Дисковый нож для резки тросов

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ Задача,решаемая полезной моделью,заключается в повышении эффективности резания и уменьшении энергоемкости и времени процесса резания стальных канатов (тросов), а также в повышении стойкости устойчивости и надежности дискового ножа. Технический результат от использования полезной модели заключается в обеспечении прямого реза по толщине троса, в выносе мелкоразрушенной тросовой стружки, а также в охлаждении дискового ножа вне зоны резания за счет своих конструктивных параметров. Сущность полезной модели заключается в следующем. Предложен дисковый нож для резки тросов,содержащий корпус,поперечные сквозные отверстия, причем внешняя кромка корпуса выполнена плоской, нормальной к радиусу корпуса,а поперечные сквозные отверстия, количеством не менее шести, расположены симметрично по окружности корпуса.(72) Дудкин Михаил Васильевич Гурьянов Георгий Александрович Вавилов Андрей Владимирович Хон Николай Владимирович асым Дидар Сайлаулы(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения ВосточноКазахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Авторское свидетельство СССР 1078076,1984(54) ДИСКОВЫЙ НОЖ ДЛЯ РЕЗКИ ТРОСОВ(57) Полезная модель относится к обработке и резанию металла трением и давлением, а именно к инструменту для режущих устройств, и может быть использовано в различных областях строительной индустрии в качестве ножа при резке отработанных стальных тросов на мерные заготовки для металлической фибры. Полезная модель относится к обработке и резанию металла трением и давлением, а именно к инструменту для режущих устройств, и может быть использовано в различных областях строительной индустрии в качестве ножа при резке отработанных стальных тросов на мерные заготовки для металлической фибры. Существующие современные дисковые ножи для резки стальной фибры и других промышленных изделий, во многих случаях не обеспечивают эффективной нарезки фибры на протяжении длительного времени, не осуществляют отвод мелкоразрушенных частиц разрезаемых канатов из зоны резания, а также допускает зацеп уже отрезанных проволочек троса за различные пазы в корпусе ножа, что увеличивает энергоемкость и усилие резания, а также снижает его эффективность. Известен дисковый нож, содержащий корпус с режущей частью, выполненной с двухсторонней клиновой заточкой, при этом с целью повышения производительности путем обеспечения самозатачивания ножа, корпус выполнен в виде двух дисков с односторонней клиновой заточкой,соединенных один с другим торцами большего диаметра посредством слоя мелкодисперсного абразивного наполнителя на клеевой основе, при этом двухсторонняя клиновая заточка выполнена на боковой поверхности слоя мелкодисперсного наполнителя на клеевой основе А.с. СССР 1750944, МКИ 26 1/14, опубл. 30.07.1992,бюлл. 28. Вращение корпуса дискового ножа с режущей частью, имеющей двухстороннюю клиновую заточку, вокруг собственной оси обеспечивает резание материала. Недостатком известного ножа является его малая эффективность и надежность при резании именно металлического каната, так как в конструкции ножа,между его двух половинок находится слой абразивного наполнителя на клеевой основе,который, при резке стального каната, состоящего из отдельных стальных проволочек,будет выкрашиваться по верху режущей кромки, что приведет к потере работоспособности ножа вследствие того, что нож в основном теле будет связан слоем абразивного материала, а в зоне резки нет. В этом случае нож режущей кромкой разделится на 2 отдельно режущие половинки диска,а абразивный слой будет давать лишь дополнительное трение о заусеницы троса, уже обрезанные с двух сторон относительно слоя двумя половинками ножа. Обрезанные заусенцы будут набиваться в зону абразивного слоя, создавая дисбаланс диска, его дополнительное нагревание и сопротивление резанию. Дополнительное сопротивление будет создавать и коническая форма режущей части ножа, так как для того, чтобы внедриться по глубине в тело разрезаемого троса,придется дополнительно, боковыми гранями режущей кромки стачивать уже разрезанные проволочки троса, что приведет к повышенному износу ножа, его нагреву и уменьшению эффективности резания. Известен также дисковый нож, преимущественно для резки прутков из цветных сплавов на заготовки с рабочей частью,образованной двумя пересекающимися коническими поверхностями,сопряженными с торцовыми поверхностями, при этом, с целью повышения стойкости, отношение площади конической поверхности рабочей части со стороны разрезаемого прутка к площади конической поверхности рабочей части со стороны отрезаемой заготовки равно 0,3-0,5, а угол пересечения образующих рабочей части равен 10-15 А.