книги из ГПНТБ / Якунин Н.К. Распиловка бревен и брусьев на круглопильных станках по материалам иностранной печати

малых подачах на зуб. Это видно и из рис. 4. Например, при числе оборотов пильного вала 700 в минуту и увеличении по­

дачи на зуб в 2 раза (с 1,27 мм до 2,54 мм) мощность, расходуе­ мая на резание, возрастает менее чем в 2 раза. Из рис. 4 видно также, что увеличение скорости подачи в 2 раза вызывает уве­ личение энергозатрат на 75%'.

Эти выводы, сделанные Эндрюсом, также совпадают с ре­ зультатами отечественных исследований, проведенных Централь­ ным научно-исследовательским институтом механической обра­

ботки древесины (ЦНИИМОД), Архангельским лесотехниче­ ским институтом (АЛТИ), Белорусским лесотехническим инсти­

Влияние ширины лопаточки зуба на расход мощности

Ширина лопаточки плющеных зубьев определяет ширину пропила, которая оказывает влияние на энергозатраты, продол­ жительность работы пилы и зубьев и на качество поверхности распила. Если ширина лопаточки большая, то происходит умень­ шение процента полезного выхода древесины, увеличение энер­ гозатрат и уменьшение количества переточек, что способствует

увеличению срока службы зубьев, а за счет увеличения зазора между пилой и стенками пропила улучшаются условия работы

пильного диска. При уменьшении ширины лопаточки зубьев происходит уменьшение ширины пропила, увеличение полезного выхода, снижение энергозатрат, но ухудшаются условия работы пилы, увеличивается количество переточек, а это сокращает срок службы зубьев. Следовательно, невыгодно иметь как чрез­ мерно широкие лопаточки зубьев, так и слишком узкие.

В целях изыскания оптимальной ширины лопаточек зубьев

Эндрюс провел.спецальные опыты. В опытах были использованы пилы диаметром 1220 мм толщиной 4,57 мм (№ 7) и 4,19 мм

(№ 8) с четырьмя ширинами лопаточек зубьев: 5,6; 6,4; 7,2 и 8 мм. Распиливались бревна четырех пород: белой сосны, белой ели, желтой березы и горного клена. Опыты с пилами, имею­ щими ширину лопаточки зубьев 5,6 мм, не дали положительных результатов, так как из-за малой ширины лопаточек зазор

между пилой и стенками пропила был недостаточным и нор­ мальную работу пил обеспечить не удалось. Пилы в течение

одного реза сильно нагревались и давали зарезания.

Пилы с другими ширинами лопаточек зубьев работали нор­

мально.

Результаты этих опытов показаны на рис. 5.

Из данных рис. 5 видно, что с увеличением ширины лопато­ чек зубьев с 6,4 до 8 мм мощность, расходуемая на резание,

возрастает примерно на 20 л. с., или на 23%.

При ширине лопаточек 6,4 мм придется чаще переплющивать и затачивать зубья, чем при ширине лопаточек 8 мм.

9

Эндрюс установил, что уменьшение ширины лопаточек зубьев с 7,2 до 6,4 мм сокращает продолжительность службы вставных зубьев почти на 50%, следовательно, зубья приходится заменять

это обеспечит устойчивую работу

пил в процессе пиления может показать только производствен­ ный опыт, о котором в работе ничего не сказано. Поэтому при­ веденные выше суждения автора нуждаются в практической проверке.

Влияние затупления зубьев на процесс распиловки

Известно, что интенсивность затупления зубьев пил зависит от различных факторов: сорта стали, из которой сделаны пилы, от породы распиливаемой древесины и ее гидротермического состояния, от условий содержания, транспортировки и хранения бревен, от величины подачи на зуб, скорости резания и т. д.

Опытами установлено, что чем меньше величина подйчи на зуб, тем зубья изнашиваются (истираются) быстрее и процесс затуп­ ления протекает более интенсивно. В целях выявления харак­ тера затупления зубьев пил при распиловке бревен Эндрюс провел специальные опыты. Для этих опытов были применены

круглые пилы диаметром 1220 мм с числом зубьев 38 шт., имею­ щих ширину лопаточек 7,15 мм ( — 7,2 мм). Число оборотов пильного вала было 700 в минуту, что давало скорость реза­ ния 45 м/сек. Скорость подачи (скорость рабочего хода те­

лежки) составляла 50 м/мин, подача на зуб была равна 1,88 мм.

