Бершадский А. Л. ученый по резанию древесины

Александр Львович Бершадский (1885-1973 г.г.) – основоположник физико-технологического метода изучения процесса резания древесины, доктор технических наук, профессор.

Родился в городе Одессе в семье служащих [1]. В двенадцатилетнем возрасте поступил учиться в Петербургское третье реальное училище, учебное заведение среднего образования с общим и специальными курсами естественного направления. После окончания училища избрал для дальнейшей учебы Санкт-Петербургский технологический университет, который окончил в 1913 году. С 1913 г. по 1930 г. работал на производстве.

Россия – лесная страна, обладает огромными запасами древесины. Лес вырубают, его пожирают пожары, а он, как живой организм, растет, восстанавливает запасы древесины. В возрасте 80…120 лет деревья считаются спелыми, пригодными для использования. Бревна, взятые из средней части ствола поваленного дерева, из древне использовали в строительстве домов, мостов, строительных конструкций. Наиболее высоко в строительстве ценятся пиломатериалы, выпиливаемые из круглых лесоматериалов. Пилят их на лесопильных станках.

К началу XX столетия в России насчитывалось около 500 самостоятельных лесопильных предприятий. При этом 445 лесопильных заводов работали на паровой движущей силе станков, 43 – на водяной. Всего в стране функционировало 727 фабрик и заводов по механической обработке древесины.

Специалистов по деревообработке совершенно не готовили. Если кадры и были, то их учила не школа, а жизнь.

Вот в таких условиях Александр Львович Бершадский пришел на производство после окончания технологического института. Ему поручили руководить проектированием крупнейших комбинатов деревообрабатывающей промышленности первых пятилеток (Бобруйским, Гомельским, Шумерлинским, Кабардино-Балкарским, Днепропетровским, Киевским и др.). Проекты были реализованы в жизнь, к тому же была создана методика проектирования деревообрабатывающих предприятий.

В период с 1934 по 1941 годы Бершадский А.Л. занимал должность декана факультета механической технологии древесины Архангельского лесотехнического института имени В.В. Куйбышева. Выполнял исследовательскую работу и подготовил к защите кандидатскую диссертацию на тему: «Теория определения удельной работы при продольно-торцевом резе сосны». В 1935 году без защиты диссертации, за множество проведенных исследований, опубликованных в печати, А. Л. Бершадскому была присуждена ученая степень кандидата технических наук и должность профессора. К тому времени соискателем было опубликовано пять книг, например, «Задачник по деревообработке» (1935, 154 с.), «Резание как технологический процесс» (1934, 130 с.).

Были в жизни и неудачи. Александр Львович подал заявление в партийную организацию факультета с просьбой принять его в ряды Коммунистической партии. Заявление рассматривали на партийном бюро в июле 1940 года. В ходе обсуждения выявилось, пятеро коммунистов поддержали претендента, а двое, коммунисты Кузнецов и Попов возражали, были против. Они напомнили, что до 1928 года профессор А.Л. Бершадский разделял взгляды эсеров. Единства в партийной организации не получилось и претенденту было отказано в приеме в кандидаты членов партии. Так ученому не суждено было стать коммунистом.

В годы Великой отечественной Войны с 1941 по 1945 годы Бершадский А.Л. работал в ЦНИИМОДе, занимая должность профессора лаборатории резания древесины.

В начале Отечественной войны оказались разрушенными
Архангельский, Киевский, Белорусский лесотехнические институты, ЦИИИМОД, замерла работа в Ленинградской лесотехнической академии.
В 1941-1943 гг. ЦИИИМОД находился в эвакуации в г. Тавде Свердловской обл. Занимался совершенствованием технологии лесопиления. Бершадским А.Л. была предложена методика расчета режимов пиления, которую использовали вплоть до 60-х годов.

Фронту требовалось много пиломатериалов, досок, брусьев для строительства оборонительных сооружений, переправ, блиндажей, землянок. Пиломатериалы использовались для сооружения теплушек, изготовления кузовов, автомобильных прицепов, тары для боеприпасов, бомб, противогазов, пищевых продуктов, производства авиационной фанеры в самолетостроении.

В период с 1944 по 1959 годы А.Л. Бершадский работал в Белорусском лесотехническом институте деканом факультета механической технологии древесины и заведующим кафедрой механической технологии древесины. Подготовка молодых специалистов неразрывно связана с исследовательской работой. Вышли в свет такие научные работы:
1. Альбом стружкообразования (рентгеноснимки) (1953, 61 с.);
2. Значение пил с плющеными зубьями (1953, 24 с.);
3. Применение повышенных скоростей резания в лесопилении (1952, 36 с.);
4. Расчет оптимальных режимов работы деревообрабатывающих станков (1944, 36 с.);
5. Расчет мощности и производительности лесопильных рам (1947, 24 с.);
6. Справочник номографических расчетов режимов резания (1950, 73 с.).

На основании выполненных работ Бершадский А.Л. подготовил докторскую диссертацию. Автореферат диссертации «Основные вопросы наивыгоднейшего продольного распиливания древесины» был представлен в Ленинградскую лесотехническую академию им. С М. Кирова в 1951 году.

В 1953 году соискателю была присуждена ученая степень доктора технических наук без защиты диссертации.

В итоге научных дискуссий по теории резания древесины, состоявшихся в Ленинграде (1952 г.) и в Москве (1953 г.), было установлено, что уже в то время наука о резании древесины развивалась по трем направлениям.

Первое направление применяло метод механико-математического анализа процесса резания. Это школа И.А. Тиме, М.А. Дешевого, С.А. Воскресенского. Ученые этой школы перенесли методы науки о сопротивлении материалов на анализ действия сил и поведения стружки в процессе резания древесины.