с. СССР 1197793, МКИ 23 35/00, опубл. 15.12.1985,бюлл. 46. Недостатком известного дискового ножа является его клиновидная режущая кромка, которая при резке стального троса выполняет отрицательную работу, так как сам трос состоит из множества стальных проволочек, которые после перерезания остаются достаточно упругими, чтобы тормозить диск ножа при его продвижении клином вглубь троса и одновременно перестают поддаваться стачиванию расширяющейся части ножа, так как один конец проволочки после перереза становится свободным и упругим, и сточить его очень трудно, хотя он и продолжает скользить и тереться о диск ножа, повышая энергоемкость его вращения и температуру,одновременно снижая эффективность и скорость резки. Похожий недостаток имеет и дисковый нож для безотходной резки металлической заготовки с клиновой заточкой рабочей части, где с целью повышения стойкости дискового ножа и улучшения качества резки, клиновая заточка выполнена двойной с большим углом наклона при вершине А.с. СССР 187484, МКИ 23 35/00, опубл. 11.10.1966, бюлл. 20. Клиновая заточка известного ножа также была выполнена двойной с большим углом при вершине и не повышала эффективность процесса резки из-за растущего трения и, соответственно, сопротивления вращению ножа. С целью исключения указанного недостатка в конструкцию данного известного дискового ножа дважды вносились изменения, но и они не прибавили эффективности резке материалов при помощи этих ножей. Вначале в конструкцию дискового ножа по авт. св. 187484 предлагалось изменение, заключающееся в том, что, с целью повышения стойкости, вершина угла выполнена скругленной по радиусу А.с. СССР 593840, МКИ 23 35/00, опубл. 25.02.1978,бюлл. 7. При общем положительном изменении в конструкции ножа его эффективность оставалась низкой, так как по прежнему проволочки,прорезанные вершиной ножа и ставшие с одного конца свободными,начинали тереться о поверхность дискового ножа при его дальнейшем внедрении в тело троса, повышая силы трения,сопротивление вращению и снижая общую эффективность ножа. Затем в конструкцию дискового ножа по авт. св. 187484 вносилось изменение, при котором с целью повышения его стойкости, угол при вершине выполнен в пределах 29-34, а угол клиновой заточки участка,прилегающего к зоне расположения осевого отверстия, выполнен в пределах 10-14, при этом режущая кромка при вершине заточена по радиусу, а отношение величины этого радиуса к максимальной ширине участка с клиновой заточкой, образованной углом при вершине, составляет 0,1-0,4 А.с. СССР 927424, МКИ 23 35/00, опубл. 15.05.1982,бюлл. 18. Указанное изменение не исключило главного недостатка известного ножа - клиновидной режущей части. Опять проволочки троса режутся неравномерно по ширине режущей кромки, и этим повышают трение скольжения и снижают общую эффективность дискового ножа известной конструкции. Известна конструкция дискового ножа с клиновой заточкой рабочей части, образующей режущую кромку, в которой, с целью улучшения качества резки за счет одновременного с резкой шлифования, на рабочих частях ножа выполнены пазы с выходом на режущую кромку А.с. СССР 1248965, МКИ С 03 В 33/10, опубл. 07.08.1986,бюлл. 29. При вращении дискового ножа в плоскости вращения режущей кромки и при подаче на него заготовки разрезаемого материала, режущая кромка режет разрезаемую заготовку, которой может придаваться вращательное и поступательное движения, а пазы, чередующиеся с выступами плеч заточки, способствуют интенсивному охлаждению и одновременному шлифованию плоскостей разрезаемой заготовки. Недостатком известной конструкции является наличие чередующихся с пазами плеч заточки,которые выступают по ширине плоскости дискового ножа и сделаны специально для шлифовки разрезаемой поверхности. Может быть эти выступы и несут положительные признаки при резке стекла,но при резке стальных тросов они будут периодически цепляться за разрезанные проволочки и тормозить вращение диска, что повысит энергоемкость и снизит эффективность процесса резки. Известна дисковая пила, для разрезания материала, преимущественно камня, содержащая корпус с пазами по периферии для режущих элементов, в которой с целью повышения жесткости и долговечности пилы,корпус выполнен веерообразным с радиально направленными ребрами жесткости и снабжен фланцами,скрепленными болтами и наложенными на ребра жесткости А.