УДК 674.023

 УСТАНОВКА ДЛЯ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ УЗКИХ БРЕВНОПИЛЬНЫХ ЛЕНТОЧНЫХ ПИЛ

 

DEVICE FOR ELASTIC-PLASTIC DEFORMATION OF THE NARROW BAND-SAW BLADES

 

Киселев С. В., Блохин А.В.

(Белорусский государственный технологический университет, г. Минск, Республика Беларусь)

Kiselev S.V., Blakhin A.V.

(Belarusian state technological university, Minsk, The Republic of Belar)

 

В работе предложены конструкции установок для проведения операции упругопластического деформирования узких ленточных пил. Показана возможность использования установки  с механизированным и с ручным приводом. Приводится расчет необходимой силы натяжения в зависимости от геометрических параметров полотна пилы и радиуса кривизны шкивов.

The article considers devices for the operation of elastic-plastic deformation of narrow band saws. The possibility of using device with mechanized and hand-operated. Calculation of necessary tension force depending on geometric parameters of the saw blades and the radius of curvature of the pulleys.

 

Ключевые слова: полотно ленточной пилы, деформирование, сила натяжения

Key words: band saw blade, deformation, tension force

 

Одним из этапов переработки древесины является получение пиломатериалов, используемых в самых различных отраслях. Сегодня одним из приоритетов при получении таких материалов являются рациональное использование древесного сырья, что особенно актуально для твердолиственных пород (дуб, ясень и других).

При переработке ценных пород древесины на пиломатериалы с целью снижения энергетических затрат и потерь в опилки часто используют ленточнопильное оборудование легкого класса с помощью все чаще прибегают узких ленточных пил. Это объясняется малой шириной пропила (1,5-2 мм) и, как следствием, малым энергопотреблением станков этого класса (10-15 кВт) а также позволяет более точно учитывать индивидуальные особенности распиливаемых бревен, что в совокупности увеличивает процент выхода пиломатериалов на 10-20%.

Использование ленточнопильного оборудования связано с рядом проблем: необходимость в высококвалифицированных кадрах, осуществляющих распиловку, снижение качества пиломатериалов при интенсивных режимах распиловки, частые разрывы полотна пилы, что непосредственно сказывается на материальных затратах на инструмент; приводит к простоям оборудования и снижению его производительности.

Одной из причин аварийного выхода из строя ленточных пил является разрыв полотна вследствие возникновения и развития усталостной трещины [1]. Одним из относительно доступных для средних и малых деревообрабатывающих предприятий методов повышения усталостной долговечности пил является упрочнение узких ленточных пил для распиловки бревен  с помощью упругопластического деформирования полотна пилы [2]. В его основе прокатка новой пилы на шкиве малого радиуса, при этом в поверхностных слоях пилы происходит упругопластическая деформация. После прокатки пила получает предварительное искривленное состояние, а во внешнем слое полотна создаются остаточные напряжения сжатия.

Необходимой степени деформирования полотна ленточной пилы можно достичь обкаткой узкой ленточной пилы на одном шкиве. При этом для плотного облегания пилой шкива могут служить прижимные ролики, установленные по радиусу относительно оси вращения шкива для деформирования.

Согласно данному способу проведения операции упругопластического деформирования была разработана конструкция установки с механизированным приводом, представленная на рисунке 1.

Рисунок 1 – Общий вид установки для деформирования ленточной пилы

 

Установка состоит из приводной станции, четырех опор и поперечин жесткости. Основой приводной станции являлась основание, в центре которого находился вал, на который устанавливались сменные шкивы. Вал приводился в движение с помощью двигателя через червячную передачу. На основании, в радиальном направлении по отношению к оси вращения приводного вала, выполнены пять пазов, в которых устанавливались оси, с расположенными на них прижимными роликами. Ролики могут перемещаться в радиальном направлении с помощью винтовых пар. Ролики размещены по отношению к оси вала так, чтобы обеспечить угол обхвата 180°. Для предотвращения проскальзывания пилы относительно шкива, на нем устанавливался зубчатый диск находящийся в зацепление с зубьями пилы.

Для проведения операции деформирования ленточную пилу или образец устанавливали между шкивом и роликами. Ролики  с помощью винтовых пар прижимали пилу к шкивам до полного ее касания без зазоров. Устанавливалась необходимая  скорость и при  включении  электродвигателя производилась  обкатка ленточной пилы по шкиву заданного диаметра.

