Диаметр пильного диска определяется по формуле

, (2.34)

где d₁ – диаметр шкива, м; d – максимальный диаметр распиливаемых хлыстов, м: ; V_х – объем максимального хлыста (объем среднего хлыста, увеличенный условно на 20÷30%), м³; а₃ – запас на неровности хлыста: а₃ =0,02÷0,03 м; е₁ – запас на затрачивание пилы: е₁ =0,07÷0,10 м; f – запас на размещение ограждения шкива: f =0,02÷0,03 м.

Диаметр шкива определяется по формуле d₁= . Для расчетов можно считать диаметр прижимных шайб d₂ больше, чем d₁÷2f. Поэтому в формуле (2.34) принять f=0, а вместо d₁ подставить d₂, равный .

Размеры круглых пил и их параметры регламентируются ГОСТ, поэтому полученное по формуле (2.34) значение D необходимо округлить до ближайшего целого числа в соответствии с данными табл.П.6.5.

Толщина пильного диска устанавливается по формуле S = и может составлять 4,0; 4,5; 5,0; 5,5 мм. Число зубьев пил Z = 72; 96 или 120. Шаг зубьев

. (2.35)

Высота зубьев h = , радиус межзубовых впадин r = .

Ширина пропила принимается равной

, (2.36)

где с_р – величина развода на одну сторону; при диаметрах пил свыше 1 м для твердых пород с_р =0,75÷1,0 мм, для мягких пород с_р =1,0÷1,5 мм.

Усилие резания может быть найдено из выражения

, H, (2.37)

где В, Н – соответственно ширина и высота (проекции длины дна пропила на плоскость, перпендикулярную направлению подачи) пропила, м; К – удельная работа резания при пилении, Дж/м³; u, υ – скорости подачи и резания, м/c.

На практике чаще всего применяется подача, направленная по радиусу пилы, поэтому .

Для круглых пил скорость резания с некоторым приближением может быть принята равной окружной скорости движения зубьев пилы:

, (2.38)

где ω – окружная скорость пильного вала, рад/с.

Удельная работа резания при пилении

, (2.39)

где K₀ – основное значение удельной работы резания, Дж/м³; a_п – поправочный коэффициент на породу: для ели a_п =0,9, сосны a_п =1,0, березы a_п =1,2÷1,3; a_w – поправочный коэффициент на влажность: при пилении воздушно-сухой древесины a_w =1,0; при пилении свежесрубленного и сплавного леса a_w =0,85÷0,90; a_ρ – поправочный коэффициент на затупление зубьев пилы, a_ρ= ( – число часов работы пилы после заточки: <6 ч).

Основное значение удельной работы резания

, Дж/м³, (2.40)

где B – ширина пропила, м; u_z – подача на один зуб.

, (2.41)

При пилении на пилу действуют сила резания Р_р и сила отжима Р₀:

, (2.42)

где α₀ –коэффициент, зависящий от угла резания и степени затупления зубьев. Для пил с симметричными зубьями и углом резания 2,013 рад α₀

Для надежного крепления пилы необходимо силой прижима гайки создать момент сил трения между пилой и шайбой, достаточный для преодоления момента, вызываемого сопротивлением резанию.

Сила прижима гайки

, (2.43)

где d^’₂ – диаметр приложения равнодействующей сил трения между шайбой и пилой: d^’₂ , м; μ – коэффициент трения скольжения между пилой и шайбой, 0,14÷0,17; φ – коэффициент запаса, равный 1,5.

Производительность раскряжевочной установки с продольным перемещением хлыстов, м³/см, определяется по формуле

, (2.44)

где φ ₁ – коэффициент использования времени смены: φ ₁ = 0,80; φ₂ – коэффициент загрузки установки: φ ₂ =0,85; Т_см – продолжительность смены, ч; V_х – объем среднего хлыста, м³.

Для практических расчетов можно считать

. (2.45)

Время, затрачиваемое на пропилы при раскряжевке одного хлыста,

, (2.46)

где n_p – число пропилов при раскряжевке одного хлыста; t_p – время, затрачиваемое на один пропил, с.

, (2.47)

где – средняя длина хлыста, м: ; – длина отпиливаемой вершины: =1,5÷2,0 м; – средняя длина сортимента, м.

, (2.48)

где d_x – средний диаметр хлыста, м: d_x= ; P – запас между поверхностью хлыста и пилой, находящейся в исходном состоянии: P =0,15÷0,20 м; u – скорость подачи (скорость надвигания пилы на хлыст),м/с; u_x – скорость возврата пилы в исходное состояние: u_x≈1,0 м/с.

