Период стойкости круглых пил и использование его в расчетах Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Электронный архив УГЛТУ

Леса России и хозяйство в них

№ 2 (53), 2015 г.

антибиотических соединений, а в химической или ферментативной трансформации известных природных молекул (описано более 12000 подобных соедине-

ний) для создания антибиотиков, которые характеризуются:

• значительно более широким спектром действия в отношении патогенных бактерий и вирусов;

• химической и биологической устойчивостью в различных органах и тканях организма;

• низкой токсичностью в отношении макроорганизма.

УДК 674.023

И. Т. Глебов (I.T. Glebov)

Уральский государственный лесотехнический университет,

Екатеринбург

ПЕРИОД СТОЙКОСТИ КРУГЛЫХ ПИЛ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЕГО В РАСЧЕТАХ (PERIOD OF CIRCULAR SAWS AND RESISTANCE USE IT IN CALCULATIONS)

Сделан вывод формулы для определения периода стойкости круглых пил. Для этого были взяты известные экспериментальные данные по затуплению лезвий при резании древесины и обработаны с помощью программы Microsoft Office Excel. В итоге была получена зависимость, отражающая взаимосвязь периода стойкости с параметрами режима пиления древесины, пригодная для практического использования.

The article is the derivation of the formula for determining life round saws. For this purpose were taken from the known experimental data dulled the blades during cutting of timber and processed using Microsoft Office Excel. The result was the dependence, reflecting the relationship of life with the mode settings sawing of wood, suitable for practical use.

Для изготовления дереворежущих пил используются различные материалы: инструментальная легированная сталь 9ХФ, литьевые твердые сплавы - стеллиты В3КР, вольфрамокобаль-товые сплавы ВК15. Режущие кромки зубьев пил при пилении затупляются с различной степенью интенсивности в зависимости от режима пиления и прежде всего от пути, пройденного зубом по траектории резания в древесине, породы древесины, материала лезвий пилы, угла перерезания волокон древесины и др.

Степень затупления лезвий оценивается величиной радиуса закругления режущей кромки зуба р, мкм. При этом в период

монотонного износа лезвия радиус закругления режущей кромки находят так:

р = р0 + УдА (1)

где р0 - величина радиуса закругления острого восстановленного лезвия в начале монотонного износа, мкм; обычно для стальных пил принимают р0 = 10 мкм;

уд - величина затупления режущей кромки зуба на 1 м пути в заготовке, мкм/м;

L - путь лезвия в заготовке (равен сумме длин траекторий в заготовке), м.

у^ = Др- прирост радиуса закругления за время работы, мкм.

Затупление режущих кромок зубьев вызывает ухудшение шероховатости и точности разме-

ров пропиленных поверхностей и повышение мощности на пиление.

Предельно допустимое затупление зубьев принято оценивать периодом стойкости режущего инструмента [1]. Периодом стойкости называют время непрерывной работы зубьев пилы до наступления отказа, когда не обеспечивается получение заданной шероховатости стенок пропила или получение нормативной точности размеров пиломатериалов.

Для стальных пил при продольном пилении хвойных пород древесины период стойкости составляет приблизительно 150210 мин, а при пилении твердых

Электронный архив УГЛТУ

№ 2 (53), 2015 г.

Леса России и хозяйство в них

31

лиственных пород - 150 мин. Период стойкости стеллитиро-ванных зубьев пил равен 420480 мин, а оснащенных твердым вольфрамокобальтовым сплавом - 840-960 мин. Приведенные данные никак не связаны с параметрами режима пиления и поэтому считаются приближенными.

Целью выполненной работы является получение результатов о периоде стойкости круглых

пил, зависимых от параметров режима пиления.

Для определения величины прироста затупления лезвий воспользуемся диаграммой затупления, приведенной в работе А. А. Соловьева [2]. На диаграмме кривые монотонного затупления начинаются от р0 = 5 мкм и дают информацию для мягких и твердых пород древесины в зависимости от пути резания и угла встречи лезвия с волокнами дре-

весины фв. Данные диаграммы сведены в табл.1.

Используя возможности Microsoft Office Excel, данные таблицы запишем в форме степенных формул (табл. 2). Коэффициент достоверности аппроксимации формул - не ниже 0,99.

Обобщенная формула должна иметь вид Др=mLC.

Данные по m и C сведем в табл. 3.