Для проведения предварительного деформирования ленточной пилы кроме установки описанной выше, возможно использование устройства с ручным приводом, представленного на рисунке 2. Данная конструкция представляет собой основание, выполненное из двух швеллеров, на котором закреплены две оси. Одна из осей имеет возможность передвижения вдоль основания при помощи винтового натяжного устройства. На осях устанавливались два шкива с заданным диаметром. Шкив, установленный на подвижной оси, являлся приводным, крутящий момент на который передавался от рукоятки. Ширина шкивов подбиралась таким образом, что при установке пилы, она не касалась зубьями поверхности шкива, тем самым, предотвращалось нарушение развода зубьев. Для правильного размещения полотна пилы на шкивах имелся упорный буртик.

Рисунок 2 – Устройство для деформирования узкой ленточной пилы для распиловки бревен на двух шкивах с ручным приводом

 

Необходимая сила натяжения в одной ветви пилы может быть рассчитана по формуле:

.

С такой силой должна быть натянута одна ветвь пилы, чтобы в состоянии покоя на участке между центрами шкивов она была прямолинейной. Учитывая, что у пилы две ветви, при натяжении к каждому шкиву должна быть приложена сила F = 2F1.

Для проведения деформирования пила устанавливалась на шкивы, перемещением приводного шкива производилось натяжение пилы до момента, когда угол обхвата пилой шкива составлял 180°, а ветви пилы между шкивами не становились практически прямолинейными. Далее проводилась обкатка пилы, при котором она проходила полный оборот на шкивах.

С целью проверки эффективности предложенного метода были проведены усталостные испытания образцов, изготовленных из ленточных пил на установке [4], позволяющей воспроизвести напряжения в полотне пилы от действия сил предварительного натяжения и от изгибающей силы, возникающей при огибании шкивов станка.

В качестве образцов для испытаний использовались фрагменты ленточных пил длиной 190 мм изготовленные из различных материалов: сталь 75Н2А, сталь 45ХГНМФА. Анализ результатов исследований показал, что во всех случаях наблюдался рост ограниченных пределов выносливости для образцов, изготовленных из пил, подвергнутых упругопластическому деформированию на 15–22% [5], что было подтверждено в ходе производственных испытаний при распиловки древесины.

В результате производственных испытаний было установлено, что средний срок службы узких ленточных пил для распиловки бревен дуба (использовались ленточные пилы Wood-Mizer изготовленных из стали, аналогичной по механическим характеристикам и химическому составу стали 45ХГНМФА) подвергнутых предварительному упругопластическому деформированию, при пилении дуба увеличился на 10–15 %.

 

Список использованных источников.

1. Феоктистов А.Е.Ленточнопильные станки. М.: Лесная промышленность, 1976. 152 с.

2. Дулевич А.Ф., Макаревич С.С., Киселев С.В. Способ повышения усталостной долговечности ленточных пил путем создания внутренних компенсирующих напряжений// Труды БГТУ. Сер. II, Лесная и деревообраб. пром-сть. 2009. Вып.XVII. С.331–333.

3. Устройство для повышения долговечности ленточных пил: пат. 8142 Респ. Беларусь, МПК7 C 21D 7/02 / А. Ф. Дулевич, С.В. Киселев; заявитель  Белорус. гос.  технол.  ун-т.  –  №  u  20110792;  заявл. 14.10.2011;  опубл.  30.04.2012 //  Афiцыйны бюл.  /  Нац.  Цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. 2012. № 2. С.230.

4. Устройство для повышения долговечности ленточных пил: пат. 8142 Респ. Беларусь, МПК7 C 21D 7/02 / А. Ф. Дулевич, С.В. Киселев; заявитель  Белорус. гос.  технол.  ун-т.  –  №  u  20110792;  заявл. 14.10.2011;  опубл.  30.04.2012 //  Афiцыйны бюл.  /  Нац.  Цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. 2012. № 2. С.230.

5. Киселев С.В., Дулевич А.Ф., Блохин А.В. Ленточные пилы с повышенной долговечностью полотна// Актуальные проблемы лесного комплекса. 2016. № 46. С.152-155.