«ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСНОГО СЫРЬЯ НА ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ Учебно-методическое пособие для студентов специальностей 1-46 01 01 Лесоинженерное дело, 1-36 05 01 Машины и оборудование лесного комплекса ...»

Общая мощность электродвигателей, установленных на станке, составляет 15 кВт. Управление станком производится дистанционно одним рабочим. Производительность станка при среднем диаметре раскалывания чураков 24 см – 12 м3/ч.

Гидравлический станок КГ-8А (рис. 2.4) состоит из станины 1, толкателя 4, гидропривода с блоком цилиндров 5, ножевого блока 2, направляющей 3, ограждения 6, электрооборудования.

Рис. 2.4. Гидравлический дровокольный станок КГ-8А Гидравлический колун ЛО-46 (рис. 2.5) может раскалывать чураки длиной до 1,25 м и диаметром до 1,0 м за один ход толкателя на две, четыре или шесть частей в зависимости от диаметра чурака. Колун снабжен крестообразными и звездчатыми клиньями 1, которые в зависимости от диаметра сырья могут перемещаться в вертикальном направлении (при раскалывании полена на две части горизонтальные и наклонные ножи опускаются за пределы зоны раскалывания). Чурак подается в лоток 2 и надвигается на клинья толкателем 3, закрепленным на штоке силового гидроцилиндра 4. После раскалывания толкатель возвращается в исходное положение. Колун снабжен гидроусилителем 5, создающим повышенное давление в поршневой полости гидроцилиндра 4, что позволяет увеличить усилие раскалывания с до 300 кН.

Рис. 2.5. Гидравлический дровокольный станок ЛО- Скорость перемещения толкателя при раскалывании 0,35 м/с, в обратном направлении – 0,57 м/с. Средняя продолжительность цикла раскалывания одного чурака составляет около 10 с. Мощность электродвигателя, приводящего в действие гидросистему колуна, составляет 17 кВт. Средняя расчетная часовая производительность колуна около 13 м3/ч.

В Республике Беларусь ООО «Маштехсервис» выпускает две модели гидравлических дровокольных установок МТС-202 и МТС-204.

Дровокольно-разделочная установка МТС-202 (рис. 2.6) представляет сварную конструкцию, на которую установлена дисковая пила диаметром 0,9 м, предназначенная для разделки дровяного долготья (длиной до 3 м) на мерные заготовки.

Рис. 2.6. Дровокольно-разделочная установка МТС- Установка имеет гидростанцию для привода цилиндра, который движет пуансон. Пуансон, в свою очередь, способствует расколу чурака с помощью ножей на две, четыре или шесть частей. Установка может комплектоваться транспортером МТС-203 для загрузки полученных дров в контейнер или прицеп. Максимальная длина раскалываемых чураков 0,5 м, диаметр – 0,3 м. Усилие раскалывания 9 т, потребляемая мощность станка 11 кВт, транспортера – 1,7 кВт, производительность не менее 2 м3/ч. Станок обслуживают двое рабочих.

Установка дровокольная МТС-204 представляет сварную конструкцию, состоящую из гидростанции, загрузочного и раскалывающего устройств. В отличие от установки МТС-202 она не имеет дисковой пилы и транспортера и может раскалывать чурак длиной до 1,0 м и диаметром до 0,7 м на четыре части с усилием раскалывания 24 т.

При работе электродвигателя масло нагнетается насосом к распределителю, переключая ручки управления которого можно менять направление потока масла к гидроцилиндрам механизма подъема и колуна, совершающих рабочий ход. После рабочего хода оператор переключает распределитель, и масло насосом направляется в штоковую полость гидроцилиндров механизма подъема и колуна, которые совершают ход в исходное положение. Вытесненное масло через распределитель направляется по сливной магистрали в гидробак.

Словенская компания «Tajfun» выпускает дровокольно-разделочные станки RCA-320-2 и RCA-380. Станок RCA-320-2 предназначен для поперечной разделки древесного сырья диаметром 0,10–0,32 м на коротье с дальнейшей расколкой чураков длиной от 0,25 до 0,50 м. С помощью гидравлического складного подъемника (грузоподъемностью 4,5 кН) бревно поднимается на рабочую высоту и ленточным транспортером подается до ограничителя (механизма отмера длин) на цепную пилу для разделки на чураки (в процессе разделки бревно удерживается прижимными рычагами), которые падают в лоток и надвигаются гидравлическим цилиндром с усилием до 100 кН на клин, где раскалываются на две, четыре или шесть частей. Высота клина в зависимости от диаметра сырья регулируется ручкой на наружной части станка. Для повышения производительности станок имеет два лотка и два гидроцилиндра надвигания чураков на клинья. Толкатели работают попеременно. Расколотые поленья транспортируются 4-метровым ленточным конвейером к месту складирования. Конвейер складной, двухступенчатый с автоматической гидравлической системой натяжения ленты. Скорость ленты регулируется бесступенчато. Станок имеет привод от трактора, устанавливается на трехточечную навеску и управляется одним оператором. Необходимая мощность трактора, требуемая для привода станка, – 30 кВт. Масса установки составляет 1100 кг, производительность 6–7 м3/ч.

Станок RCA-380, в отличие от RCA-320-2, может обрабатывать сырье диаметром 0,10–0,38 м. Он имеет один двухскоростной гидроцилиндр с усилием раскалывания 150 кН. Чураки раскалываются на две, четыре, шесть и восемь частей. Масса установки составляет 1290 кг, производительность 7–10 м3/ч.

Австрийская фирма «Posch» изготавливает горизонтальный гидравлический дровокольный станок Ruck-Zuck E4-400, предназначенный для раскалывания чураков длиной до 1,08 м. Станок эргономичный, компактный и эффективен на предприятиях с небольшим объемом производства. Привод станка осуществляется от электродвигателя мощностью 4 кВт. Чурак надвигается на клин при помощи гидроцилиндра с толкателем, который создает усилие раскалывания 6,3 т.

Скорость рабочего хода 0,12–0,24 м/с, холостого хода – 0,24 м/с. Чурак раскалывается на две или четыре части. Масса станка – 170 кг.

Широко используются в мире станки для колки дров Palax KS 35, Palax Power 70, Palax Power 100S и их модификации.

Palax KS 35 – гидравлический колун, выполняющий две операции: разделку бревна на заготовки заданных размеров и колку их на дрова. Разделка выполняется цепной пилой. Оператор вручную с помощью рычага управляет процессом разделки. Одним рычагом бревно прижимается к подающему столу, вторым – опускается пила. Прижимной упор автоматически включает и выключает подающий ленточный конвейер. Пильная цепь приводится в действие гидромотором.

Базовая комплектация станка включает: автоматическое натяжение клиновых ремней привода пилы; собственную гидросистему с баком емкостью 40 л; устройство автоматической смазки пилы; складной самоочищающийся подающий конвейер; ручную регулировку высоты раскалывающего клина; автоматическое управление скоростью работы гидроцилиндра в зависимости от нагрузки; складной цепной выносной конвейер. Выносной конвейер имеет пять фиксированных направлений выгрузки готовой продукции и подъемную лебедку для перевода в транспортное положение.

Станок изготавливается в двух модификациях: Palax KS 35 TR с приводом от трактора и Palax KS 35 SM с приводом от электродвигателя мощностью 7,5 кВт.

Дровокольный станок Palax Power 70 в отличие от станка Palax KS 35 для разделки долготья на коротье имеет пильный диск с твердосплавными напайками. Управление подачей бревен, разделкой и раскалыванием производится с помощью механических рычагов или гидравлического джойстика. Станки изготавливаются с приводом от трактора или электродвигателя мощностью 7,5 кВт.

