Устройство для резания древесных материалов

 

СОКН СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 27 В 23/00

l::,ð0 g

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " М?Ей) ИО ма рр,. z

1--.-. ;.:- -. ::-..

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4754531/15 (22) 31.10;89 (46) 23.04.92. Бюл.М15 (71) Всесоюзное научно-производственное обьединение лесной промышленности и

Львовский лесотехнический институт (72) М.В.Гомонай и В.В.Гомонай (53) 634.0.332.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 625660, кл. А 01 G 23/08, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗАНИЯ ДРЕВЕС НЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: деление волокнистых материалов, например древесины. Сущ„„5U„„1727995 А1 ность изобретения: древесный материал роликами 2 фиксируют в заданном положении. При этом происходит изгиб волокон древесины. Волокна в зоне резания получают упругие деформации растяжения. Величину напряжения волокон выбирают такую, чтобы не превышалось максимально допустимое напряжение разрушения. Ролики 2 соединены с гидроцилиндром 3 через датчик контроля нагрузок 4, Когда масса отпиливаемой части древесины большая, датчик

4 дает команду на гидроцилиндр 3 для поднятия отпиливаемой части вверх до тех пор. пока на указателе датчика не будет достигнута отметка "допустимая величина". 9 ил.

1727995

20

3.0 фиг,5 —; на фиг.б и 7— осцилограммы резания древесных материалов предлагаемым устройством; на фиг,8 и

9 - графические зависимости усилия резания 35 от величины предварительного напряжения зоны реза с указанием допустимых критических значений разрушения материала.

Устройство включает режущий инструмент 1, механизм. зажима, захваты которого 40 выполнены в виде роликов 2, разнесенных по разные стороны реза, соединенных с гидроцилиндром 3, к которому подключен датчик 4 контроля величины напряжения во-. локон перерабатываемого материала 5, 45

Устройство работает следующим образом.

Древесный материал 5, подле>кащий делению, поступает одним из известных способов к роликам 2 механизма зажима. 50

Роликами 2 механизма зажима древесина фиксируется в заданном положении, после чего включается гидроцилиндр 3, который производит изменение положения нейт55

Изобретение относится к делению волокнистых материалов, в частности древесины, и может быть использовано на лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятиях.

Известно устройство для резания древесины, включающее механизм зажима, выполненный в виде захватов, размещенных по разные стороны реза и управляемых гидроцилиндром.

Недостатком данного устройства является низкое качество поверхности реза и высокая мощность резания.

Цель изобретения — повышение качества поверхности реза и снижение мощности резания путем придания волокнам древесины напряжения постоянной величины.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для резания древесных материалов, включающем механизм зажима, выполненный в виде захватов. размещенных по разные стороны реза и управляемых гидроцилиндром, захваты выполнены в виде роликов, соединенных с гидроцилиндром, к.которому подключен датчик контроля величины напряжения волокон.

На фиг.1 — 3 схематично представлено устройство для резания древесных материалов(различных видов); на фиг,4 — показано резание с предварительно напряженной зоной резания постоянной величины; на ральной оси волокон древесины, т.е, происходит их изгиб. Вследствие этого волокна в зоне резания получают упругие деформации растяжения и для их перерезания требуется инструменту 1 пройти меньший путь

Д» (фиг.4), чем в известных устройствах (фиг,5). При этом и поверхность перерезаемого материала меньше деформируется, так как режущий инструмент 1 при перерезании волокон перемещается на меньшую глубичу

5 внедрения. Глубина внедрения резца уменьшается, вследствие этого зона резания меньше деформируется в плоскости, перпендикулярной к направлению движения режущего инструмента 1 (резца), что в итоге приводит к повышению качества получаемых поверхностей разделяемого лесоматериала 5. Кроме улучшения качества, уменьшается и усилие резания, так как идет перерезание напряженных волокон, Снижение усилия обьясняется уменьшением молекулярных сил в клетках напряженных волокон материала 5. Усилие резания можно определить по формуле

Рр= Ру В, кг, где Ру — удельное усилие резания, кгlмм;

 — ширина резания, мм.

Мощность резания связана с силой резания следующей зависимостью:

Рр Н и 102 Ч где V — скорость резания,м/с;

>> — КПД передачи.

В указанной формуле для данного устройства уменьшается Р>. Когда зона резания имеет предварительное напряжение, то волокна древесины испытывают упругие деформации растяжения, которые ослабляют связи. между молекулами волокон.

Из графиков (фиг.8 и 9), полученных экспериментальным путем при равных прочих условиях, видно, что удельное усилие резания в известных устройствах, когда напряжение зоны резания равно нулю (a = О), составляет Ру = 8 — 12 кг!мм. а когда зона резания имеет напряженное состояние, величина которого не превышает критического (допустимого) значения (fa)z), то удельное усилие резания Р„" =5+ 6,5 кгlмм.

Из этого следует, что предлагаемое устройство позволяет, кроме улучшения качества поверхности разделяемого материала, снизить почти вдвое силу резания.

Зона напряжения волокон создается перед режущей кромкой резца. Величина чапря>кения волокон разделяемого лесоматериала выбирается такой, чтобы ее значение не превышало максимально допустимого напряжения разрушения, т.е. (7 < (г>)д.

