Lesnický časopis – Stanovení koeficientu koncentrace napětí v mezizubních drážkách pásových pil během ohýbání

Článek popisuje experimenty ke stanovení faktorů koncentrace napětí v mezizubních prohlubních během ohýbání dělicí pásové pily, provedené na experimentálním zařízení v dynamice a statickém prostředí. Je stanoven faktor citlivosti materiálu pily. Po provedení studií ke stanovení faktorů koncentrace napětí během napínání pily bude stanoven ekvivalentní faktor koncentrace napětí, který lze použít k výpočtu pevnosti pásových pil. Kromě toho jsou stanoveny meze životnosti materiálu vzorků pásových pil se zuby a bez zubů pro cyklus nulového napětí, což nám umožní dále konstruovat diagram mezních amplitud. Bude tak možné najít mezní hodnoty napětí pro libovolné asymetrické zatěžovací cykly pásových pil. V zahraničí se pásové pily na řezání dřeva, stejně jako domácí pily vyrobené z oceli 9HF, vyrábějí z oceli válcované za studena, kalené a popouštěné. Svým chemickým složením jsou dovážené pily podobné domácím pilám, i když jsou legovány dalšími prvky pro zlepšení jejich výkonnostních vlastností. Vysokopevnostní legované oceli mají také vysokou citlivost na koncentraci napětí. Závěry, které jsme učinili, proto platí i pro dovážené pásové pily. Na základě výsledků experimentálních studií bylo zjištěno, že destrukce pásových pil má únavovou povahu; teoretické a skutečné součinitele koncentrace napětí pro symetrický ohyb v mezizubových drážkách pásových pil 3405-0032 GOST 6532–77 (ocel 9HF) jsou 1,27 a 1,23; pro stejné podmínky je součinitel citlivosti materiálu 0,85; pro prodloužení životnosti pásových pil je nutné změnit profil drážek a zpomalit vývoj únavové trhliny (například termoplastickou metodou); po stanovení součinitelů koncentrace napětí během napínání pily by měl být stanoven ekvivalentní součinitel koncentrace napětí, který lze použít k výpočtu pevnosti pásových pil.

Informace o autorech

• © G.F. Prokofjev, Dr. technických věd, prof.
• O.L. Kovalenko, asp.
• S.A. Čerepanov, asp.
  
  Severní (arktická) federální univerzita pojmenovaná po M. V. Lomonosovovi,
  Nábřeží Severní Dviny, 17, Archangelsk, Rusko, 163002;
  e-mail: [email protected]; [email protected]

Klíčová slova

součinitel koncentrace napětí, pásová pila, mez únavy, únavová pevnost, citlivost

Literatura

1. GOST 25.502–79 Metody mechanického zkoušení kovů. Metody zkoušení únavy. Zavedeno 30. 10. 1979. Moskva: Vydavatelství standardů, 1980. 12 s.
2. Dobrynin E.D. Koncentrace napětí v pilových pásech od zářezů zubů // Dřevozpracující průmysl. 1962. č. 4. S. 10–11.
3. Kovalenko O.L. Experimentální uspořádání pro studium únavové pevnosti pásky // Věda pro severní region: sborník vědeckých prací / ASTU. Archangelsk, 2002. S. 110–112.
4. Kogajev V.P., Drozdov Ju.N. Pevnost a odolnost strojních součástí proti opotřebení: učebnice. Moskva: Vyšší škola, 1991. 319 s.
5. Loginov V.N. Elektrická měření mechanických veličin. Moskva: Energie, 1970. 80 s.
6. Malyšev Ju.V. Vliv některých faktorů na trvanlivost pilových pásů. L.: LTA, 1974. 10 s.
7. Patent 2395388 RF, IPC B 27 B 33/00. Způsob inhibice šíření trhlin v pásové pile / Prokofjev G.F., Ivankin I.I., Kovalenko O.L. Č. 2009115975/03; deklarováno 27.04.2009; publikováno 27.04.2010, Věstník č. 21.
8. Prokofjev G.F. Stanovení požadované pevnosti pil vícelistých pásových pil // Lesnický časopis. 1989. č. 6. S. 81–85. (Zprávy vysokých škol).
9. Prokofjev G.F. Intenzifikace řezání dřeva rámovými a pásovými pilami. Moskva: Lesn. prom-st, 1990. 240 s.
10. Schwamm L.G. Výzkum a vývoj metod pro zvýšení trvanlivosti pásových pil pro řezání dřeva: autorský abstrakt. kandidát technických věd. Leningrad: LTA, 1982. 20 s.

