Напряжения в пильном диске
Для понимания процессов происходящих в круглой пиле важно представить себе модель пильного диска. Только тогда, предпринимая очередную попытку исправить дефекты диска, вам удастся сделать это с первого раза. Пильный диск очень трудно исправить методом перебора. Сделать нечто, а потом посмотреть, что получится. Таким образом можно изготовить только кусок очень дорогого металлолома. Действовать нужно наверняка, так же как при лечении больного человека. Первая заповедь врача, как впрочем и пилоправа, гласит: "Не навреди!"
Роль напряжений в пильном диске
Пильный диск изготавливается плоским. В дальнейшем формой пильного диска управляют напряжения возникающие в металле. Исходные, созданные в диске в процессе его изготовления и подготовки к работе. А так же текущие, возникающие при работе пилы, вследствие воздействия сил центробежного ускорения и температурного нагрева различных зон диска. В процессе работы пильный диск, как термомеханическая система, испытывает номинальный нагрев подвенечной зоны от работы резания. А так же различные неноминальные виды нагрева. Например, от трения выпучин о стенки пропила, от трения одной стороной диска вследствие чашеобразности или от греющихся подшипников пильного вала. На диск воздействуют и внешние изгибающие силы от несимметричного поднутрения зубьев пилы, поперечные колебания, распиливаемого лесоматериала и продольные толчки от неравномерности его подачи.
Для того, что бы упростить понимание достаточно сложной модели пильного диска, в этой статье мы рассмотрим поведение идеального, симметрично прокованного пильного диска без выпучин, работающего в условиях номинального нагрева подвенечной зоны от работы резания, выполняемой зубьями пилы. Все остальные дестабилизирующие факторы, воздействующие на диск - отсутствуют.
Распределение напряжений в идеальном пильном диске
После финишной шлифовки новый пильный диск в идеале должен быть плоским и ненапряженным. Если не предпринимались специальные меры по созданию в нем напряжений в процессе термообработки. Для того, что бы диск стал работоспособным, в его центральной части создается распирающее напряжение сжатия. Делается это вальцеванием, проковкой пилоправными молотками или термопроковкой. Создание напряжения сжатия в центральной части пильного диска собственно и является проковкой. Таким образом, мы готовим пильный диск к разогреву подвенечной зоны от работы резания, выполняемой зубьями пилы. Обладая определенным коэффициентом температурного расширения, подвенечная зона удлиняется. Если предварительно не распереть центральную часть пильного диска с помощью проковки, удлинившаяся подвенечная зона превратит пильный диск в винт по форме напоминающий восьмерку.
Правильное распределение напряжений в пильном диске показано в верхней части таблицы. (Здесь и далее по тексту все ссылки на таблицу 1). В ней показаны нулевые напряжения в ненапряженном пильном диске, а затем по мере увеличения проковки рост сжимающих напряжений в центральной части диска и рост растягивающих напряжений в подвенечной зоне. Точкой перехода знака напряжения является 0,8 радиуса.
.jpg)
Распределение напряжений в перегретом пильном диске иллюстрирует нижняя часть таблицы. Даже будучи хорошо прокованным, перегретый пильный диск постепенно переходит через ненапряженное состояние, а затем меняет знак распределения напряжений на противоположный. В таком диске напряжения сжатия испытывает уже подвенечная зона, а центральная часть подвергается растяжению. Как бы интенсивно не был прокован пильный диск, сильный перегрев подвенечной зоны неминуемо превратит его в восьмерку. Смотрите колонку нагрев зубьев и вид диска сбоку внизу таблицы.
Причем, если пильный диск был своевременно выведен из пропила и правильно охлажден, он снова возвращается в зону рабочей проковки и способен прямолинейно пилить дальше. Однако это справедливо только в случае нагрева подвенечной зоны на температуру не более 100-120оС. При нагреве на большую температуру в пильном диске наступают необратимые изменения, которые можно исправить только механическим воздействием на диск с помощью пилоправных операций.
Таким образом, пильный диск, имеющий определенную исходную проковку, испытывает при пилении изменяющиеся по значению и знаку напряжения растяжения и сжатия, приводящие к тому, что его текущая проковка постоянно плавает по шкале проковки вверх и вниз. Соответственно, вхождение пилы в рез приводит к движению вниз по шкале проковки, а охлаждение при вращении на холостом ходу - к движению вверх.
Продолжение в следующем номере.
В.В.Кучеров,
директор школы
Всю контактную информацию школы, более полные данные об аспектах её деятельности и многое другое вы можете найти на Интернет-сайте www.piloprav.ru