с. СССР 1726275, МКИ 28 1/12,опубл. 15.04.1992, бюлл. 14. Недостатком здесь являются дополнительные элементы формы известной конструкции, дающие отклонение от ровной, плоской поверхности их корпуса, будут чередоваться и дополнительно цепляться за уже перерезанные проволочки,повышая трение от их взаимодействия и энергоемкость привода. Может быть эти изменения в геометрической форме корпуса хороши при резке цельного материала, но при резке проволочного стального каната они только мешают резке,препятствуя вращению дисковой пилы и снижая е эффективность. Известна конструкция дискового режущего инструмента, включающий корпус со вставками и расположенные на выступах по периферии корпуса режущие элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости и жесткости инструмента, он снабжен выступами с режущими элементами, а вставки расположены на выступах с боковых сторон в шахматном порядке и заходят в диск не менее чем на 1/3 длины выступа А.с. СССР 1839656, МКИ 28 1/12, опубл. 30.12.1993,бюлл. 48-47. Недостатком является наличие слоистых участков, выполненных на выступах с боковых сторон диска и состоящих из выемок с вставками,так как сами выступы значительно превышают толщину дискового инструмента и при резке многослойного стального каната будут препятствовать вращению диска, а прорези в прерывистой режущей кромке дискового инструмента будут служить дополнительным зацепом для отдельных, уже перерезанных проволочек троса, скользящих по поверхности диска, и требовать дополнительной энергии на преодоление их сопротивления, что повысит общую энергоемкость и снизит эффективность и надежность процесса резания стальных канатов. Известен отрезной круг, содержащий корпус с радиальными пазами по его периферии и выступами,на которых смонтированы алмазоносные элементы, в котором с целью избежания образования трещин в корпусе и снижения вибрации и шума в процессе резания,боковая поверхность алмазоносных элементов со стороны врезания в обрабатываемый материал выполнена с углом наклона от торцовой до их периферийной поверхности в пределах 40-70, при этом наклонная и периферийная поверхности сопряжены по криволинейной поверхности А.с. СССР 1135674, МКИ 28 1/12, опубл. 23.01.1985, бюлл. 3. Недостатком известного устройства являются высокие динамические напряжения и нагрузки на круг и его повышенная вибрация, способствующие образованию трещин в корпусе, что может привести к ограничению работоспособности отрезного круга и снижению эффективности процесса резки в целом. Радиальные пазы препятствуют короблению корпуса при его температурном нагреве, но будут способствовать повышению трения и сопротивлению вращению диска в процессе разрезания стального троса. Известна дисковая пила для продольной распиловки древесины, включающая пильный диск наружным диаметромс режущим венцом и числом зубьев , наплавленных износостойким сплавом, в которой зубья расположены группами,при этом количество групп в пиле кратно трем, шаг между группами превышает шаг между зубьями в 3 группе в кратное количество разПатент РФ на полезную модель 48854, МКИ В 27 В 5/10, опубл. 20.06.2007 (основная публикация 10.11.2005), бюл. 17. Недостатками известного решения применительно к процессу резки стального троса являются нагрев дискового инструмента и потеря устойчивости из-за недостаточно полного выноса стружки или опилок из зоны пропила, что приводит к выходу пилы из строя или зацепу пазов между зубьями режущих элементов за уже перерезанные проволочки троса, что приведет к дополнительному сопротивлению вращения диска и уменьшении эффективности процесса резки. Из-за того, что проволочки частично выдергиваются из тела троса режущими зубьями, разрезаемые слои каната неплотно прилегают друг к другу и при разрезке их освободившиеся проволоки прижимаются к торцам фрикционной пилы,вызывая увеличение сопротивления резки. При вращении пилы группы зубьев равномерно растягивают пильный диск за счет центробежных сил, действующих на группы зубьев, но способствуют дополнительному зацепу каждой группы зубьев за неразрезанные проволочки каната, снижая устойчивость пильного диска, что, в итоге, приведет к срыву резания и ненадежной работе пилы в целом. Наиболее близким к заявляемой полезной модели является пильный диск, включающий корпус спиралевидной формы,снабженный режущими элементами и имеющий скосы на всю толщину корпуса по обеим его сторонам, которые расположены между режущими элементами, в котором с целью повышения эффективности резания, корпус выполнен с поперечными сквозными отверстиями и спиральными канавками,соединенными со скосами, расположенными по обеим сторонам корпуса и объединенными в группы, при этом каждая из групп канавок соединена с одним из поперечных отверстий А.