Odkaz na anglickou verzi:

Zkouška faktorů koncentrace vybouleného napětí v zářezech pásové pily

G. F. Prokofjev, Doktor inženýrství, profesor

O. L. Kovalenko, Postgraduální student

S. A. Čerepanov, Absolvent

Severní (arktická) federální univerzita pojmenovaná po M. V. Lomonosovovi, Naberežnaja Severnoj Dviny, 17, Archangelsk, 163002, Rusko; e-mail: [email protected],

Článek popisuje testy faktorů koncentrace vyboulení v poznámkách k pásovým pilám. V poloprovozním závodě byly provedeny animační a statické testy. Výsledkem je identifikace faktoru citlivosti materiálu pily. Po testech definujících koncentrační faktory tahového napětí pily lze určit ekvivalentní koeficient koncentrace napětí pro výpočet napětí pásové pily. Je také definována mez životnosti materiálových vzorů pásových pil s pilovými zuby a bez pilových zubů při cyklu napětí od nuly do tahu. To umožní vytvořit schéma mezních amplitud. Bude tak možné definovat mezní hodnoty napětí pro libovolné asymetrické hloubkové cykly pásových pil. V zahraničí se pásové pily na frézování dřeva vyrábějí z tvrdě válcované pěchované oceli, stejně jako domácí pily z oceli 9HF. Specifikace řezání závitů zahraničních pil je podobná domácím pilám, i když jsou legovány dalšími prvky pro zlepšení jejich provozních vlastností. Vysoce rázově legované oceli jsou také vysoce citlivé na koncentraci napětí. Závěry uvedené v článku proto platí i pro zahraniční pásové pily. Na základě výsledků experimentálních studií jsme dospěli k následujícím závěrům:

1. Výsledky provedených testů potvrzují, že destrukce pásových pil má únavový charakter.

2. Teoretické a skutečné koeficienty koncentrace napětí při symetrickém ohybu v zářezech pásových pil 3405-0032 GOST 6532-77 ocel 9ХФ jsou: α_κ = 1.27, κ_ef = 1,23. Je také stanoven faktor citlivosti materiálu pásových pil pro stejné podmínky: q = 0.85.

3. Pro prodloužení životnosti pásových pil jsou nezbytná následující smysluplná a technologická opatření:

– upravit profil zářezu;

– zpomalit proces vzniku únavových trhlin, například metodou tepelného změkčování [10].

4. Po výzkumu faktorů koncentrace napětí tažné pily by měl být definován ekvivalentní koeficient koncentrace napětí. Tento koeficient lze použít při výpočtu napětí pásových pil.

Klíčová slovaKlíčová slova: faktor koncentrace napětí, pásová pila, mez vytrvalosti, vytrvalostní pevnost, citlivost.

1. GOST 25.502-79. Metody mechanického zkoušení kovů. Metody zkoušení opotřebení [Státní norma 25.502-79. Metody mechanických zkoušek kovů. Metody únavových zkoušek. Moskva, 1980.

2. Dobrynin ED Závislost koncentrace napětí v pilových pásech na zářezech zubů pily. Dřevozpracující průmysl, 1962, č. 4, str. 10-11.

3. Kovalenko OL Experimentální nastavení pro studium odolnosti pásových pil [Pilotní zařízení pro výzkum odolnosti pásových pil]. Věda — severní oblast; Sb. nauch. tr. [Sborník vědy pro severní region]. Archangelsk, 2002, s. 110–112.

4. Kogajev VP Trvanlivost a odolnost strojních součástí proti opotřebení: vzdělávací pomůcky pro výrobce strojů, speciální vzdělávací instituce [Pevnost a odolnost strojních prvků]. Ed. V. P. Kogajev, Ju. N. Drozdov. Moskva, 1991. 319 s.

5. Loginov VN Elektrická měření mechanických veličin [Elektrická měření mechanických veličin]. Moskva, 1970. 80 s.

6. Malyšev Ju.V. Vliv určitých faktorů na trvanlivost pásových pil Vliv některých faktorů na životnost kotoučů pásových pil a rozbrušovacích pil. Leningrad, 1974. 10 s.

7. Prokof’ev GF, Ivankin II., Kovalenko OL Metoda pro brzdění šíření trhlin v deskové pilotě [Způsob zpomalení rozšiřování trhlin v pásové pile]. Patent RF, č. 2395388, 2009.

8. Prokofjev GF Definice požadované pevnosti pil multifunkčních pásových pil. Lesnoy zhurnal, 1989, č. 6, str. 81-85.

9. Prokofjev GF Intenzifikace dřevěných pilot pomocí rámových a pásových pil [Intenzifikace řezání dřeva rámovými a pásovými pilami]. Moskva, 1990. 240 s.

10. Švamm LG Výzkum a vývoj metod pro zvýšení životnosti pásových pil pro řezání dřevaVýzkum a vývoj metod pro zvýšení životnosti pásových pil pro řezání dřeva: Cand. Tech. Sci. Diss. Abs. Leningrad, 1982. 20 s.

