Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Рахманов С.И. Основы расчета оборудования лесозаготовок

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
7.01 Mб
Скачать

где Р — наибольшее усилие на клине в процессе его внедрения в чурак. Если Р с р среднее усилие раскалывания, то коэффициент

Рсср

По опытным данным, для клиньев с плоскими щеками при постоян- . стве угла клина а = 0,7 -г- 0,87 рад; т — 0,4; при а = 0,17 -f- 0,35 рад; т = 0,5. Для клиньев с переменным углом а т = 0,6 и для кре­ стообразного клина т = 0,5.

Станки периодического действия для раскалывания

Мощность для станков с маховиками

= mPn4L0

( 4 2 9 )

р100-6011

где

л ч

— число расколотых

чураков

в

минуту. При

раскалывании

чурака

на несколько частей

площадь

раскалывания

увеличивается,

а пч

уменьшается.

Мощность

определяется по крупным

чуракам,

для них л ч = 12-15

шт/мин.

 

 

 

 

скорости

Вес обода маховика, имеющего диаметр D, при угловой

со равен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Go 6

= 4 - ^ - ,

 

(430)

где

б — коэффициент

неравномерности

движения

маховика;

б =

 

 

= V - ^ V •

 

 

 

 

 

 

 

 

U'

'8 • '15>

энергия, передаваемая маховиками

при

рас­

— кинетическая

 

 

калывании крупного чурака на четыре части тремя ударами

 

 

 

 

U' = 0,7mPL0

дан-м.

 

(431)

Вес маховика

G M = l , l 5 G o 6 .

 

 

 

 

нахо­

Поперечное сечение штока, несущего на своем конце клин,

дят по усилию на клине Р с учетом влияния продольного

изгиба.

 

 

Расчет станка периодического

действия

 

 

 

 

Ц е л ь р а с ч е т а

— определение основных параметров, действующих

усилий

и потребной

мощности двигателя.

 

 

 

 

 

 

И с х о д н ы е

д а н н ы е :

 

назначение

станка — раскалывание техноло­

гического сырья для древесного угля; станок горизонтального типа с поступа­

тельно-возвратным

движением

клина; угол клина а = 0,78 рад, длина

лезвия

Ь = 25 см; на валу

кривошипа

имеются два маховика D =

1500 мм; раскалы­

ваются чураки длиной 1 м, dmax

=

50 см; сырье — сосна, береза.

клина

О п р е д е л е н и е о с н о в н ы х п а р а м е т р о в .

Число ходов

в минуту пх = 50.

Необходимая

глубина внедрения клина [формула

(420)]

 

L 0

= 0,06-100ctg0,39= 14,5 см.

 

 

Величина хода клина

[формула (421)] при а = 10 см

 

 

 

 

L x =

0,1 +0,145 = 0,245 м.

 

 

Принимаем в расчет L x =

0,30 м.

»

 

 

180

Средняя скорость клина [формула (422)]

2-0,30-50 = 0,50 м/сек.

60

Усилие на клине определяют по формуле (424). Предварительно находим коэффициент

K = t g ( p + f

где tg р = 0,2 и р = 0,19 рад, таким образом, К = 0,66. По формуле (427)

 

1

Фо =

=1,15.

 

1 - 0 , 4 - М ^ - 6

 

1

Сопротивление раскалыванию [формула (426)] при коэффициенте сопро­ тивления раскалыванию р = 1 дан/см2, так как / < 2d, для сосны Д"п = 1,0 и Кв = 1,1

Рп = 1,2-0,9-100-50-1,0-1,1 = 6000 дан.

Усилие раскалывания [формула (424)] при К0 = Ы

Р = 2-6000-1,1 -tg|p - | - - y j = 8700 дан.

Для расчета маховиков U' по формуле (431) при т. — 0,4

 

 

W

=

0,7-8700-0,4-0,145 = 354

дан/м.

