Станок для распиливания бревен

 

Использование: деревообрабатывающая промышленность. Сущность изобретення: станок содержит станину в виде неподвижной тумбы, на поверхности которой установлена с возможностью поперечного перемещения прямоугольная рама с проемом. В каждом углу рамы установлены холостые направляющие шкивы, количество пар которых равно количеству пильных лент. Пильные ленты перфорированы и выполнены из материала с высоким омическим сопротивлением. Ободы всех направляющих шкивов выполнены из двух колец, соединенных по торцам гофрированными элементами. Оси направляющих шкивов смонтированы в раме с возможностью перемещения нормально ее поверхности на величину сжатия кольцевого упругого элемента. Кроме того, на раме около торцев осей шкивов установлены кронштейны, на которых закреплены датчики управления скоростью вращения привода подающего конвейера, взаимодействующие с торцами осей направляющих шкивов. К боковым поверхностям тумбы нормально продольной оси жестко пристыкованы выполненные в виде скребкового конвейера с общим приводом подающий конвейер и механизм удаления досок, центрирующие устройства бревен в виде призм выполнены на скребках конвейера, лежат в одной вертикальной плоскости с продольной осью тумбы. 9 ил.

Предлагаемый станок может быть использован в деревообрабатывающей промышленности для безопилочной распиловки бревен на доски и брусья.

Широко известны станки для распиливания бревен типа пилорам [1] В настоящее время пилорамы широко применяются в отечественной промышленности.

В числе недостатков пилорам следует отметить необходимость использования высоких нагрузок при резке бревен, следствием чего является громоздкость и большая металлоемкость их конструкции и высокая интенсивность шума в процессе эксплуатации.

Известен также ленточнопильный станок для продольного распиливания бревен, содержащий станину, приводные, натяжные и направляющие шкивы, подающий конвейер с механизмом центрирования бревен, механизм удаления досок, приводы, пульт управления [2] Также известна перфорированная пильная лента из материала с высоким омическим сопротивлением, режущая кромка которой в процессе работы нагревается при пропускании электрического тока от низковольтного трансформатора [3] Известные станки обеспечивают высокую производительность при резке бревен, при этом линейная скорость пильной ленты может достигать 25м/с и более при высоких нагрузках на режущие зубья. Для обеспечения возможности восприятия зубьями пильных лент высоких нагрузок пильная лента должна иметь высокое удельное продольное натяжение.

Для обеспечения высокой прочности применяются пильные ленты большой ширины из высокопрочных инструментальных сталей.

Изготовление пильных лент из инструментальных плохосваривающихся сталей обуславливает высокую трудоемкость их изготовления и низкую ремонтопригодность.

Вследствие мощных упругих колебаний пильных лент, возникающих в результате периодичности взаимодействия режущих зубьев с распиливаемым материалом, пильные ленты являются источником интенсивного шума, что требует применения специальных мер для обеспечения приемлемых условий работы.

Жесткие условия эксплуатации пильных лент не исключают возможности их хрупкого разрушения в процессе резки. В связи с этим также требуется применение специальных мер безопасности.

К числу недостатков известных станков относится также применение жесткой подачи бревен, что не исключает возможности появления недопустимых перегрузок на пильные ленты.

Целью изобретения является снижение стоимости изготовления станка. снижение эксплуатационных затрат, повышение безопасности и улучшение условий труда.