Второе направление развивало физическую теорию резания древесины. Процесс резания рассматривался как физический. Изучались прежде всего процессы упругого и остаточного деформирования древесины, трения на молекулярном уровне, влияние на эти процессы скорости резания. Это направление представлено школой В.Д. Кузнецова и Е.Г. Ивановского.

Третье направление использовало физико-технологический метод, математически обобщающий экспериментальные данные процессов резания в эмпирические формулы, пригодные для практических расчетов. Формулы объединяют физические и технологические параметры. Это школа А.Л. Бершадского.

Между указанными тремя теориями резания нельзя провести четких границ. Они части одной теории, дополняющие и обогащающие друг друга, объединенные единством цели.

В последующие годы А.Л. Бершадский издал следующие книги:
1. Резание древесины, М., 1956, 300 с.
2. Расчет режимов резания древесины, М., 1967, 175 с.
3. Резание древесины. Закончить это учебное пособие автор не смог, неожиданная смерть прервала энергичную жизнь. Закончила работу ученица, помощница автора Нина Ивановна Цветкова. Через два года в 1975 году книга вышла в свет в соавторстве профессора и ученицы в городе Минске.

В этой книге предложена методика расчета режимов пиления и фрезерования древесины. Методика позволяет решать прямые и обратные задачи, анализировать режимы резания, выявлять рациональные режимы [2].

В конце жизни Александр Львович Бершадский написал письмо на кафедру станков и инструментов Уральского лесотехнического института. Вот отрывки из письма [3]:
«Дорогие товарищи! Направляя вам эту краткую беседу, жду вашего отзыва и соображения о желании переиздания «Р.Р.» (имеется в виду книги «Расчет режимов резания», прим. мое) 1967 г. с учетом этой беседы и ваших замечаний. Мне 87-й год, и я объективно с громадной благодарностью восприму все ваши замечания и пожелания. Хочется попросту побеседовать с вами о резании древесины без тонких теорий (где тонко там и рвется).
В науке нет конечной точки и все решенное – глубокая, но далеко не полная разведка, которая должна быть продолжена.
Я хвораю многогранно и непрерывно и выхожу из строя, но борюсь. И эта беседа - попытка оживления. Ваш А. Бершадский»

В заключение, анализируя работы профессора А.Л. Бершадского, можно отметить следующее.

В работах А.Л. Бершадского отмечается много противоречий, неточностей, упрощений формул, ориентированных на возможность выполнения расчетов с помощью логарифмической линейки, основного инструмента инженера 60-х годов прошлого века. В настоящее время, век компьютерных технологий, сложные степенные формулы для инженера не помеха.

Последним открытием Бершадского А.Л. является идея об общем законе резания и коэффициенте затупления лезвия. Считалось, что зависимость касательной силы резания от толщины срезаемого слоя выражается параболой для тонких срезаемых слоев и прямой линией для толстых стружек. При затуплении лезвия линии графиков проходя равноудаленно от линий острого резца. Из этого предположения выведены все расчетные формулы.

Однако, многократное решение обратных задач с использованием уравнений, предложенных Бершадским А.Л., показали, что скорость подачи часто получается с отрицательным знаком. Абсурд. Устранив неточные допущения, проблему удалось решить.

При разработке расчетного метода А.Л. Бершадским приняты следующие допущения.
1. Зависимость касательной силы резания от толщины срезаемого слоя может быть описана уравнением прямой линии. Фактически эта зависимость на графике имеет параболическую форму. Принято, для тонких стружек толщиной до 0,1 мм линия графика параболическая, для более толстых стружек – прямая.
2. Расстояние от начала координат до точки пересечения линии графика с осью абсцисс соответствует значению радиуса закругления режущей кромки лезвия ;.
3. Сила резания по задней поверхности острого лезвия * =0,2р. Для доказательства такой зависимости А.Л. Бершадским использованы определенные экспериментальные результаты, поэтому и вывод должен соответствовать конкретным условиям резания древесины.
4. Считается, что по мере затупления режущей кромки лезвия линии графиков будут располагаться одна над другой и строго параллельно, равноудаленно.
5. Силы, действующие по обе стороны от плоскости резания, не зависят друг от друга.
6. Коэффициент затупления * относят только к фиктивной силе р, а не ко всей касательной силе резания. Для тупого лезвия рт = * р, где р – фиктивная сила резания острого лезвия. При изменении значения фиктивной силы резания рт тупого лезвия составляющая касательной силы резания по передней поверхности   всегда остается постоянной и равной * . * - нужный символ системой не читается (примечание автора).
7. Граничное значение между микро- и макро срезаемыми слоями равно 0,1 мм.

О взаимосвязи сил, действующих при резании по задней и передней поверхностям лезвия. Вопрос до сих пор не решен. А.Л. Бершадский признавал действие закона о диалектической взаимосвязи процессов, происходящих при резании материала, однако на практике не знал, как это отразить в расчетных формулах. В конце концов все сводилось к алгебраическому сложения сил резания, расположенных по обе стороны плоскости резания. 

Предложенный А.Л. Бершадским расчетный метод стал универсальным, пригодным для решения прямых и обратных задач.

1. Бершадский Александр Львович, Минск, 2018.
2. Глебова И.Т. Вклад А.Л. Бершадского в развитие науки о резании древесины. – Минск: Труды БГТУ
3. Пашков В.К. Беседа профессора А.Л. Бершадского по резанию древесины – Екатеринбург, Евразийский симпозиум 2014 г.