Способ подготовки рамных пил Советский патент 1982 года по МПК C21D9/24 

1

Изобретение относичС.я к лесопиль(Ной промышленности, в частности к рамным пилам.

Известно, что в процессе пиления на ревущей кромке пилы возникают напряжения растяжет1ия, изменяющиеся от минимума до максимума за один оборот коленчатого вала лесопильной рамы. В зоне сопряжения зуба с полотном пилы (впадина зуба) возникают значительные местные напряжения, обусловленные геометрическими параметрами сопряжения, т.е. в этой зоне имеет место концентрация напряжений. Значительные местные напряжения при повторно-переменных нагружениях, имеЮ111их место при работе рамных пил, способствуют возникновению и развитию усталостных трещин, приводящих к разрушению пил.

Известен способ для уменьшения местных напряжений во впадинах зубьев полосовых пил, например ленточных, заключающийся в том, что полотно пилы проковывается или вальцуется по продольной полосе, касающейся оснований впадин всех зубьев. При этом в деформированной (прокованной или вальцованной) зоне в результате упруго-пластических деформаций возникают сжимающие напряжения, частично компенсирующие растягивающие напряжения, вызванные подготовкой пил к работе, силой натя10жения и силой резания 1 .

Недостатки известного способа.. заключаются в том, что компенсирующие напряжения создаются путем проковки или вальцовки с одинаковым ,

15 усилием по всей деформируемой полосе, при этом компенсация напряжений происходит ТОЛЬКО в части зоны концентрации напряжений, прилегающей к основа1шю впадины. В остальной

20 части зоны концентрации эта операция (способ) приводит к увеличению местных напряжений. В некоторьк случаях холодная пластическая обработка (проковка или вальцевание) режущей части полотна прямо способствует образованию трещин.Кроме того вальцевание или проковка продольной полосы, касающейся оснований впадин всех зубьев, снижает жесткость режущей кромки пилы, что отрицательно сказывается на точности пиления.

Известен также способ изготовления рамных пил заключающийся в том, что, с целью повышения прочности пилы, проковке подвергают зону полотна, прилегающую к криволинейному участку впадины каждого зуба, причем степень проковки изменяется вдоль данного участка с максимальным значением в его середине 2.

Недостатком известного способа является то, что в полотне пилы задаются компенсирующие напряжения, которые снижают только среднее напряжение цикла, однако коэффициент концентрации напряжений и амплитуда цикла напряжений остаются неизменным. Величина компенсируюищх напряжений сжатия не должна превьппать минимальные напряжения растяжения на режущей кромке пилы, возникающие при пилении стандартными рамными пилами в начальньй период холостого хода пил. Нормальная составляющая силы резания, возникающая при пилении стандартными рамными пилами в начальный период холостого хода, является силой отжима, и напряжения растяжения на режущей кромке при этом имеют значительную величину. Эти напряжения компенсируют с помощью известного способа.

Предусматривается использование специальных рамных пил, обеспечивающих получение опилок, пригодных для варки целлюлозььПри пилении такими пилами, особенно .мерзлой древесины, напряжения растяжения на режущей кромке в начальный период холостого хода минимальны по величине, а в некоторых случаях приобретают даже отрицательную величину, т.е. переходят в напряжения сжатия. Компенсировать эти напряжения или вообще невозможно, или не имеет смысла ввиду их малой величины. Кроме того, .как уже указывалось, проковка режущей кромки пилы может в ряде случае способствовать образованию трещин.

Известен также способ для уменьшения местных напряжений, в котором для .снижения концентрации напряжений

в зоне впадины использованы разгрузочные компенсаторы в .виде отверстий. Пила состоит из полотна, зубьев, оснащенных твердым сплавом, и компенсационных отверстий, расположенных по периферии 3.

Недостатком известного решения является неоптимальный выбор формы компенсационных отверстий и их расположения относительно режущей кромки. Большие расстояния между отверстиями и сужение их к центру пилы приводит лишь к незначительной разгрузке напряжений по контуру впадин, а опасность появления трешд н у самих отверстий резко возрастает. Кроме того, пила в процессе эксплуатации многократно перетачивается, в результате чего компенсационные

отверстия в конечном итоге могут

очутиться на контуре режущей кромки, что совершенно недопустимо.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае- мому результату является способ термопластической обработки дисковых пил, включающий создание предварительных напряжений в периферийной зоне пил методом термической обработки. В результате термической обработки в периферийной зоне создаются напряжения сжатия, которые ослабляют растягивающие напряжения, возникающие в процессе пиления, и предотвращают зарождение и развитие усталостных трещин М.

