1.3.2. Пиление древесины

Процесс пиления значительно сложнее, чем резание элементарным резцом. При пилении одновременно работают несколько режущих кромок, отделение стружки происходит в закрытом пространстве, называемом пропилом. В зависимости от положения плоскости пропила относительно волокон древесины различают три направления пиления: поперечное (плоскость пропила перпендикулярна на­правлению волокон древесины), продольное (плоскость пропила параллельна направлению волокон древесины), смешанное (плоскость пропила расположена под углом меньше 1,57 рад к направлению волокон древесины).

Схема срезания дерева цепной пилой показана на рис. 1.7.

P_п

Рис. 1.7. Схема срезания дерева цепной пилой

Тяговое усиление, сообщаемое пильной цепи ведущей звездочкой, находится из выражения

, (1.48)

где Z₀ - монтажное натяжение пильной цепи, H; P_n - усилие резания при пилении, H; P_u-усилие подачи при пилении, Н; µ-коэффициент трения пильной цепи о шину (µ = 0,2); g – ускорение свободного падения, м/с²; ℓ-расстояние между осями звездочек пильного аппарата, м; m – масса 1 пог.м. пильной цепи (приложение 5), кг.

_, (1.49)

где k_n - удельная работа резания при пилении, Дж/м³; b_n – ширина пропила, м; H_n – высота пропила, м; u – скорость подачи, м/с; υ – скорость резания, м/с.

Средняя высота пропила H_n, м, за время срезания дерева и скорость подачи u, м/с, определяются из выражений:

, (1.50)

, (1.51)

где d_c – диаметр дерева в месте срезания, м; П_ч.п – производительность чистого пиления, м²/с.

Усилие подачи при пилении рассчитывается по формуле

. (1.52)

Удельная работа резания при пилении определится по формуле

, (1.53)

где а_п, а_w, а_ρ- поправочные коэффициенты, учитывающие влияние на удельное сопротивление резанию при пилении соответственно породы, влажности и затупления пилы (приложение 5); а_ρ – поправочный коэффициент, учитывающий состояние распиливаемой древесины, для талой древесины = 1, для мерзлой = 1,3…1,5 (в зависимости от температуры); k_о – основная удельная работа резания (для воздушно-сухой сосны острыми пилами), Дж/м³.

Основная удельная работа резания находится из таблиц приложения 5 в зависимости от ширины пропила b и подачи на зуб u_z или по формулам

; (1.54)

, (1.55)

где t_ст – шаг одноименных строгающих зубьев. Для цепей ПЦУ-20, ПЦУ-30 , гдеt- расстояние между осями шарниров цепи.

Мощность, потребная на пиление, Вт,

. (1.56)

Производительность чистого пиления – это площадь пропила, которая может быть произведена пилой в единицу времени и измеряется в м²/с.

При поперечном пилении круглого леса

, (1.57)

где t – время пропила, с.

Подставляя значение u из уравнения (1.56), получим

. (1.58)

Время, затраченное на один пропил, найдется по формуле

, (1.59)

где – коэффициент использования производительности чистого пиления.

Задания для выполнения практической работы

1. Резание элементарным резцом

1. Изучить виды резания элементарным резцом.

2. Произвести расчет удельного сопротивления, усилия и мощность резания элементарным резцом.

3. Рассчитать и построить графики функций Р_р=f(h) и N_р=φ(h) при h =0,2·10^-4; 0,4·10^-4; 0,6·10^-4; 0,8·10^-4; 1·10^-4.

2. Пиление цепными пилами

1. Вычертить схему срезания дерева цепной пилой.

2. Рассчитать тяговое усилие, сообщаемое пильной цепи ведущей звездочкой.

3. Рассчитать мощность, потребную на пиление.

4. Рассчитать среднее время, необходимое для выполнения одного пропила при раскряжевке сортиментов.

5. Рассчитать и построить графики функций Р_n=f(d_c) и N_n=φ(d_c) при d_c =0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 м.

Пример расчета №1. Определить удельную работу резания при пилении свежесрубленного елового кряжа диаметром d_с = 0,3 м круглой пилой с приводом мощностью N_n = 10 кВт = 1010³ Вт, шириной пропила b = 3,5 мм = 3510^-4 м и подачей на зуб 0,3 мм.

Значения параметров определим по данным приложения 5 (k₀ = 49 МДж/м³ = 4610⁶ Дж/м³; = 0,9;= 1.1). Продолжительность работы пилы принимаем 0,5 часа, при этом= 1,2. Древесина талая, поэтому= 1.

К = 490,91,21 = 58 МДж/м³ = 5810⁶ Дж/м³

Пример расчета №2. Определить время пропила свежеcрубленного елового кряжа диаметром d_c = 0,3 м круглой пилой с приводом мощностью N_n = 10 кВт = 1010³ Вт, шириной пропила b = 3,5 мм = 3510^-4 м и подачей на зуб 0,3 мм.

По формуле (1.53) находим удельную работу резания при пилении. Значения параметров берем из таблиц приложения 5 (= 49 МДж/м³ = 4610⁶ Дж/м³), (= 0,9), (= 1.1). Продолжительность работы пилы принимаем 0,5 часа, при этом = 1,2. Древесина талая, поэтому= 1.

k_n = 490,91,21 = 58 МДж/м³ = 5810⁶ Дж/м³

Используя формулу (1.58), находим производительность чистого пиления

.

Принимая и подставляя значения в формулу (1.59), находим

= 1,8 с.