Охлаждающая способность аэростатических направляющих дереворежущих пил Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС

ОХЛАЖДАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ АЭРОСТАТИЧЕСКИХ

направляющих дереворежущих ПИЛ

М.В. ДЕРБИН, асс. каф. технологии лесопромышленных производств Северного (Арктического) федерального университета им. М.В. Ломоносова,

В.М. ДЕРБИН, доц. каф. технологии лесопромышленных производств Северного (Арктического) федерального университета им. М.В. Ломоносова, канд. техн. наук

Точность пиления - один из главных показателей качества пиления древесины. Она в значительной степени зависит от жесткости пил.

В процессе пиления значительная часть работы резания древесины превращается в теплоту, вызывающую нагрев зубьев и диска пилы. На круглых пилах из-за неравномерного охлаждения происходит температурный перепад по радиусу диска At. При правильно выбранных режимах пиления и подготовке пил и станка к работе в соответствии с действующими рекомендациями температурный перепад может достигать 30 °С. На рамных и ленточных пилах значение температурного перепада имеет меньшее значение. В результате неравномерного нагрева по радиусу диска пилы возникают тангенциальные напряжения ое и радиальные ог. Радиальные напряжения на всех участках пилы

m.v.derbin@mail.ru, v.derbin@mail.ru

положительные. В периферийной зоне пилы возникают тангенциальные напряжения Ое сжатия, а в центральной - растяжения. Сжимающие напряжения Ое периферийной зоны пилы снижают ее жесткость, а при определенных значениях могут привести к потере пилой плоской формы.

Для уменьшения вредного влияния температурного перепада At на качество пиления древесины круглыми пилами рекомендуются следующие мероприятия [1, 2].

- Создание в пиле начального напряженного состояния проковкой или вальцеванием.

- Выполнение в пиле температурных компенсаторов в виде щелей различных конструкций.

- Нагрев центральной зоны пилы.

- Применение пил специальных конструкций.

Рис. 1. Зависимость температуры образца пилы размером 150*100x6 мм от времени охлаждения при следующих условиях: 1 - в естественных условиях; 2 - на аэростатической опоре при глубине канавки 0,4 мм; 3 - на аэростатической опоре при глубине канавки 0,8 мм

54

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013

К 90-ЛЕТИЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО»

Рис. 2. Зависимость температуры образца пилы размером 130*80*6 мм от времени охлаждения при следующих условиях: 1 - в естественных условиях; 2 - на аэростатической опоре при глубине канавки 0,4 мм; 3 - на аэростатической опоре при глубине канавки 0,8 мм

- Охлаждение периферийной зоны

пилы.

Для повышения жесткости круглых пил и снижения температурного перепада в лесопилении широкое применение нашли направляющие, рабочие поверхности которых имеют отверстия, через которые на пилу подается вода или водовоздушная смесь. Наряду с положительными свойствами это техническое решение имеет следующие недостатки - вода или водовоздушная смесь вызывают коррозию деталей станка, затрудняют транспортировку смерзшихся опилок, снижают теплоту сгорания опилок, оказывают негативное влияние на окружающую среду.

Для повышения жесткости дереворежущих пил в работе [3] предлагается использовать направляющие, рабочие поверхности которых выполнены в виде аэростатических опор, у которых в качестве смазочного материала между пилой и направляющей использован сжатый воздух.

Кроме повышения жесткости круглых пил, аэростатические направляющие способствуют уменьшению температурного перепада At, что подтверждено экспериментально.

Для проведения эксперимента была использована аэростатическая опора с рас-

пределительной канавкой размером 110 *

* 60 мм. Глубина канавки в варианте 1 составляла 0,4 мм, а в варианте 2-0,8 мм, диаметр отверстия поддува в аэростатической опоре - 0,6 мм, давление подводимого воздуха - 0,4 МПа. В роли пилы использованы образцы (размерами 150 * 100 * 6 мм и 130 *

* 80 * 6 мм), которые нагревались до температуры 70 °С. После этого производилось охлаждение образцов пилы в естественных условиях (температура окружающей среды составляла 19 °С). При этом с помощью аналого-цифрового преобразователя ZET 210 и установленных термометров сопротивления измерялась температура образцов пилы каждые 0,12 сек. с последующей записью в файл. Такой же эксперимент охлаждения образцов пилы проводился на аэростатической опоре. Графики, отображающие процессы охлаждения образцов в тех и других условиях, представлены на рис. 1 и 2.

Из графиков (рис. 1, 2) видно, что охлаждение образца пилы, расположенного на аэростатической опоре, происходит значительно интенсивнее, чем в естественных условиях, причем, скорость охлаждения зависит от параметров аэростатической опоры. Особенно заметно это на начальной стадии

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013

55