Техническая характеристика балансово-вырабатывающих станков

Классификация дровокольных станков

Этапы разви-тия стан-ков	№ схе-мы станка	Тип привода станка	Направление подачи	Положение кряжа	Направление внедрения клина в кряж	Вид движения	Движу-щийся элемент
	1.1 1.2	Механи-ческий	Вертикальное	Вертикальное	Осевое	Колебательное Возвратно-поступательное	Клин Клин
	2.1 2.2	-//-	Горизонтальное	Горизонтальное	-//-	То же	Кряж Клин
	3.1 3.2	-//-	-//-	-//-	-//-	Непрерывное	Кряж Клин
	4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6	Гидравлический	-//-	Вертикальное То же Горизонтальное То же	-//- -//- -//- Радиальное То же -//-	Возвратно-поступательное То же -//- -//- -//-	Кряж Клин Кряж Клин Кряж Клин
	5.1 5.2 5.3 5.4	-//-	Вертикальное То же -//- -//-	Вертикальное То же Горизонтальное То же	Осевое То же Радиальное То же	-//-	Кряж Клин Кряж Клин

Схема горизонтального дровокольного станка с вертикальным расположением подлежащего расколке кряжа как с надвиганием кряжа на клин, так и с надвиганием клина на кряж является мало вероятной, в то время как при надвигании клина на кряж обеспечивается более выгодная технологичность потока в результате неизменности плоскости размещения торцов кряжа в процессе раскалывания, чем облегчается механизация околостаночных работ и создаются условия для маневренного регулирования свободного хода исполнительного механизма клинообразного тела при расколке кряжей различных диаметров путем использования сменных подставок между опорой и кряжем.

Таблица 2

Схемы станков

К пятой группе гидравлических дровокольных станков отнесены схемы с вертикальным надвиганием, причем, по мнению Т.М. Шкиря, наиболее перспективным является радиальное направление внедрения клина в кряж при горизонтальном его размещении (5.4). Преимущества состоят в том, что отсутствует работа, затрачиваемая на трение между поддерживающими элементами станка и перемещаемым рабочим органом; уменьшается производственная площадь дровокольной линии в результате размещения исполнительного органа основного клинообразного тела в вертикальной плоскости при горизонтальном неподвижном положении кряжа в процессе раскалывания.

На рис. 1 приведены наиболее часто используемые в настоящее время схемы механических колунов. Раскалывание круглых поленьев пополам производится одним вертикально расположенным клином (рис. 1, а, б); для раскалывания на четыре части колун дополнительно снабжают горизонтальными клиньями, перемещающимися вверх или вниз и устанавливающимися по центру раскалываемого полена (рис. 1, б). Чурак может надвигаться на клин также при помощи непрерывно движущейся цепи (рис. 1, в); колуны этого типа называют цепными. Для выколки гнили используется кольцеобразный (рис. 1, г) или плоский горизонтально расположенный нож.

Рис. 1. Механические колуны: а – схема механического колуна с подачей от кривошипно-шатунного механизма; б – схема двухклинового колуна с гидроподачей; в – схема цепного колуна; г – схема станка для выколки гнили; д – схема усилий на клине; е – диаграмма раскалывания

При внедрении клина в древесину под действием его боковых граней в раскалываемом полене образуется щель, после чего лезвие клина уже не соприкасается с древесиной. При раскалывании в первый момент внедрение клина в древесину на глубину до l₀=L(20…25), где L – длина раскалываемого полена, усилие на клине резко возрастает и достигает наибольшего значения Р_max, в полене появляется щель. При дальнейшем продвижении усилие на клине падает до Р₁=Р_mах:(8…10). При углублении клина на величину l₁=L:(5…6) полено разваливается на две части и усилие на клине падает до нуля. Величина l₁ зависит от угла клина a (с увеличением a уменьшается l₁) и строения древесины (сучковатости, свилеватости и т. п.). На рис. 1, д, е приведены схема усилий на клине и диаграмма раскалывания.

Усилие Р_mах, которое необходимо приложить к клину, чтобы полено раскололось (т. е. в нем появилась щель), зависит от ряда факторов: угла клина, породы, длины, диаметра поленьев и т. д. При действии силы Р на каждой щеке клина возникают нормальное давление N и сила трения Р (рис. 1, д). Разрушение связей древесины по плоскости раскалывания происходит под действием сил Р_н, направленных перпендикулярно этой плоскости.

