4.5. Круглопильные станки для продольной распиловки (тема 6)

Круглопильные станки для продольной распиловки применяются для выпиловки шпал, брусьев, тарной дощечки и других мелких лесоматериалов. Эти станки могут быть цикличного и непрерывного действий. В круглопильных станках основными узлами являются механизмы пиления и подачи. Кроме того, станки цикличного действия обычно имеют зажимной механизм, механизм для поперечного перемещения кряжа или пилы, поворотные и центрирующие устройства.

Рис 9 Продольное пиление круглой пилой: а) принципиальная схема; б) основные значения удельной работы резания при продольном пилении: 1- круглой пилой, 2 — ленточной пилой (резание в торец), 5 —ленточной пилои (резание вдоль волокон), 4 — рамными пилами; в) схема встречного пиления с подающим механизмом на тележке с одной пилой; г) то же с двумя пилами

4.5.1. Круглые пилы (рис. 9) могут производить продольную распиловку верхней или нижней половиной диска. Они весьма надежны в работе и допускают большие скорости подачи. Производительность чистого пиления П для этого вида станков может быть принята

Диаметр пильного диска выбирается с учетом наибольшей высоты пропила (м) :

, (114)

где — диаметр зажимных шайб, —запас на неровности и кривизну (0,01 ...0,02), м; — припуск на переточку пилы (0,05... 0,06), м;

Диаметр круглых пил ограничен 1,5 м, ГОСТ 980-80 [7, с. 38], поэтому для распиловки крупномерных кряжей (диаметром более 0,6 м) кроме основной пилы устанавливают сверху дополнительную, лежащую в плоскости основной и перекрывающую ее (рис. 9,г). В этом случае диаметры пильных дисков определяются по формуле:

, (115)

где и —диаметры пил, м; и — диаметры соответствующих зажимных шайб, м; остальные обозначения приведены в предыдущей формуле.

Расчетной величиной является диаметр верхней, вспомогательной, пилы, выбирается по таблицам ГОСТ 980-80 [7, с. 38].

Геометрия зубчатого венда круглых пил для продольной распиловки имеет существенное отличие от зубчатого венца круглых пил для поперечной распиловки, поэтому форму зуба пилы следует выбрать по учебнику [1, с. 111].

Расчет усилий резания, отжима, подачи, мощности на пиление и выбор электродвигателя (как для одной, так и для двух пил), а также расчет остальных параметров производится по аналогичной методике, как у пильных механизмов круглопильных установок для поперечной распиловки, приведенной в п. 4.3, формулы (45) ... (55), (57) ... (58), (62) ... (79), также может быть использована методика расчета пильного механизма с учетом кинетической энергии масс, формулы (80)...(85).

Величина удельной работы резания (Дж/м³) при продольном пилении круглой пилой определяется по формуле:

, (116)

где — коэффициент, принимаемый для пил с разведенными зубьями —1, для плющенных зубьев — 1,1. Остальные коэффициенты, входящие в эту формулу, обозначают то же, что и при поперечном пилении, см. п. 4.3.1, формула (54). Основное значение удельной работы резания определяется по графику, приведенному на рис. 9, б, или, при необходимости, по эмпирической формуле при :

, (117)

где — в Дж/м³, — в м.

Величина подачи на зуб определяется по формуле (55), а шаг зубьев — t, скорость подачи — и и скорость резания — v рассчитываются по соответствующим формулам (45), (52), (53).

4.5.2. Установочная мощность двигателя для станков цикличного действия определяется по формуле

, (118)

, , (119)

тде — коэффициент перегрузки двигателя, равный 1,8...2,2; — мощность холостого хода, Вт; — время пиления, с; — время холостого хода, с; — длина распиливаемого кряжа, м; и — скорости подачи рабочего и холостого ходов, м/с; —время вспомогательных операций, с.

При заданной мощности двигателя допустимая скорость подачи и определяется решением «обратной задачи» по формуле:

, (120)

Где —Вт; i₉ — м; и — м/с. 0,05 мм

Допустимая скорость подачи, и, исходя из прочности зубьев пилы определяется по формуле (61).

Наиболее часто в качестве подающих устройств в станках .для продольной распиловки используются: тележка с канатной тягой , подающая цепь с упорами, горизонтальные или вертикальные вальцы (рис. 10, а, 6,0, г).