Угловая

скорость вала

кривошипа

 

 

 

 

 

 

 

п

3,14

 

_ „

, ,

 

 

со =

л х

=

50 =

5,2 рад сек.

 

 

 

 

30

30

 

 

 

Вес

обода

одного маховика

[формула (430)] при б = ——

 

 

_

 

. 354-3,142-8 . к

.__

8

 

 

 

я

 

 

G 0 6 = 4-

 

0,5 = 975

дан.

Вес

маховика

 

 

1,52-5,22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G „ =

1,15-975= 1125 дан.

Мощность

двигателя

[формула (429)] при л ч

= 30 шт/мин и г) = 0,8

 

 

N„

0,4-8700-30-0,145

 

 

 

 

 

= 3,2 кет.

Р100-60-0,8

Станки непрерывного действия для раскалывания

У таких станков' в процессе раскалывания чурак надвигают на клин упором, закрепленным на цепи, приводимой в движение звездоч­ кой (рис. 40).

Усилие на упоре

 

 

Р у п

= Р ( ц . г ^ + 1),

(432)

 

U

 

181'

Динамическая нагрузка, возникающая вследствие не­ равномерности движения цепи, незначительна, так как
Рис. 40. Схема станка непрерывного дей­ вес чурака и движущихся ча­ ствия (цепной) для раскалывания стей транспортера небольшой.
Влияние ее будет еще мень­ ше, если принять расстояние от оси ведущей звездочки до лезвия клина /к , кратным шагу цепи, т. е.
1К = nt,
где п — любое целое число; t — шаг цепи.
Прочность цепи проверяется по наибольшему полному ее натяже­ нию, а мощность двигателя для приведения в движение цепи находят по формуле
= 50-- 100 дан.
S0
S = T4 + S0,
где SQ — первоначальное на­ тяжение цепи;

где

— усилие раскалывания

[формулы

(424), (426)]; определяется

 

 

при ф0

=

1,0;

 

 

 

 

 

 

 

 

ц т

— коэффициент

трения

скольжения

упора

по опоре;

 

 

h0

— высота

упора;

 

 

 

 

 

 

 

/ х в

—длина

хвостовика упора.

 

 

 

 

 

Тяговое усилие на цепи в процессе раскалывания

 

 

 

 

 

 

Т 4

=

2qTL0]xr + Qj.ir +

Руп >

 

(433)

где

qT

— вес 1 м цепи

с

упорами;

 

 

 

 

 

L 0

расстояние

между звездочками;

 

 

 

 

 

Q — вес чурака;

 

 

 

 

 

 

 

 

р г

— коэффициент

трения

его об опору.

натяжение цепи S

 

 

 

 

 

 

 

 

Полное

 

 

 

 

 

 

 

без

учета

динамической

на­

 

 

 

 

 

 

 

грузки вследствие

неравно­

 

 

 

 

 

 

 

мерности движения

цепи

на­

 

 

 

 

 

 

 

ходят по формуле

 

 

 

 

 

N = 7 >

(434)

 

 

 

ЮОп

где v — скорость движения

цепи.

 

Расчет станка

непрерывного

действия

Ц е л ь р а с ч е т а

— определение

основных параметров, действующих

усилий и потребной

мощности.

 

 

И с х о д н ы е

д а н н ы е :

назначение станка — раскалывание технологи­

ческого сырья для древесного угля; станок с неподвижным клином", чурак над-

182

вигается на клин упором,

закрепленным на цепи

транспортера (см. рис.

40);

длина чурака 1 м; средний объем Q c p =

0,03 м3; наибольший

диаметр dmax

== 50 см; порода — береза; часовая производительность Я ч =

25 м3; угол клина

у лезвия а х

= 0,26 рад и а 2

= 0,96 рад; цепь транспортера с шагом t = 100 мм;

высота упора 160 мм; вес 1 м цепи с упором

qT

=

20 дан/м;

длина хвостовика-

lXB = 2t =

200 мм; расстояние между упорами с =

1,6 м; из общего числа чу-

раков 80%

раскалывается на две части и остальные на четыре части.