Недостатком известного способа является то, что создание компенсирующих напряжений на всей периферийной зоне пилы не снижает коэффициент концентрации напряжений, возникающих в пиле в процессе эксплуатации. Коэффициент концентрации определяется геометрическими параметрами сопряжения зубьев с полотном,. неоднородностью структуры металла (наличием дислокаций), а также внутренними напряжениими на локальных участках полотна, Тсоторые в рядё случЖев способствуют перераспределению силовых

0 линий и, соответственно, увеличивают или уменьшают величину максимальных: напряжений,

Кроме того, для обеспечения нормальной работы рамных пил они должны

5 . быть натянуты, причем для обеспече.ния требуемой жесткости наибольшие напряжения растяжения должна игпытывать режущая кромка. Создание напряжений сжатия по всей периферийной (режущей) зоне пилы уменьшает жбсткость режушей кромки и, соответственно, снижает точность пиления, что недопустимо. Цель изобретения - снижение концентрации напряжений и повышение прочности рамных пил. Указанная цель достигается тем, что в способе подготовки рамных пил включающем создание предварительных напряжений в периферийной зоне пил методом термопла;стической обработки термопластическую обработку произво дят в зоне основания зуба на участк в форме эллипса,вытянутого вдоль пилы, причем малая ось эллипса расположена от центра криволинейного участка контура впадины на расстоянии а ь t/2, где t - шаг зуба. Исследования напряженного состоя ния рамных пил, проведенные поляриз ционно-оптическим методом, показыва ют, что наиболее оптимальная форма зонь компенсируюпщх напряжений эллипс, большая ось которого равна 0,8 (t - 1,5R), а малая - 0,4 (t 1 ,5R), где R - радиус закругления межзубовой впадины. Такая форма рас JIoлoжeния зоны позволяет не только сн жать максимальные напряжения растяжения в, основании межзубовой впадины путем их компенсации, но и, главным образом, наиболее эффективно создать эффект разгрузки за счет перераспределения силовых линий поля напряжений, что позволяет допол нительно значительно уменьшить коэф фициент концентрации напряжений. Напряжения растяжения в указанно зоне задаются термопластическим мет дом путем ее нагрева, например газо вой горелкой или лучом лазера. Темп ратура нагрева указанной зоны для инструментальных углеродистых стале находится в пределах 350-600 С. Вер ний предел рабочего интервала огран чивается практически температурой отпуска, так как дальнейшее повышение температуры вызывает снижение твердости, что недопустимо. Нижний предел рабочего интервала ограничивается температурой, соответствующе началу появления упруго-пластически деформаций. Повьш1ение температуры нагрева в указанных пределах привод к увеличению остаточных напряжений в обрабатываемой зоне. На чертеже изображена схема распо- ложения зоны нагрева относигельно зуба пилы. Пример . Производят подготовку рамных пил по ГОСТ 5524-75 .с шагом 26 мм и толщиной полотна 2,2 мм, изготовленных из стали 9ХФ. Нагрев обрабатываемых зон осуществляется кислородно-ацетиленовым пламенем с помощью газовой горелки типа звездочка. Температуру нагрева контролируют с помощью пирометра и она составляет 500-550°С. Такой температуре соответствует темно-красный цвет каления стали 9ХФ. В зоне нагрева после ее остывания устанавливается синий цвет побежалости. Нагрев зон в основании зубьев во избежание обезуглероживания поверхностного слоя производится нейтральным пламенем или с небольшим избытком ацетилена. За счет совмещения за одну установку пилы нагрева зон в основании зубьев с наплавкой стеллита на режущую часть удается снизить трудоемкость подготовки пилы по предлагаемому способу до минимума. В процессе эксплуатации пила многократно перетачивается, в результате чего месторасположение обрабатываемой зоны относительно зуба меняется. Допустимым является смещение зоны до положения, когда линия, соединяющая основания впадин зубьев, занимает положение касательной к эллипсу в нижней его точке Лпоказано на чертеже пунктиром). После этого процесс нагрева обрабатываемых зон повторяют. Обычно повторный нагрев указанных зон совмещают с очередной наплавкой стеллита на острие режущей части .зуба. Производственные испытания рамных Пил, проведенные в зимний период при распиловке мерзлой древесины, когда аварийный расход пил в общем случае достигает максимума, показывают, что количество обрывов полотен пил, обработанных по предлагаемому способу, сократилось в 2-3 раза. Экономический эффект от применения предлагаемого способа подготовки полосовых пил складывается из сокращения расхода пил и улучшения использования оборудования за счет уменьшения простоев на замену оборванных пил и составляет свьш1е I руб. на одну пилу.

Формула- изобретения

Способ подготовки рамных пил,вклю чающий .создание предварительных напряжений в периферийной зоне пил методом термопластической обработки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения концентрации, напряжений в основании впадин . зубьев и повышения прочности пил, термопластическую обработку производят в зоне основания зуба на участке в форме эллипса, вытянутого вдоль пилы, малая ось которого расположена от центра криволинейного участ ка контура впадины на расстоянии а t/2, где t - шаг зуба.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Деревообрабатывающая промышленность . 1962, № 4, с. 10-11.

2.Авторское свидетельстло СССР W 724286, кл. В 27 В 33/04, 1978.

3.Патент США № 2667094, 143-137, 1970.

4.Авторское свидетельство СССР f 554302, кл. С 21 D 9/24, 1977.