Повышение работоспособности ленточных пил локальным теплофизическим воздействием на полотно. С. 175-183

УДК

621.365.5

DOI:

10.37482/0536-1036-2024-6-175-183

Аннотация

Работоспособность ленточной пилы в значительной степени определяется ее устойчивостью и долговечностью – возможностью длительно сохранять эксплуатационные свойства под влиянием внешних и внутренних факторов до наступления предельного состояния, заканчивающегося потерей устойчивости и разрушением полотна пилы. В процессе работы полотно ленточной пилы подвергается сложному воздействию силовых и температурных факторов, которые изменяют ее напряженное состояние. Долговечность и устойчивость ленточной пилы зависят от величины и характера распределения суммарных напряжений в наиболее нагруженном поперечном сечении полотна. Итоговое напряжение на участке полотна, определяемом поперечным сечением, складывается из внутренних напряжений и напряжений от внешних сил: натяжения пилы, изгиба полотна на шкивах, действия центробежных сил, вальцевания полотна, нагрева полотна, наклона шкивов, сил резания, прочих неучтенных напряжений. Многочисленными исследованиями установлено, что разрушение ленточных пил носит усталостный характер, обусловливаемый в основном аккумуляцией напряжений в полотне пилы под воздействием постоянных сил натяжения полотна и переменного циклического напряжения изгиба полотна на шкивах. Одним из направлений повышения долговечности ленточной пилы является уменьшение амплитуды циклических напряжений изгиба в полотне созданием внутренних компенсирующих контрнаправленных напряжений. В результате приведенного в статье анализа способов создания внутренних компенсирующих напряжений в ленточной пиле механическим или длительным высокотемпературным воздействием на все полотно пилы отмечено, что такие подходы ограничивают долговечность инструмента, снижают твердость материала и стойкость режущей кромки зуба. Предложено формировать поля внутренних остаточных компенсирующих напряжений в полотне ленточной пилы теплофизическим воздействием, заключающимся в создании локальных полей остаточных напряжений в полотне пилы кратковременным (1–2 с) концентрированным тепловым воздействием на массив чередующихся поперечно расположенных по полотну пилы миниполосовых участков.

Сведения об авторах

В.И. Мелехов, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: Q-1051-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2583-3012
И.И. Соловьев*, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: ABE-7412-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2008-7073
Е.В. Сазанова, канд. экон. наук, доц.; ResearcherID: G-8650-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5731-7517
Н.Г. Пономарева, канд. техн. наук; ResearcherID: A-5693-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6210-5631
Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; v.melekhov@narfu.ru, i.solovev@narfu.ru*, e.sazanova@narfu.ru, n.ponomareva@narfu.ru

Ключевые слова

ленточная пила, миниполосовой участок, индукционный нагрев, термопластические напряжения, долговечность, устойчивость

Для цитирования

Мелехов В.И., Соловьев И.И., Сазанова Е.В., Пономарева Н.Г. Повышение работоспособности ленточных пил локальным теплофизическим воздействием на полотно // Изв. вузов. Лесн. журн. 2024. № 6. С. 175–183. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-6-175-183

Литература

1. Биргер И.А. Остаточные напряжения. М.: Машгиз, 1963. 232 с.
   
2. Богатов А.А. Механические свойства и модели разрушения металлов. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2002. 329 с.
   
3. Богатов А.А. Остаточные напряжения и разрушение металла // Инновационные технологии в металлургии и машиностроении. Уральская научно-педагогическая школа им. проф. А.Ф. Головина: материалы 6-й междунар. науч.-практ. конф. Екатеринбург: Урал. ун-т, 2013. С. 95–101.
4. Боровиков Е.М., Орлов Б.Ф. Термический способ подготовки круглых пил к работе // Изв. вузов. Лесн. журн. 1974. No 6. С. 90–94.
   
5. Грубе А.Э. Станки и инструменты по деревообработке. Т. II. Режущие инструменты по механической обработке древесины. М.; Л.: Гослесбумиздат, 1949. 700 с.
   
6. Дулевич А.Ф., Киселев С.В. Механизм разрушения ленточных пил // Тр. Белорус. гос. технол. ун-та. Сер. 2: Лесн. и деревообраб. пром-сть. 2007. No 2. С. 283–286.
7. Дулевич А.Ф., Макаревич С.С., Киселев С.В. Способ повышения усталостной долговечности ленточных пил путем создания внутренних компенсирующих напряжений // Тр. Белорус. гос. технол. ун-та. Сер. 2: Лесн. и деревообраб. пром-сть. 2009. No 2. С. 331–333.
   
8. Кондратюк А.А., Шилько В.К. Оценка напряженного состояния ленточных пил // Изв. Томск. политехн. ун-та. 2004. Т. 307, No 2. С. 138–142.
   
9. Мелехов В.И., Соловьев И.И. Создание термопластических напряжений в пильном диске круглой пилы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2010. No 2. С. 87–91.
   
10. 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. No 6. С. 172–181. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-6-172-181
11. Настенко А.А. Подготовка ленточных пил. М.: Лесн. пром-сть, 1989. 152 с.
    
12. Патент 2614863 РФ, МПК C21D 9/24 (2006.01), C21D 1/10 (2006.01). Устройство для создания термопластических напряжений в полосовых пилах: No 2015141255: заявл. 28.09.2015: опубл. 29.03.2017 / В.И. Мелехов, И.И. Соловьев.
    
13. 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. 379 с.
    
14. Феоктистов А.Е. Ленточнопильные станки. М.: Лесн. пром-сть, 1976. 151 c.
15. Фонкин В.Ф., Герасимов В.В. Повышение долговечности и устойчивости дереворежущих ленточных пил // Изв. вузов. Лесн. журн. 1984. No 6. С. 60–65.
    
16. Якунин Н.К., Якунин И.Н. Подготовка к работе и эксплуатация ленточных пил. М.: МГУЛ, 2005. 362 с.
    
17. Bathe K.-J. Finite Element Procedures in Engineering Analysis. New Jersey, Prentice Hall, 1982. 736 p.
18. Calladine C.R. Theory of Shell Structures. Cambridge, Cambridge University Press, 1983. 812 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511624278
19. Holzweissig F., Meltzez G. Meßtechnik der Maschinendynamik. Leipzig, Fachbuchverlag, 1978. 418 p. (In Germ.).
20. Kuhnert E., Hunger P. Schwingungsstillung an Gattersägemaschinen. Holzindustrie, 1976, b. 2, pp. 58–60. (In Germ.).
21. Meyers M.A., Chawla K.K. Mechanical Behavior of Materials. Cambridge, Cambridge University Press, 2008. 882 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511810947