 

О п р е д е л е н и е

о с н о в н ы х

п а р а м е т р о в и м о щ н о с т и

д в и г а т е л я .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Высота

клипа над цепью

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н = dmax

см = 50+10

= 60 см.

 

 

Длина

транспортера

L„ = 21, где / — длина чурака, 1„ = 2 м. Вес груза

на 1 м цепи при весе чурака

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q = 0,8-0,52'1-800 =

160 дан.

 

 

Сопротивление

раскалыванию

[формула

(426)], при Кп — 1,15; Кв = 1,1;

р = 0,9 дан/см*; ср0

= 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рл

= 0,9-100-50-1,15-1,1 = 5700 дан.

 

 

Усилие

раскалывания

[формула (424)]

Ко — 1.1

 

 

 

 

Р = 2-5700-1,1 tg (p + ^ i - ) = 4100 дан.

 

 

Усилие на упоре [формула (432)] (лт = 0,2

Р У п = 4 1 0 о ( о , 2 - ° - ^ + Л = 4800 дан.

Тяговое усилие на цепи [формула (433)] при цг = 0,4

Г 4 = 2-20-2-0,2+ 160-0,4 + 4800 = 4880 дан.

Среднее число частей, на которое раскалывается чурак

я п = 0,8-2 + 0,2-4 = 2,4.

Скорость цепи определяется по производительности при Сх = 0,8 [формула (423)]

25-1,6(2,4— 1)

v = — i = 0,65 м/сек.

3600-0,03 0,8 Мощность-двигателя [формула (434)] при г) = 0,8

.,

4880-0,65 j n

N ~

'•— = 40 кет.

 

100-0,80

Раскалывание происходит в течение 0,1 сек и повторяется через 2,5 —3 сек, что дает возможность принять' мощность двигателя

Л?д в = 0,5-40 = 20 кет.

183

Г л а в а XIX

ОСНОВЫ РАСЧЕТА С У Ч К О Р Е З Н Ы Х ' СТАНКОВ И УСТРОЙСТВ

Для очистки деревьев от сучьев "применяют различные станки и устройства, состоящие из механизмов резания и перемещения дерева. В качестве механизмов резания используют вращающиеся ножевые головки барабанного типа — фрезы и неподвижные ножи.

Механизм резания

При продольном передвижении дерева в процессе обрезки сучьев неподвижные или вращающиеся ножи располагают по всему периметру поперечного сечения ствола в той его части, где находятся сучья, т. е.

Рис. 41. Расчетные схемы сучкорезных установок

крона дерева. Так как не только отдельные деревья, но даже и один ствол имеет разные диаметры поперечного сечения, то полный охват жесткими ножами по их периметру невозможен при любом очертании лезвия ножей. Лучший охват можно получить при большом количе­ стве ножей и частичном срезании коры дерева. Положим, что высота сучка, оставленного после обработки дерева /гс, а кора срезается ча­ стично с лубом на глубину /гк (рис. 41, а), то угол охвата одним но­ жом определяется из уравнения

cos'- 2

r — hK

(435)

r + hc

 

где г — радиус поперечного сечения ствола дерева.

Число ножей при ср в радианах определяется по формуле

 

(436)

2 = Ф

'

 

Так как п р и г = 6 /гс = 0,1 г, а при

2 = 5 /гс = 0,16

г, то принимать

число ножей меньше б нежелательно.

Ножи имеют

прямую или ко-

184

сую заточку. Угол косой заточки

(рис. 41, б) у = 0,26 ч - 0,35 рад.

При такой заточке усилие резания

в направлении движения резания

уменьшается, а путь перемещения при резании увеличивается. Длина

лезвия прямого

ножа с косой

заточкой

определяется

по уравнению

 

 

 

Ф

 

 

 

(437)

 

 

L = d-sin ——

 

 

 

 

 

 

 

cos у

 

 

 

 

где d — расчетный диаметр поперечного

сечения

ствола;

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

Ф = —

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

где г — число ножей; у — угол

косой заточки. Если заточка прямая,

то

7 = 0.