Опыты проводились на. древесине белой сосны. Всего было вы­ пилено 16,8 м3 пиломатериалов. Бревна содержали в коре боль­ шое количество ила, песка и прочих инородных включений. Все

10

это полностью отвечало производственным условиям работы пил. Мощность, расходуемая на пиление, записывалась при распиловке контрольных брусьев толщиной 250 мм в начале опытов и после выпиливания каждых 2,4 м3 пиломатериалов.

Результаты опытов показаны на рис. 6. Как видно из приве­ денных на этом рисунке данных, в начале распиловки мощность,

расходуемая на пиление, растет довольно быстро, а это свиде­

тельствует о более интенсивном затуплении зубьев при выпи­ ловке первых 2,4 м3 пиломатериалов. В дальнейшем кривая

затупления зубьев выравнивается и идет медленнее.

В начале опытов (см. рис. 6) для распиловки контрольных

брусьев толщиной 250 мм требовалось 47 л. с., а после выпи-

КоличестВо Выпиленного пиломатериала S mj

Рис. 6. Зависимость между остротой зубьев и мощ­ ностью, расходуемой на пиление

ловки 16,8 м3 пиломатериалов для распиловки тех же контроль­ ных брусьев требовалось 53,1 л. с., т. е. на 13% больше. После

выпиловки 9,6 м3 пиломатериалов Эндрюс обнаружил легкое нагревание пилы, не влияющее на качество распиловки. После выпиловки 13,2 м3 на поверхности пиломатериалов появилась мшистость, которая, по мнению Эндрюса, была результатом некоторого затупления зубьев пилы. Тупые зубья не перерезали волокна древесины, а скорее разрывали их. При выпиловке по­ следних 2,4 м3 пиломатериалов на поверхности досок появились следы рубки, ухудшающие качество распиловки.

В заключение Эндрюс считает, что за степенью затупления зубьев должен следить станочник. Но для некоторой придержки он рекомендует проводить смену пил после выпиловки 9,6 м3 пиломатериалов.

Необходимо отметить, что оценка качества распиловки в этих опытах проводилась путем глазомерного осмотра, который за­

висит от субъективных качеств наблюдателя. Поэтому к данной оценке следует подходить критически.

11

Мощность, расходуемая круглопильными станками

Мощность, потребляемая станком в процессе пиления и необ­ ходимая для обеспечения его нормальной работы, в различных

производственных условиях зависит от различных факторов. Недостаток мощности привода ведет к снижению числа обо­

ротов пильного вала, увеличению подачи на зуб и, как след­ ствие этого, к снижению производительности станка и ухудше­ нию качества пилопродукции, а избыток мощности привода дает нерациональное ее использование, что также является отрица­ тельным моментом.

Учитывая все это, Эндрюс путем специальных опытов стре­ мился установить оптимальное значение мощности привода круглопильных станков применительно к различным производ­ ственным условиям и наиболее правильное сочетание скоростей резания и подачи для более рационального использования этой мощности. Для опытов были использованы бревна различных канадских пород древесины.

В первой серии опытов соблюдались скорости резания и по­ дачи, обычно применяемые на малых канадских лесопильных

заводах. Число оборотов пильного вала составляло 700 в ми­

нуту, скорость подачи — 51 м/мин.

Результаты опытов для белой сосны, белой березы, желтой березы и горного клена приведены в табл. 1.

Таблица 1

Средняя.мощность, потребляемая круглопильным станком при распиловке белой сосны, белой и желтой березы, горного клена

Мощность, расходуемая на пиление, в л. с.

число оборотов пильного вала п = 700 об/мин; диаметр пилы D = 1220 мм; число зубьев z = 38 шт.

Эти данные представляют практический интерес для наших Лесопильных заводов и могут служить ориентировочным матет

риалом.

Учитывая данные, приведенные в табл. 1, а также и то, что расход мощности для одинаковых высот пропила и характери­ стик станка зависит от объемного веса древесины, Эндрюс

12

интерполировал данные этих опытов и распространил их на

Примечание. Число оборотов пильного вала п = 700 об/мин; диа­ метр пилы D = 1220 мм; число зубьев z = 38 шт.

Для обеспечения бесперебойной работы основного кругло­

пильного станка и прочего оборудования завода Эндрюс счи­

тает необходимым к мощности привода механизма резания станка, приведенной в табл. 2, добавить для тележки механизма

подачи 10—15 л. с., для пилы поперечного раскроя 3—5 л. с.,

для вспомогательной верхней приставной пилы 15—20 л. с. и

для транспортеров около 2 л. с., а всего 30—40 л. с. Следова­ тельно, для нормальной работы завода требуется мощность не менее 100 л. с.