с. СССР 1078076, МКИ Е 21 С 47/10, опубл. 07.03.1984, бюлл. 9. Поперечные сквозные отверстия находятся далеко от зоны резания и режущей кромки и предназначены для размещения в них части объема мелкоразрушенного в зоне резки материала,который покидает их при выходе поперечного отверстия из пропила. Недостатком данной конструкции при резке стального троса является, во-первых, наличие пазов между режущими элементами, то есть режущая поверхность не непрерывна и может зацепляться за отдельные проволочки, из которых состоит трос, во вторых, канавки от режущих элементов образуют на поверхности дискового корпуса волновые прерывистые утолщения,которые будут дополнительно прижиматься к поверхности уже прорезанного паза, повышая трение, нагрев диска и препятствуя его вращению. Сквозные поперечные отверстия сделаны в корпусе несимметрично, а значит, диск будет несбалансирован, и иметь динамическую нестабильность. Вращение несбалансированного диска с большой угловой 4 скоростью приведет к повышенной вибрации, что является негативным фактором. Недостатком известного устройства является также и отсутствие регулировки режима резки каната, а также возможное заклинивание ножа при резке канатов большого диаметра, что уменьшает эффективность и может привести к срыву процесса резания стальных канатов. Задача,решаемая полезной моделью,заключается в повышении эффективности резания и уменьшении энергоемкости и времени процесса резания стальных канатов (тросов), а также в повышении стойкости устойчивости и надежности дискового ножа. Технический результат от использования полезной модели заключается в обеспечении прямого реза по толщине троса, в выносе мелкоразрушенной тросовой стружки, а также в охлаждении дискового ножа вне зоны резания за счет своих конструктивных параметров. Сущность полезной модели заключается в следующем. Предложен дисковый нож для резки тросов,содержащий корпус,поперечные сквозные отверстия, причем внешняя кромка корпуса выполнена плоской, нормальной к радиусу корпуса,а поперечные сквозные отверстия, количеством не менее шести, расположены симметрично по окружности корпуса. Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен дисковый нож для резки тросов,общий вид, на фиг.2 его вертикальный разрез. Дисковый нож для резки тросов содержит круглый, сплошной, плоский корпус 1, в котором симметрично по окружности, количеством не менее шести, выполнены поперечные сквозные отверстия 2, а торцевая кромка 3 корпуса является режущим элементом. Поперечные сквозные отверстия 2,выполняются от режущей кромки 3, на расстоянии,равном не менее половины диаметра разрезаемого троса до начала отверстия 2. Дисковый нож для резки тросов работает следующим образом. Дисковый нож приводят во вращение, затем под действием радиальной силы он внедряется в толщу металлического троса, состоящего из множества стальных проволочек. Так как поверхность дискового ножа плоская, а режущая кромка не имеет заострений, диск внедряется в тело троса равномерно, взаимодействуя ровной режущей кромкой поочередно с каждой разрезаемой проволочкой, из которых свит трос и оставляет после себя ровный пропил, ограниченный краями разрезанных проволочек. Причем эти проволочки не касаются боковой поверхности ножа и не препятствуют его вращению. При вращении дискового ножа его поперечными сквозными отверстиями создается воздушный поток,охлаждающий тело дискового ножа в зоне резки,что повышает е качество. При надавливании на разрезаемый канат гладким диском ножа,вращающимся с большой скоростью, около 6000 об/мин, возникает и выделяется достаточное для плавления и резки металла проволочек каната количество тепла, а расплавленный металл выбрасывается диском ножа из пропила. Принцип работы фрикционного дискового ножа заключается в оплавлении материала в месте пропила, которое достигается благодаря сильному трению между дисковым ножом и стальными проволочками, из которых состоит металлический трос, во время вращения дискового ножа. При повышении скорости резания удельное сопротивление резанию понижается. Влияние скорости резания на сопротивление резанию проявляется главным образом через изменение коэффициента трения. Зависимость удельного сопротивления резанию и коэффициента трения от скорости резания(скольжения) имеют одинаковый характер Серегин С.