 

 

 

рад, а

 

 

 

 

Угол заточки ножей 6 = 0,44 ч- 0,52

угол

резания

5 =

=

0,52 ч- 0,61 рад. Ножи для обрезки сучьев с криволинейным очер­

танием лезвия

изготовляются

подобно

ножам

для

окорки,

шпал

(рис. 41, в). Лезвию придают форму

эллипса или окружности,

в по­

следнем случае

радиус ее определяется

 

 

 

 

R

2 cos б

где d — диаметр сечения в месте обрезки сучьев, его принимают наи­ большим;

б угол резания. Угол охвата

 

 

 

ш =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

г

 

 

 

 

и длина

ножа по хорде

 

 

 

 

 

 

 

 

B = d s i n ^ - .

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Наибольшее значение высоты сучка, оставленного после обрезки

криволинейными ножами, будет при пяти

ножах пс — 0,03 d,

при че­

тырех

с

0,05 d

и при трех hc ^

0,07

d, где d — диаметр

расчет­

ного наибольшего

сечения ствола.

 

 

 

а один от

По длине ствола ножи ставят на некотором расстоянии

другого,

причем следует брать а > 0 , 5 dc,

где dc

— диаметр

наиболь­

шего

сучка.

 

 

 

 

 

 

Усилие резания на одном неподвижном ноже определяется по

эмпирической формуле для углов резания б около 0,52 рад

 

 

 

 

 

P„ = (30dc +10)dc

дан,

 

 

(438)

где dc

— диаметр сучка, см.

 

 

головке

 

 

Общее усилие резания на стационарной ножевой

 

 

 

 

 

Р г = Р„пс ,

 

 

 

(439)

где пс

— число одновременно срезаемых

сучков

по середине

их се­

чения,

как правило, / г с < ; 2 .

 

 

 

 

 

185

Вращающиеся ножевые

головки — фрезы. Поскольку

диаметр

сучьев не превышает обычно 8—10 см,

поэтому диаметр фрез и число

ножей берется небольшим,

z =

3 ч- 4

ножа, причем

ножи

с прямой

или косой заточкой. Скорость

резания

v — 15ч-20

м/сек.

 

Скорость надвигания или продольного перемещения ствола опре­ деляют по мощности двигателя или производительности машины. Ве­

личина надвигания на один нож

 

 

 

где

<2ф — диаметр

фрезы;

 

 

 

H

и и — скорости

надвигания, и

резания.

 

 

Усилие резания на фрезе

 

 

 

 

 

Р г Щ у

.

"

(441)

При надвигании на один нож фрезы С = 0,5 ч - 4 мм, коэффициент удельного сопротивления резанию для ели К. = 0,7 ч- 1,7 дан/мм2 и для березы К = 0,9 ч- 1,8 дан!'мм2, меньшее значение берется для большей величины надвигания.

Механизм продольного передвижения дерева

Для продольного передвижения дерева при обрезке сучьев при­ меняют лебедки, перемещающие ствол по лотку или роликам (рис. 41, г), а также продольные транспортеры со специальными за­ хватами (рис. 42) и др. Длина транспортного устройства, располо­ женного до механизма резания,

 

 

 

L T = /K +

2 ж,

 

(442)

где / к — размер

кроны

по длине

дерева,

значение

/к приведено

в главе I . Длина транспортного устройства, расположенного за ме­

ханизмом

резания,

 

 

 

(443)

 

 

 

L T = I C +

2 M ,

 

где /с — длина ствола, определяемая

по формуле (4).

 

Транспортеры, перемещающие деревья (см. рис. 42), имеют длину

L 0 > L T .

Лебедка

для

передвижения ствола

должна

находиться на

расстоянии L T от механизма резания (см. рис. 41, г).