Přijato 26. května 2014

Zakladatel a vydavatel – Federální státní autonomní vzdělávací instituce vysokoškolského vzdělávání „Severní (arktická) federální univerzita pojmenovaná po M.V. Lomonosov”

Při citování materiálů z webu je vyžadován aktivní odkaz na narfu.ru.
Správa webu: [email protected]

Pokračováním v prohlížení webu souhlasím s používáním souborů cookie provozovatelem webu v souladu se Zásadami používání souborů cookie, včetně přenosu údajů uvedených v Zásadách třetím stranám (internetové statistické služby).

Článek se zabývá problematikou výpočtu únosnosti spoje SHERPA za ohybu ve velkorozponových dřevěných konstrukcích. Je uveden popis výpočtového schématu pro stanovení součinitele excentricity, který závisí na tloušťce stěnového panelu, tuhosti kovových desek, únosnosti šroubů pro vytažení a průhybu nosníku. Je popsán vliv excentricity na únosnost spoje SHERPA za ohybu. Na základě dat z numerických a experimentálních studií autor navrhuje matematický algoritmus pro stanovení součinitele excentricity. Je provedena srovnávací analýza vypočítaných a experimentálních výsledků s ohledem na součinitel excentricity a je prokázána uspokojivá konvergence. Ve srovnání s tradičním algoritmem jsou upraveny nejisté koncepty a zvýšena přesnost výpočtu. Je potvrzena účinnost použití součinitele excentricity pro zvýšení spolehlivosti a bezpečnosti při návrhu.

dřevěná konstrukce s velkým rozpětím
koeficient excentricity
1. Karlsen G.G., Slitskouchov Yu.V. Konstrukce ze dřeva a plastů. Strojizdat. – M., 1986. – 215 s.

2. Oficiální webové stránky Asociace dřevěného bydlení: Obecné informace o historii vývoje spojení SHERPA [Elektronický zdroj]. – Režim přístupu: http://www.npadd.ru/reestr/2200.

3. Oficiální webové stránky společnosti SHERPA: Seznam řad produktů typu SHERPA [Elektronický zdroj]. – Způsob přístupu: http://en.sherpa-connector.com/.

4. Manuální-SHERPA / Fa. Harrer GmbH / Frohnleiten, AT / 2010.

5. Timošenko S.P. Průběh odporu materiálů. – Kyjev: Nakladatelství knihy mag. L. Idzikovského, 1911. – 163 s.

V autorově disertační práci byla provedena numerická a experimentální studie únosnosti spoje SHERPA v ohybu v dřevěných konstrukcích vyrobených z kombinace stěnového panelu CLT s nosníkem CLT a LVL. Autor navrhl numerický algoritmus pro stanovení únosnosti spoje SHERPA v ohybu bez zohlednění vlivu excentricity, ale při návrhu spoje v konstrukcích s velkým rozpětím excentricita významně ovlivňuje únosnost spoje v ohybu. V souladu s požadavkem na větší vnitřní prostor, například v nákupním centru, sportovním stadionu, průmyslové budově atd., se používá dřevěná konstrukce s velkým rozpětím ve formě lepených dřevěných nosníků s rozpětím 6–24 m, lepených dřevěných oblouků s rozpětím více než 100 m a dřevěných rámů s rozpětím až 18–30 m [1]. V konstrukci s velkým rozpětím je spojovací prvek SHERPA vystaven zatížení nejen ve směru zasouvání, ale také ve směru ohybu. Proto je při návrhu únosnosti spoje SHERPA v ohybu nutné zohlednit faktor excentricity. V současné době je ve vědecké studii provedené společností SHERPA ve spolupráci s Timberlandem (zkušební laboratoří dřevěných konstrukcí Technické univerzity v Grazu v Rakousku) zjištěna únosnost spojovacího prvku SHERPA v ohybu, která dosahuje 280 kN [2]. Tímto způsobem lze spojovací prvek SHERPA použít v širším rozsahu a poskytuje větší stabilitu a bezpečnost.

Cílem této práce je vyvinout numerický algoritmus pro stanovení koeficientu excentricity spoje SHERPA během ohybu.

Výpočtové schéma pro stanovení součinitele excentricity je uvedeno na obr. 1.

Obr. 1. Výpočtové schéma pro stanovení součinitele excentricity [4]: a – mezní excentricita; b – excentricita kovových desek; c – ohybová excentricita

Z obr. 1 je zřejmé, že součinitel excentricity závisí na následujících faktorech:

• maximální excentricita v závislosti na tloušťce stěnového panelu CLT a kovových překryvů SHERPA (obr. 1, a);

• excentricita spoje SHERPA v závislosti na umístění šroubů, těžišti hliníkové součásti a únosnosti šroubu pro vytažení (obr. 1, b);

• excentricita ohybu v závislosti na tuhosti spoje SHERPA a průhybu nosníku (obr. 1, c);

Autor navrhuje numerický algoritmus pro stanovení únosnosti spoje SHERPA v ohybu s ohledem na koeficient excentricity, znázorněný v následujících rovnicích:

• únosnost spoje SHERPA při ohybu F’ s ohledem na součinitel excentricity dle doporučení [4], N: