Усталостная прочность ленточных пил. С. 136–145

УДК

621.935

DOI:

10.37482/0536-1036-2023-4-136-145

Аннотация

Один из крупных недостатков ленточнопильных станков – низкая долговечность ленточных пил. Во время работы из-за усталостных явлений в межзубовых впадинах ленточных пил образуются трещины, которые, развиваясь, приводят к разрушению пил. Прочность ленточных пил считается обеспеченной, если коэффициент запаса прочности не менее требуемого. Рекомендовано принимать коэффициент запаса прочности равным 2. Выполнены расчеты на прочность ленточных пил с использованием схематизированной диаграммы предельных амплитуд. Выведена формула для расчета коэффициента запаса прочности ленточной пилы. По представленной формуле рассчитан коэффициент запаса прочности ленточных пил, изготовленных по ГОСТ 6532–77, которые применяются в делительных ленточнопильных станках. Полученный коэффициент запаса прочности – 1,44. Для ленточных пил данное значение является крайне низким, так как намного меньше требуемого. Для продолжительной и надежной эксплуатации ленточных пил необходима их регулярная заточка не только для обеспечения требуемой остроты зубьев, но и для обточки межзубовых впадин с целью удаления дефектного слоя, образующегося из-за усталостных явлений. Приводятся и другие рекомендации для повышения долговечности ленточных пил. Дана оценка долговечности пил ленточнопильного станка нового типа с криволинейными аэростатическими направляющими и зубьями, оснащенными твердым сплавом. Расчеты показали, что коэффициент запаса прочности в этом случае – 2,4, и возможна длительная и надежная эксплуатация такого станка без периодической обработки межзубовых впадин. Таким образом, ленточные пилы имеют низкую долговечность, вызванную их повышенным аварийным расходом. Это негативно отражается на их износостойкости, увеличивает затраты на подготовку и приобретение, поэтому полученные результаты имеют практическую ценность.

Сведения об авторах

Г.Ф. Прокофьев, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: G-9482-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4494-4989
О.Л. Коваленко*, аспирант; ResearcherID: H-1812-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1817-3949
Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; g.prokofjev@narfu.ru, o.kovalenko@narfu.ru*

Ключевые слова

ленточная пила, усталостные трещины, коэффициент концентрации напряжений в межзубовых впадинах, коэффициент чувствительности материала ленточных пил, коэффициент запаса прочности ленточных пил

Для цитирования

Прокофьев Г.Ф., Коваленко О.Л. Усталостная прочность ленточных пил // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 136–145. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-136-145

Литература

1. Банников А.А. Повышение точности пиления древесины на делительных ленточнопильных станках: автореф. дис.… канд. техн. наук. Архангельск, 2007. 20 с.

2. Берлин Э.П. О методах повышения устойчивости ленточных пил // Науч. тр. ЦНИИМОД. Архангельск. 1968. С. 119–123. 

3. Глебов И.Т. Лесопиление горизонтальными ленточнопильными станками. СПб.: Лань, 2011. 105 с. 

4. Глебов И.Т. Конструкции и испытания деревообрабатывающих машин. СПб.: Лань, 2012. 352 с. 

5. Глебов И.Т., Вдовин А.Ю. Технологическая точность деревообрабатывающих станков. Екатеринбург: УГЛТУ, 2006. 135 с. 

6. Дарков А.В., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов. 3-е изд. М.: Высш. шк., 1969. 734 с. 

7. Дербин М.В. Совершенствование аэростатических направляющих для дереворежущих пил: дис. … канд. техн. наук. Архангельск, 2012. 151 с. 

8. Добрынин Е.Д. Исследование причин аварийного расхода ленточных пил // Механическая технология древесины: межвуз. сб. науч. тр. / ЛТА. Л., 1976. С. 45–46. 

9. Иванкин И.И. Определение основных эксплуатационных показателей делительного ленточного станка с криволинейными аэростатическими направляющими: автореф. дис. … канд. техн. наук. Архангельск, 2001. 22 с. 

10. Прокофьев Г.Ф. Интенсификация пиления древесины рамными и ленточными пилами: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. М., 1992. 36 с. 

11. Прокофьев Г.Ф. Создание высокотехнологичных лесопильных станков: моногр. Архангельск: СОЛТИ, 2018. 157 с.

12. Прокофьев Г.Ф., Коваленко О.Л. Определение коэффициента концентрации напряжений в межзубовых впадинах ленточной пилы при ее натяжении // Изв. вузов. Лесн. журн. 2016. № 3. С. 117–123. https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2016.3.117

13. Прокофьев Г.Ф., Коваленко О.Л., Черепанов С.А. Определение коэффициента концентрации напряжений в межзубовых впадинах ленточных пил при изгибе // Изв. вузов. Лесн. журн. 2015. № 4 С. 125–136. http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/c56/prokofjev_test_of_bulging_stress_concentration_factors.pdf

14. Прохоров А.В., Думанский И.О. Повышение упругих и динамических характеристик натяжных устройств ленточнопильных станков // Изв. вузов. Лесн. журн. 2009. № 5. С. 83–86. http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/233/2338da3adc9d39e5b40fe862b8cda232.pdf

15. Свиридов Л.Т., Максименков А.И. Ленточнопильное оборудование для лесоматериалов: моногр. Воронеж: ВГЛТА, 2004. 239 с. 

16. Швамм Л.Г. Исследование и разработка методов повышения долговечности ленточных пил для распиловки древесины: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Л., 1982. 20 с. 

17. Шилько В.К. Механизмы резания ленточнопильных станков. Томск: ТГАСУ, 2005. 220 с. 

18. Шилько В.К. Совершенствование двушкивных механизмов резания деревообрабатывающих ленточнопильных станков: автореф. дис. … д-ра техн. наук. Томск, 2005. 40 с. 

19. Якунин Н.К., Якунин И.Н. Подготовка к работе и эксплуатация ленточных пил. М.: МГУЛ, 2005. 362 с. 

20. Simmonds A. Wide Bandsaws: The Art of Saw Doctoring. London, Stobart and Son Publ., 1980. 224 p.

21. Thunell B. Die Stabilität des Bandsägeblattes. European Journal of Wood and Wood Products, 1970, vol. 28, no. 9, pp. 343–348. (In German). https://doi.org/10.1007/BF02615773

22. Willston M. Saws: Design, Selection, Operation, Maintenance. San Francisco, California, Miller Freeman Publications Publ., 1978. 288 p.