Клин механических колунов имеет плоские или криволинейные щеки. При плоских щеках угол клина a=40…50°, при криволинейных щеках острие клина (длиной около 40…50 мм) имеет a=10…15°, а далее щеки расходятся под углом 40…50°. Такая конструкция клина дает возможность получить меньшее усилие раскалывания Р_mах при небольшой глубине внедрения клина l₁.

У крестообразного клина горизонтальные ножи несколько сдвинуты назад по отношению к вертикальному; благодаря этому графики усилий на вертикальном и горизонтальном ножах оказываются также сдвинутыми и суммарное максимальное усилие на клине Р_mах лишь незначительно превышает максимальное усилие на одном ноже.

Одноклиновой дровокольный станок КЦ-7монтируется на сварной раме, на которой установлены стол с вертикальным раскалывающим клином, направляющий лоток, тяговый орган с упорами, ведущая и ведомая звездочки, зубчатые передачи, электродвигатель, редуктор и пусковая аппаратура.

Вертикальный раскалывающий клин укреплен неподвижно и имеет переменный угол заострения – начальный 20°, переходящий затем в 30°. Основание клина приварено к столу. Лоток служит для направления чураков или поленьев при их движении и подачи. Поленья упорами цепи надвигаются на клин и раскалываются на две части. Чтобы полено не могло смещаться вверх, лезвие клина имеет наклон 75…80° к горизонту.

Тяговым органом КЦ-7 служит пластинчатая роликово-втулочная цепь. В цепи на расстоянии 2,56 м друг от друга закреплены два упора-толкателя высотой 0,15 м. Во время надвигания чурака на клин упоры-толкатели опираются хвостовиком на втулку цепи. Такая конструкция позволяет передать максимальное раскалывающее усилие на тяговый орган. Цепь движется со скоростью 0,55 м/с. Верхняя ветвь цели скользит по опорной направляющей. Натяжение цепи производится регулировочными винтами, установленными около подшипников ведомой звездочки. Привод цепи осуществляется от электродвигателя через двухступенчатый цилиндрический редуктор, а затем через систему шестерен на ведущую звездочку. Колун снабжен маховиком. Пуск двигателя и остановка выполняются магнитными пускателями. Дровокольный станок обслуживают станочник и подсобный рабочий. Во время работы станочник находится с левой стороны по ходу движения цепи, под углом к лезвию клина, а подсобный рабочий — с правой стороны, за лезвием клина. Станочник придает необходимое положение чураку (по отношению к клину) у самого клина. Надвигание чурака на клин производится упором. Расколотые поленья поступают на транспортер. Толстые чураки сначала раскалывают на две части; одна половина возвращается по металлическому столу в исходное положение, а вторая половина подается в лоток. После того как первая половина будет расколота, в той же последовательности раскалывают вторую. Цепные колуны такого типа предназначены для раскалывания поленьев длиной до 1,25 м и диаметром до 0,6 м. Производительность станка в смену 100 – 120 м³.

Двухклиновой дровокольный станок КЦ-6 (рис. 2, а) по своей конструкции отличается тем, что позволяет раскалывать чурак на две-четыре части. Установочное (копирующее) устройство состоит из копира 1, оси копира 2, каретки 3, стержня с предохранительной пружиной 4, блока 5, противовеса 6 и разгрузочной пружины 7. Устройство представляет собой рычаг второго рода, на малом плече которого при помощи каретки 3 и стержня с предохранительной пружиной 4 подвешен горизонтальный клин.

Рис. 2. Дровокольный станок КЦ-6: а — кинематическая схема кольной части станка с устройством для автоматической установки горизонтального клина на уровне оси чурака; б – схема для определения усилия раскалывания

Копир 1 крепится к станине на оси 2 и опирается на разгрузочную пружину 7. Большое плечо рычага заканчивается копиром 1, опирающимся на поверхность раскалываемого чурака 18. Вертикальный клин 10 укреплен неподвижно на заднем конце станины. Горизонтальный клин 9 помещен за вертикальным клином и может перемещаться по направляющим 8 только вертикально. Чурак 18, находящийся в лотке станка 11, при надвигании упора цепи 12 раскалывается сначала вертикальным, а затем горизонтальным клиньями. Благодаря такой последовательности работы клиньев суммарное максимальное раскалывающее усилие мало изменяется по сравнению со станком КЦ-7.