В табл. 2 по левую сторону ступенчатой линии отделены по­ роды древесины различных высот пропила, которые могут быть распилены на лесозаводе, оснащенном таким же оборудованием, которое было установлено на опытном лесопильном заводе (основной круглопильный станок, вспомогательная приставная пила для продольной распиловки древесины, пилы для попе­

речного раскроя пиломатериалов).

Например, наибольший диаметр бревен белой сосны, кото­ рые могут быть распилены на таком заводе, равен 350 мм, аме­

риканской лиственницы 250 мм, желтой березы 200 мм, а белого дуба 150 мм.

13

Данные табл. 1 и 2 могут служить ориентировочным мате­ риалом для наших лесопильных заводов при определении мощ­ ности привода круглопильных станков, распиливающих бревна.

Эффективное использование мощности привода в различных

производственных условиях также зависит от различных факто­ ров. Существенное значение при этом имеют скорости резания и подачи. Поэтому во второй серии опытов данной группы Эндрюс стремился найти наиболее рациональное их сочетание. Известно, что как скорость резания, так и скорость подачи можно изменить независимо друг от друга, но при конкретном числе зубьев на пиле их сочетание определяет величину подачи на зуб, которая оказывает влияние как на энергозатраты, так и

Рис. 7. Зависимость между мощностью, расхо­ дуемой на пиление, и скоростью подачи для трех скоростей резания:

/ — при 400 об/мин; 2 —при 700 об/мин; 3 — при

1000 об/мин

на количество выпиливаемой пилопродукции. Если скорость резания (при конкретной пиле) постоянная, а скорость подачи

увеличивается, то и подача на зуб увеличивается. Если скорость подачи поддерживается постоянной, а скорость резания умень­ шается путем уменьшения числа оборотов пильного вала, то

подача на зуб (при конкретной пиле) увеличивается, а если число оборотов пильного вала увеличивается, то подача на зуб

уменьшается.

Одинаковую подачу на зуб можно получить при различном сочетании скоростей резания и подачи. Например, подача на зуб 1,96 мм (—2,00 мм) для пилы с 38 зубьями может быть получена при скорости подачи 51 м/мин и числе оборотов пиль­ ного вала п = 700 об/мин, или при скорости подачи 29 м/мин и

1000 об/мин.

Влияние скорости резания и подачи на мощность, расходуе­ мую при распиловке брусьев белой сосны толщиной 200 мм и с объемным весом 0,326—0,375 г/см3, показано на рис. 7.

14

Как видно из данных рис. 7, увеличение числа оборотов пильного вала (увеличение скорости резания) при постоянной скорости подачи вызывает увеличение энергозатрат. Например,

для скорости подачи 42 м/мин при распиловке брусьев белой сосны энергозатраты были равны при числе оборотов пильного вала 400 в минуту 28 л. с., при 700 оборотах в минуту 34 л. с., а при 1000 оборотах в минуту 40 л. с. Эндрюс правильно счи­ тает, что при неизменной скорости подачи увеличение скорости резания вызывает уменьшение подачи на зуб и большее измель­ чение опилок, за счет чего и происходит увеличение энерго­ затрат.

Для более наглядного сравнения различных процессов реза­ ния Эндрюс, по данным мощности, расходуемой на пиление

(рис. 7), вычислил затраченную работу. Результаты этого рас­

чета приведены на рис. 8.

При скорости подачи 51 м/мин и числе оборотов пильного вала 700 в минуту для распиловки бруса длиной 300 мм тре­ буется работа 1044 кгм (эта величина на рис. 8 показана гори­ зонтальной пунктирной линией).

При уменьшении числа оборотов пилы с 1000 до 700 в ми­ нуту или с 700 до 400 в минуту (рис. 8) при сохранении по­ стоянной скорости подачи порядка 51 м/мин затрачиваемая работа уменьшается примерно на 18%. За счет этого про­ исходит экономия мощности и повышение эффективности станка.

Но уменьшение скорости резания вызывает увеличение по­ дачи на зуб и увеличение усилия на зуб для срезания более

крупной стружки. Для определения влияния больших усилий резания на процесс пиления Эндрюс провел специальные опыты

отклонений от нормальной работы пилы и зубьев, а качество

распиловки почти не пострадало. Необходимо отметить, что утверждение о том, что при увеличении подачи на зуб до 4,45 мм качество почти не пострадало, является сомнительным,

так как опыты, проведенные в Советском Союзе, говорят об обратном.

