Введение к работе
Актуальность темы. Круглопильные станки применяются в деревообрабатывающих производствах, характеризуются большим разнообразием типов и широким диапазоном технических характеристик. Рабочим инструментом в узлах резания станков является круглая пила, работоспособность которой определяет качество обработки получаемой продукции. Эффективность работы узлов резания в основном зависит от правильности подготовки, установки и эксплуатации круглых пил.
В работающем пильном диске от действия центробежных сил инерции, нагрева зубчатой кромки, сил резания возникают различные сложные напряжения. Одновременно возникают и соответствующие им неравномерные, неуравновешиваемые, но взаимосвязанные удлинения кольца зубчатой кромки и радиусов пилы, которые создают сжимающие напряжения в периферийной зоне, ослабляют зубчатую кромку, выводят пилу из плоской формы равновесия и приводят к потере устойчивой формы равновесия диска пилы и работоспособности пильного узла.
Пильный диск может надёжно работать только при условии сохранения устойчивой формы плоского равновесия, которое достигается путём предварительного создания временных и остаточных напряжений в определённых зонах полотна круглой пилы. Используемые в производстве технологии создания нормированных напряжений посредством проковки, вальцевания, термонатяжения диска пилы трудоёмки, не поддаются полной механизации и автоматизации процессов; требуют высокой квалификации оператора; не позволяют регулировать напряжённое состояние полотна пилы в динамике.
Поэтому совершенствование технологий подготовки пильного диска пилы является актуальной научно-технической задачей, требует проведения научных исследований и принятия новых, научно обоснованных решений.
Цель исследований. Повышение устойчивости работы круглых пил путём совершенствования термопластической технологии создания нормированных напряжений в диске круглой пилы.
Задачи исследований:
провести анализ существующих технологий создания нормированных напряжений в диске круглой пилы;
теоретически обосновать возможность создания температурных остаточных напряжений в диске пилы бесконтактным методом нагрева;
разработать и создать экспериментальную установку для создания в пильном диске круглой пилы по концентрическому следу заданного радиуса и ширины нормированных термопластических напряжений;
выполнить экспериментальные исследования процесса создания остаточных термопластических напряжений в полотне круглой пилы методом бесконтактного индукционного нагрева;
исследовать факторы, влияющие на процесс создания термопластических напряжений в пильном диске при бесконтактном индукционном нагреве локальной кольцевой зоны пилы;
разработать и создать устройство для определения устойчивого плоского состояния диска пилы в статике и динамике бесконтактным способом по отклонению зубчатой кромки;
проанализировать результаты исследований, сделать выводы и дать рекомендации.
Предмет и объект исследований. Круглая пила и технология создания нормированных термопластических напряжений бесконтактным способом в локальной кольцевой зоне круглой пилы индукционным нагревом по круговому следу заданного радиуса.
Методы исследования. При проведении теоретических и экспериментальных исследований использованы основные законы термодинамики, электродинамики, методы математического анализа и физического моделирования, математической статистики и планирования эксперимента. Использованы специально разработанная установка для создания по концентрическому следу заданного радиуса полотна круглой пилы нормированных термопластических напряжений бесконтактным индукционным нагревом и устройство для определения работоспособности диска пилы в статике и динамике бесконтактным способом по отклонению зубчатой кромки от нормального положения. Для обработки экспериментальных данных применялось современное программное
обеспечение Microsoft Office 2010, Microsoft Office Visio 2010, ELCUT, Mathcad 15, Statistica v6.
Научная новизна диссертационного исследования:
разработан и исследован бесконтактный способ создания нормированных термопластических напряжений по окружности следа заданного радиуса диска пилы бесконтактным индукционным нагревом;
создана экспериментальная установка для создания по тепловому следу заданного радиуса и ширины полотна круглой пилы нормированных термопластических напряжений бесконтактным способом, обеспечивающих устойчивое плоское состояние пильного диска в процессе пиления;
установлены основные параметрические факторы, влияющие на процесс термопластического натяжения в пильном диске при индукционном нагреве локальной кольцевой зоны пилы по следу заданного радиуса.
создано измерительное устройство для определения устойчивой формы плоского состояния диска пилы в статике и динамике бесконтактным способом по отклонению зубчатой кромки.
На защиту выносятся:
результаты теоретических и экспериментальных исследований термопластического способа создания нормированных натяжений в пильном диске по круговому следу заданного радиуса и ширины бесконтактным индукционным нагревом с целью повышения устойчивого состояния круглой пилы в статике и в процессе пиления;
результаты экспериментальных исследований бесконтактного метода определения степени устойчивого плоского состояния полотна круглой пилы в процессе работы по отклонению зубчатой кромки пильного диска;
рекомендации по применению термопластического способа создания нормированных натяжений в пильном диске по круговому следу заданного радиуса и ширины бесконтактным индукционным нагревом и бесконтактного метода определения степени устойчивого плоского состояния полотна пилы в процессе работы по отклонению зубчатой кромки пильного диска.
Достоверность результатов исследований. Достоверность результатов ис-
следований обеспечивается применением современных методов теоретических исследований; выполнением значительного объема экспериментальных исследований; сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Практическая значимость. Термопластический способ создания нормированных напряжений по окружности заданного радиуса пильного диска индукционным бесконтактным нагревом позволяет выполнять натяжение полотна круглой пилы на стенде и непосредственно при работе пилы в узле резания. Бесконтактное устройство контроля плоского состояния полотна круглой пилы по отклонению зубчатой кромки позволяет контролировать работоспособность пильного диска при работе пилы в узле резания.
Апробация работы. Основные положения диссертации представлены на ежегодных научно-технических конференциях С(А)ФУ (АГТУ) (2008 - 2012 гг.), ІХ-й международной научно-технической конференции «Лесной комплекс: состояние и перспективы развития» (г.Брянск, 2009 г.), на всероссийской научно-практической конференции «Лесной и химический комплексы - проблемы и решения» (г. Красноярск, 2010 г.), 6-й международной научно-технической конференции:«Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надёжность машин, приборов и оборудования» (г. Вологда, 2010 г.), 7-й международной научно-технической конференции: «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (г. Вологда, 2010 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано шесть работ, в том числе одна в издании по перечню ВАК, получен патент на изобретение.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, вывода, общий объем 130 страниц машинописного текста, содержит 32 иллюстраций, 7 таблиц, список литературы, включающий 103 наименования.
