Анализ цилиндрической жесткости кольцевых пил Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Решетневскуе чтения. 2018

УДК 621.7.09

АНАЛИЗ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ЖЕСТКОСТИ КОЛЬЦЕВЫХ ПИЛ

К. Ю. Филиппов, В. В. Раменский, Е. В. Раменская*, Ю. А. Филиппов

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

*Е-шаЛ: [email protected]

Изложены результаты исследований кольцевых пил по цилиндрической жесткости, выполненных с целью повышения степени устойчивости пил при раскрое стальных тонкостенных труб диаметром до 10 дюймов.

Ключевые слова: технология, кольцевая пила, жесткость, тонкостенные трубы.

ANALYSIS OF CYLINDRICAL RIGIDITY OF HOLE SAWS K. Yu. Filippov, V. V. Ramensky, E. V. Ramenskaya*, Yu. A. Filippov

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *Е-mail: [email protected]

The article presents the results of studies of cylindrical rigidity of hole saws. The study was carried out to improve the stability of saws when cutting steel thin-walled pipes up to 10 inches in diameter.

Keywords: technology, hole saw, rigidity, stability, stresses

В стране усиленно и целенаправленно развивается идея освоения во всех отраслях народного хозяйства так называемых «прорывных технологий». В этой связи заслуживает внимания создания в крае новой технологической структуры производства круглых пил всех видов и размеров, начиная от дисковых, строгальных, сферических, типовых стальных пил оснащенных стеллитом, быстрорежущей сталью, твердым сплавом, кубическим нитридом бора, синтезированным алмазом. Это позволило бы полностью решить проблему обеспечения круглыми пилами для производства конкурентоспособной продукции машиностроения. Работа направлена для изучения процесса прецизионного раскроя труб в производстве изделий РКТ диаметром до 254 мм.

Дисковые пилы во всех странах выпускаются по нормативам государственных стандартов и имеют разнообразные конструкции как по форме, так и по линейно-угловым характеристикам зубьев. В операциях резки труб применяют пилы двух видов [1]: первый до 96 %, пилы режущие заготовку периферией диска; второй до 4 %, с зубьями расположенными на внутренней окружности пилы (рис. 1). Круглые плоские пилы, как частный случай анализируют по теории тонких пластинок. При этом пластинку считают жесткой, если при её деформации стрела прогиба не превышает 1/5 толщины.

Линейные характеристики дисковых пил назначают по зависимостям [2]:

- толщина полотна диска s = (0,10.. ,0,15)D1/2;

- шаг зубьев t = (8...10)s;

- высота зуба h = (0,6.0,9)-1;

- критерий ортогональной устойчивости s2/D.

Цилиндрическую жесткость кольцевой пилы определяют по формуле [3; 4]

J = &3/12(1 - ц2),

где ц - коэффициент Пуассона.

Рис. 1. Кольцевая пила

Получена графическая модель вариации цилиндрической жесткости кольцевых пил в зависимости от толщины полотна (рис. 2) и математическая модель J = 4,60е1,625', с показателем уровня достоверности аппроксимации 0,97 и коэффициентом демпфирования 1,625, который зависит от амплитуды колебаний молекул в процессе механической обработки заготовки [5].

В процессе раскроя или резки труб многолезвийным инструментом имеются особенности зарождения поперечных колебаний. В отдельных случаях эти колебания подчинятся закономерностям рассмотренным в работе [6].

Технология и мехатроника в машиностроении

J > Н/м 510 410 310 210 110

3

s, мм

Рис. 2. Цилиндрическая жесткость пилы при изменении толщины s = 1.. .3 мм

С увеличением толщины пилы увеличивается цилиндрическая жесткость, что обеспечивает улучшение качества раскроя труб.

Библиографические ссылки

1. Филиппов К. Ю., Янковская Н. Ф., Раменская Е. В. Ортогональная устойчивость дисковых пил // Решет -невские чтения : материалы XX Юбилейной между-нар. науч. конф. (9-12 ноября 2016, г. Красноярск) : в 2 ч. / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2016. С. 581-583.

2. Анализ технического регламента на дисковые пилы для раскроя анизотропных материалов / И. Н. Спи-цын, К. Ю. Филиппов, А. А. Воробьев, А. Н. Юносов // Решетневские чтения : материалы Междунар. науч. конф. : в 2 ч. / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013, Ч. 1. С. 296-297.

3. Прочность, устойчивость, колебания : справ. Т. 1 / под ред. И. А. Биргера, Я. Г. Пановко. М. : Машиностроение, 1988. 832 с.

4. Давиденков Н. Н. Избранные труды. В 2 т. Т. 2. Механические свойства материалов и методы измерения деформаций. Киев : Наук. думка, 1981. 656 с.

5. Уотс Д., Старки Ж. Оптимизация амплитуд колебаний элементов конструкции вязким демпфированием // Современное машиностроение : труды американского общества инженеров-механиков, ASME. 1990. № 12. С. 89-95.

6. Раменская Е. В., Филиппов Ю. А. Механизм генерирования и распространения вибрации в технологических машинах // Вестник СибГАУ. 2012. Вып. 1 (41). С. 132-138.

References

1. Filippov K. Ju., Jankovskaja N. F., Ramenskaja E. V. [Orthogonal stability of circular saws] // Reshetnevskie chtenija : materialy XX Jubilejnoj mezhdunar. nauch. konf. (9-12 nojabrja 2016, g. Krasnojarsk) : v 2 ch. Sib. State. Aerocosmic. University. Krasnoyarsk, 2016. Р. 581-583. (In Russ.)

2. Spicyn I. N. [Analysis of technical regulations for circular saws for cutting anisotropic materials] / I. N. Spicyn, K. Ju. Filippov, A. A. Vorob'ev, A. N. Junosov. Reshetnevskie chtenija: materialy 17 Jubilejnoj mezhdunar. nauch. konf, Sib. State. Aerocosmic. University. Krasnoyarsk, 2013. Р. 296-297. (In Russ.)

3. Prochnost', ustojchivost', kolebanija. Spravochnik T. 1 [Strength, stability, fluctuations. Reference book Vol. 1] pod redakciej I. A. Birgera i Ja.G. Panovko. М. : Mechanical engineering, 1988. 832 p.

4. Davidenkov N. N. Izbrannye trudy : v 2-h t. T. 2. Mehanicheskie svojstva materialov i metody izmerenija deformacij [Selected works: in 2 vol. Vol. 2. Mechanical properties of materials and methods of measuring deformation]. Kiev : Science. Dumka, 1981. 656 р.

5. Uots D., Starki Zh. [Optimization of Rasponse Amplitudes Viscously Damped Structures]. Sovremennoe mashinostroenie. Trudy amerikanskogo obshchestva inzhenerov-mekhanikov, ASME. 1990. No. 12. P. 89-95.

6. Ramenskaja E. V., Filippov Ju. A. [Mehanizm generirovanija i rasprostranenija vibracii v tehnologi-cheskih mashinah]. Vestnik SibSAU. 2012. No. 1 (41). Р. 132-138. (In Russ.)

© Филиппов К. Ю., Раменский В. В., Раменская Е. В., Филиппов Ю. А., 2018