Механизм включения (подъема) горизонтального клина 9 состоит из вала 13, педали 14, рычага 15, шатуна 16 и опоры 17 вала. При расколке тонких чур а ков на две части станочник ножной педалью 14 поднимает горизонтальный клин в крайнее верхнее положение и выключает его из работы. В настоящее время станок КЦ-6 не выпускается.

Дровокольный станок КЦ-8 предназначен для раскалывания чураков диаметром до 60 см и длиной 100...125 см на две части. Станок может быть использован на предприятиях лесной промышленности (леспромхозы, лесоперевалочные базы).

Дровокольный станок КЦ-8 (рис. 3) включает в себя станину с лотком, привод, цепь с упорами, раскалывающий клин, закрепленный на станине, и механизм возврата. На станке применяется тяговая пластинчатая втулочно-роликовая цепь с шагом 160 мм. Допускаемое усилие в цепи составляет не более 5000 кг, скорость цепи 0,55 м/с. На цепи расположено 2 упора, расстояние между упорами – 2880 мм. Дробность раскалывания чурака за один проход упора составляет 2…3.

Рис. 3. Дровокольный станок КЦ-8: 1 – станина; 2 – лоток; 3 – привод;
4 – цепь с упорами; 5 – раскалывающий клин; 6 – механизм возврата

Станок работает следующим образом. Чурак подается на лоток, упором цепи надвигается на раскалывающий клин. Верхняя часть чурака входит в контакт со шторкой механизма возврата и перемещает ее. После раскалывания нижней части чурака верхняя крупная часть чурака возвращается на повторное раскалывание без участия человека.

Гидравлические дровокольные станки производят расколку чураков на две части, четыре и шесть частей.

Принципиальная схема гидропривода дровокольного станка ГК-1М показана на рис. 4. В этом станке гидроприводом осуществляется подъем и опускание питателя, подъем и опускание ножевой крестовины по центру чурака и выдвижение толкателя для раскалывания. Работа гидросистемы осуществляется в следующем порядке: масло из бака 1 сдвоенным пластинчатым насосом 2 секции а подается к золотникам 3 и 4, и от них к гидроцилиндрам 5 — толкателя и 6 — усилителя. При выключенных электромагнитах золотников масло через золотник 3 сливается в бак 1. Благодаря этому насос разгружен в тот момент, когда не производится раскалывание. Предохранительный клапан 7 защищает насос а от чрезмерного увеличения давления. Секция 6 насоса через фильтр 8, золотники 9 и 10 подает масло к гидроцилиндрам 11 — подъема - опускания ножевой крестовины и 12 подъема - опускания питателя 19.

Рис. 4. Гидравлическая схема дровокольного станка ГК-1М:

1 — масляной бак; 2 — сдвоенный пластинчатый насос с секцией а и секцией б с приводом от электродвигателя; 3, 4 — золотники; 5 — гидроцилиндр толкателя; 6 — гидроцилиндр усилителя; 7 — предохранительный клапан; 8— фильтр; 9, 10 — золотники; 11 — гидроцилиндр подъема – опускания ножевой крестовины; 12 — гидроцилиндр подъема – опускания питателя;
13, 14 — дроссели; 15, 16 — обратные клапаны; 17 — предохранительный клапан; 18 — подпорный клапан; 19 — питатель; 20 — ножевая крестовина; 21 — чурак; 22 — толкатель; 23 — реле давления; 24 — манометр

Для регулирования скорости движения гидроцилиндров 11 и 12 предусмотрены дроссели 13 и 14, сблокированные с обратными клапанами 15 и 16. Этот участок гидросистемы защищается предохранительным клапаном 17. В конце сливной магистрали установлен подпорный клапан 18, обеспечивающий подпор в системе управления золотниками 3 и 4 в пределах 0,8...1,5 МПа.

