4.2. Пильный механизм многооперационных машин и раскряжевочных установок с цепной пилой (темы 1, 2)

Поперечное пиление цепной пилой используется, как правило, в пильных механизмах многооперационных машин для лесосечных работ и в стационарных раскряжевочных установках для крупномерных хлыстов (рис. 2,а,б).

Рис. 2. Поперечное пиление цепной пилой: а) схема срезания дерева; б) поперечное пиление крупномерного леса

4.2.1. Общая длина пильной шины с учетом конструктивных особенностей принимается равной где — диаметр наибольшего хлыста или дерева. Пильная цепь движется в пазах пильной шины. Для улучшения прилегания пильной цепи к шине ей придается криволинейное очертание. Толщина пильной шины зависит от размеров пильной цепи и обычно равна ширине пропила за вычетом величины развода зубьев на обе стороны.

Для пильного механизма многооперационных машин и стационарных цепных пил применяются, как правило, крупнозвенные пильные цепи ПЦУ-20 и ПЦУ-30. В этих цепях при расчетах используется три значения шага цепи; 1) по заклепкам t1 2) по режущим зубцам 3) по зацеплению

Диаметр ведущей звездочки, мм,

, (23)

где — шаг цепи по зацеплению, мм; z — число зубцов звездочки (z = 8... 13).

4.2.2. Мощность потребная на пиление (Вт), усилие резания (Н) и усилие отжима (Н) определяются по следующим формулам:

, (24)

, (25)

, (26)

, (27)

где k — удельная работа резания, Дж/м³; Ь — ширина пропила, м; Н — высота пропила, м; u — скорость подачи, м/с; — коэффициент зависимости усилия отжима и резания; — коэффициент трения пильной цепи по шине = 0,25...0,2; — КПД передач от двигателя к пильной цепи; — скорость резания (г/_р=15...20), м/с; — коэффициент перегрузки двигателя (электродвигатель =2,0 двигатель внутреннего сгорания = 1,3).

, (28)

, (29)

, (30)

, (31)

, (32)

где — диаметр пропила хлыста или дерева, м; —поправочный коэффициент на затупление зубьев пильной цепочки; n — частота вращения ведущей звездочки, об/мин; — производительность чистого пиления, м²/с.

Величина удельной работы резания

(33)

где — основное значение удельной работы, Дж/м³; — поправочный коэффициент на породу древесины; — поправочный коэффициент на влажность; — поправочный коэффициент, учитывающий затупление зубьев пилы (время между заточками), его предельное значение =2,0.

Рис. 3. Поперечное пиление круглой пилой: а) схема пильного механизма; б) графики основных значений удельной работы резания К при поперечной распиловке воздушно-сухой сосны острой круглой пилой (сплошные линии) и цепной пилой (пунктирные линии) при положительной температуре; в) значения поправочных коэффициентов на влажность (пунктирная линия) и на затупление (сплошная линия)

Основное значение удельной работы резания (Дж/м³) при поперечном пилении цепной пилой определяется по графикам на рис. 3,6, и на рис. 3,в

, (34)

Где u —подача на зуб пилы, мм; t₂ — шаг режущих зубцов пильной цепочки, для ПЦУ , b— ширина пропила пильной цепи, мм, берется из характеристики пильной цепи по справочнику.

4.2.3. При необходимости основное значение удельной работы резания (Дж/м³) может быть рассчитано по формуле

, (35)

Значения и определяются по формулам (34) , причём величина шага t₂ берется по режущим зубцам.

4.2.4. При заданной мощности двигателя допустимая скорость подачи может быть определена решением «обратной задачи» по формуле, действительной при мм и мм:

, (36)

где —в Вт; —в м; —в м/с.

4.2.5 Производительность чистого пиления П (м²/с) для стационарных цепных пил можно принимать 0,04...0,05 м²/с. При заданной мощности производительность чистого пиления может быть определена по формуле:

_{, (37)}

где — в Вт; — в Дж/м³; — в м.

4.2.6 Величина максимального усилия, действующего на пильную цепь (Н), по значению которого проверяют цепь на прочность определяется по формуле:

_{, (38)}

где — максимальное значение усилия сопротивления резанию, определяемое по формуле (27), Н; —натяжение от силы трения рабочей ветви по шине, Н; — монтажное натяжение пильной цепи, Н; — натяжение цепи от центробежных сил, Н; — динамические силы, возникаемые при зацеплении пильной цепи со звездочками.

, (39)

_{, (40)}

где — вес 1 м цепи, Н; — длина пильной шины, м; — величина выпуклости шины, м;

, (41)

, (42)

где — масса 1 м цепи, кг; — скорость резания (звездочки), м/с; — шаг цепи по зацеплению, м; — угловая скорость ведущей звездочки, .

По величине производится проверка пильной цепи на прочность (боковых и средних звеньев на растяжение, заклепок на срез к смятие) и определение удельного давления в шарнирах.

4.2.7. Усилие подачи (рис. 2, а, б) зависит от величины сил сопротивления резанию и взаимного геометрического расположения векторов этих сил. Усилие на штоке гидроцилиндра подачи (Н) определяется значением сил сопротивления резанию (Н) и отжима (Н), величиной веса (массой) подвижной части пильного механизма и от соотношения плеч приложения этих сил.

₍₄₃₎

,

где плечи приложения этих сил относительно оси поворота пильного механизма.

Расстояние точек приложения и направление векторов этих сил можно определить графически. Для этого необходима вычертить в масштабе схему работы пильного механизма в момент пиления максимального диаметра хлыста или дерева и измерить линейные и угловые параметры. По полученному значению силы и перемещению точки ее проложения по справочнику [7] выбирается гидроцилиндр, а при необходимости рассчитывается пневмоцилиндр.

4.2.8. Методики расчетов захватно-центрирующих, зажимных устройств, подающего транспортера, приемного стола, сбрасывателей отпиливаемых сортиментов и других вспомогательных устройств приведены в п. 4.3.11 ...4.3.14, там же даются и ссылки на соответствующие главы учебника.