Palax Power 100S – дровокольный станок с пильным диском для разделки долготья предназначен для профессионального использования на крупных лесозаготовительных предприятиях. Управление подачей бревен, разделкой и раскалыванием производится с помощью гидравлического джойстика. Базовая комплектация кроме перечисленного в предыдущих моделях включает собственную гидросистему с баком на 160 л и гидравлическую регулировку высоты раскалывающего клина.

Станок изготавливается в двух модификациях: Palax Power 100S TR с приводом от трактора и Palax Power 100S SM с приводом от электродвигателя мощностью 15 кВт.

Технические характеристики станков Palax приведены в табл. 2.1.

Технические характеристики дровокольных станков Palax В Финляндии выпускают гидравлические дровокольные станки Japa серий 60, 60Е, 300, 320, 370, 450 и 700.

Станки Japa 60 аналогичны по конструкции и техническим характеристикам описанному выше станку фирмы «Posch» и выполняют только раскалывание круглых лесоматериалов.

Дровокольные станки всех других серий выполняют еще и разделку сырья гидравлической цепной пилой (Japa 300, 320, 370 и 450) или пильным диском диаметром 700 мм (Japa 700) с приводом от трактора или электродвигателя. Должное внимание уделено безопасности работы в виде установки ограждений и различных ограничителей.

Технические характеристики станков Japa приведены в табл. 2.2.

Технические характеристики дровокольных станков Japa Длина выгрузочного конвейера, м 3,2 3,5; 4,5 3,5; 4,5 2,7; 4, Балансово-вырабатывающий станок Н-10 (рис. 2.7) предназначен для выработки колотых балансов из поленьев от 0,50 до 1,25 м. Гниль с внутренней части расколотого полена 5 срезается кольцевым ножом 4, а кора с периферийной части удаляется фрезой 1, имеющей шесть ножей с криволинейным лезвием. Кольцевой нож в вертикальных направляющих перемещается штурвалом и 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.

балансово-вырабатывающего станка Н- 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. Фреза приводится во вращение электродвигателем мощностью 17 кВт через клиноременную передачу. Скорость перемещения поленьев транспортером надвигания 0,4 м/с, мощность электродвигателя 7,5 кВт. Производительность станка 4–6 м3/ч (по сырью).

Аналогично станку Н-10 устроены станки для колотых балансов Н-8 и АБС-2. Отличие станка Н-8 заключается в наличии автоматизированной системы подъема кольцевого ножа, а станка АБС-2 – в наличии горизонтального плоского ножа.

2.1.3. 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. Оператор 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 гидрои 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.

1. Понятие и назначение раскалывания лесоматериалов.

2. Типы дровокольных станков.

3. Охарактеризуйте раскалывающие ножи.

4. Как найти максимальное и среднее усилия раскалывания чурака?

5. Производительность дровокольных станков непрерывного и периодического действия.

6. Оборудование, применяемое для раскалывания круглых лесоматериалов.

7. Назовите основные узлы дровокольных станков.

8. Расскажите о принципе действия гидравлического дровокольноразделочного станка.

9. Основные требования техники безопасности при работе на дровокольных станках.

3. ПРОИЗВОДСТВО ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

Цель занятия: ознакомление с видами и способами продольной распиловки лесоматериалов и поперечной распиловки пиломатериалов; детальное изучение конструкций лесопильного оборудования, применяемого на лесозаготовительных предприятиях, и правил его эксплуатации; приобретение навыков в расчетах лесопильного оборудования.

Тема «Производство пиломатериалов» включает три лабораторные работы.

3.1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4. ВИДЫ И СПОСОБЫ

ПРОДОЛЬНОЙ РАСПИЛОВКИ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ.

ЛЕСОПИЛЬНЫЕ РАМЫ

Структура отчета.

1. Виды и способы продольной распиловки лесоматериалов.

2. Классификация оборудования для продольной распиловки лесоматериалов, его достоинства и недостатки.

3. Устройство и принцип действия лесопильных рам, основные технические характеристики оборудования.

4. Правила эксплуатации и техника безопасности при работе на лесопильных рамах.

5. Расчет параметров лесопильных рам.

3.1.1. Виды и способы продольной распиловки лесоматериалов Часть заготовленных круглых лесоматериалов на лесных складах лесозаготовительных предприятий подвергается механической переработке на различные пиломатериалы. В результате продольной распиловки получают пластины (сегменты), четвертины, двухкантные, трехкантные (лафеты) и четырехкантные (чистообрезные) брусья, бруски, обрезные и необрезные доски, шпалы, горбыли и рейки.

Продольную распиловку можно производить по индивидуальному, программному и обезличенному методам раскроя. Индивидуальный раскрой производится на однопильных станках (ленточных и круглопильных); программный – на ленточных и круглопильных станках с автоматизированным программным управлением; обезличенный – на вертикальных лесопильных рамах и многопильных ленточных и круглопильных станках.

В зависимости от характера движения пилы и бревна (кряжа) в процессе его продольной распиловки различают станки:

– периодического действия, в которых пиление происходит при поступательном движении кряжа или же пилы только в одну сторону, а обратные ходы являются холостыми;

– непрерывного действия, в которых распиливаемое сырье непрерывно движется в одном направлении; они могут быть однопильными и многопильными (чаще всего) и являются наиболее производительными.

Для продольного раскроя бревен и брусьев применяются лесопильные рамы, ленточнопильные, круглопильные и агрегатные (фрезерно-пильные и фрезерно-брусующие) станки. Этот тип оборудования называется головным лесопильным оборудованием, каждый из которого характеризуется схемой резания, видом дереворежущего инструмента и имеет свои достоинства и недостатки.

Технология лесопиления с использованием лесопильных рам требует оборудования многотонного фундамента и подсортировки пиловочника минимум по 12 типоразмерам диаметра для оптимизации коэффициента выхода пиломатериалов и соответствующей перенастройки постава пил. Имеет плохую геометрию доски и высокую шероховатость ее поверхности. Не эффективна при выпиловке досок радиального распила в основном по причине плохой точности. Ширина пропила бревнопильных лесопильных рам составляет 5–6 мм. Большинство распространенных лесопильных рам не могут перерабатывать крупномерные лесоматериалы диаметром более 70 см. Коэффициент выхода готовой продукции по обрезному пиломатериалу около 50–55%.

Однако такая технология имеет отличную стабильность резания, за счет коллективного резания – хорошую производительность, неприхотлива в обслуживании, не требует высокой квалификации операторов станков. Рекомендуется применять при наличии собственной лесозаготовки и большого количества дешевого сырья средней толщины. Такая технология лидирует среди всех технологий по производству необрезного пиломатериала среднего качества. Точность выпускаемого пиломатериала может быть улучшена за счет качественной подготовки рамных пил.

Ленточнопильная технология. Пиление осуществляется стальной лентой, сваренной в кольцо, которая имеет зубья, нарезанные с одной или двух сторон. Такое оборудование имеет главное противоречие: для вращения лента должна быть достаточно гибкой и в то же время достаточно твердой, чтобы долго резать без затупления. Для этого зубья закаливают или приваривают из другого металла. Различают станки с узкой (шириной 20–60 мм) и с широкой лентой (100– 300 мм). Зубья на узкой ленте разводятся, а широкая лента имеет плющеные зубья.

