Нож для силового резания древесины
Изобретение относится к срезающим устройствам для лесозаготовительных машин и может быть использовано в лесной промышленности. Целью изобретения является уменьшение усилия резания древесины. Нож для силового резания содержит разнесенные относительно продольной плоскости симметрии ножа симметрично друг относительно друга и неподвижно соединенные между собой нижнюю 6 и верхнюю 7 пластины с противолежащими рядами смонтированных на них режущих зубьев 8, а также установленные между пластинами с соблюдением промежутков для отвода стружки скалывающие зубья 9, передняя грань 20 каждого из которых обращена в сторону, противоположную режущим зубьям, и плоскость, проходящая через линии пересечения этой грани с внутренними плоскостями верхней 7 и нижней 6 пластин, пересекает продольную плоскость симметрии ножа под острым углом и наклонена в сторону задней части ножа, а наименьшее расстояние между внутренними плоскостями пластин 7 и 6 определяется из следующей зависимости: B<SP POS="POST">1</SP>*98(U<SB POS="POST">с</SB> + 0,02B)/1,02, где B - расстояние между плоскостями симметрии пластин 6 и 7 U<SB POS="POST">с</SB> - расстояние между проекциями вершин смежных скалывающих зубьев на плоскость, перпендикулярную продольной плоскости симметрии ножа и направлению надвигания. 7 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ф / Ю К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4611492/15 (22) 01.12.88 (46) 30.07,91. Бюл,№28 (71) Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт механизации и энергетики лесной промышленности (72) В.Ç.Матюшкин, P.Ëþìàíîâ и А,П.Кузнецов (53) 634.0.363.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 141697, кл. А 01 G 23/08, 1961. Авторское свидетельство СССР ¹ 935002, кл. А 01 G 23/08, 1980. „„5U ÄÄ 1665956 А1 (54) НОЖ ДЛЯ СИЛОВОГО РЕЗАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ (57) Изобретение относится к срезающим устройствам для лесозаготовительных машин и может быть использовано в лесной промышленности. Целью изобретения является уменьшение усилия резания древесины. Нож для силового резания содержит разнесенные относительно продольной плоскости симметрии ножа симметрично друг относительно друга и неподвижно соединенные между собой нижнюю 6 и верхнюю 7 пластины с противолежащими рядами смонтированных на них режущих зубьев 8, а также установленные между пла1665956 10 20 30 40 50 учетом угла а(значение которого принимается в пределах 8 — 15О), Так, передняя грань 11 и передняя кромка 13 (по отношению к линии ef могут располагаться под углом и в пределах от (45 — a ) до (100 — a ). Оптимальным расположение передних кромок 13 и грани 11 будет при значении угла,и (90Π— а ), когда передняя кромка 13 будет располагаться перпендикулярно волокнам древесины при спиливании стоящих деревьев ориентировочно(0 = 90 ). Задние кромка 14 и грань 12 могут располагаться относительно линии ef в плане подуглом А в пределах от(а+ 10 )до (а+ 45 ). При этом передняя кромка 13 и задняя кромка 14 и, соответственно, передняя 11 и задняя 12 грани образуют между собой в плане угла у. определяемые из условий прочности зуба. Каждый скалывающий зуб 9 имеет переднюю грань 20, которая обращена в сторону, противоположную режущим зубьям 8. Плоскость, проходящая через линии 21 и 22 пересечения. этой грани 20 с внутренними плоскостями соответственно верхней 7 и нижней 6 пластин, пересекает продольную плоскость симметрии ножа (ее след на фиг.3 показан линией Оз04) по линии 23 (обозначена штрихпунктирной линией с двумя точками), которая наклонена под острым углом (, к касательной 24, проведенной в указанной плоскости симметрии, параллельной плоскости чертежа (след которой ОзОд) из точки N, соответствующей проекции на эту плоскость вершины одного из режущих зубьев 8 верхней 7 или нижней 6 пластины к дуге 25, описанной радиусом R, равным величине подачи на зуб Uz из точки М, соответствующей и роек ции на и родол ьную плоскость симметрии вершины последующего режущего зуба той же пластины. Касательная 24 (линия NN) параллельна 1 продольной оси машины 0102, а следовательно, и направлению надвигания ножа. На чертеже построение касательной 24 условно (из соображений