Левый электромагнит золотника 10 постоянно включен и масло от насоса 2 секции б подается в поршневую полость гидроцилиндра 12. Благодаря этому питатель находится в поднятом положении. Когда же раскалывается чурак более 15 см, левый электромагнит отключается, а правый включается. Масло при этом поступает в штоковую полость гидроцилиндра 12. Благодаря этому питатель 19 опускается. Для передачи чурака с питателя в лоток станка включается правый электромагнит золотника 10, в результате чего питатель 19 опрокидывает чурак в лоток станка. Одновременно от воздействия чурака на щуп измерителя диаметра (если d>25 см) включается левый электромагнит золотника 9. Ножевая крестовина 20 остановится. Одновременно с этим включаются левые электромагниты золотников 3 и 4. За счет этого масло от насоса 2 секции а подается через золотник 4 в поршневую и через золотник 3 в штоковую полости гидроцилиндра 5 толкателя. Толкатель 22 двигает чурак 21 на ножевую крестовину 20. При этом масло, вытесняемое из штоковой полости гидроцилиндра 5, через золотник 3, поступает в напорную магистраль, а затем через золотник 4 в поршневую полость гидроцилиндра 5. Таким образом, обеспечивается повышение скорости толкателя 22 и уменьшается время расколки. Когда выдвижение толкателя заканчивается, конечный выключатель отключает левый электромагнит золотника 4 и включает правый электромагнит. При этом поршневая полость гидроцилиндра 5 соединяется со сливом, а в штоковую полость масло продолжает поступать под давлением, так как в это время левый электромагнит золотника 3 включен. Толкатель 22 совершает обратный ход, по завершении которого конечный выключатель отключает электромагниты золотников 3 и 4, благодаря чему они приходят в исходное положение. Если при расколке усилия, развиваемого гидроцилиндром 5, недостаточно для расколки чурака, реле давления 23 включает правый электромагнит «золотника 3. При этом электромагниты золотника 4 отключены и масло от насоса 2 секции а поступает в поршневую полость гидроцилиндров 6 усилителя. Из штоковой полости гидроцилиндра усилителя масло поступает в гидроцилиндр 5 и далее на слив. За счет этого в поршневой полости гидроцилиндра 6 возрастает давление, а следовательно, и усилие для раскалывания чурака.

Станок рассчитан на раскалывание чурака диаметром до 1,0 м, длиной до 1,5 м. Скорость рабочего хода поршня 3,8; 7,7; 13,1 м/мин; а холостого — 18,7 м/мин.

В настоящее время вместо станка ГК-1М выпускается станок ЛО-46 (рис. 5), гидросхема которого не имеет существенных отличий от рассмотренной. Колун снабжен крестообразными и звездчатыми клиньями 1, которые соединены воедино и могут перемещаться в вертикальном направлении (при раскалывании полена на две части горизонтальные и наклонные ножи опускаются за пределы зоны раскалывания).

Рис. 5. Гидравлический колун ЛО-46: а – схема гидравлического колуна; б – схема звездчатого клина

Полено подается в лоток 2 и надвигается на ножи толкателем 3. Колун снабжен гидроусилителем 5, создающим повышенное давление в поршневой полости гидроцилиндра 4, что позволяет раскалывать особо толстые поленья. Максимальное усилие на толкателе (при включении усилителя) достигает 300 кН. Максимальный диаметр чурака 1 м; длина 1,25 м. Средняя продолжительность цикла раскалывания одного полена составляет около 10 с. Обслуживает станок один оператор.

Гидравлический станок КГ-8А предназначен для раскалывания чураков длиной 100...125 см и диаметром от 15 до 100 см на 2–4–6 частей, в зависимости от диаметра, за один цикл. Гидравлический станок (рис. 6) состоит из станины, толкателя, гидропривода с блоком цилиндров, ножевого блока, направляющей, ограждения, электрооборудования.