Например, при делении древесины перпендикулярно к волокнам (раскряжевка хлыстов, спиливание деревьев) наименьшим допусти-. мым значением является напряжение сжатия вдоль волокон, т.е. должно соблюдаться ус172 (ээь ловие (ол) = (о", ). Когда идет деление .древесины вдоль волокон (распиловка досок, рамное пиление) предельным (допустимым) является напряжение сжатия поперек волокон (о "< ). Эти значения допустимых напряжений выбирают тогда. когда напряжение в зоне резания создается методом изгиба разрушаемого лесоматериала.

В предлагаемом устройстве в зоне резания всегда создается напряженное состояние постоянной величины, независимо от площади разрушения и массы частей разделяемого лесоматериала 5. Создание на. пряженного состояния зоны резания постоянной величины может осуществляться различным образом. Например,(фиг.1) отделяемая часть древесины зажимается роликами 2, соединенными с гидроцилиндром 3 через датчик 4 контроля нагрузок.

Система контроля величины напряжений зоны резания производится через датчик 4, отградуированный по допустимому пределу напряжений разрушения древесины 5. Работает эта система контроля нагрузок следующим образом. Когда масса отпиливаемой части древесины 5 большая, то она и вызывает большие напряжения зоны резания, превышающие допустимые значения. В данном случае происходит разрыв волокон в зоне реза, так как (o) = Р/F, где Р— усилие действия на зону резания от массы отделяемой части древесины, F — площадь разрушения древесины (всегда переменная). Нижние слои волокон при этом сжимаются и разрушаются. Чтобы этого не произошло датчик 4, отградуированный на. максимально допустимое значение напряжения (стрелка датчика доходит до критического значения, место положение которого фиксируется конечным выключателем), дает команду на гйдроцилиндр 3 и отпиливаемая часть древесины подымается вверх до тех пор. пока на указателе датчика не будет достигнута допустимая величина. Значение этой величины так же фиксируется соответ-. ственным местом установки путевого выключателя (не показан)..Если масса отпиливаемой части древесины незначительна, то и напряжения эоны резания от ее действия будут малыми, т.е, недостаточными, чтобы резко снизить усилие резания и повысить качество разделяемых поверхностей древесины. В этом случае гидроцилиндр 3 опускает вниз ролики 2 с зажатым концом бревна до отметки на шкале датчика.

4 "Допустимое значение".

Ввиду того, что в процессе резания площадь разрушения древесины уменьшается, то и усилие прижима (отжима) отделяамой

55 на резание.

На фиг.2 показан вариант создания напряжения эоны резания постоянной величины. В данном случае ствол древесины с помощью гидроцилиндра 3 выгибает вверх волокна относительно прижимных роликов

2. Величина прогиба ствола также контролируется датчиком 4 нагрузок.

На фиг;3 приведена схема реализации устройства на другой технологической oneрации. а именно срезании сучьев со ствола древесины. Величина постоянства напряжения зоны реза определяется положением роликов 2 по отношению к стволу.

Зная допустимые значения напряжений разрушения любого. волокнистого материала, а также параметры сечения разделяемого материала, устанавливают необходимое усилие, которое необходимо для создания напряженного состояния зоны реза постоянной величины (P = (О ) .F).

Проведенные экспериментальные исследования с использованием современной измерительно-регистрирующей аппаратуры подтвердили преимущества предлагаемого устройства. Резание производилось на сухой (влажность. 8 - 12%) и свежесрубленной (влажность 70%) древесине. Полученные данные представлены в виде фрагментов осциллограмм (фиг.б — резание в известных устройствах; фиг.7 — резание предлагаемым устройством; фиг.8 — резание сухой древесины; фиг,9 — резание влажной древесины). На этих же графиках показана область допустимых (критических) значений напряжения (о) для древесины, Из графических материалов видно, что усилие резания в 1,7-2,0 раза ниже известного, т.е. качество разделяемых поверхно-. стей улучшилась.

Предлагаемое устройство может быть реализовано при резании. древесины на круглые лесоматериалы (сортименты), при резании досок на отдельные детали, при срезании сучьев со ствола, при срезании деревьев и пр.

Для создания предварительного напряжения зоны реза используется имеющаяся энергия разделяемого материала. части матери. ла .5 меняется пропорционально интенсивности изменения площади разрушения (F) Таким образом достигается постоянство величины напряжения зоны реза древесины, При делении древесины напряжение зоны реза имеет переменное значение(прототип) или полностью отсутствует (при раскряжевке), что в итоге не позволяет

10. улучшить качество и уменьшить мощность

1Е27995

Формула изобретения

Устройство для резания древесных материалов, включающее механизм зажима, выполненный в виде захватов, размещенных по разные стороны реза и управляемых 5 гидроцилиндром, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества поверхности реза и снижения мощности резания путем придания волокнам древесины в зоне реза напряжения постоянной величины,.захваты выполнены в виде роликов, соединенных с гидроцилиндром, к которому подключен датчик контроля величины напряжения волокон.

1727995

1727995 ю Риг.6

Ю ЮО

gag

Составитель М.Гомонай

Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Редактор M.ßíêoâè÷

Заказ 1366 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Рауновская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

@ юФ

®О фа/

Р33у

О Ялу