Усилие, необходимое для передвижения дерева в процессе срезания

сучьев,

находят по формуле

 

 

 

 

 

 

T = P + QzWr + QTwT,

 

 

(444)

где

Р — сопротивление

резания или

надвигания;

 

 

<3Д

и QT — вес дерева и транспортного

устройства;

 

 

wr

и wT — коэффициенты

сопротивления

движению

груза

и

 

транспортного

устройства.

 

 

 

 

Для станков с неподвижными ножами продольное движение ствола

представляет собсГй движение

резания, поэтому

Р = РГ,

где Рг

на-

186

ходят по формуле (439). Для станков с фрезами принимают усилие

надвигания, равное

усилию резания '

 

 

 

 

 

Р=РфПф,

где Р ф

находят

по

формуле

(441);

срезающих сучья, или общее

Дф число

фрез,

одновременно

 

число фрез на станке.

 

 

 

Вес дерева QA

определяют по формуле (1). Вес транспортного уст­

ройства зависит

от его конструкции. Для цепных транспортеров

 

 

 

 

QT

= 2qTL0,

 

 

 

Ножевая головка

 

Захват

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

тпттттттпу j'

I ^

"•

1 г—

 

 

 

 

f

ДГ77Т777Т77777777Т7ТТ77

 

 

 

 

t0

 

 

 

 

Рис. 42. Схема сучкорезной установки с транспортером

где L 0

— длина транспортера, м;

 

 

от

— вес 1 м цепей и захватного

устройства, отнесенного к 1 м

 

цепи. Аналогично по формуле (50)

 

 

 

 

qT

=

CrT,

в которой для продольных транспортеров с учетом веса захватов Ст =

= 35-10 3 Мм, а Т можно принять равным

 

T = P + QRwr

 

или

 

<7т =15-10-3 -Ь<Зд шг ).

(445)

Скорость продольного передвижения дерева при обрезке сучьев принимается от 0,6 до 1,5 м/сек. Так как мощность двигателя станка находится в прямой зависимости от скорости, то наиболее рационально выбирать ее с учетом необходимой производительности установки, применяя формулу (337), в которой Кп = 0 и tB — t3, где —_время загрузки и разгрузки станка, т. е. время подъема и опускания комля в раздвижную ножевую головку или время захвата груза и разгрузки транспортера

 

 

- збоосcp •

(446)

 

 

L t / 7 4

 

где L T

— путь.перемещения дерева при обрезке сучьев;

Пч

— часовая

производительность;

Qcp средний

объем ствола или

хлыста;

4 — время загрузки станка; t3

30-н40 сек.

187

Определение мощности двигателя. В станках с неподвижными но­ жами продольное перемещение дерева представляет собой движение резания, и здесь требуется только один двигатель мощностью

# =

( 4 4 7 >

 

100-1!

где Т.— определяется по формуле (444); va — скорость перемещения дерева.

Для станков с фрезами помимо того необходимо иметь для каждой фрезы двигатель мощностью

 

 

 

 

N

^ ~

^ '

 

 

(448)

 

 

 

 

 

100-11ф

 

 

 

где

Р ф — усилие на фрезе

[формула (441) ];

 

 

 

v — скорость резания фрезы.

 

 

 

 

 

Расчет сучкорезного станка с неподвижными ножами

 

Ц е л ь

р а с ч е т а — определение

основных

параметров,

действующих

усилий и потребной мощности двигателя.

 

 

 

 

И с х о д н ы е д а н н ы е :

порода — сосна; средний объем

ствола Qcp =

= 0,4 м3, наибольший

объем

Qmax

= 1,5

м3,

бонитет I I , наибольший расчет­

ный

диаметр

сучьев

dc = 10

см; расчетное

число

одновременно срезаемых,

сучьев — 2; ножи с криволинейной формой лезвия; дерево перемещается кана­ том лебедки по направляющей опоре; часовая производительность 20 м3/ч;

время загрузки и

разгрузки t3 = 40 сек.