Поставленная цель достигается за счет того, что в станке для распиливания бревен, содержащем станину, приводные, натяжные и направляющие шкивы, перфорированные пильные ленты из материала с высоким омическим сопротивлением, низковольтный траксформатор, подающие конвейер с механизмом центрирования бревна, механизм удаления досок, приводы, пульт управления, станина выполнена в виде неподвижной тумбы, на верхней поверхности которой установлена с возможностью поперечного перемещения прямоугольная рама с проемом для бревна, в каждом углу рамы установлены холостые направляющие шкивы, количество пар которых равно количеству пильных лент, диаметры смежных пар направляющих шкивов связаны зависимостью (D_б-D_м)/2-S = δ, где Дб -диаметр большего шкива, Дм диаметр меньшего шкива, S толщина ленты, δ толщина доски, ободы всех направляющих шкивов выполнены из двух колец, соединенных по торцам двумя гофрированными элементами, оси направляющих шкивов смонтированы в раме с возможностью перемещения нормально ее поверхности на величину сжатия упругого кольцевого элемента, а на раме около торцевых осей установлены кронштейны, на которых закреплены датчики управления скоростью вращения привода подающего конвейера, взаимодействующие с торцами осей направляющих шкивов, к осям последних, электрически изолированным от рамы, подсоединены концы вторичной цепи низковольтного трансформатора, один конец- к верхнем осям, второй к нижним осям шкивов, на вертикальных торцах рамы симметрично продольной оси тумбы смонтированы два блока натяжных шкивов и боковые раскосы, на которых расположены два блока приводных шкивов одинакового диаметра, причем количество приводных шкивов по одному, а количество натяжных по два на каждую пильную ленту, ободы тех и других шкивов конструктивно оформлены аналогично ободам направляющих шкивов, к боковым поверхностям тумбы, нормальным продольной оси, жестко пристыкованы выполненные в виде скребкового конвейера с общим приводом подающий конвейер и механизм удаления досок так, что продольные оси их центрирующих устройств в виде призм, выполненных на скребках конвейера, совпадают с продольной осью тумбы.

Приведенное конструктивное оформление рамы со шкивами обеспечивает возможность применения практически любого требуемого количества одновременно работающих пильных лент с одинаковыми линейными скоростями независимо от диаметров направляющих шкивов.

Подача напряжения от вторичной цепи низковольтного трансформатора на пильные ленты через ободы направляющих шкивов обеспечивает резисторный нагрев пильных лент но всему периметру, интесифицирующийся в зоне резки бревна в силу того, что этот участок периметра пильной ленты между токоподводами имеет существенно меньшую длину по сравнению со смежными участками.

Мощность трансформатора выбирается достаточной для нагрева режущих кромок пильных лент на участке резки до температуры 750 800^oС. Эта температура достаточна для сгорания дерева в зоне резки. Для удаления остатков от горения дерева из прорезаемой щели на режущем торце по всему периметру пильной ленты выполняется специальная насечка. Усилие поджатия режущего торца пильной ленты к разрезаемому бревну не должно вызывать деформаций ленты по плоскости. В оптимальном варианте скорость подачи бревна должна быть равна скорости выжигания разделительной щели. При превышении скорости подачи бревна над скоростью выжигания разрезаемое бревно воздействуют на пильную ленту усилием, лежащим в ее плоскости, направленным нормально ее продольной оси. Это усилие передается на направляющие шкивы, перемещает их ось, сжимая упругий кольцевой элемент, и торцем оси воздействует на датчик, регулирующий скорость вращения привода подающего конвейера. Датчики управления скоростью вращения привода конвейера представляют собой регулируемые резисторы в цепи обмотки возбуждения двигателя постоянного тока привода конвейера. Для усиления сигнала датчиков они включаются последовательно, что обеспечивает суммирование их сигналов.

Габариты станка и его компактность во многом определяются размерами пильных лент. Длина пильной ленты растет при увеличении ее линейной скорости. Линейная скорость пильной ленты в значительной мере определяет производительность резки. Поэтому нужно стремиться к верхнему допустимому пределу линейной скорости. Ширина и толщина пильной ленты должна выбираться минимальных размеров, допустимых с точки зрения эксплуатационной надежности. При соприкосновении со шкивами пильные ленты должны по возможности сохранять полученную ранее температуру нагрева. Этому способствует выполнение ободов шкивов из двух колец, соединенных гофрированными элементами. Это позволяет применять минимальные толщины у элементов, имеющих прямой контакт с разогретой лентой, т.е. практически свести к минимуму градиент температур между ободом и лентой и, кроме того, многократно снизить внутренние напряжения в шкивах из-за неравномерности нагрева.

Поперечное перемещение рамы позволяет корректировать расположение пильных лент, обеспечивая симметрию их относительно биологической оси бревен.

Для обеспечения прямолинейности резки каждый скребок конвейера с помощью ползуна на его основании, сцентрированного по оси призмы, взаимодействует с прямолинейным ручьем на наружной поверхности корпуса конвейера. Для высоких, в том числе, ударных нагрузок скребки конвейера с призмами по продольной оси выполнены с трапецеидальным сечением с опорной поверхностью на четырех роликах.

Совокупность отличительных признаков обеспечивает получение комплексного положительного эффекта: такого, как создание конструкции станка для безопилочной резки бревен разогретыми пильными лентами.