Ленточнопильные станки могут распиливать бревна больших диаметров – 0,7–1,5 м, не требуют оборудования фундамента, имеют небольшую ширину пропила – 2–3 мм, эффективно перерабатывают твердолиственные породы. На ЛЗП чаще применяются однопильные ленточные станки, выполняющие индивидуальный раскрой, что позволяет работать без подсортировки бревен. Такая технология имеет самый высокий коэффициент выхода готовой продукции по обрезным пиломатериалам – до 75%. Станки небольшой мощности (7–20 кВт) с узкой лентой производительностью около 5 м3 в смену относительно недорогие. Станки среднего класса с лентой шириной 100–130 мм имеют сменную производительность до 10–15 м3, однако стоят в несколько раз дороже. Станки с узкими лентами плохо распиливают древесину, загрязненную механическими примесями и мерзлую, выдают волнистую доску, причем пила тупится уже после нескольких пропилов загрязненного бревна. Одна узкая лента может распилить около 10–15 м3 бревен и приходит в негодность. Поэтому такая технология имеет самую высокую удельную стоимость инструмента на 1 м выпускаемой продукции (стоимость инструмента за весь срок эксплуатации оборудования составляет около 30% стоимости станка) и среднюю стабильность резания. При некачественном изготовлении шкивов или их износе резко снижает срок эксплуатации ленточной пилы.

После 2–3 ч пиления ленточную пилу необходимо снять на сутки для сохранения усталостной прочности. На практике получается, что для обеспечения двухсменной работы станка с узкой лентой необходимо в среднем около 100 пил в год. Требуется высокая квалификация операторов при пилении и подготовке дереворежущего инструмента. При неквалифицированной и неосторожной работе возрастает вероятность обрыва ленты. Для ремонта ленты используют достаточно дорогостоящие сварочные аппараты. Их применение позволяет сваривать ленту буквально из метровых кусков и таким образом продлевает ее срок эксплуатации, существенно уменьшая расходы на инструмент. Все преимущества ленточнопильной технологии при промышленном использовании начинают проявляться с использованием ленты шириной более 100 мм, такие ленты имеют стеллитированные зубья и эффективно распиливают загрязненную и мерзлую древесину. Стоят такие пилы в 7–8 раз дороже узких, но могут в течение срока службы выпилить до 300 м3 обрезных пиломатериалов. Однако такие пилы требуют целого комплекса оборудования для поддержания их в рабочем состоянии, сравнимого по стоимости с самим станком. Следует отметить, что это самая дорогостоящая технология, требующая достаточно высокой квалификации обслуживающего персонала. Станки с широкой лентой рекомендуется использовать в качестве станков первого ряда при наличии крупномерного и дорогостоящего сырья, когда на первый план выступает экономичность его переработки. Ленточнопильные станки с узкой лентой целесообразно применять в качестве станков второго ряда, в том числе многоголовочные ленточнопильные станки.

Циркулярная, круглопильная технология.

Вертикальнопильные циркулярные станки.

В настоящее время циркулярные бревнопильные станки типа Кара, Лаймет, Слайдтек и другие позволяют выпускать пиломатериалы экспортного качества с точностью до 1–2 мм.

Все они, как правило, используют пилы диаметром 0,9–1,1 м. Одна пила в течение срока эксплуатации способна выпилить до 3000 м обрезных пиломатериалов (соответственно имеет низкие затраты на инструмент), затачиваться она может прямо на станке. Однако примерно раз в неделю пила требует балансировки и формирования зубьев на полуавтоматическом заточном станке, например ТчПА-7.

Стальные пилы тупятся достаточно быстро. Зимой требуют заточки 2 раза в смену, а летом до 4–5 раз в смену. Возможно использование твердосплавных и стеллитированных пил, причем твердосплавные пилы лучше применять летом, а стеллитированные – зимой. Однако поломка нескольких твердосплавных наконечников потребует заводского ремонта всей пилы и переточки всех наконечников по всем четырем граням. Поддержание инструмента в рабочем состоянии и выработка доски с экспортной геометрией требуют наличия квалифицированного пилоправа. Высота резания пилы диаметром 1,1 м составляет 42 см, что позволяет легко пилить бревна толщиной до 44–46 см. Если есть необходимость в распиловке больших диаметров пиловочника, применяются станки с верхней подрезной пилой. Это позволяет пилить бревна диаметром до 70 см и более. Ширина пропила составляет 4–7 мм.

Однопильные бревнопильные станки выполняют индивидуальный раскрой, и подсортировка по диаметрам может не производиться. Коэффициент выхода готовой продукции по обрезным пиломатериалам реально 45–55%. Циркулярная технология имеет самую высокую скорость резания. Стабильность резания высокая при небольшом механическом загрязнении кряжа. Производительность при механизации околостаночного оборудования до 15 м3 обрезного пиломатериала в смену. Такие станки целесообразно применять для создания производств малой и средней мощности в качестве базового элемента первого ряда. Эффективна как для изготовления готового обрезного пиломатериала, так и для развала бревна на брусья с целью дальнейшей их переработки на высокоэкономичных ленточнопильных многоголовочных станках. Может служить также и станком второго ряда при объединении с такими же станками, стоящими в первом ряду.

Углопильные циркулярные станки.

Углопильные круглопильные станки представляют собой сразу две-три пилы, установленные под углом 90 друг к другу (например, станки «Гризли», ДП-1200 и др.) или станки с единственным поворотным пильным диском (словацкие UH500 и UP700). Станки данного класса имеют ряд преимуществ: могут распиливать бревна диаметром более 1 м, имея выход готовой продукции до 65%; используют пилы диаметром 0,5–0,8 м с твердосплавными наконечниками и сравнительно невысокой стоимости; эффективно распиливают загрязненные кряжи; требуют заточки один раз в сутки и реже; распиливают доску радиального распила с хорошим выходом готовой продукции по радиальным пиломатериалам (50%); имеют высокую точность распиловки в 1 мм.

Однако данные станки требуют использования дорогостоящего специализированного заточного оборудования и имеют низкую производительность (около 5 м3 в смену).

Целесообразно применять для переработки крупномерных лесоматериалов, и в первую очередь для производства пиломатериалов радиального распила.

Горизонтальнопильные циркулярные станки.

Недавно появилась еще одна разновидность круглопильных бревнопильных станков, подтверждающая то, что возможности циркулярной технологии далеко не исчерпаны. Это станки с горизонтальным расположением двух пил в одной плоскости (словацкий станок KP58, российский «Барс ДГ» и др.).

Станки достаточно мощные и могут обрабатывать бревна диаметром до 60 см при диаметре пил 0,5–0,8 м.

Технология работы аналогична работе на горизонтальном ленточнопильном станке, бревно необходимо кантовать для получения обрезного пиломатериала. Однако нет необходимости часто менять пилы, они работают не менее 24 ч без заточки.

Производительность станка при использовании загрузчика и кантователя бревен может достигать 15 и более метров кубических в смену.

Обеспечивается хорошее качество поверхности и геометрия пиломатериала.

Необходимо, однако, учесть, что это станок тупикового типа, т. е.

он не выполняет функцию транспортировки пиломатериалов по цеху.

Целесообразно применять для переработки пиловочника среднего диаметра на пиломатериалы смешанной распиловки экспортного качества. Может заменять в первом ряду ленточные станки. Является наиболее эффективным среди циркулярных станков по выработке необрезных пиломатериалов, а при использовании кантователя может вырабатывать готовые обрезные пиломатериалы.

Выбор лесопильного оборудования.