упрощения чертежа) показано на верхней пластине 7, поскольку такое построение в продольной плоскости симметрии будет аналогичным и точно совпадающим с показанным по месту расположения. Передняя грань 20 может быть прямолинейной или вогнутой, как показано на фиг.5, В последнем случае создаются наиболее благоприятные условия для плавного перемещения стружки. Линию 22 пересечения грани 20 с внутренней плоскостью нижней пластины 6 в дальнейшем будет называть передней кромкой скалывающего зуба. Позицией 26 обозначим заднюю грань каждого скалывающего зуба 9. Для удобства последующего изложения изобразим еще одну плоскость, обозначенную следом 27, перпендикулярную касательной 24 и продольной плоскости симметрии ножа (параллельные плоскости чертежа). След этой плоскости 27 на верхней 7 пластине проходит через точки N и К. Также как и линия 23 пересечения передняя кромка 22 располагается по отношению к плоскости, проходящей через касательную 24 (или ось 0102) перпендикулярно продольной плоскости симметрии под углом (, а задняя грань 26 — по углом р . Плоскость, проходящая через линии пересечения передней грани 20 каждого скалывающего зуба с внутренними плоскостями верхней 7 и нижней 6 пластин (а в случае с прямолинейной гранью 20, сама эта грань 20) наклонена в сторону задней части 16 ножа и пересекает при этом продольную плоскость симметрии ножа (ее след на фиг.3 обозначен Оз04) под углом к ней, равным д . Величина углов и д выбираются из соображений обеспечивая минимального усилия надвигания ножа, а также сбеспечения поворота, образующихся при резании,элементов на 90 (т.е. па,.ения их "на бок") после взаимодействия с передними гранями 20 скалывающих зубьев 9 за относительно короткое время. Указанный поворот элементов стружки "на бок" при обеспечении толщин этих элементов, с учетом упругого восстановления, равными или меньшими по величине минимального расстояния Ь между внутренними плоскостями I пластин 6 и 7 гарантирует значительное снижение усилия протаскивания стружки через каналы 28 для отвода стружки между скалывающими зубьями. Эти каналы значительно больше по ширине высоты элементов стружки с учетом ее увеличения после упругого восстановления. Для обеспечения соответствия указанным условиям рассмотрим зависимость между усилиями, возникающими в продольной плоскости ножа, параллельной пластинам, при взаимодействии каждого из элементов стружки с передней гранью 20 скалывающего зуба. Усилие Ргр, действующее на грань 20, 55 раскладывается на составляющие, одна из которых действует в направлении подачи ножа, т.е. параллельна линии NN или G>0z i (P„j, а другая (Рф действует в направлении, перпендикулярном этой линии или парал1665956 55 на плоскость 27 вершину скалывающего зуба К и вершины предшествующих ему ближайших режущих зубьев верхней и нижней пластин, то можно увидеть, что проекция вершины скалывающего зуба отстоит от линии пересечения плоскости 27 с плоскостью, проходящей через линию ef на большем рзсстоянии, чем проекции вершины указанных режущих зубьев. Разницы в этих расстояниях составляет Uy l. Таким образом обеспечивается сначала перерезание, а затем скалывание, в противном случае значительно увеличиваются усилия резания. Для уменьшения трения задней грани 26 скалывающего зуба о дно пропила последняя наклонена под углом р к плоскости под!ачи (т,е. плоскости, проходящей через I точки MN перпендикулярно продольной плоскости симметрии ножа). Величина этого угла обычно принимается в диапазоне от 5 до 10", Для уменьшения трения пластин 6 и 7 о стенки пропила и снижения усилия трения стружки в канале 28 внутренняя и наружная плоскости;.а:ждой пластины могут быть выг!олнены сходящимися относительно продольной плоскости ее симметрии 30 и 31 (О=„Ов, О7Ов) под углом f3 в направлении, 1 противоположном смонтированным на этих пластинах режущим зубьям и перпендикулярном Г!инии, проходя !цей через вершины этих зубьев. Согласно теории резания значе,ие угла j3 может быпгь принято в преде1 лз" Для наглядности на фиг.4 нож показан в аксонометрической проекции, где штрихпунктирной линией с двумя точками условно показан след продольной плоскости симметрии ножа. По отношению к этой плоскости передняя грань 20 скалывающего зуба наклонена под углом д . Нож для силового резания древесины работает сГ!