Главным положительным свойством этого станка по сравнению с существующими является снижение на несколько порядков нагрузки на пильные ленты. Следствием этого является: не требуется применение силовых устройств высокой жесткости для натяжения пильных лент, что упрощает конструкцию станка и снижает стоимость его изготовления; ширина и толщина пильных лент могут быть многократно уменьшены, что удешевляет стоимость их изготовления и упрощает эксплуатацию; пильные ленты изготавливаются из хорошо свариваемого материала, что снижает трудоемкость их изготовления и ремонта; многократно снижается шумовой эффект, что улучшает условия труда; обеспечивается автоматическое регулирование скорости подачи бревна, что обеспечивает постоянное усилие поджатия его к пильным лентам и исключает перегрузку станка; жесткое крепление конвейеров с тумбой обеспечивает повышение прямолинейности резки.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, где показано: на фиг.1 размещение основных механизмов станка в плане;
на фиг.2 тумба в сборе с рамой и подающим конвейером (вид сбоку);
на фиг.3 вид А на фиг.2;
на фиг.4 вид Б на фиг.3;
на фиг.5 сечение по ВВ на фиг.4;
на фиг.6 выносной элемент 1 на фиг.5;
на фиг.7 сечение ЕЕ на фиг.6;
на фиг.8 вид.Г на фиг.2;
на фиг.9 сечение ДД на фиг.8.

Станок содержит станину, выполненную в виде тумбы 1. На наружной поверхности тумбы 1 с возможностью поперечного перемещения относительно продольной оси тумбы 1 смонтирована прямоугольная рама 2, имеющая проем для прохода бревна. В каждом углу рамы 2 установлены холостые направляющие шкивы 3, вращающиеся на осях 4. Оси 4 смонтированы в отверстиях рамы 2 с помощью неподвижно установленных в отверстиях электроизолирующих втулок 5. Оси 4 зафиксированы от проворота относительно втулок 5 и имеют возможность осевого перемещения с помощью шпонок 6. На осях 4 выполнены бурты 7 и шайбы 8 для посадки и закрепления гайками 9 ступиц 10 направляющих шкивов 3.

На бурте 7, смежном с поверхностью торца втулки 6 выполнена канавка 11, в которой смонтирован упругий кольцевой элемент 12. Осевое перемещение осей 4 ограничивается буртом 7 с упругим элементом 12 и торцами втулки 5 и гайки 13 на оси 4. Около терцев осей 4 установлены кронштейны 14, на которых закреплены датчики 15 управления скоростью вращения привода 16 подающего конвейера. К торцам осей 4 подсоединены концы 17. вторичной цепи низковольтного трансформатора ( на чертеже не показан). Один конец 17 подсоединен к верхним осям, а другой к нижним осям 4, через подвижный контакт оси 4 со ступицей 10 и радиальные токоподводы 18, напряжение от низковольтного трансформатора подается на кольцо 19 обода шкива 3 и передается на пильные ленты 20. Ободы направляющих шкивов 3 выполнены из двух колец 19, 21, соединенных по торцам гофрированными элементами 22. Кольцо 21 с помощью радиальных спиц 23 жестко связано со ступицей 10. Каждые два шкива 3 обеспечивают направление одной пильной ленты 20.

На вертикальных торцах рамы 2 смонтированы симметрично продольной оси тумбы 1 два блока натяжных шкивов 24 и два боковых раскоса 25. На боковых раскосах 25 смонтированы приводные шкивы 26 с приводами 27. Все приводные шкивы 26 одинакового диаметра.

Количество приводных шкивов 26 по одному, а количество натяжных шкивов 24 по два на каждую пильную ленту 20.

Шкивы 24 и 26 конструктивно оформлены аналогично надбавляющим шкивам 3 (без токопроводов 18).

К боковым поверхностям тумбы 1, нормальным ее продольной оси, жестко пристыкованы ложементы 28 для осей 29 парных цепных колес 30 подающего конвейера 31 и механизма удаления досок 32, выполненного также в виде конвейера.

Ложемент 28 снабжен регулируемыми опорами 33, расположенными в зоне осей 29. При установке и фиксации осей 29 в ложементе 28 обеспечивается совмещение осей конвейеров 31, 32 с продольной осью тумбы 1.