Необходимо отметить, что универсальной технологии лесопиления нет. Станки следует подбирать с учетом различных критериев оценки лесопильного оборудования, к которым относятся: производительность лесопильного цеха; сумма инвестиций, рентабельность производства;

сырьевая база; породы и диаметры пиловочника, перерабатываемые станком; выпускаемая продукция; стоимость и спрос на нее; экспортная геометрия; выход готовой продукции; необходимость подсортировки пиловочника; площадь цеха; рабочая температура станков; частота замены и стоимость пил; сложность обслуживания пил; квалификация рабочих на подготовке дереворежущего инструмента, необходимое оборудование для подготовки пил; выполняет ли станок функции транспортера продукции по цеху; квалификация операторов станков;

ремонтопригодность и стоимость запчастей; сложность обслуживания самого станка; необходимость фундамента; срок службы станка.

3.1.2. Лесопильные рамы Лесопильными рамами называются станки, распиливающие бревна и брусья с помощью полосовых пил, натянутых в пильной рамке, совершающей возвратно-поступательное движение. В зависимости от расположения пильной рамки лесопильные рамы бывают вертикальные и горизонтальные; по количеству шатунов – одно- и двухшатунные; по этажности – одно- и двухэтажные; по способу подачи – с непрерывной и толчковой (за рабочий или холостой ход) подачей; по числу оборотов главного вала – тихоходные (менее 250 об/мин) и быстроходные (более 250 об/мин); по назначению – общие (бревнопильные) и специальные (коротышевые, тарные).

Лесопильные рамы являются многопильными станками с непрерывной подачей. На лесных складах ЛЗП получили применение вертикальные одно- и двухэтажные лесопильные рамы. Распиловка бревен на лесопильных рамах может производиться вразвал или с брусовкой. При работе лесопильной рамы вразвал бревна сразу распиливаются на доски требуемой толщины. При работе с брусовкой бревна сначала распиливаются на брусья (с одновременным получением двух-четырех подгорбыльных досок), а затем в следующую смену или на второй лесопильной раме брусья распиливаются на доски.

Основными узлами лесопильных рам являются (рис. 3.1, а, б): механизм резания (состоящий из пильной рамки 9 с укрепленными в ней пилами 4, приводящейся в действие от кривошипно-шатунного механизма 8) и механизм подачи (состоящий из нижних 3 и верхних 5 подающих вальцов), установленные в станине рамы.

Рис. 3.1. Схемы лесопильных рам: а – двухшатунная; б – одношатунная Кроме того, лесопильные рамы снабжаются околорамным вспомогательным оборудованием: для подачи бревен – тележками 1 и 2, а для приемки пиломатериалов – тележками 6 и 7 (рис. 3.1, а) или рольгангом 7 и направляющими ножами 6 (рис. 3.1, б).

Механизм резания. Режущими инструментами в лесопильных рамах являются прямые пилы, совершающие возвратно-поступательное движение. Требуемая длина рамных пил определяется по формуле где S п – ход пильной рамки; d к – диаметр наибольшего бревна в комле; е – запас, равный 0,10–0,15 м.

Наиболее часто применяют рамные пилы длиной 1,25 и 1,60 м.

Ширина пил составляет В п = (0,10–0,15)L п, а толщина s = 2–2,5 мм.

Зубья рамных пил имеют такую же форму, как и у круглых пил для продольной распиловки (рис. 3.2). У зубьев угол наклона к = 28°, угол заострения к = 47° и угол резания к = 75°, шаг зубьев t = (10–16)s, а высота h = (0,7–0,9)t.

Рис. 3.2. Зубчатые венцы пильных полотен лесопильных рам и круглых пил для продольной распиловки: а – с ломаной спинкой; б – со вставным зубом;

в – графики основных значений удельной работы резания k о при продольной распиловке воздушносухой сосны острой пилой с разведенными зубьями;

Зубья разводят или расплющивают. Величина развода с на сторону составляет: при пилении твердой древесины с = 0,4–0,5 мм, мягкой древесины с = 0,50–0,75 мм. Уширение расплющенного зуба равно 0,8–1,3 мм. Для тарных лесопильных рам (распиливающих тонкомерные кряжи и имеющих малый ход пильной рамки) применяют пилы с L п = 0,6 м и s = 1–1,4 мм.

Главный вал рамы делают коленчатым либо снабжают маховиками с пальцами кривошипа, он вращается с постоянной скоростью = 23–38 рад/с (215–360 об/мин). У некоторых лесопильных рам с малым ходом пильной рамки скорость вращения вала доходит до 62–73 рад/с (600–700 об/мин). В зависимости от числа шатунов, двигающих пильную рамку, лесопильные рамы делят на двухшатунные (рис. 3.1, а) и одношатунные (рис. 3.1, б). Высота двухшатунных лесопильных рам невелика, и они расположены в одном этаже; одношатунные рамы значительно выше двухшатунных и расположены в двух этажах.

Пильная рамка (рис. 3.3) состоит из двух поперечин и двух соединяющих их стоек. В одношатунных рамах шатун крепится к нижней поперечине, а в двухшатунных – к верхней по обе стороны стоек. Расстояние между стойками пильной рамки называется просветом, он ограничивает размеры поперечного сечения распиливаемых лесоматериалов. При движении пильная рамка перемещается в направляющих станины. В верхней и нижней поперечинах сделаны пазы для подвесок (карабинов) пил при установке их в раму. После установки пил в рамку их натягивают клиньями и эксцентриками.

В пильной рамке установлена группа пил (до 16), расположенных одна от другой на определенном расстоянии. Такую группу называют поставом, он зависит от схемы раскроя лесоматериала. Более толстые пилы размещают посередине, а тонкие – по краям постава. Пилы друг от друга отделены прокладками, весь постав стянут струбцинами.

Толщина межпильных прокладок определяется по формуле где m – номинальная толщина доски; y – припуск на усушку; с – величина развода на сторону.

Крайние прокладки подбирают такой толщины, чтобы постав пил был расположен симметрично относительно просвета пильной рамки.

Пиление в лесопильной раме происходит только при движении пильной рамки сверху вниз. Ход пильной рамки снизу вверх является холостым.

Скорость резания v в лесопильных рамах является величиной переменной: в верхней и нижней мертвых точках (ВМТ и НМТ) она равна нулю, а при нахождении пильной рамки в среднем положении достигает:

где S п – ход пильной рамки, м; – угловая скорость пальца кривошипа, рад/с.

Средняя скорость резания v ср, м/с, определяется по формуле В связи с изменением скорости движения пильной рамки появляются соответствующие ускорения и силы инерции, которые зависят от частоты вращения главного вала. Увеличение этой частоты ведет к резкому росту нагрузки на элементы пильного механизма (поперечины и стойки пильной рамки, пальцы, шатун и т. п.), что значительно усложняет конструкцию лесопильной рамы.

При определении мощности, необходимой для пиления лесопильной рамой, учитывают, что пиление производится одновременно несколькими пилами и скорость подачи переменна.

Мощность, необходимая для пиления, определяется по формуле где k – удельная работа резания, Дж/м3; b – ширина пропила одной пилы, м; H – сумма высот пропила, м; u ср – средняя скорость подачи, м/с; р – КПД передачи от двигателя к пильной рамке.

В связи с тем, что в некоторых лесопильных рамах бревно подается не непрерывно, а толчками, принято учитывать не среднюю скорость подачи u ср, а величину пути, проходимого бревном за два хода пильной рамки (один оборот главного вала). Эта величина называется посылкой и замеряется в метрах на один оборот.

Средняя скорость через посылку выражается по формуле Тогда мощность N р, Вт, расходуемая на пиление, определяется по формулам:

где n – частота вращения главного вала лесопильной рамы, об/с.