 

О п р е д е л е н и е о с н о в н ы х п а р а м е т р о в и м о щ н о с т и

д в и г а т е л я .

Расчетное сечение находят по наибольшему объему ствола.

Для объема 1,5 м3

диаметр на высоте груди d0 = 0,4 м. Длина ствола [формула

4)] для сосны при т — 10,5; п = 25 и b — 2

 

 

/ с = 2 (10,5 — 2 ) + 25-0,4 = 27 м.

 

Расчетное сечение принимаем на расстоянии / =

от комля ствола

 

4

 

 

/ = 0,25-27 = 6,75 м.

 

Диаметр расчетного сечения [формула (3)]

dp = 0,4 — (2 + 2 + 20-9,4)-10-3 -(6,75— 12) = 0,35 м.

Угол резания ножа б = 0,52 рад и угол заточки Р = 0,44 рад. Лезвие очерчивается по окружности радиусом

R =

2 cos б

35

= 20 см.

2 cos 0,52

При наличии четырех ножей высота несрезанной части сучьев будет не_бо-

лее

Лс = 0,1 -0,5-0,35 = 0,017 м.

Угол охвата одним ножом

зх

188

и длина ножа по хорде дуги лезвия

 

 

 

 

 

 

 

В =35 s i n - 2 - = 24,6 см.

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Ножи поставлены с шагом по длине ствола t =

10 см в шахматном порядке

Усилие резания на

ноже

[формула

(438)]

 

 

 

 

 

Р„ = (30-10 +

10)-10 = 3100

дан.

 

 

 

Усилие на ножевой

головке при срезании одновременно двух

сучьев

 

 

Р г

= 3100-2 = 6200 дан.

 

 

 

Длина ствола, занятая кроной

дерева,

 

 

 

 

 

/ к

= —

/ с = 0,75-27 = 20 м.

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

Длина лотка до ножевой головки

[формула (442)] L T =

20 +

2 =

22 м. Длина

лотка за ножевой головкой

[формула

(443)] L ' r =

27 +

2 =

29 м.

4

Расчетный вес дерева

[формула

(1)] при К к.=

0,3

 

 

 

( Э д = (0,3+ 1). 1,5-800 = 1560 дан.

Тяговое усилие на канате [формула (444) ] при QT = 0; Р = "Рг и w = 0,5

Т = 6200 + 1560-0,5 = 7000 дан.

Средний путь

перемещения дерева

находим по средней длине ствола [фор­

мула (4)], при dQ

на стр. 7

для Q c p =

0,4 м3; dQ

=

0,23 м

 

' с е р =.2(10,5 — 2 ) + 25-0,29 =

23 м,

 

L T

, с р = 0,7ЫС. с р + 2 = 20 м.

Скорость передвижения дерева (скорость резания) определяется по формуле

(446) при L-г. С р =

20 м и t3

= 40 сек

 

 

 

 

 

20-20

. „ .

 

 

vH =

 

= 0,62

м/сек.

 

 

3600-0,4 — 40-20

 

 

Мощность двигателя протаскивающей лебедки при г] = 0,8

N = 70000,62= 54 кет. 100-0,8

-Расчет станка с вращающимися ножевыми головками для очистки дерева от сучьев

Ц е л ь р а с ч е т а — определение

основных

параметров, действующих

усилий и потребной мощности двигателя.

 

 

 

И с х о д н ы е

д а н н ы е :

порода — ель,

средний

объем

стволов —

0,4 м3- и наибольший — 1,2 м3;

средний

диаметр сучьев dc =

35 мм;

наиболь­

шая высота сучка после срезания с дерева среднего объема hc = 2 см; ножи фрезы с косой заточкой у = 0,17 рад; число ножей на фрезе z = 4; средняя ско­ рость резания 14 м/сек; продольное перемещение дерева — цепным транспорте­ ром; часовая производительность 30 м3-. ,

189

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