Обоснование параметров дереворежущего инструмента для переработки усыхающей древесины

• Автор: Думанский, Андрей Игоревич
• Шифр специальности: 05.21.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Архангельск
• Количество страниц: 104 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ОБОСНОВАНИЕ КОРРЕКЦИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ПРИМЕНЕНИЯ

ЛАЗЕРНОЙ ТЕРМООБРАБОТКИ

1.1 Характеристика усыхающих дрсвостоев Архангельской области

1.2 Характеристика сухостойной древесины

1.3 Характеристика рубительных машин

1.4 Теоретический анализ резания древесины в рубительных машинах

1.4.1 Расчет геометрических параметров щепы

1.5 Традиционная термическая обработка ножей рубительных машин

1.6 Лазерная термическая обработка (ЛТО)
1.7 Требования к материалу ножей для эффективной переработки сухостойной древесины
1.8 Возможности коррекции геометрии режущей кромки ножей рубительных машин с целью повышения их износостойкости при переработке сухостойной древесины
1.9 Постановка задачи исследования
2 ВЫБОР РЕЖИМОВ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ (ЛТО) НОЖЕЙ РУБИТЕЛЬНЫХ МАШИН ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ СУХОСТОЙНОЙ ДРЕВЕСИНЫ
2.1 Материалы и методики исследования
2.1.1 Характеристика объекта исследования

2.1.2 Описание установки ЛТО «Квант-15»
2.1.3 Разработка моторизованного приспособления для ЛТО
ножей рубительных машин
2.1.4 Подготовка объектов для ЛТО
2.1.5 Подготовка объектов к испытаниям после ЛТО
2.1.6 Выбор постоянных и переменных факторов эксперимента
2.1.7 Оценочные показатели и методы их измерения
2.1.8 Объем, содержание и последовательность проведения опытов
2.1.9 Обработка результатов опытов
2.2 Результаты исследований
2.3 Выводы
3 ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ НОЖЕЙ РУБИТЕЛЬНЫХ МАШИН ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ СУХОСТОЙНОЙ ДРЕВЕСИНЫ ПОСЛЕ ЛТО
3.1 Оборудование и методики оценки эксплуатационных свойств
ножей рубительных машин после ЛТО
3.2 Результаты оценки эксплуатационных свойств ножей рубительных машин после ЛТО
3.3 Выводы
4 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВЛАЖНОСТИ СУХОСТОЙНОЙ ДРЕВЕСИНЫ
НА ЕЁ ПРОЧНОСТЬ НА СКАЛЫВАНИЕ ВДОЛЬ ВОЛОКОН
5 КОРРЕКЦИЯ УГЛА ЗАТОЧКИ (УГЛА ПРИ ВЕРШИНЕ) РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ НОЖА РУБИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ И ОЦЕНКА ЕЁ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ ОБРАБОТКЕ СУХОСТОЙНОЙ ДРЕВЕСИНЫ
5.1 Оценка влияния угла заточки режущей кромки ножа рубительной машины на качество щепы при переработке сухостойной древесины
5.2 Влияние угла заточки на потребляемую мощность рубительной машины при переработке сухостойной древесины

5.3 Влияние угла заточки режущей кромки ножей рубительных машин на уровень износа (радиус закругления) и выкрашиванием лезвий при обработке сухостойной древесины
5.4 Выводы 84 6 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВНЕДРЕНИЯ
ЛАЗЕРНОЙ ТЕРМООБРАБОТКИ НОЖЕЙ РУБИТЕЛЬНЫХ МАШИН
6.1 Расчет производительности рубительной машины
6.2 Расчет расходов на производство щепы
6.3 Расчет эффективности использования ножей с ЛТО
по сравнению с «традиционными» ножами (разница в затратах)
6.4 Расчет окупаемости инвестиция на приобретение установки для ЛТО 89 7. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Как было отмечено в п. 1.2, механические свойства сухостойной древесины, определяющие особенности процесса резания в рубительных машинах для ее переработки, значительно отличаются от свойств свежесрубленной древесины. Эти особенности определяются более высокими для сухостойной древесины показателями прочности и твердости, а также повышенным содержанием ферментированных до твердого состояния смол и пониженным содержанием влаги, особенно во внешних слоях, через которые происходит ударное врезание ножа при переработке такой древесины в технологическую щепу. Такие характеристики сухостойной древесины ведут к значительному абразивному износу лезвия ножа, снижению его ресурса до очередной переточки, и как следствие этого, снижению общей эффективности процесса переработки, как по производительности, так и по качеству получаемой щепы (уход от стандарта по фракционному составу и геометрическим параметрам элементов щепы).
Анализ литературных данных, касающихся процесса резания в рубительных машинах [47], а также опыта использования легированных инструментальных сталей для обработки материалов повышенной твердости и абразивности, позволяет определить необходимые требования к материалу ножей рубительных машин при переработке сухостойной древесины для обеспечения высоких показателей их ресурса и достижения необходимой эффективности процесса переработки.
Эти требования сводятся, прежде всего, к достижению более высокой твердости режущей кромки (лезвия) ножа при сохранении необходимой динамической прочности (стойкости к выкрашиванию и разрушению при ударном воздействии), как режущей кромки, так и тела ножа.
Твердость режущей кромки ножа в этом случае необходимо повысить до Н1ГС 62...65 при сохранении в ее структуре в максимальной степени высокотвердой карбидной фазы и некоторого количества относительно мягкого остаточного аустенита в качестве релаксирующей при ударном воздействии связки, обеспечивающей стойкость лезвия к выкрашиванию.
Для обеспечения динамической прочности тела резца необходимо при достижении высокой твердости лезвия (НЯС 62... 65) сохранить исходную (стандартную) структуру и свойства материала на удалении 10-15 мм от лезвия и стандартное распределение твердости по всей ширине ножа (1/3 со структурой сорбита по ГОСТ 17342-81).