Время на продольное перемещение хлыста

, (2.49)

где – путь, проходимый хлыстом на замедленной скорости перед каждым пропилом: =0,25÷0,40 м; n₁ – число переходов транспортера на замедленную скорость: n₁=n_p-1; – основная скорость продольного транспортера, подающего хлыст: ≈1,2 м/с; – замедленная скорость продольного транспортера, подающего хлыст: ≈0,4 м/с.

При постоянной скорости движения подающего транспортера в формуле (2.49) нужно применять =0.

Время на вспомогательные операции (подачу команд, зажим хлыста, сброску сортиментов) приблизительно можно принять равным

, (2.50)

где t_в – время, затрачиваемое на вспомогательные операции при одном пропиле: t_в =2÷3 с.

Мощность, расходуемая на пиление, определяется по формуле

, Вт, (2.51)

где – КПД передачи от двигателя к пиле: =0,80÷0,95.

Усилие и скорость резания рассчитываются по формулам (2.37) и (2.38).

Принимая мощность механизмов зажима хлыста, подачи и сброски сортиментов с приемного транспортера на сортировочный не очень большой, определим мощность, потребляемую продольным подающим транспортером:

, Вт, (2.52)

где q – вес одного погонного метра тягового устройства, Н; L_т – длина подающего транспортера, м; μ₁– коэффициент трения тягового устройства по направляющим: μ₁=0,20÷0,25; Q – вес хлыста, перемещаемого подающим транспортером, Н; η_п – кпд привода подающего транспортера: η_п =0,90÷0,95; – скорость тягового устройства транспортера, м/с.

, (2.53)

где – средняя длина хлыста, м; – длина неразделываемой части вершины: =1,5÷2,0 м; – максимальная длина отрезка в вершинной части хлыста: =4,0 м; – разрыв между подаваемыми хлыстами: =2,0÷2,5 м.

, (2.54)

где γ – объемный вес древесины.

После определения мощности, расходуемой на пиление и продольное перемещение хлыста, строится график потребления мощности раскряжевочной установкой.

 

Рис.2.9. График потребления мощности раскряжевочной установкой

 

Пример графика для числа перемещений хлыста перед каждым пропилом n_p=5 приведен на рис.2.9. Время отдельного продольного перемещения перед каждым пропилом t_п может быть определено как частное от деления на n_p. Суммарное время на один пропил складывается из времени, затрачиваемого непосредственно на пиление t_р, и времени на вспомогательные операции t_в.

Задания для выполнения практической работы

1) Составить принципиальную схему раскряжевочной установки, описать ее работу.

2) Рассчитать параметры пильного механизма.

3) Определить технологические параметры раскряжевочной установки, построить график потребления мощности раскряжевочной установкой.

 

2.4. Раскряжевочные установки
с поперечным перемещением лесоматериалов

Раскряжевочные установки с поперечным перемещением лесоматериалов делятся на слешеры и триммеры с пилением движущегося и неподвижного хлыста. Слешеры включают в свой состав пильный и подающий механизмы, устройство для ориентирования хлыста относительно пил и системы управления. Слешеры распиливают все хлысты по одной схеме раскроя и реализуют обезличенный метод раскроя. Триммеры с пилением движущегося хлыста в отличие от слешеров имеют еще механизм введения пил в работу. Схема раскроя будет зависеть от количества пил и их последовательности при раскряжевке того или иного хлыста. Пилы могут участвовать в пилении в любом сочетании друг с другом, при этом применяется программный метод раскроя. Триммеры с пилением неподвижного хлыста, кроме этого, имеют механизм зажима хлыста при пилении и сбрасывании отпиленных сортиментов, используют программный метод.

При расчете параметров раскряжевочных установок с поперечным перемещением лесоматериалов первоначально считаем, что шкивы пильных валов вынесены за пределы слешерной установки и их диаметр не влияет на выбор диаметра круглых пил. В этом случае диаметр пильного диска

, (2.55)

где d – максимальный диаметр распиливаемых хлыстов и бревен, м; Н_п – расстояние от центра пильного диска до поверхности направляющих, по которым перемещаются хлысты и бревна (рис.2.10, a), м: Н_п ; e₁ – запас на износ пилы при ее заточке: e₁=0,10÷0,15 м; a₃ – запас на кривизну ствола, закомелистость, наплывы и пр., м: a₃=0,02÷0,03.