Рис. 6. Гидравлический дровокольный станок КГ-8А: 1 – станина; 2 – ножевой блок; 3 – направляющая; 4 – толкатель; 5 – блок гид­роцилиндров; 6 – ограждение

Таблица 3

Технические характеристики дровокодьных станков

Параметры	Марки станков
КЦ-7	КЦ-8	ЛО-46	КГ-8А
Диаметр раскалываемых чураков, см			до 100	100…15
Длина раскалываемых чураков, м	1,25	1,25	1,25	1,25
Производительность, м3/ч	12…18	10,8…18
Установленная мощность, кВт
Продолжительность цикла раскалывания, с	-	-
Масса станка, кг
Габариты станка, мм
- длина
- ширина
- высота

Станки по облагораживанию древесины. Станки предназначены для выработки колотых балансов из низкокачественной дровяной древесины путем удаления гнили и окорки поленьев. Баланс имеет секторную форму поперечного сечения. Размер баланса по длине 0,5—1,5 м, ширине сектора 0,1—0,28 м, высоте не менее 0,05 м. Толщина заболонного слоя в готовой продукции должна быть 4—18см.

В настоящее время серийно выпускают станки: Н-10, Н-8. Ранее также выпускался станок АБС-2. Перечисленные станки состоят из станины, механизма подачи полена, узлов окорки и удаления гнили с копирующим устройством, лотка и системы управления. Схема работы балансово-вырабатывающего станка Н-10 приведена на рис. 7. Станок предназначен для выработки колотых балансов из поленьев от 0,5 до 1,25 м. Гниль с внутренней части расколотого полена 5 срезается кольцевым ножом 4, а кора с периферийной части удаляется фрезой 1 с криволинейным лезвием. Кольцевой нож в вертикальных направляющих занимает положение, соответствующее толщине срезаемого слоя гнили. Поленья надвигаются на фрезу и нож по лотку 2 упорами 6 двухцепного транспортера 7. При срезании ножом гнили для гарантированной чистой окорки частично снимается небольшой слой древесины. Гниль по лотку 3 поступает на ленточный транспортер, кора от фрезерования падает вниз и уносится от станка транспортером, а окоренный колотый баланс поступает на транспортер для выноса готовой продукции.

Рис. 7. Схема работы балансово-вырабатывающего станка Н-10

На рис. 8 показана кинематическая схема станка Н-10. Станина станка сварная из швеллера, на которой монтируются все узлы. Механизм подачи полена включает двухцепной транспортер с приводом. Крутящий момент от электродвигателя 1 передается тремя клиновидными ремнями 2 на редуктор 3. С редуктора через соединительную муфту момент передается на ведущие звездочки 4 двухцепного транспортера. Тяговая цепь 5 перемещается по направляющим. На цепи закреплены две фасонные траверсы 10 с гребенками, которыми осуществляется подача полена под окорочную фрезу 6 и нож удаления гнили 9. Натяжение цепи производят посредством перемещения ведомых звездочек 11 натяжным винтом 12. Механизм окорки состоит из электродвигателя 7, клиноременной передачи 8 и вала, на котором консольцо закреплена сборная шестиножевая фреза. Фреза крепится шпонкой, а в осевом направлении – болтом с внутренним шестигранником. Расчетный диаметр резания фрезы 220 мм, диаметр вала 52 мм. Вал вращается в двухрядном радиально-сферическом подшипнике.

Механизм удаления гнили состоит из кольцевого ножа 9, который закреплен на переднем торце направляющей трубы. На втором конце ее закреплен лоток 15. По лотку гниль, срезанная кольцевым ножом, поступает на транспортер отходов. Управление подъемом ножа осуществляется штурвалом 13 и сдвоенным пантографом с вертикальной направляющей 14.

Станок Н-8 по конструкции не отличается от станка Н-10, за исключением привода механизма удаления гнили по высоте. В станке Н-8 установка этого механизма производится при помощи гидроцилиндра, шток которого посредством сдвоенного пантографа связан с цапфами направляющей трубы.

Рис. 8. Кинематическая схема станка Н-10:

1 — электродвигатель цепного транспортера; 2 — клиноременная передача;
3 — редуктор; 4 — приводные звездочки; 5 — тяговая цепь транспортера;
6—окорочная фреза; 7 — электродвигатель окорочной фрезы;
8 — клиноременная передача; 9 —кольцевой нож для удаления гнили;
10 — траверса; 11 — ведомая звездочка; 12 — натяжное устройство; 13 —штурвал для управления подъемом ножа; 14 — сдвоенный пантограф с вертикальной направляющей для высотнвй регулировки ножа и трубчатой направляющей; 15 — трубчатая направляющая с лотком

