CC BY
12
Список использованных источников
1. Буглаев А.М., Бокачева М.П., Сиваков В.В. Станки для обработки круглых сортиментов // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2016. № 6 (354). С.122-129.
2. Буглаев А.М., Бокачева М.П. Исследование факторов, влияющих на безопасность станочников деревообрабатывающих станков // Безопасность жизнедеятельности. 2015. №3 (171). С.3-6.
3. Пат. 2573357 Российская Федерация, МПК В 27 С 9/04. Станок для обработки бревен / Буглаев А.М., Бокачева В.П., Сиваков В.В., патентообладатель ФГБОУ ВПО «Брянск. гос. инженер.-технол. ун-т». № 2014143820/13; заявл. 29.10.2014 ; опубл. 20.01.2016, Бюл. № 2. 7 с.
4. Буглаев А.М., Бокачева М.П., Сиваков В.В. Исследование возможности снижения вибрации деревообрабатывающего оборудования // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2017. №3 (356). С.132-142.
5. Пат. 2497661 Российская Федерация, МПК В 27 С 9/04. Станок для обработки бревен / Сиваков В.В., Попова И.Г., Буглаев А.М., патентообладатель ФГБОУ ВПО «Брянск. гос. инженер.-технол. акад». № 2012123528/13; заявл. 06.06.2012 ; опубл. 10.11.2013, Бюл. № 31. 8 с.
УДК 621.9.025.7
МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗНОСА ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ЗУБЬЕВ ДИСКОВЫХ ПИЛ ДЛЯ РАСПИЛОВКИ ПЛИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
MODELING OF WEAR OF DISK SAWS TOOTH FOR CUTTING PLATE
MATERIALS
Лукаш В.Т., Киселев С.В., Блохин А.В. (Белорусский государственный технологический университет, Минск, Республика Беларусь) Ширко А.В. (Huawei Minsk Research Center)
Lukash V.T., Kiselev S.V., Blakhin A.V. (Belarusian State Technological University, Minsk, Republic of Belarus) Shirko A.V. (Huawei Minsk Research Center)
В статье рассмотрен теоретический метод определения износа твердосплавных зубьев дисковых пил позволяющий прогнозирования ресурса режущего инструмента основанный на применении теории Арчарда при моделировании процесса износа методом конечных элементов.
The theoretical method for determining the wear of hard-alloy teeth of circular saws allowing to predict the resource of the cutting tool based on the application of the Archard theory and the method of finite elements is considered in the article.
Ключевые слова: износ, дисковая пила, теория Арчарда, профиль зубьев Key words: wear, circular saw, Arcard's theory, tooth profile
Устойчиво высокий спрос на корпусную мебель из плитных материалов, таких, например, как ДСтП и MDF, определил повышенные требования к используемому при производстве оборудованию и ресурсу режущего ин-
струмента. Одной из основных операций при изготовлении мебели является раскрой плит на заготовки необходимых размеров с помощью дисковых пил с зубьями из твердого сплава. Стойкость или период стойкости дисковых пил служит важнейшим показателем, оказывающим влияние практически на все технико-экономические показатели инструмента: производительность основного технологического оборудования, расход инструментальных материалов, трудоемкость и затраты на подготовку инструмента, его ресурс, что в конечном итоге влияет на себестоимость конечного изделия и его конкурентоспособность на рынке.
При распиловке плитных материалов одним из главных критериев отказа режущего инструмента по причине критического износа является снижение качества обработанной поверхности получаемых деталей, а именно появление сколов облицовочного слоя на поверхности ламинированной древесностружечной плиты. Согласно ГОСТ 9769-79, данный дефект появляется после достижения режущим инструментом критического затупления и определяется как невыполнение требований к качеству распиловки.
В настоящее время отсутствует методика прогнозирования стойкости инструмента, изготовленного из той или иной марки инструментального материала, при известных условиях его эксплуатации. Нет также однозначного ответа на один из ключевых вопросов: что лучше: перетачивать пилы сразу же после появления дефектов обработки или же производить их превентивную переточку.
Явно недостаточно изучен еще вопрос оптимального периода стойкости режущего инструмента (под оптимальным понимают такой период стойкости, который обеспечивает максимальный ресурс инструмента) во взаимосвязи с факторами прямо или косвенно влияющих на него.
Имеющиеся данные говорят о том, что стремление работать инструментом до наступления критического значения одного из оценочных параметров чаще всего нерационально. Экономически выгоднее работать острым инструментом с более интенсивными режимами резания.
Вышеперечисленные проблемы определили актуальность исследований в области исследования износа зубьев дисковых пил. Однако осуществление научного поиска непосредственно в производственных условиях требует значительных временных, материальных и энергетических затрат, что вынуждает прибегать к поиску альтернативных методов
Целью работы стала разработка ресурсосберегающего теоретического метода моделирования износа твердосплавных зубьев с возможностью дальнейшего прогнозирования стойкости режущего инструмента в целом.
В качестве анализируемого был выбран наиболее распространённый тип профиля зубьев - комбинированный плоско-трапецеидальный (рис. 1).