Сумма высот пропилов определяется из выражения где H ср – средняя высота пропила; z п – число пил в поставе; а 1 – коэффициент, при распиловке бревен вразвал принимается а 1 = 0,75, с брусовкой а 1 = 0,6, при распиловке бруса а 1 = 0,95–1; d ср – средний диаметр бревна или высота бруса.

Удельная работа резания определяется по формуле где k о – основное значение удельной работы резания, Дж/м3; а п – поправочный коэффициент на породу (для осины а п = 0,8, ели – 0,9–1,0, сосны – 1,0, лиственницы – 1,1, березы – 1,2–1,3, дуба – 1,5–1,6); а w – поправочный коэффициент на влажность (при распиловке воздушносухой древесины а w = 1, для свежесрубленной а w = 0,85–0,90); а – поправочный коэффициент на затупление пилы (а – от 1 при острых зубьях пилы в начале работы, до 1,8 после 5–6 ч работы); а т – поправочный коэффициент на температуру (при положительной температуре а т 1, при температуре от минус 10С а т = 1,3–1,5); а з – поправочный коэффициент, для пил с разведенными зубьями принимается а з = 1, для плющеных зубьев а з = 1,1.

Основное значение удельной работы резания определяется по графику (рис. 3.2) или по эмпирической формуле, действительной для подачи на один зуб u z = 0,2–1,6 мм:

где k о – основное значение удельной работы резания, Дж/м3; u z – подача на один зуб, м; H ср – средняя высота пропила, м.

Величина подачи на один зуб uz, м, определяется из выражения где t – шаг зубьев пилы, м; S п – ход пильной рамки, м.

Установочная мощность двигателя пильного механизма лесопильной рамы принимается равной N р.

При заданной мощности двигателя величина допустимой посылки, м/об, определяется по формулам Величина допустимой посылки ограничивается не только мощностью двигателя, но и прочностью зубьев пилы, а также требованием к качеству пропила:

где u z – допустимая величина посылки на один зуб, м (для мягких пород u z = 1,2 мм, для твердых – 0,8 мм).

При расчете допустимых посылок необходимо также учитывать условия размещения опилок в межзубовых впадинах:

где 1 – коэффициент площади межзубовой впадины (для рамных пил 1 = 0,35–0,55); – коэффициент объема опилок, = 0,8–1,2; H – наибольшая из высот пропила при распиловке бревна или бруса, м.

Средняя сила резания за один оборот главного вала при пилении рамными пилами определяется по формуле Средняя сила резания за рабочий ход пильной рамки Сила отжима P о при работе лесопильных рам определяется по формуле P о = о · P р, где о – коэффициент, зависящий от формы и степени затупления зубьев пилы, о = 0,2–1, причем меньшие значения для острых пил и большей подаче на зуб.

Механизм подачи. Лесопильные рамы имеют непрерывную или толчковую подачу. При непрерывной подаче бревно движется непрерывно с постоянной скоростью подачи u. Отношение u / v в этом случае непостоянно, так как u = const, а v – переменна, вследствие чего траектории вершин зубьев по отношению к древесине криволинейны и толщина стружки все время меняется. В рамах с толчковой подачей бревно движется только во время рабочего либо только во время холостого хода рамы, подача при этом осуществляется через кривошипно-шатунный механизм и, следовательно, ее скорость изменяется по тому же закону, по которому изменяется и скорость резания, т. е.

u / v = const. Вследствие этого траектории зубьев пилы по отношению к древесине являются прямыми линиями, и толщина стружки остается все время постоянной. Чтобы при холостом ходе зубья не надавливали на дно пропила, рамным пилам дается уклон i. Величина уклона (рис. 3.4, в), замеренная на длине хода пильной рамки, определяется в зависимости от типа подачи и величины посылки: для лесопильных рам с толчковой подачей за рабочий ход i = а (уклон пил постоянный при любой посылке); для лесопильных рам с толчковой подачей за холостой ход i = + а; для лесопильных рам с непрерывной подачей i = 0,5 + а. В этих выражениях а – постоянная величина, а = 2–4 мм.

Толчковая подача за рабочий ход имеет ряд существенных преимуществ: постоянство толщины стружки, независимость уклона пил от величины посылки (благодаря чему можно менять, не останавливая раму), небольшой уклон и, следовательно, равномерное натяжение полотен пил, отсутствие трения спинок зубьев по дну пропила при холостом ходе.

При толчковой подаче за холостой ход уклон пил является переменным, в связи с чем перечисленные выше преимущества теряются. Основными недостатками толчковой подачи являются большие инерционные усилия, действующие на бревно. При частоте вращения главного вала n > 250 об/мин эти усилия настолько возрастают, что бревно не успевает останавливаться и начинает двигаться с почти постоянной скоростью.

Рис. 3.4. Схемы механизмов подачи лесопильных рам: а – толчковая При непрерывной подаче в подающем механизме не возникает сил инерции, и он надежно работает даже при большой частоте вращения главного вала рамы. Недостатками непрерывной подачи являются:

изменение толщины стружки в процессе пропила, скобление спинок зубьев пилы по дну пропила в начале холостого хода, значительный уклон пил, зависящий от посылки. Поэтому на тихоходных лесопильных рамах (n < 250 об/мин) применяют обычно толчковую подачу за рабочий ход, а на быстроходных рамах (n > 250 об/мин) – непрерывную подачу.

Бревно на пилы в лесопильных рамах подается при помощи четырех вальцов (двух верхних и двух нижних). В коротышевых рамах для распиловки кряжей длиной 0,8–1 м число вальцов увеличивают до восьми. Нижние вальцы всегда делают приводными, верхние могут быть и неприводными. Для лучшего сцепления с бревном на поверхности вальцов имеются шипы или ребра. Прижим верхних вальцов происходит под действием их веса, а иногда специальных гидравлических или пневматических прижимных устройств. Подъем верхних вальцов производится вручную, а также при помощи пневматического, гидравлического или электрического привода с дистанционным либо автоматическим управлением.

При толчковой подаче (рис. 3.4, а) вальцы 2 и 6 получают вращение от главного вала 10 через контркривошип 9, систему тяг 7, коромысло 4 с подающей собачкой 5, фрикционное колесо 3 и цепную передачу 1. Изменение угла поворота вальцов за оборот главного вала (следовательно, и величины посылки ) достигается перемещением кулисы 8.

При непрерывной подаче (рис. 3.4, б) вращение от главного вала передается к вальцам 2 и 3 через ременную передачу 10, горизонтальный вал 9, бесступенчатый фрикционный лобовой вариатор 8, вертикальный вал 7, конические 6 и цилиндрические 4 и 5 шестерни. Привод верхних вальцов при любом их положении по высоте осуществляется через роликовую цепь 1. При передвижении бегунка лобового вариатора вдоль шлицевого вала 9 можно изменять величину.

В современных лесопильных рамах с непрерывной подачей вальцы приводятся во вращение от отдельного электродвигателя. Изменение величины посылки в этом случае осуществляется при помощи электромагнитной муфты скольжения или двигателя постоянного тока с регулируемой частотой вращения. В подающем механизме с электромагнитной муфтой скольжения (рис. 3.4, в) вращение нижним вальцам 20 передастся от электродвигателя 14 через электромагнитную муфту скольжения 18, ременную передачу 19, редуктор 13 и шестерни 12. Верхние вальцы 10 приводятся во вращение роликовой цепью 11. Изменение скольжения электромагнитной муфты (а значит, и изменение ) производится поворотом лимба центробежного регулятора 17, для чего оператор на некоторое время включает серводвигатель 6, поворачивающий лимб на соответствующий угол (через червячный редуктор 7, шестерни 8, сельсин-датчик 9, сельсин-приемник 15 и редуктор 16). Одновременно с изменением посылки при помощи червячной передачи 1 и рычага 5 перемещается в горизонтальном направлении плита 3 с направляющими 2 верхнего ползуна 4 пильной рамки; благодаря этому изменяется уклон пил i.

