ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Станочный парк деревообрабатывающих предприятий на 40-60 % представлен оборудованием с круглопильными узлами резания. Основным недостатком круглопильных станков остается большая ширина пропила. Главным направлением совершенствования узлов резания является применение более тонких пил, позволяющих уменьшить ширину пропила, а следовательно, и потерю древесины в опилки и кусковые отходы. Уменьшение толщины пил приводит к снижению их поперечной жесткости и как следствие снижению динамической устойчивости. Потеря диском пилы устойчивости плоской формы равновесия, вызванная неравномерным нагревом пилы в процессе пиления, вызывает потерю точности пиления и качества получаемой продукции.

Повышение динамической устойчивости пил малой толщины достигается созданием компенсационных прорезей. До настоящего времени конструкции, размеры и места расположения прорезей выбираются путем пробных вариантов из-за отсутствия теоретической базы расчета пил с конструктивными элементами типа прорезей. Аналитические расчеты представляют значительную сложность, связанную со сложностью конструкции пилы и действующих на пилу нагрузочных факторов.

В Архангельском государственном техническом университете выполнена обширная работа по разработке методики расчета и уточнены представления о напряженном состоянии пил с прорезями различной конструкции. В качестве математического аппарата применялся метод конечных элементов, реализованный в программных комплексах для персонального компьютера, таких как Лира-5.03 (Киев). Результаты расчетов напряженного состояния пильного диска диаметром 250 мм, толщиной 1,4 мм, частотой вращения 2870 об/мин, при нагреве зоны зубчатого венца до 70 °С, показали следующее.

Создание шести внешних радиальных прорезей малой длины (20 мм) обеспечивает снижение уровня опасных сжимающих напряжений на линии дна межзубовых впадин на 38 %. Увеличение длины таких прорезей до 30 мм - на 50 %. Уменьшение длины и количества внешних прорезей приводит к снижению их эффективности.

Практика эксплуатации пил с прорезями показывает, что создание прорезей само по себе снижает поперечную жесткость (jcm) пилы. Особенно актуальным этот вопрос становится при использовании внешних радиальных прорезей. При рассмотрении поперечной жесткости пильного диска с прорезями следует учесть, что минимальное значение будет получено в случае, когда сосредоточенная статическая поперечная сила, действующая на пилу в периферийной зоне, окажется на краю прорези. По мере удаления от края прорези поперечная жесткость будет возрастать.

Поэтому при выборе конструкции прорезей должно учитываться минимально возможное значение поперечной жесткости для рассматриваемого диска. Расчет на поперечную жесткость диска с внешними радиальными прорезями в статике показал, что увеличение длины внешних прорезей способствует снижению поперечной жесткости пильного диска. В диске с тремя прорезями изменение длины прорези с 20 мм до 30 мм  jcm уменьшилась на 13 %. Изменение количества прорезей практически не влияет на поперечную жесткость пилы. При равной длине прорезей увеличение их количества с трех до шести снижает поперечную жесткость в статике на 1 %. По сравнению с диском без прорезей в пиле с шестью внешними радиальными прорезями длиной 20 мм поперечная жесткость снижается на 18 %.

Таким образом, наиболее проста в изготовлении и эффективна с точки зрения снижения напряжений, вызывающих потерю устойчивости пильного диска, конструкция пилы с шестью внешними радиальными прорезями (при числе зубьев-24) длиной 20 мм. Результаты данных исследований использованы ОАО «Научдревпром-ЦНИИМОД» при разработке узла резания делительного станка ЦД-150.