Таблица 4

Техническая характеристика балансово-вырабатывающих станков

Марка станка	Н-10	Н-8	АБС-2
Способ окорки	шестиножевая фреза
Мощность электродвигателя фрезы, кВт
Скорость резания, м/с
Мощность электродвигателя подачи, кВт	7,5	8,5	4,5
Скорость подачи, м/с	0,4	0,4	0,43
Число траверс на цепи, шт.
Шаг между траверсами, м	4,2	4,2	2,24
Способ удаления гнили	кольцевой нож	плоский нож
Габаритные размеры, м: Длина Ширина Высота	5,02 1,47 1,44	6,80 1,55 1,45	4,77 1,20 1,5
Масса, кг

Станок АБС-2 имеет плоский нож, перемещаемый в вертикальном направлении при помощи рукоятки. Другие узлы имеют несущественные отличия от узлов станка Н-10.

Производительность станков в среднем составляет 3—3,5 пл. м³ баланса в час. Станок обслуживают три рабочих.

Техника безопасности при работе на дровокольных станках. При работе на дровокольных станках пускать чурак на раскалывающий клин следует только при полной скорости цепи. Запрещается направлять чурак рукой за торец; во время работы не разрешается приближаться к раскалывающему клину, так как расколотое полено может отлететь в сторону. К работе на дровокольных станках и станках по выколке гнили допускаются лица, прошедшие подготовку и имеющие удостоверение. Станочник обязан следить за рабочими поверхностями узлов станка. Не допускается утечка масла из узлов гидропривода. Перемещение частей, приводимых от гидропривода, должно происходить без вибраций, резких толчков и ударов; в гидро- и электросистемах должны быть отрегулированы измерительные, предохранительные и аварийные устройства. Станки должны быть заземлены, иметь сигнализацию, вращающиеся части должны быть ограждены. Уборку рабочего места и станка следует проводить при отключенной электросистеме. Рабочие должны находиться в спецодежде и строго соблюдать правила безопасной работы.

Мобильные дровокольные станки. Ряд зарубежных производителей выпускает также мобильные дровокольные станки с приводом от ВОМ трактора, автономного топливного или электродвигателя (рис. 9).

Станки предназначены для поперечной распиловки дровяного кряжа на чураки и /(или) их продольной расколки. Большинство моделей может быть оборудовано гидравлическим подъемником для сортиментов (рис. 10 г), на котором также может быть расположен запас древесины для повышения производительности станка. Сортименты распиливаются на чураки при помощи цепной или дисковой пилы и раскалываются при помощи плоского, крестообразного, или иной формы клина (рис. 11 г). Большинство моделей допускает замену одного вида клина на другой в зависимости от раскалываемого диаметра. Станок Palax 55 производит расколку по схеме 4.3. табл. 2 при помощи круглого клина. Станки данного типа также могут быть оснащены транспортером для дров (рис. 11 в), пошаговым устройством подачи бревен, подставками для сбора дров в мешки из защищённого от ультрафиолетовых лучей полипропилена, роторным очистителем дров от мелких щепок и мусора (рис. 12) с электрическим или гидравлическим приводом. Технические характеристики некоторых мобильных дровокольных станков приведены в табл. 5.

Производительность мобильных дровокольных станков зависит от диаметра и длины обрабатываемых чураков (рис. 13.)

Рядом исследований, отраженных в патентах и литературных источниках предлагается использовать на дровокольных станках помимо плоских, и другие типы клиньев: с раздвижными щеками саморасщепляющего и принудительного действия, с вращающимися щеками, с пониженным трением, с подвижным трением и др. Эти и другие технические решения направлены на снижение усилия расколки чурака. Однако до серийного производства эти экспериментальные образцы дровокольных станков доведены не были.

а)	б)
в)	г)

Рис. 9. Мобильные дровокольные станки: а – PALAX 55;
б – PALAX Logsplit 100; в – Palax Power 100 S; г – Tajfun RCA-320

а)	б)
в)	г)

Рис. 10. Общий вид мобильного дровокольного станка (а, б); в – ленточный транспортер для дров; г – гидравлический подъемник сортиментов

Рис. 11. Варианты раскалывающих клиньев станка Palax Power 100 S

Рис. 12. Вращающийся очиститель дров

Рис. 13. График часовой производительности мобильного дровокольного станка Tajfun RCA 320

Таблица 5