Мощность, необходимая для привода механизма подачи в лесопильных рамах, определяется по формуле где P u – усилие подачи, равное сумме средней силы отжима P о и сопротивления от движения впередирамной тележки, Н; u – КПД передачи от двигателя к вальцам.

Практически N u в лесопильных рамах составляет 3–5% от мощности на пиление.

Для надежного сцепления вальцов с бревном и устранения пробуксовки между ними необходимо соблюдение неравенства:

где m в – наименьшее число прижимных вальцов, подающих бревно;

Q в – сила прижима одного вальца, Н; Q б – вес бревна, Н; P р – сила резания, Н; в – коэффициент сцепления вальца с древесиной или корой, в = 0,5–0,7.

Для предотвращения подъема бревна под действием скобления спинок зубьев по дну пропила при холостом ходе пильной рамки необходимо соблюдение неравенства:

где P х – сила подъема бревна зубьями пил при холостом ходе (для лесопильных рам с непрерывной подачей P х = 0,8 · P р ).

Станина лесопильных рам стальная, литая и снабжена направляющими для движения пильной рамки. На станине крепятся узлы и детали рамы.

Околорамное вспомогательное оборудование включает тележки, направляющие устройства, рольганги.

Основная впередирамная тележка 1 (рис. 3.1) служит для подачи бревна к лесопильной раме и поддержания заднего его конца при распиловке. Передний конец бревна до захвата вальцами рамы поддерживает вторая, вспомогательная тележка 2. Передвижение основной впередирамной тележки осуществляется при помощи одной из двух цепей, расположенных между рельсами и непрерывно движущихся в разные стороны. После захвата переднего конца бревна подающими вальцами лесопильной рамы привод тележки отключается. Бревно на тележке 1 зажимается при помощи клещевого захвата, который может перемещать бревно в поперечном направлении и поворачивать вокруг оси. Привод зажима, перемещения и поворота клещевого захвата – ручной или гидравлический. Вспомогательная тележка 2 пассивная и откатывается вручную или же основной тележкой.

В одноэтажных лесопильных рамах (рис. 3.1, а) имеются также позадирамные тележки 7 и 6, принимающие распиленное бревно и удерживающие доски от разваливания. В двухэтажных рамах (рис. 3.1, б) позадирамные тележки не применяют. Бревно из рамы выходит на приемный рольганг 7 с двумя направляющими ножами 6, которые при помощи винтов и рукояток устанавливаются в плоскостях крайних пил постава и удерживают выходящее из рамы распиливаемое бревно.

Рольганг служит для приема распиленного бревна и перемещения пиломатериалов к другим станкам или к выносным транспортерам.

Производительность лесопильных рам (часовая по сырью) как механизмов непрерывного действия определяется по формуле где 1 – коэффициент использования рабочего времени; 2 – коэффициент загрузки лесопильной рамы, учитывающий разрыв между торцами бревен; u ср – средняя скорость подачи, м/с; V бр – средний объем распиливаемых бревен, м3; l бр – средняя длина бревна, м.

С учетом выражения средней скорости подачи через величину посылки производительность определяется по формулам:

где – величина посылки, м/об; – угловая скорость главного вала, рад/с; n – частота вращения главного вала лесопильной рамы, об/с.

Конструкции лесопильных рам.

В лесопильных и тарных цехах на лесных складах лесозаготовительных предприятий для продольной распиловки бревен, кряжей и брусьев наибольшее применение находят: одноэтажные лесопильные рамы Р63-4Б, РГ-63; коротышевые и тарные рамы Р40-1, РК63-1, РК-1А, РК-2А, РПМ-02-К, РТ-36; на производствах с большей мощностью встречаются двухэтажные рамы 2Р75-1, 2Р75-2 и др. Кроме того, на ЛЗП могут применяться мобильные лесопильные рамы на колесном ходу с приводом от трактора РПМ-01-Т, РПМ-02-Т и РПМ-01-К.

Лесопильная рама Р63-4Б – вертикальная, одноэтажная двухшатунная с толчковой подачей за рабочий ход. Механизм подачи имеет два нижних и два верхних вальца, которые приводятся в движение по схеме, показанной на рис. 3.4, а. Подача бревен в раму и прием распиленных бревен из рамы осуществляются впередирамной и позадирамной тележками. Наименьшая толщина выпиливаемой доски 20 мм.

Лесопильная рама РГ-63 – вертикальная, одноэтажная двухшатунная, предназначена для распиловки бревен диаметром до 0,58 м и длиной от 3 до 7,5 м. Привод рамы установлен на ее станине, что позволяет в 2,5 раза уменьшить площадь фундамента по сравнению с рамой Р63-4Б. Конструкцией предусмотрена возможность установки лесопильной рамы на фундамент рамы Р63-4Б через проставку. Пильная рамка подвешена на рычагах с подшипниками, за счет чего упрощается эксплуатация оборудования и снижаются затраты на смазку. Пильная рамка, в которой может быть установлено до 10 пил, совершает движение по траектории, имеющей форму вытянутого эллипса. Благодаря этому при холостом ходе пильной рамки вверх задние грани зубьев не контактируют с дном пропила, процесс распиловки осуществляется более плавно, уменьшается износ инструмента и увеличивается срок его службы, а также снижаются вибрации и нагрузка на станину. На лесопильную раму могут устанавливаться пилы толщиной от 1,8 мм. Механизм подачи имеет четыре вальца – два нижних и два верхних. Привод вращения подающих вальцов и прижим верхних вальцов – гидравлический, что позволяет бесступенчато регулировать скорость подачи без остановки процесса пиления. Околорамное оборудование включает тележки, аналогичные раме Р63-4Б. Установленная мощность рамы – 32,2 кВт, масса – 4100 кг.

Конструкция лесопильной специализированной коротышевой рамы РК-2А представляет собой станину, собранную из сварных узлов, на которой установлены все механизмы. Пильная рамка находится на шарнирной подвеске. Все движущиеся части рамы установлены на подшипниках качения. Лесопильная рама РК-2А конструктивно выполнена аналогично раме РГ-63 и предназначена для распиловки бревен диаметром до 0,55 м и длиной от 1 до 7,5 м. В отличие от РГ- она имеет шесть вальцов механизма подачи – четыре нижних приводных и два верхних прижимных.

Коротышевая лесопильная рама РК-1А отличается от РК-2А тем, что на ней можно распиливать лесоматериалы диаметром от 0,10 до 0,38 м. Наименьшая толщина выпиливаемых досок – 16 мм. Рама снабжена тормозом для быстрой остановки. Установленная мощность двигателей – 33,7 кВт.

Лесопильная рама Р40-1 – вертикальная, одноэтажная двухшатунная, предназначена для продольной распиловки бревен хвойных и лиственных пород на брусья и доски. Наименьшая толщина выпиливаемой доски 16 мм. Производительность рамы при распиловке бревен диаметром 0,2 м, длиной 4 м поставом из 8 пил составляет 3 м3/ч.

Коротышевая лесопильная рама РК63-1 предназначена для распиловки кряжей длиной от 1 до 7,5 м и диаметром до 0,5 м. Рама двухшатунная, механизм подачи непрерывный восьмивальцовый с приводом от гидродвигателя. Подача в раму и прием распиливаемых кряжей производятся впередирамными и позадирамными рольгангами.

Наименьшая толщина выпиливаемой доски 16 мм.

