Устройство для создания термопластических концентрированных напряжений в полосовых пилах

Устройство для создания термопластических концентрированных напряжений в полосовых пилах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение предназначено для повышения устойчивого состояния полосовых (ленточных и рамных) пил в процессе работы путем создания термопластических концентрированных напряжений в пильном полотне и может быть использовано в деревообрабатывающей отрасли промышленности.

Известно устройство для термопластической обработки пильных дисков круглых пил, в котором используется эффект кольцевого нагрева посредством роликовой шовной электросварочной машины (Стахиев Ю.М., Настенко А.А. О тепловых методах создания начальных напряжений в дисках пил. - "Научные труды ЦНИИМОД", 1973, вып. 28, с. 51-52).

Недостатком устройства является то, что такое техническое решение не позволяет обеспечить с требуемой точностью нормированное напряженное состояние и устойчивость полотна пилы в процессе пиления, так как применена контактная передача тепла через поверхность пилы от нагревательных элементов к прогреваемому участку пильного полотна. Это приводит к неравномерному нагреву по толщине, ширине обрабатываемой зоны пильного полотна (по тепловому следу* (* Тепловой след - нагреваемая полоса на поверхности пильного полотна, по которой производится прогрев)).

Известно устройство для создания в пильных полотнах ленточных и рамных пил тепловых напряжений, в котором используется нагрев полотна пилы посредством ацетиленовых горелок (Якунин Н.К. Подготовка к работе и эксплуатация ленточных пил: Учебное пособие. - М.: МГУЛ, 2005, с. 119-121).

Недостатком технического решения является то, что такое устройство не позволяет обеспечить с требуемой точностью нормированное напряженное состояние и устойчивость полотна пилы в процессе пиления, так как применена контактная передача тепла через поверхность пилы от нагревательных элементов к прогреваемому участку пильного полотна, приводит к неравномерному нагреву по толщине, ширине обрабатываемой зоны пильного полотна.

К отмеченным недостаткам аналогов также относится то, что операцию нагрева пилы можно проводить только на стенде.

Известно устройство для создания термопластических напряжений в пильном диске круглой пилы, в котором используется эффект кольцевого нагрева полотна пилы многофазным индуктором переменного тока (RU пат. №2434952, МПК C21D 9/24, Н05В 6/02, 2010). Это устройство принято за прототип.

Недостатком устройства является невозможность создания нормированных концентрированных напряжений в полотне полосовой пилы и устойчивое состояние пилы в процессе пиления путем локального нагрева по прямолинейному следу на поверхности пильного полотна. К недостаткам прототипа также относится сложностью конструкции многофазного индуктора.

Изобретение направлено на решение задачи повышения устойчивости полосовых пил в процессе пиления путем равномерного нагрева по толщине и ширине обрабатываемой локальной зоны пильного полотна по заданному прямолинейному следу, обеспечивающего концентрированное термопластическое деформирование материала в обрабатываемой зоне и создание локальных остаточных напряжений в полотне пилы.

Этот достигается тем, что в предлагаемом техническом решении для создания термопластических напряжений локальный нагрев зоны пильного полотна по заданному прямолинейному полосовому следу осуществляется в электромагнитном поле индукционным способом с помощью однофазного индуктора. Однофазная система индукционного нагрева позволяет обеспечить локальный равномерный нагрев по толщине и ширине обрабатываемой зоны пильного полотна по заданному прямолинейному следу с большой точностью и создать концентрированные остаточные напряжения в полотне пилы, установленном непосредственно в пильном узле станка. Ширина теплового следа определяется высотой индуцирующего провода h и поворотом индуктора вокруг оси, закрепленной в корпусе устройства, параллельно плоскости полотна пилы на угол α, определяющий ширину зоны обработки. Время и температура нагрева обрабатываемой зоны полотна пилы регулируются величиной мощности, подводимой к индуктору от источника питания.

На фиг. 1 показан общий вид устройства для создания термопластических напряжений в пильном полотне полосовой пилы, установленном в пильном узле станка, посредством индукционного нагрева; на фиг. 2 - продольный разрез В-В; на фиг. 3 - поперечный разрез А-А, на фиг. 4 - участок полосовой пилы со следами термопластической обработки.

Устройство содержит однофазные индукторы переменного тока, включающие магнитопровод 1, индуцирующий провод 2, токоподводящие шины 3, ось 4, корпус 5, источник питания 6.

Работает устройство следующим образом. Пила 7 приводится в поступательное движение. Корпус устройства 5 установлен в пильном узле 8 станка так, что индуцирующие провода 2 расположены параллельно плоскости полотна пилы. Магнитный поток, созданный индуцирующими проводами 2, замыкается по пути «магнитопровод - участок обрабатываемой зоны движущегося полотна». Вызванные переменным магнитным потоком вихревые токи приводят к одновременному разогреву участков полотна пилы по прямолинейным локальным полосам заданной ширины у основания зубчатой кромки 9 и у задней кромки 10 пильного полотна. Ширина теплового следа определяется высотой h индуцирующих проводов 2 и поворотом индукторов вокруг осей 7, закрепленных в корпусе устройства 5, параллельно плоскости полотна пилы на угол α, определяющий ширину (а, в) зоны обработки. Время и температура нагрева пильного плотна по тепловому следу регулируются величиной мощности, подводимой к индуктору от источника питания 6.

Применение устройства индукционного нагрева для создания термопластических напряжений в полотне полосовой пилы позволяет обеспечить равномерный локальный нагрев участков полотна пилы в зоне зубчатой и задней кромки пилы по прямолинейному полосовому тепловому следу заданной ширины, создание концентрированных напряжений в полотне и устойчивое состояние полосовой пилы в процессе пиления. При этом устройство встроено непосредственно в пильный узел станка. Использование однофазных индукторов позволяет проводить регулирование ширины теплового следа на плоскости пилы, температуры и времени нагрева для каждого индуктора индивидуально. При необходимости увеличение числа тепловых следов в полотне пилы возможна установка дополнительных однофазных индукторов.

Устройство для индукционного нагрева полотна полосовой пилы, обеспечивающее создание термопластических концентрированных напряжений по ширине полосовой пилы, содержащее установленные в корпусе по меньшей мере два однофазных индуктора переменного тока с индуцирующими проводами, магнитопроводами и токопроводящими шинами, расположенными по ширине полотна пилы, при этом индукторы установлены на осях с возможностью поворота в плоскости, параллельной полотну пилы, на угол, обеспечивающий в процессе поступательного движения пилы локальную зону нагрева полотна пилы заданной ширины.