояние при вальцевании

Для цитирования

Прокофьев Г.Ф., Тюрин А.М., Кабакова М.Ю., Коваленко О.Л. Определение начальной жесткости вальцованных полосовых нерастянутых пил // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 3. С. 143–150. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-3-143-150

Литература

1. Блохин М.А. Исследование, разработка и создание лесопильного оборудования с круговым и поступательным движением пильных полотен: дис. ... д-ра техн. наук. Архангельск, 2015. 284 с. [Blokhin M.A. Research, Development and Creation of Sawmill Equipment with Circular and Translational Movement of Saw Blades: Dr. Sci. Diss. Arkhangelsk, 2015. 284 p.].
2. Грубе А.Э. Дереворежущие инструменты. М.; Л.: Гослесбумиздат, 1958. 472 с. [Grube A.E. Wood Cutting Tools. Moscow, Goslesbumizdat Publ., 1958. 472 p.].
3. Иванкин И.И. Теоретические исследования начальной жесткости ленточных пил // Изв. вузов. Лесн. журн. 2000. № 3. С. 112–119. [Ivankin I.I. Theoretical Studies of the Initial Stiffness of Band Saws. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2000, no. 3, pp. 112–119].
4. Патент № 117847 Российская Федерация, МПК В27В 3/10. Узел резания лесопильного станка: № 2011108152/13: заявл. 02.03.2011; опубл. 10.07.2012 / Г.Ф. Прокофьев, А.М. Тюрин. [Prokofiev G.F., Tyurin A.M. Sawmill Cutting Unit. Patent RF no. RU 117847 U1, 2012].
5. Патент № 2452615 Российская Федерация, МПК В27В 3/10. Узел резания лесопильного станка: № 2011100762/13: заявл. 12.01.2011; опубл. 10.06.2012 / Г.Ф. Прокофьев, Н.Ю. Микловцик, А.М. Тюрин. [Prokof’ev G.F., Miklovtsik N.J., Tjurin A.M. Saw Mill Cutting Assembly. Patent RF no. RU 2452615 C1, 2012].
6. Патент № 2480324 Российская Федерация, МПК В27В 3/10. Способ установки направляющих для полосовых «плавающих» нерастянутых пил лесопильного станка: № 2011146386/13: заявл. 15.11.2011; опубл. 27.04.2013 / Г.Ф. Прокофьев, Н.Ю. Микловцик, А.М. Тюрин. [Prokof’ev G.F., Miklovtsik N.J., Tjurin A.M. Method of Mounting Guides for Floating Non-Stretched Sawmill Bands. Patent RF no. RU 2480324 C1, 2013].
7. Прокофьев Г.Ф. Технологические режимы РПИ 6.1-00 «Подготовка рамных пил». Архангельск: ЦНИИМОД, 1986. 44 с. [Prokofiev G.F. Technological Modes of RPI 6.1-00 “Preparation of Frame Saws”. Arkhangelsk, TsNIIMOD Publ., 1986. 44 p.].
8. Прокофьев Г.Ф. Интенсификация пиления древесины рамными и ленточными пилами. М.: Лесн. пром-сть, 1990. 240 с. [Prokofiev G.F. Intensification of Sawing Wood by Frame and Band Saws. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1990. 240 p.].
9. Прокофьев Г.Ф., Иванкин И.И. Повышение эффективности пиления древесины на лесопильных рамах и ленточнопильных станках: моногр. / под ред. Г.Ф. Прокофьева. Архангельск: АГТУ, 2009. 380 с. [Prokofiev G.F., Ivankin I.I. Improving the Efficiency of Sawing Wood on Saw Frames and Band Saws. Arkhangelsk, ASTU Publ., 2009. 380 p.].
10. Прокофьев Г.Ф., Иванкин И.И., Дундин Н.И. Исследование начальной жесткости полосовых пил // Изв. вузов. Лесн. журн. 2001. № 3. С. 88–95. [Prokofiev G.F., Ivankin I.I., Dundin N.I. Investigation of Initial Hardness of Strip Saws. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2001, no. 3, pp. 88–95]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/432/4326ee98c21689129b0fa784fd7c48f7.pdf
11. Прокофьев Г.Ф., Иванкин И.И., Казанцев В.А. Повышение качества пиления древесины на лесопильных рамах: моногр. Архангельск: АГТУ, 2007. 192 с. [Prokofiev G.F., Ivankin I.I., Kazantsev V.A. Improving the Quality of Sawing Wood at Sawmills. Arkhangelsk, ASTU Publ., 2007. 192 p.].
12. Тимошенко С.П. Устойчивость упругих систем. 2-е изд. М.: Гостехиздат, 1955. Т. 2. 567 с. [Timoshenko S.P. Stability of Elastic Systems. Moscow, Gostekhizdat Publ., 1955, vol. 2. 567 p.].
13. Тимошенко С.П. Сопротивление материалов. 3-е изд. М.: Наука, 1965. Т. 2. 480 с. [Timoshenko S.P. Strength of Materials. Moscow, Nauka Publ., 1965, vol. 2. 480 p.].
14. Bathe K.J. Finite Element Procedures in Engineering Analysis. New Jersey, Prentice Hall, 1982. 735 p.
15. Calladine C.R. Theory of Shell Structures. Cambridge, Cambridge University Press, 1983. 763 p. DOI: 10.1017/CBO9780511624278
16. Hughes T.J.R., Hinton E. Finite Element Methods for Plates and Shells: Elements Technology. Swansea, Pineridge Press, 1986, vol. 1. 315 p.
17. Hughes T.J.R., Hinton E. Finite Element Methods for Plates and Shells: Formulations and Algorithms. Swansea, Pineridge Press, 1986, vol. 2. 320 p.
18. Irons B., Ahmad S. Techniques of Finite Elements. New York, E. Horwood, 1980. 529 p.
19. Kivimaa E. Cutting Force in Frame Sawing. Paperiia puu, 1959, vol. 41, no. 1, pp. 13–16.
20. Porter A. Some Engineering Consideration of High-Strain. Forest Products Journal, 1977, vol. 21, no. 4, pp. 24–32.
21. Thunell B. The Stability of the Band Saw Blade. Holz als Roh- und Werkstoff, 1970, vol. 28, iss. 9, pp. 343–348.