Рис. 10. Схема круглопильных станков для продольной распиловки: а), б) с вальцовой подачей; в) с подачей на тележке; г) с цепной подачей

Для случая подающего механизма в виде тележки с канатной тягой и приводным барабаном, усилие подачи (Н), рис. 9, в,

, (121)

для случая притуплённой пилы

Усилие на приводном барабане по формуле Эйлера:

, (122)

где —вес распиливаемого кряжа, Н; — вес тележки; — усилие резания, Н; — угол встречи (между векторами скорости резания я подачи); — коэффициент трения в подшипнике колеса тележки; — диаметр подшипника, м; — коэффициент трения качения колес по направляющим, м; — диаметр колеса тележки, м; — монтажное натяжение тягового каната, Н; е — основание натуральных логарифмов — 2,72; — коэффициент трения каната о барабан (0,15...0,2); —угол обхвата барабана канатом в радианах.

Подающий, механизм — в виде короткого цепного транспортера с: упорами (рис. 10,г), усилие подачи (Н).

, (123)

,

где — вес одного метра подающей цепи с упорами, Н; — коэффициент трения кряжа по направляющим; — длина рабочей ветви, цепи, Н.

Кинематический угол встречи

, (124)

где Н — высота пропила, м; — превышение плоскости стола над осью пильного вала, м; — диаметр пильного диска, м.

Для расчета мощности на подачу следует брать среднее значение- усилия подачи , а для выбора диаметра каната, цепи, упоров и расчетов на прочность элементов и деталей — принимать наибольшую . Наибольшее значение рассчитывается по приведенным выше формулам (121), (123) с подстановкой в них значений и .

Для подающего механизма с горизонтальными вальцами (рис. 10,6) основные параметры определяются из выражения

, (125)

где — наименьшее количество вальцев в контакте с кряжем; — сила прижатия каждого подающего вальца, Н; — сумма веса кряжа и вертикальных составляющих сил резания и отжима, определяемых по предыдущим формулам (121), (123); — коэффициент сцепления вальца с поверхностью кряжа (0,35 ... 0,5).

4.5.5. В станках для продольной распиловки цикличного действия кряжи могут зажиматься на тележке, суппорте, в центрах с боковой поверхности или с торца. Привод механизма закрепления может быть ручным, механическим или гидравлическим.

Усилие для механизма зажима с боковыми захватами (рис. 11, доопределяется по формуле

, (126)

Где — наибольшее усилие резания, Н; — вес наибольшего кряжа, Н; — коэффициент трения качения кряжа, м ;1,25 —коэффициент надежности; и — расстояние пилы и захватов от центра тяжести кряжа, м; радиуса кряжа.

Механизм зажима с торцевыми захватами (кулачками) (рис. 11,6). Кулачки воспринимают момент внешних сил от веса кряжа и силы резания (Н):

, (127)

где — радиус приложения силы резания, , м; — эксцентриситет торцевого зажима, относительно центра тяжести кряжа.

Рис. 11. Механизмы зажима кряжа: а) боковыми захватами; б) с торцевыми захватами

Момент от инерционных сил, возникающий на оси зажимного кулачка, при повороте кряжа значительно больше, чем при пилении. Максимальный момент определяется как сумма моментов действующих от веса кряжа и от сил инерции:

, (128)

где — угловое ускорение, остальные обозначения те же, что и в предыдущих формулах.

Поворот зажимных кулачков, как правило, производится посредством механизма мальтийского креста с четырьмя пазами, т. е. на 45°. Тогда угловое ускорение можно определить по формуле (129), а контактную площадь основания шипов кулачков по формуле (130):

, (129)

, (130)

где — угловая скорость поворота кулачков, рад/с; —радиус приложения к шипам равнодействующей от внешних сил, м; — допустимое сопротивление при смятии (внедрение шипов) (8... 9) МПа. Конструктивно диаметр зажимных кулачков для закрепления круглых кряжей я шпал обычно равен 90... 100 мм, тогда .

Усилие зажима кряжа с торцов

, (131)

где —число шипов зажимного кулачка; — предел прочности при внедрении шипов (9... 10), МПа; — коэффициент трения металла то древесине (0,2); —угол заострения шипов: — глубина внедрения шипов, м; — расстояние между шипами.