Корпус 34 каждого конвейера 31, 32 представляет собой сварную балку прямоугольного сечения из листового проката. Вертикальные стенки и полки балки в зоне терцев закруглены, а в отверстиях, выполненных в вертикальных стенках в центре закругления, смонтированы опоры скольжения для осей 29 с парными цепными колесами 30. Пара цепных колес 30 на входном торце подающего конвейера 31 приводится во вращение от привода 16 с двигателем постоянного тока.

Каждое цепное колесо 30 на входном торце конвейера 31 с помощью непрерывной цепи соединено с идентичным колесом на выходном торце конвейера 31. Оси каждой пары зубьев колесных пар 30 жестко запрессованы в одной плоскости. По оси шарниров звеньев цепей периодически введены цапфы от скребков конвейера. Скребки конвейера выполнены в виде кареток 35. Каретки 35 снабжены на основании четырьмя роликами 36 и ползуном 37. В теле кареток 35 выполнены призмы 36 для укладки бревен. Продольная ось призмы 38 с помощью ползуна 37 и продольного ручья 39 на корпусе 34 совмещены в одной плоскости с продольной осью конвейера 31.

Передача вращения на конвейер 32 (механизм удаления досок) осуществлена с помощью непрерывной цепи на дополнительных цепных колесах 40, 41, установленных на осях 23. При необходимости конвейер 32 может отключаться с помощью электромуфты 42.

Станок работает следующим образом.

Перед началом работы производится наладка станка на резку досок заданной толщины. Для этого подбираются и устанавливаются направляющие шкивы 3 с соответствующим соотношением диаметров колец 19 по формуле
D_б-D_м = 2(δ+S),
где Дб диаметр большего шкива;
Дм диаметр смежного с большим меньшего шкива;
δ толщина доски;
S толщина пильной ленты.

Целесообразно иметь комплекты шкивов 3, собранных на осях 4, для разрезки бревен на доски определенной толщины. В этом случае после установки комплектов шкивов на раму 2 поджатием гайки 13 должны быть полностью выбраны зазоры между упругим кольцевым элементом 12 и торцем втулки 5 и между торцами гайки 13 и втулки 5. После закрепления осей 4 датчики 15 управления скоростью вращения двигателя подачи устанавливаются на исходную величину электросопротивления.

По диаметрам колец 19 подбираются и устанавливаются на шкивы 3, 26 пильные ленты 20. Одинаковые температуры нагрева отличающихся по длине пильных лент 20 обеспечиваются за счет подбора геометрических параметров перфорации
каждой из лент с последующей экспериментальной проверкой. Эта работа проводится при отработке конструкции станка.

После установки пильные ленты с помощью натяжных шкивов 24 прижимаются к поверхности ободов приводных шкивов 36 и направляющих шкивов 3.

После окончания монтажа включается в работу привод 27 и низковольтный трансформатор. При этом проверяется возможность безаварийного движения пильной ленты 20 на предельно высоких линейных скоростях с минимальными отклонениями по температурам их нагрева. После проверки привод 27 и низковольтный трансформатор отключаются. Станок готов к резке бревен.

Для заведения бревна в подающий конвейер 31 целесообразно использовать устройство, на котором осуществляется кантование бревен для расположения его биологической оси в вертикальной плоскости и заведения бревна в таком положении на призмы 38 кареток 35 конвейера 31.

После подачи бревна на каретки 35 включается привод 16 подающего конвейера и бревно перемещается с помощью кареток 35. Положение оси бревна в одной вертикальной плоскости с продольной осью подающего конвейера 31 при движении кареток 35 обеспечивается за счет того, что ползун 37 на основании кареток движется по продольному ручью 39, расположенному на корпусе 34. При подходе торца бревна к пильным лентам 20 привод 16 отключается.

Пильные ленты 20 с помощью поперечного суппорта, связывающего тумбу 1 с рамой 2, перемещаются в положение, симметричное относительно биологической оси бревна.

Включается привод 27 и низковольтный трансформатор, вентиляционный отсос из зоны резки. По мере разогрева пильных лент 20 включается привод 16 и начинается процесс распиливания бревна на доски. Разрезанная часть бревна укладывается на каретки 35, перемещающиеся по корпусу механизма удаления досок 32 синхронно кареткам 35 подающего конвейера. Скорость подачи бревен определяется скоростью резки к поддерживается за счет поддержания заданного усилия поджима бревна к пильным лентам 20. Величина усилия поджатия бревна зависит от осевой податливости упругого кольцевого элемента 12. Чем меньше осевая жесткость элемента 12, тем меньше но величина будет поддерживаться усилие поджатия бревна и пильным лентам 20.