А. Физико-технические основы и практика обработки металлов трением. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук (05.02.04). - Новокузнецк, 1994. - С. 365. При этом диск, контактирующий с поверхностью разрезаемого материала поочередно всеми точками кромки, за счет обдува воздушным потоком,создаваемым его поперечными сквозными отверстиями, нагревается незначительно и не имеет температурных искривлений поверхности. Отношение выделенного в зоне нагрева тепла к максимальному количеству тепла, предаваемому диском показывает значение теплопроизводительности вращающегося диска. Сущность механизма резания заключается в локализации теплового и деформационного полей внутри разрезаемого троса, что позволяет перевести внешнее трение между дисковым ножом и отрезаемым тросом во внутреннее. Тепловые явления в процессе резания металлического троса дисковым ножом играют исключительно важную роль, ибо именно они определяют температуру в зоне резания,оказывающую существенное влияние на качественные показатели поверхностного слоя,интенсивность затупления режущей кромки дискового ножа и его стойкость. Температура в зоне резания может оказывать влияние на процесс резания из-за изменения свойств материала инструмента, которым является дисковый нож,отрезаемого материала (стальной трос) и условий взаимодействия инструмента и отрезаемого материала на контактной площадке. При оценке влияния температуры на свойства обрабатываемого материала необходимо учитывать два фактора продолжительность воздействия высокой температуры и скорость деформации. Действие высокой температуры в течение тысячных и даже стотысячных долей секунды совершенно недостаточно для протекания в толще разрезаемого стального троса структурных превращений и изменения механических свойств составляющих его проволочек. Поэтому воздействие высокой температуры в зоне резания стального троса ограничивается его тончайшими проволочками,соприкасающимися с рабочей поверхностью дискового ножа, и проявляется в изменении условий трения,контактных нагрузок,напряжений,характера изнашивания и т.д. Шеров А.К. Совершенствование технологии изготовления деталей гидравлических машин на основе развития теорий двухосного соединения. Диссертация на соискание ученой степени доктора философии. Караганда, 2014. - С. 122. Традиционными материалами для изготовление металлорежущих ножей для холодной и горячей резки в металлургической промышленности приняты инструментальные кованые стали 5 ХВ 2 С и 6 ХВ 2 С. Дисковый нож для резки металлического троса рекомендуется изготавливать из инструментальных штамповых сталей 6 Х 6 В 3 МФС,4 Х 5 МФС, ДИ 23 (5 Х 3 В 3 МФС) или Стали инструментальной легированной 5 ХВ 2 СФ. Эти стали обеспечивают большую износостойкость дисковых ножей по сравнению со сталями 5 ХВ 2 С,6 ХВ 2 С и близким к ним марок стали, а также значительно лучшую технологичность и более высокую теплостойкость (до 600 С). Они обеспечивают дисковым ножам рациональное сочетание твердости,ударной вязкости и износостойкости в процессе эксплуатации. Дисковые ножи из среднелегированных марок стали имеют более высокую абсолютную цену изготовления, чем ножи из сталей 5 ХВ 2 С, 6 ХВ 2 С. При этом удельная цена (отношение абсолютной стоимости дискового ножа к количеству порезанного металлического троса) обеспечивает потребителям этих ножей значительный экономический эффект. Преимуществом дисковых ножей по заявляемой полезной модели является то, что они производят рез при большой окружной скорости, поэтому обладают большой производительностью. Таким образом, полезная модель позволяет повысить устойчивость пилы и надежность ее работы, а значит, и эффективность процесса резки в целом. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Дисковый нож для резки тросов, содержащий корпус,поперечные сквозные отверстия,отличающийся тем, что внешняя кромка корпуса выполнена плоской, нормальной к радиусу корпуса,а поперечные сквозные отверстия, количеством не менее шести, расположены симметрично по окружности корпуса.