Ссылка на английскую версию:

Determination of the Initial Stiffness of Unstretched Rolled Strip Saws

DETERMINATION OF THE INITIAL STIFFNESS OF UNSTRETCHED ROLLED STRIP SAW

G.F. Prokofiev¹, Doctor of Engineering, Prof.; ResearcherID: G-9482-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4494-4989
A.M. Tyurin², Candidate of Engineering, Leading Engineer; ResearcherID: G-9823-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1250-2238
M.Yu. Kabakova¹, Candidate of Engineering, Assoc. Prof.; ResearcherID: F-6036-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4158-9224
O.L. Kovalenko¹, Postgraduate Student; ResearcherID: H-1812-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1817-3949
¹Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation; e-mail: g.prokofjev@narfu.ru, m.kabakova@narfu.ru, o.kovalenko@narfu.ru
²PJSC Severalmaz, ul. Karla Marksa, 15, Arkhangelsk, 163000, Russian Federation; e-mail: alexejtyrin@rambler.ru

The paper presents the results of studies of the initial stiffness of rolled strip unstretched saws; theoretically obtained and experimentally confirmed. A mathematical model, that allows calculating the initial stiffness of unstretched strip saws, has been developed in order to justify the distance between the guides and the saw parameters for precise sawing. Experiments were performed for verifying the validity of the assumptions made in carrying out the theoretical research. The analysis of the research results and the following conclusions are made: theoretical and experimental values of the initial stiffness of rolled strip saws practically coincide (the difference does not exceed 2 %); the stiffness of the rolled saw according to the theoretical data exceeds the stiffness of the non-rolled saw by more than 80 %. According to the technological modes of RPI 6.1-00 “Preparation of Frame Saws” to ensure the required accuracy of wood sawing, the initial stiffness of the strip saw should be at least 60–70 N/mm. The obtained results allow us to determine the main parameters of unstretched strip saws providing this condition.
For citation: Prokofiev G.F., Tyurin A.M., Kabakova M.Yu., Kovalenko O.L. Determination of the Initial Stiffness of Unstretched Rolled Strip Saws. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 3, pp. 143–150. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-3-143-150

Keywords: accuracy of wood sawing, initial stiffness of strip saws, conditions for precise sawing, guides for saws, stress condition when rolling.

Поступила 21.03.19 / Received on March 21, 2019