Требуемая осевая жесткость упругого элемента 12 должна устанавливаться при отладке станка на основе рационального усилия поджатия бревна к пильным лентам 20.

Механизм поддерживания заданного усилия поджатия бревна к лентам представляется следующим. Требуемое усилие поджатия соответствует определенной величине сжатия упругого элемента 12, а следовательно, задаваемой датчиками 15 определенной величине электросопротивления обмотки возбуждения двигателя привода 16 и определенному числу его оборотов. В случае увеличения усилия бревна на ленты 20 дополнительно сжимается упругий элемент 12, что ведет к изменению электросопротивления в цепи обмотки возбуждения двигатели привода 16, к уменьшению числа оборотов и уменьшению давления бревна на пильные ленты 20. И наоборот, при уменьшении давления бревна на ленты 20 упругий элемент 12 сдвигает оси 4 навстречу движению бревна, что вызывает увеличение скорости подачи бревна и увеличивает усилие его поджатия к пильным лентам 20.

Таким образом, скорость подачи бревна автоматически поддерживается, обеспечивая заданное усилие поджатия бревна к пильным лентам 20.

После того как разрезаемое бревно полностью сходит с кареток 35 конвейера 31, бревно до полной разрезки на доски перемещается каретками 35 конвейера 32. Причем скорость подачи бревна и в этом случае автоматически поддерживается, обеспечивая заданное усилие поджатия бревна к пилам.

После завершения разрезки бревна на доски конвейеры 31, 32, привод 27 и низковольтный трансформатор отключаются. На каретки 35 подающего конвейера 31 укладывается очередное бревно и производится его распиливание в описанном порядке.

При распиливании очередного бревна при включении конвейера 31 включается и конвейер 32, каретки 25 которого сбрасывают доски на склиз для удаления.

Источники информации
1. Каталог "Деревообрабатывающее оборудование", ВНИИТЭМР, М. 1987.

2. А.С. СССР N 1595638, В 27 В 15/00, 1990.

3. Заявка N 93-000751 от 28.01.93. 2 4

Формула изобретения

Станок для распиливания бревен, содержащий станину, приводные, натяжные и направляющие шкивы, перфорированные пильные ленты, подающий конвейер с механизмом центрирования бревна, механизм удаления досок, приводы, систему управления, отличающийся тем, что пильные ленты выполнены из материала с высоким омическим сопротивлением, а станина выполнена в виде неподвижной тумбы, на верхней поверхности которой установлена с возможностью поперечного перемещения прямоугольная рама с проемом для бревен, в каждом углу которой установлены холостые направляющие шкивы, количество пар которых равно количеству пильных лент, диаметры смежных пар направляющих шкивов связаны зависимостью

где D_б диаметр большего шкива;
D_м диаметр меньшего шкива;
S толщина ленты;
δ толщина доски, ободы всех направляющих шкивов выполнены из двух колец, соединенных по торцам двумя гофрированными элементами, оси направляющих шкивов смонтированы в раме с возможностью перемещения нормально ее поверхности на величину сжатия упругого кольцевого элемента, а на раме около торцов их осей установлены кронштейны, система управления снабжена низковольтным трансформатором и датчиками управления скоростью вращения привода подающего конвейера, закрепленными на кронштейне и взаимодействующими с торцами осей направляющих шкивов, к осям последних, электрически изолированным от рамы, подсоединены концы вторичной цепи низковольтного трансформатора, один конец
к верхним осям, а второй к нижним осям шкивов, на вертикальных торцах рамы симметрично продольной оси тумбы смонтированы два блока натяжных шкивов и боковые раскосы, на которых смонтированы два блока приводных шкивов одинакового диаметра, причем количество приводных шкивов по одному, а количество натяжных по два на каждую пильную ленту, ободы тех и других шкивов конструктивно оформлены аналогично ободам направляющих шкивов, к боковым поверхностям тумбы нормально продольной оси жестко пристыкованы выполненные в виде скребкового конвейера с общим приводом подающий конвейер и механизм удаления досок, так что продольные оси их центрирующих устройств в виде призм, выполненных на скребках конвейера, совпадают с продольной осью тумбы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9