Раскряжевочные установки с продольным перемещением хлыста

Раскряжевочные установки с продольным перемещением лесоматериалов могут иметь различные варианты конструктивных решений. Принципиальное содержание их следующее: устройства для продольного перемещения распиливаемых лесоматериалов, пильный механизм, механизм надвигания (подачи) пилы и возврата ее в исходное положение, система отмера длин отпиливаемых отрезков, различные типы механизмов для удержания лесоматериалов и отпиливаемых отрезков в процессе пиления, исключения зажима пилы в пропиле, сброса отпиленных отрезков, системы управления работой установки и т.п. Как правило, эти установки реализуют индивидуальный метод раскроя хлыстов, в редких случаях – программный и обезличенный методы.

Составляя принципиальную схему раскряжевочной установки, необходимо привести спецификацию ее основных узлов и механизмов. После краткого описания принципа работы установки в целом следует дать характеристику каждого узла и механизма, возможные варианты технических решений. Например, пильный механизм: маятниковая, балансирная, штанговая или цепная пила. Назначение – поперечная распиловка лесоматериалов, подача производится сверху вниз или снизу вверх.

Наибольшее распространение в пильных механизмах получили круглые пилы. Перед началом расчетов необходимо привести рисунок общего вида круглопильного механизма (рис.4.8).

Рис.4.8. Схема пильного механизма

Диаметр пильного диска определяется по формуле

, (4.34)

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 (4.34) принять f=0, а вместо d₁ подставить d₂, равный .

Размеры круглых пил и их параметры регламентируются ГОСТ, поэтому полученное по формуле (4.34) значение D необходимо округлить до ближайшего целого числа в соответствии с данными табл.П.2.3.

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

, (4.35)

Высота зубьев h = , радиус межзубовых впадин r = .

Ширина пропила принимается равной

, (4.36)

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, (4.37)

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:

, (4.38)

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

Удельная работа резания при пилении

, (4.39)

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, (4.40)

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

, (4.41)

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

, (4.42)

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

, (4.43)

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

, (4.44)

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

, (4.45)

Время, затрачиваемое на пропилы при раскряжевке одного хлыста,

, (4.46)

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

, (4.47)

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

, (4.48)

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

, (4.49)

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 (4.49) нужно применять =0.

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

, (4.50)

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

Мощность, расходуемая на пиление, определяется по формуле

, Вт, (4.51)

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

Усилие и скорость резания рассчитываются по формулам (4.37) и (4.38).

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

, Вт, (4.52)

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.

, (4.53)

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.

, (4.54)

где γ – объемный вес древесины.

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

Рис.4.9. График потребления мощности раскряжевочной установкой

Пример графика для числа перемещений хлыста перед каждым пропилом n_p=5 приведен на рис.4.9. 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 4.2

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.