едующим Образом. Нож 1 надвигается на ствол дерева 17 при помощи базовой машины 3 (или любого привода) поступательным движением в направлении стрелки, указанном на чертеже. При этсм в первую Очередь в соприкоснове-. ние со стволом 17 входят режущие зубья 8 нижней 6 и верхней 7 пластин. Режущие зубья 8 г!еререзают волокна древесины поперек ее волокон нз расстоянии друг от друга, равном расстоянию между вершинами зубьев, измеренному в направлении, перпендикулярном продольной плоскости симметрии иожз. Нз фиг.7 схематически показаны траектории (линии) прохода зубьев нижней и верхней пластин 6 и 7 (сами пластины 6 и 7 условно не показаны). Таким образом, зубья 8 нижней и верхней пластин формируют неотделенный ломоть 32 древесины При дальнейшем движении ножа 1 на ломоть 32 надвигается скалывающий зуб 9, который своей вершиной внедряотся в ломоть с нижнего конца и начинает его отрывать от основного ствола 17 дерева. Расщепление ломтя 32 начинается снизу и одновременно воздействием передних кромок 29 и 22 частицы древесины начинают отходить от ломтя 32, Так как передняя грань 20 скалывающего зуба 9 наклонена по отношению к двум плоскостям: под углом ф и к плоскости подачи, т,е. плоскости, проходящей через касательную s, перпендикулярно к продольной плоскости симметрии ножа, и подуглом д к продольной плоскости симметрии ножа, го отрезанные элементы стружки принудительно поворачиваются на 90 ("на бок") в положение, при котором волокна древесины располагаются параллельно продольной плоскости симметрии ножа или вдоль внутренней плоскости нижней пластины. Наименьшее расстояние Ь ! между пластинами 6 и 7 по их внутренним плоскостям принято такой величины, чтобы не было заклинивания стружки в канале 28, Эта условие соблюдается, если толщина стружки 33 {Uc) с учетом ее уп,- га!с восс, ансвления будет меньше, чем расстояние Ь. ! Математически это условие выражено указанной формулой для Определения зна-! !ения Ь . Если стружку толщиной U< повернуть скалывающим зубом на 90, то Осевой —:огщиной она заполняет пространство между внутренними плоскостями пластин 6 и 7, В действительности толщина стружки Uc больше на величину упругого восстановления плоскостей резания кромками 29 двух смежных скалывающих зубьев, т.е. на величину 2 Uy.Таким образом, расстояние b ! между пластинами 6 и 7 должно быть равно или больше, чем величина U + 20у. Соблюдение этого условия позволяет стружке 33, направленной своими волокнами вдоль пластин "и7,,свободно проходить между ними в направлении, показанном стрелкой 34. При дальнейшем движении ножа под действием напора последующих откалываемых частиц предшествующие элементы стружки будут выпадать или в окно 4, или через заднюю часть 16 ножа 1. Формула изобретения Нож для силового рез-ния древесины, содержащий разнесенные симметрично от1665956 носительно продольной плоскости симметрии и неподвижно соединенные между собой нижнюю и верхнюю пластины с противолежащими рядами смонтированных на них режущих зубьев, а также установленные между пластинами с образованием промежутков скалывающие зубья, передняя грань каждого из которых обращена в сто, рону, противоположную режущим зубьям, отличающийся тем, что, с целью уменьшения усилий резания, плоскость, проходящая через линии пересечения передней грани каждого скалывающего зуба с внутренними плоскостями верхней и нижней пластин, наклонена в сторону задней части ножа и пересекает продольную плоскость симметрии ножа под углом 10 — 45, а наименьшее расстояние между внутренними плоскостями пластин определяется из зависимости 5 Ь Ос+002В 1,02 где U< — расстояние между проекциями вершин смежных скалывающих зубьев на пло10 скость, перпендикулярную продольной плоскости симметрии ножа и направлению надвига ния;  — расстояние между плоскостями сим15 метрии верхней и нижней пластин, 1665956 Фиг,4 К-б поЮерну(по 1665956 8-8 по5ернугпо 0 Oq Составитель Ю.Тазов Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор И,Муска Редактор С,Лисина Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 2469 Тираж 393 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, К-35, Раушская наб., 4/5