Аналитическое исследование взаимодействия зубьев инструмента с обрабатываемым материалом сразу по нескольким граням с учетом особенностей их геометрии, представляет собой довольно сложную задачу. Поэтому для ее решения было использовано моделирование износа зуба плоско-трапецеидальной формы (рисунок 1) методом конечных элементов, который включал следующие этапы: 1 - с помощь CAD системы создавалась трех-
мерная модель зуба и контактной пары трения (рисунок 2); 2 - создание конечно-элементной модели; 3 - моделирование действия внешних статических сил и применение модели износа; 4 - анализ результатов.
Рисунок 1 - Плоско-трапециевидный профиль зубьев дисковой пилы
Для моделирования износа применялась теория Арчарда [1, 2], нашедшая широкое распространение для решения задач абразивного износа. В соответствии с данной теорией объем изношенного материала режущего элемента пропорционален пути резания.
Ш = К I(1)
-5
где Ж - объем изношенного материала, мкм ; К - коэффициент изнашивания, мкм /м-Н; Ь - путь контакта, м; F - нормальная нагрузка в зоне контакта, Н; Н - твердость изнашиваемого материала.
По результатам предварительно выполненного геометрического анализа взаимодействия каждого из зубьев дисковых пил с обрабатываемым материалом была построена в натуральную величину трехмерная модель взаимодействия зубьев дисковых пил с контактной парой поверхности трения. На основании трехмерной модели была построена гексагональная, структурированная, масштабируемая в зоне контакта конечно-элементная сетка (рисунок 2). Дальнейшее моделирование проводилось только для прямого зуба т. к. именно он определяет качество обработанной поверхности получаемых деталей [3].
1.150 3,750
Рисунок 2 - Геометрическая модель и конечно-элементная сетка зуба пилы и контактной пары поверхности трения (резания)
В результате моделирования трения зубьев по нижней и боковым поверхностям пропила получено графическое изображение износа контактных поверхностей и распределения напряжения и давления в контактных парах (рисунок 3, а).
Для определения адекватности разработанного метода было проведено сравнение характера износа зубьев, полученных в результате моделирования с характером износа зубьев реальной дисковой пилы работавшей в условиях производства (рисунок 3, б).
Путь резания дисковой пилы, работавшей в производственных условиях (рисунок 4), и путь трения смоделированного зуба (рисунок 2) был одного порядка. Анализируя результаты исследований с результатами производственных испытаний можно сделать вывод, что характер износа зубьев носит качественно идентичный характер, что позволяет судить о возможности применения данной методики при исследовании факторов влияющих на стойкость инструмента.
а б
Рисунок 3 - Характер износа зубьев дисковых пил: а - в результате моделирования, б - дисковой пилы, работавшей в условиях производства
ъ>
4
/ш
Рисунок 4 - Фрагмент дисковой пилы, работавшей в условиях производства Однако для практической реализации данной методики необходимо
проведение дальнейших исследований по определению параметров износа, а именно коэффициента изнашивания K величина которого зависит от целого ряда факторов: типа обрабатываемого материала, режимов обработки, свойств материала зуба пилы и т.д.
Список использованных источников
1. Archard J.F. Contact and rubbing of flat surfaces / J.F. Archard // Journal of Applied Physics. 1953. Vol. 24, №8. P.981-988.
2. Archard J. F. and Hirst W. Wear of metals under unlubricated conditions. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, Vol. 236, No. 1206.(Aug. 2, 1956), pp. 397-410.
3. Лукаш В. Т. Ресурсосберегающие режимы обработки ламинированных древесностружечных плит дисковыми твердосплавными пилами с комбинированным профилем зубьев: дис. ... канд. техн. наук : 05.21.05 / В. Т. Лукаш ; Белорусский гос. технол. ун-т. Минск, 2017. 191 с.
УДК 674.07
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАЩИТЫ ТОРЦОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ХВОЙНОЙ ДРЕВЕСИНЫ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ВОДЫ И ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР
EFFICIENCY OF THE PROTECTION OF THE FACE SURFACES OF CONIFEROUS WOOD WITH CYCLIC WATER INFLUENCE AND NEGATIVE TEMPERATURES
Мелешко А.В., Логинова Г.А., Романова С.С., Шадапов Б.Б.
(Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева, г. Красноярск, РФ) Meleshko A.V., Loginova G.A., Romanova S.S., Shadapov B.B.
(Reshetnev Siberian State University of Science and Technology)
Рассмотрены вопросы использования различных видов лакокрасочных покрытий для защиты торцевой поверхности изделий из древесины. Представлены результаты исследований водопоглощения и паропроницаемости лакированной поверхности древесины сосны при циклических воздействиях влаги и отрицательных температур.
The questions of using different kinds of paint coatings for protection of the end surface of wood products are considered. The results of studies of water absorption and vapor permeability of the lacquered surface of pine wood under cyclic effects of moisture and negative temperatures are presented.
Ключевые слова: отделка торцовой поверхности древесины сосны, водопоглоще-ние, защита от биологических и климатических факторов.
Key words: finishing of the end surface ofpine wood, water absorption, protection from biological and climatic factors.
В условиях Сибири и Дальнего Востока древесина остается одним из основных строительных материалов, широко применяемых в различных отраслях народного хозяйства.
