Die Beanspruchungen von Bandsägeblättern: Spannungen und Festigkeitsgrenzen

ZusammenfassungBeim Bandsägen ist die Kenntnis der Spannungsverhältnisse im Bandsägeblatt sowohl für die Festlegung der zulässigen Spannungen und Festigkeitsgrenzen als auch für die Größe der Seitensteifheit im Arbeitstrum von entscheidender Bedeutung. Diese Mitteilung befaßt sich ausschließlich mit der Analyse der zahlreichen, gleichzeitig im Bandsägeblatt auftretenden Spannungen und mit der Ermittlung der dynamischen Festigkeitswerte. Entsprechend den drei Bewegungszuständen des Bandsägeblattes, d. h. im Stillstand, Leerlauf und Schnitt, werden die theoretischen Grundlagen zur Bestimmung der Einspannspannung. Biegespannung, Spannungen infolge Balligkeit und Neigung der Bandscheiben, Kerbspannungen und Reckvorspannungen sowie der zusätzlichen Spannungen im Leerlauf und im Schnitt erarbeitet. Beispiele erläutern die Wichtigkeit der verschiedenen Spannungen. Zur Überprüfung der theoretischen Zusammenhänge werden mit Hilfe der Dehnungsmeßstreifen-Meßtechnik an einem reckvorgespannten Trennbandsägeblatt für verschiedene Einspannkräfte die Spannungen experimentell ermittelt. Die Versuchsergebnisse zeigen, daß die Spannungsverhältnisse im Bandsägeblatt vor allem durch die Einspannspannung, Biegespannung und Reckvorspannung bestimmt werden. Daneben treten beim Lauf des Bandsägeblattes über die Bandscheiben noch relativ große Spannungen in Querrichtung auf, die auf behinderte Querkontraktion infolge Biegebeanspruchung zurückzuführen sind. Die Untersuchungen verdeutlichen in eindringlicher Weise, welchen abrupten Spannungsänderungen das umlaufende Bandsägeblatt ausgesetzt ist, die in Verbindung mit Kerbspannungen im Zahngrund schnell einen Bruch des Bandsägeblattes herbeiführen können. Mit Hilfe der statischen und dynamischen Festigkeitskennwerte von Bandsägeblattstählen wird deshalb ein Dauerfestigkeitsschaubild entwickelt, das es gestattet, für verschiedene Spannungsverhältnisse unter Berücksichtigung der Kerbwirkungen die Bruchsicherheiten in einfacher Weise zu beurteilen. Dabei zeigt sich, daß es durch geeignete Wahl der Kenngrößen einer Bandsägemaschine (Einspannkraft, Bandscheibendurchmesser, Sägeblattdicke und-breite) möglich ist, die Spannungsverhältnisse im Bandsägeblatt so zu beeinflussen, daß sich genügend hohe Bruchsicherheiten ergeben.SummaryWhen using bandsaws, the knowledge of stresses in bandsaw blades is of great importance not only for the determination of maximum safety stresses and ultimate stress values but also for the lateral stiffness. This report analyses the different, stresses in bandsaw blades and aims at determining dynamic strength factors. Depending on the state of motion (standstill, idle running, and cutting), the theoretical determination of pre-load stresses, bending stresses, stresses due to crowning and inclination of pulleys, notch stresses, pre-stresses caused by tensioning, and additional stresses during idling and cutting is discussed. Examples are given to illustrate the importance of the different stresses. In order to check the theoretical relations, stresses in a tensioned badsaw blade are experimentally determined with strain gauge measurement techniques. The test results show that the ratios of minimum stresses to maximum stresses are mainly due to pre-load stress, bending stress, and stresses caused by tensioning. In addition to these stresses in the longitudinal direction of the band, there are also relatively high stresses in the cross direction which are due to a hindered transverse contraction. The investigations demonstrate that the marked stress variations between minimum and maximum stresses may cause cracks and fractures of the bandsaw blade. By means of static and dynamic strength values of sawblade materials and taking into account stress concentration factors, a fatigue strength-diagram is developed for determining safety against fracture. By choosing a suitable pre-load force, pulley diameter, thickness and width of the bandsaw blade, this diagram permits to receive sufficiently high safety against fracture.