Для распиловки брусьев и тонкомерных бревен на тарные дощечки применяют рамы, снабженные тонкими пилами. Тарная рама РТ- приводится в действие от главного двигателя мощностью 22 кВт и двигателя подачи мощностью 2,5 кВт. Механизм подачи имеет восемь вальцов. Подача в раму кряжей (брусьев) и прием полученных пиломатериалов производятся впередирамными и позадирамными рольгангами. Номинальная толщина выпиливаемой доски 6 мм.

Новозыбковский станкостроительный завод выпускает семейство передвижных лесопильных рам РПМ, которые имеют привод от трактора МТЗ-82 и других аналогичных ему или могут эксплуатироваться от передвижной электростанции. Модели РПМ-01-Т и РПМ-01-К имеют пневмоколесную ходовую часть и прицепное устройство, что позволяет также использовать их непосредственно на лесосеке. Исполнение лесопильной рамы дает возможность устанавливать ее на подкладочных брусьях. Механизм подачи имеет восемь вальцов с бесступенчатым гидравлическим приводом. Удаление опилок из зоны рамы механизировано. Лесопильные рамы обслуживают два рабочих.

Технические характеристики одноэтажных лесопильных рам приведены в табл. 3.1.

Технические характеристики одноэтажных лесопильных рам Длина распиливаемого Наибольший диаметр Установленная мощность, Лесопильная рама 2Р75-1 – быстроходная двухэтажная, одношатунная с непрерывной подачей. Она предназначена для распиловки бревен длиной от 3,2 до 9 м и диаметром до 0,65 м. Частота вращения главного вала 325 об/мин. Просвет пильной рамки 0,75 м, ход – 0,6 м.

В пильной рамке может быть установлено до 12 пил. Наименьшая толщина выпиливаемой доски 16 мм. Механизм подачи – четырехвальцовый, имеет индивидуальный привод (рис. 3.4, в). Величина посылки изменяется от 9 до 65 мм/об (при этом автоматически изменяется и уклон пил). Верхние вальцы поднимаются при помощи гидроцилиндров, натяжение пил также производится гидроприводом.

Бревна в раму подаются впередирамными тележками. Выходящие из рамы пиломатериалы направляются ножами. Рама приводится в действие электродвигателями, суммарная мощность которых 108 кВт.

Производительность рамы около 20 м3/ч, масса – 17 400 кг. Лесопильная рама входит в лесопильный поток первого ряда.

Лесопильная рама 2Р75-2, предназначенная для распиловки брусьев на доски (она устанавливается обычно во втором ряду за рамой 2Р75-1), отличается от рамы 2Р75-1 укороченной пильной рамкой, максимальным числом пил (14) и мощностью (120 кВт).

1. Какую продукцию получают в результате продольной распиловки древесного сырья?

2. Способы продольной распиловки лесоматериалов.

3. Назовите типы оборудования для продольной распиловки лесоматериалов, укажите их достоинства и недостатки.

4. Приведите классификацию лесопильных рам.

5. Основные узлы лесопильных рам.

6. Из чего состоит пильная рамка, что такое постав?

7. Устройство и принцип действия лесопильных рам, марки и основные технические характеристики оборудования.

8. Охарактеризуйте режущий инструмент лесопильных рам.

9. Достоинства и недостатки толчковой и непрерывной подачи, где они применяются?

10. Как найти мощность, расходуемую на пиление и привод механизма подачи?

11. Запишите формулу производительности лесопильных рам.

12. Назовите отличия рам первого и второго рядов.

3.2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5. ЛЕНТОЧНОПИЛЬНЫЕ СТАНКИ Структура отчета.

1. Назначение и классификация ленточнопильных станков для продольной распиловки лесоматериалов.

2. Принципиальные схемы оборудования.

3. Устройство и принцип действия ленточнопильных станков, основные технические характеристики оборудования.

4. Правила эксплуатации и техника безопасности при работе на ленточнопильных станках.

5. Расчет основных параметров оборудования.

Назначение и классификация ленточнопильных станков.

Ленточнопильные станки применяют на лесных складах лесозаготовительных предприятий для выпиловки брусьев, шпал, распиловки бревен и брусьев на пиломатериалы. Их можно использовать для деления горбылей и толстых досок на тонкие дощечки. В соответствии с этим в лесопильном производстве станки по назначению подразделяют на бревнопильные и делительные. По числу ленточных пил они могут быть однопильные, двухпильные и многопильные (от 3 до 6 пил), а по ширине ленты – с узкой лентой (шириной 20–60 мм) и широкой лентой (100–300 мм). Бревнопильные станки, в свою очередь, по расположению шкивов и ленты делятся на вертикальные и горизонтальные. В зависимости от конструкции механизма подачи ленточнопильные станки могут быть периодического (приводные тележки с реверсивным приводом – для бревнопильных станков) и непрерывного (цепные конвейеры с упорами – для бревнопильных станков, конвейерновальцовая или вальцовая подача – для делительных станков) действия.

По степени мобильности станки подразделяют на стационарные и передвижные.

Ленточнопильные станки имеют ряд преимуществ по сравнению с круглопильными станками и лесопильными рамами. Так, ширина пропила у ленточнопильных станков значительно меньше (в 2–3 раза по сравнению с круглопильными станками, в 1,1–1,5 раза меньше, чем у лесопильных рам); отпадает необходимость в индивидуальной сортировке бревен; имеется возможность производить индивидуальный раскрой и увеличить выход готовой продукции; в сравнении с лесопильными рамами они имеют более высокие скорости резания и нет холостого хода режущего инструмента. Другие преимущества и недостатки ленточнопильных станков приведены в п. 3.1.1.

Принципиальные схемы ленточнопильных станков.

Ленточнопильные станки имеют следующие узлы: механизм резания, механизм подачи, базирующие устройства, вспомогательные и околостаночные механизмы, станину. Конструктивное исполнение этих механизмов у всех групп ленточнопильных станков имеет принципиальные различия.

Вертикальный бревнопильный ленточнопильный станок (рис. 3.5, а) состоит из механизма резания, механизма подачи в виде тележки, передвигаемой по рельсовому пути, загрузочного и разгрузочного конвейеров и пульта управления.

Нижний приводной 4 и верхний натяжной 1 шкивы смонтированы на плите 3 и стойке станины 2. Бревно с загрузочного конвейера поступает на тележку 5 механизма подачи и фиксируется в нужном положении боковыми зажимами, расположенными на стойках 7 тележки. После этого тележка перемещается по рельсам 6 и происходит продольный рез. По окончании реза тележка возвращается в исходное положение, а бревно подается на пилу на величину, соответствующую толщине отпиливаемой доски. Управление работой станка осуществляется с пульта.

Рис. 3.5. Схемы ленточнопильных станков для продольного распиливания бревен: а – вертикального; б – вертикального сдвоенного;

Со значительным эффектом возможности ленточнопильного станка реализуются в сдвоенных ленточнопильных линиях при раскрое бревен средних и малых диаметров. Они представляют собой два вертикальных ленточнопильных станка 2, 3 (рис. 3.5, б), установленные на подвижных каретках симметрично относительно продольной оси общего конвейера или каретки с возвратно-поступательным движением. Расстояние между станками изменяется по командам оператора с пульта управления или автоматически от измерительной компьютерной системы с помощью гидравлических (или электромеханических) позиционеров 1.