Своими опытами Эндрюс установил, что при числе оборотов пилы 1000; 700; 400 в минуту изменение скорости подачи оказы­ вает влияние на количество работы. При уменьшении скорости подачи при каждой из трех скоростей резания происходит уве­ личение количества работы, а при увеличении скорости подачи количество затрачиваемой работы уменьшается, что видно и из рис. 8.

15

Из всего этого Эндрюс делает правильный вывод о том, что при недостатке в мощности привода целесообразно снизить ско­

рость резания с одновременным допустимым повышением ско­ рости подачи.

Осуществление этого мероприятия возможно потому, что уменьшение энергозатрат от снижения скорости резания будет больше, чем их рост от увеличения (в возможном пределе) ско­ рости подачи.

Кроме того, снижение скорости резания уменьшает нагрев

пилы и ее отклонение в стороны в процессе пиления. Поэтому пиломатериал будет иметь более точные размеры без уменьше­ ния производительности станка.

Рис. 8. Зависимость между работой, затрачивае­ мой на пиление, и скоростью подачи для трех ско­ ростей резания:

51 м/мин станок работает с перегрузкой и требует снижения скорости подачи, то Эндрюс справедливо утверждает, что более

эффективное использование имеющейся мощности " привода будет при числе оборотов пильного вала 400 в минуту и той же скорости подачи. Снижение числа оборотов пилы с 700 до 400

в минуту дает экономию мощности на 18%. При достаточной мощности привода Эндрюс считает экономически целесообраз­

ным повышение скорости подачи с таким расчетом, чтобы по­

дача на зуб не превышала допустимой величины. Ссылаясь на рис. 8, он считает возможным и экономически более целесооб­ разным при числе оборотов пилы 700 в минуту работать со ско­

ростью подачи 75 м/мин, а не 51 м/мин. При этом к. п. д. станка

увеличивается на 5%. Он считает, что такое увеличение ско­

рости подачи вызовет некоторый рост мощности, расходуемой на резание, но это будет компенсировано повышением произво­

16

В результате проделанных опытов Эндрюс приводит следую­

щие данные о среднем размере энергозатрат по типам зубьев для всех пород использованной им древесины.

Зубья со стружколомателем, тип № 1 — 59,4 л. с. Зубья со стружколомателем, тип № 2 — 57,1 л. с. Зубья с пирамидальным острием — 56,2 л. с.

Анализируя эти данные, Эндрюс делает следующие выводы:

1.Наибольшая эффективность была получена от работы пил

сдолотообразными зубьями радиусом 13 мм, которые требо­

вали наименьших энергозатрат. Это он объясняет более рацио­ нальной геометрией кончиков зубьев, создающей более благо­ приятные условия резания.

2. Наименьшую эффективность дали зубья типа № 1 и № 2, со стружколомателями, на которых энергозатраты оказались более высокими. На этих зубьях опилки получались очень мел­ кими.

Оценив'ая качество распиловки, Эндрюс приходит к выводу, что все типы долотообразных зубьев дают одинаково хорошее качество поверхности распила.

Из всего вышеизложенного видно, что Эндрюс в своих выво­ дах и обобщениях охватил широкий круг вопросов, связанных с процессом работы круглыми пилами.

Ряд выводов и рекомендаций, сделанных Эндрюсом, может

быть использован нашими заводами при распиловке бревен на круглопильных станках. Некоторые выводы и суждения нужда­ ются в практической проверке, о чем было сказано выше.

Необходимо отметить, что из всех иностранных работ по распиловке бревен на круглопильных станках работа Эндрюса является более обстоятельной.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА РАСПИЛОВКИ КРУГЛОГО ЛЕСА НА РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ СТАНКОВ

(По данным американских и шведских исследований)

В целях выявления оборудования, на котором наиболее-

целесообразно распиливать бревна диаметром 150—300 мм, Мэдисоновская лаборатория лесных продуктов в США в 1954 г.

провела специальную исследовательскую работу.

Для сравнения эффективности распиловки бревен на различ­ ных лесопильных станках и при различном их сочетании лабо­ ратория взяла однодневную выработку одиннадцати заводов с различным оборудованием, а затем с учетом стоимости их по­ стройки и эксплуатационных расходов была определена ориен­ тировочная стоимость выработки 1000 досковых футов (2,36 м3) пиломатериалов.

18