Таблица 1

Зависимость прироста радиуса закругления Др при продольно-торцовом резании для мягких пород древесины от пути зуба в древесине Ь, км

L, км 10 20 30 40 50

Др при фв = 0° 11 15 18 20 22

10° 11,5 16,0 19 21,3 32,2

20° 12 15,8 20 22,6 24,5

Др при фв = 30° 12,5 17,5 21 24 25,5

40° 13 18,2 22 25 26,7

50° 13,5 18,9 23 26 27,9

Др при фв = 60° 14 19,5 24 27 29

70° 14,4 20,3 24,8 27,8 30

80° 14,8 21,5 25,6 28,6 31

Др при фв = 90° 15,2 22 26,5 29,5 32

Таблица 2

Зависимость приращения радиуса закругления режущих кромок зубьев Др, мкм,

от пути зуба в заготовке Ь, км

фв = 0° Др =4,1066L0-4307 фв = 50° Др = 4,7512L0-4584

фв = 10° Др =4,2588L0-4366 фв = 60° Др = 4,889L0-4611

фв = 20° Др =4,3533L0-4456 фв = 70° Др = 5,0356L0-4621

фв = 30° Др =4,4779L0-4511 фв =800° Др = 5,2537L0-4631

фв = 40° Др =4,6142L0-4549 фв = 90° Др = 5,3318L0-4645

Таблица 3

Значения коэффициентов m и C

ф° 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

m 4,1066 4,2588 4,3533 4,4779 4,6142 4,7512 4,889 5,0356 5,2537 5,3318

C 0,4307 0,4366 0,4456 0,4511 0,4549 0,4584 0,4611 0,4621 0,4631 0,4645

Электронный архив УГЛТУ

32 Леса России и хозяйство в них № 2 (53), 2015 г.

Используя программу

Microsoft Office Excel, получим после коррекции m = 4,0861 + 0,0138фе; C = 0,4305 + 0,0008ф8 - 5 10-6ф2.

Обобщенная формула примет вид, мкм:

Ар = (4,0861 + 0,0138фв) х

х£(0,4305+0,0008ф,-5-1Сгу,) (2)

где ф8 - угол встречи, образованный вектором скорости главного движения и волокнами древесины, град.

При пилении угол перерезания волокон древесины чаще всего изменяется в диапазоне ф= 30...60°. Формула (2) дает хорошую сходимость результатов расчета с данными табл. 1, погрешность составляет около 1,5 %.

Для учета твердости породы древесины и материала зубьев пилы в формулу введем поправочные коэффициенты:

- ад - твердости древесины: твердых пород древесины, ад=0,8; мягких пород древесины, ад=1;

- ам - материала зуба пилы: для пил с зубьями из стали 9ХФ ам =1; для стеллитированных зубьев ам =5; для зубьев с напаянными пластинами сплава ВК15 ам =25.

Тогда формулу для определения пути зуба в древесине с учетом закономерностей его затупления запишем так, км:

(3)

L — а^а

4.0861 + 0.0138^

(0,4305+0,0008%-510">;)

При выполнении расчетов можно задаться значением приращения радиуса закругления зуба Др = 35.. .50 мкм и по формуле (3) найти значение L.

Путь зуба пилы в заготовке, км, можно определить путем сложения длин всех траекторий резания по формуле

L = Ю^пТКЛи, (4)

где 1к - длина дуги контакта зубьев пилы с заготовкой, мм; 1к = Яфк;

п - частота вращения пилы, мин4;

Т - время работы пилы к моменту выполнения расчетов (период стойкости), мин;

Кп, Ки - коэффициенты производительности и использования станка; Кп = 0,92; Ки = 0,95.

Отсюда находится период стойкости пилы, мин:

Ь

Г =

10 ~61кпК„Ки

(5)

Пример. Дано: на бревнопильном станке продольно распиливаются сосновые бревна круглой пилой из стали 9ХФ. Длина дуги контакта пилы с бревном 1к = 200 мм, частота вращения пилы п = 1000 мин4, угол подачи (средний угол на дуге контакта, равный острому углу перерезания волокон древесины фв) ц = фв= 61,8°.

Определить период стойкости пилы Т. Решение. 1. Находим путь зуба в древесине

L — ij^o у: (

4.0861 + 0.0138^

1

(0,4305+0,0008^-5-1<Г>;)

= 70 км.

2. Находим период стойкости пилы ^ L 70

10 "1кпКпКи 10 6 -200 1000 0,92 -0,95

К концу рабочей восьмичасовой смены (480 мин) пила будет тупой, ее надо будет снять со станка и отдать на переточку.

Вывод. Предложенная методика определения периода стойкости пилы для продольного пиления древесины увязывает период стойкости с параметрами режима пиления (углом встречи зуба пилы с волокнами древесины, длиной пути зуба в древесине, материалом зуба пилы и твердостью древесины), что позволяет повысить точность прогнозирования момента наступления отказа по параметру затупления пилы.

Библиографический список

1. Зотов Г.А. Дереворежущий инструмент. Конструкции и эксплуатация. СПб.: «Лань», 2010. 384 с.

2. Соловьев А.А. Лабораторный практикум по резанию древесины: учеб. пособие. М.: МЛТИ, 1982. 99 с.

= 400,5 мин.