Диаметр пилы уточняется по ГОСТ 980-69 (табл. П.6.5). По данному диаметру, как и для раскряжевочной установки с продольным перемещением хлыстов, определяются толщина пильного диска S, число зубьев Z, шаг зубьев t, высота зубьев h, радиус межзубовых впадин r, ширина пропила B, диаметр шкива d₁= , диаметр прижимных шайб d₂= .

Если шкивы прижимных валов находятся под площадкой слешера, то расстояние от центра пильного диска до направляющих должно быть больше половины диаметра шкива, чтобы исключить трение обода шкива о настил площадки слешера, т.е. Н_п .

б)

а)

 

Рис.2.10. Схемы для определения: а - диаметра пильного диска; б - пути,

проходимого бревном или хлыстом при пилении

 

При пилении (от начала пропила до полного распиливания) бревно или хлыст проходит путь (рис.2.10, б)

, (2.56)

где – расстояние по вертикали между центрами пильного диска и бревна:

Расстояние между крюками подающего транспортера должно быть в 1,5÷2,0 раза больше максимального диаметра бревна или хлыста, чтобы хлысты и бревна с некоторой кривизной укладывались в ячейку, образованную двумя смежными рядами крюков. В то же время следующее бревно должно быть окончательно распилено данной пилой. Расстояние между крюками кратно шагу цепи t_ц. Эти условия можно представить в следующем виде:

(2.57)

где n₂ – число звеньев цепи между смежными крюками (любое целое число).

По этим формулам при известных параметрах цепи, L_п и D рассчитывается расстояние между крюками и числом звеньев между смежными крюками. Параметры цепи, в частности шаг t_ц, выбираются по условному типу цепи из табл.П.6.6.

Число цепей подающего транспортера определяется из условия, что каждый выпиленный сортимент должен опираться не менее, чем на две цепи, т.е.

, (2.58)

где n_п – число пил на слешере.

Для равномерной загрузки привода слешера необходимо, чтобы моменты вступления в работу отдельных пил были сдвинуты по времени друг относительно друга. Это положение соблюдается, если смежные валы располагаются один от другого на расстоянии

, (2.59)

где m – любое целое число, включая ноль.

Расстояние между смежными валами, у которых пильный диск одного вала может пересекать другой вал (рис.2.11, а), должно соответствовать условию

, (2.60)

где d_в – диаметр пильного вала: d_в =0,08÷0,10 м; C₁ – запас между режущей кромкой пильного диска и валом: C₁=0,012÷0,015 м.

В этой связи расстояние между пильными валами, определенное по формуле (2.59), при необходимости следует проверять по условию (2.60). На рис.2.11, б показан пример рационального расположения пильных валов. Расстояние между пильными валами 1 и 2 путем подбора m выбиралось в соответствии с условием (2.60). Расстояние между валами II и III не требует проверки, так как пильный диск любого из этих валов не пересекает другой вал, поэтому можно принять m=0. Расстояние между валами III и IV должно быть таким, чтобы пильный диск IV-го вала не пересекал II вал, т.е. нужно учесть расстояние между валами II и III. В такой последовательности рассчитывается расстояние между валами для слешеров с любым количеством пил.

б)

а)

Рис.2.11. Расчетные схемы слешера:

а – определение расстояния между пильными валами;

б – рациональное размещение пильных валов

 

Усилие резания Р_р , Н, определяется по формуле (2.37). Значение удельной работы резания К и скорости резания находится соответственно из выражений (2.41) и (2.42). Окружную скорость пильных валов ω следует принять равной окружной скорости пильного вала раскряжевочной установки с продольным перемещением хлыстов. Скорость цепей подающего транспортера будет представлять собой скорость подачи u.

Мощность N_p, расходуемая на пиление одной пилой, находится по формуле (2.51). Мощность, расходуемая на пиление слешерной установкой,

, Вт, (2.61)

где – коэффициент одновременности работы пил слешера. При рациональном размещении пильных валов с использованием выражения (2.59)

. (2.62)

Производительность слешера может быть подсчитана по формуле

, м³/см, (2.63)

где φ₁ – коэффициент использования времени смены: φ₁=0,80; φ₂ – коэффициент загрузки крючьев подающих цепей: φ₂=0,60÷0,80; V – средний объем одного бревна или хлыста, м³.

Задания для выполнения практической работы

1) Составить принципиальную схему слешерной установки, описать ее работу.

2) Выполнить расчет пильного механизма пильного механизма.

3) Определить параметры подающего цепного транспортера, размещение пильных валов.

4) Определить технологические параметры слешера.