Механизм подачи представляет собой каретку, которая перемещается по рельсовому пути над бревном. Каретка имеет две опущенные вниз штанги с торцевыми упорами, одна из которых неподвижна, вторая перемещается пневмоцилиндрами. По команде оператора очередное бревно подается на кантователь, где оно разворачивается кривизной вниз и центрируется. После этого включается пневмоцилиндр перемещения подвижной штанги, и бревно зажимается торцевыми упорами. Каретка с зажатым бревном движется по рельсовому пути от электродвигателя постоянного тока, управляемого тиристорным приводом через редуктор, приводной барабан и канатную передачу.

На базе сдвоенных ленточнопильных станков созданы линии автоматизированного раскроя бревен. Они состоят из конвейерного подающего механизма с торцовым зажимом распиливаемых бревен и трех – четырех сдвоенных ленточнопильных станков. Окоренные бревна поступают на поворотное устройство. Оператор, вращая бревно, располагает его выпуклостью вниз, после чего сориентированное бревно фиксируется рычагами торцевых зажимов и подается через электронное сканирующее устройство. Здесь с помощью импульсных светодиодных датчиков измеряются диаметр и длина бревна. Полученная информация используется для компьютерного определения наилучшего варианта автоматической установки пил. Выбранный вариант сохраняется в памяти компьютера до тех пор, пока бревно не пройдет все пильные агрегаты.

Перед первым сдвоенным станком могут устанавливаться фрезерные головки, измельчающие в щепу горбыли с двух противоположных сторон бревна.

Горизонтальные бревнопильные ленточнопильные станки имеют горизонтально расположенные ветви пилы (рис. 3.5, в). Тележка этих станков не имеет стоек и механизма бокового перемещения бревна.

После каждого реза оба пильных шкива опускаются по колонкам станины на толщину отпиливаемой доски. Бревно на тележке или станине крепится торцовыми или боковыми зажимами и может быть повернуто необходимой стороной во время остановки между проходами.

Эти станки, как правило, с узкой лентой.

Горизонтальные ленточнопильные станки со шкивами небольшого диаметра (0,50–0,75 м) и узкой тонкой пильной лентой с толщиной 0,9–2,0 мм (рис. 3.6) позволяют распиливать бревна диаметром до 90 см со скоростью подачи до 0,5 м/с.

Рис. 3.6. Горизонтальный ленточнопильный станок Основу такого станка составляет подвижный ленточнопильный механизм 1 с двумя шкивами, расположенными в горизонтальной плоскости. Ленточнопильный механизм перемещается на толщину отпиливаемой доски. Регулируемый механизм подачи обеспечивает перемещение пильного механизма вместе с пультом управления (или без него) относительно распиливаемого бревна, которое закрепляется на неподвижной раме (станине) 3 сварной конструкции.

Ленточнопильные делительные станки. Механизм резания у них незначительно отличается от механизма резания бревнопильного станка, но меньше по размерам (диаметр шкивов около 1,25 м).

Механизм подачи станка выполнен с вертикальным расположением исполнительного механизма (рис. 3.7), который смонтирован на столе станка и состоит из базового суппорта 1, механизма установки на размер и прижимного суппорта 2. Базовый суппорт представляет собой пластинчатый конвейер, приводимый в действие от гидромотора через редуктор и зубчатую передачу. Скорость подачи в диапазоне 0,1–1,5 м/с регулируется бесступенчато. Базовый суппорт перемещается на размер обработки по направляющим 6, получая движение от гидроцилиндра 5. Прижимной суппорт обеспечивает надежный прижим распиливаемого материала 10 к базовой поверхности конвейера и состоит из одного приводного рифленого вальца 8 и трех сдвоенных гладких прижимных вальцов 9. Приводной валец получает вращение от того же привода, что и базовый конвейер. Перемещается прижимной суппорт по направляющим от гидроцилиндра 7. В случае симметричного распила оба суппорта разводятся на одинаковое расстояние от пилы 3 с помощью специального настроечного механизма с согласующим зубчато-реечным устройством.

Рис. 3.7. Схема ленточнопильного делительного станка Элементы и узлы ленточнопильных станков.

Механизм резания ленточнопильных станков состоит из двух вращающихся шкивов 8 (нижний, приводной) и 3 (холостой, натяжной), бесконечной стальной ленты 1, надетой на шкивы, привода и рамы, на которой смонтированы названные узлы (рис. 3.8, а).

Ведущий и холостой шкивы вертикальных ленточнопильных станков устанавливаются на подшипниковых опорах и имеют одинаковый диаметр: для делительных станков 1,25–1,50 м, для бревнопильных 1,5–2,4 м. Рабочая поверхность шкивов слегка выпуклая, чтобы пильная лента не соскальзывала со шкивов. Нижний (ведущий) шкив делают тяжелым, и он выполняет роль маховика, а верхний (холостой) легким. Благодаря этому в случае притормаживания усилием резания рабочей ветви пилы не происходит выпучивания ее участка, расположенного выше распиливаемого материала. Нижний шкив приводится во вращение от электродвигателя непосредственно через эластичную муфту или ременную передачу. Верхний шкив используют для монтажного натяжения пильной ленты, автоматическое натяжение которой осуществляется при помощи груза 2 или пружины. Величина усилия Z м (Н), прилагаемого к верхнему шкиву для создания необходимого монтажного натяжения пильной ленты, определяется по формуле где Z 0 – монтажное натяжение в одной ветви ленты, Н; – необходимое напряжение, возникающее вследствие монтажного натяжения ленты и принимаемое равным (50–100)106 Па; s – толщина ленты, м;

В л – ширина ленты, м.

Рис. 3.8. Схемы ленточнопильных станков:

В качестве режущего инструмента на вертикальных ленточнопильных бревнопильных станках с широкой лентой применяют пильные ленты шириной 230–350 мм, толщиной 1,2–2,2 мм (рис. 3.9).

Зубья имеют выпуклую спинку, угол резания к = 65°, шаг зубьев t = 50–80 мм. Скорость поступательного движения ленты (скорость резания) составляет 40–65 м/с.

На делительных ленточнопильных станках применяют пильные ленты шириной от 50 до 175 мм и толщиной 0,9–1,2 мм. Зубья имеют прямую спинку, угол резания к = 60–65°, шаг зубьев 30–50 мм.

Толщина s и ширина B л ленточных пил зависят от диаметра шкива D и находятся в пределах: s = (0,001–0,0007)D; B л = (0,10–0,16) D.

Длина пильной ленты определяется из выражения L max = D + 2l max, где l max – максимальное расстояние между центрами шкивов в станке.

Соотношение между прочими размерами зуба зависит от его профиля. Шаг плющеных зубьев может быть определен по следующему соотношению: t = (35–40)s; высота зуба зависит от шага и профиля и составляет h = (0,30–0,35)t; радиус закругления впадин r = 0,2t.

Рекомендуются следующие значения углов резания зубьев бревнопильных ленточных пил: передний угол резания = 25; угол заострения = 53; задний угол резания = 12; угол резания = 65.

Для устойчивости пильного полотна во время работы служат верхние 4 и нижние 6 (рис. 3.8, а) боковые ограничители (изготовляемые из антифрикционного материала) и задний ограничительный ролик 9. Нижний шкив от грязи и опилок очищается щеткой 7.

Привод пильного механизма состоит из электродвигателя (у стационарных станков) или двигателя внутреннего сгорания (передвижных станков), промежуточного вала и клиноременной передачи.

Кинематическая схема механизма резания приведена на рис. 3.10.

Пильная лента 1 натянута на приводном 26 и натяжном 11 шкивах и приводится в движение от электродвигателя 20 через клиноременную передачу 21. Вал 25 нижнего приводного шкива закреплен стационарно на двух сферических роликоподшипниках. Вал 10 верхнего шкива также смонтирован в двух сферических роликоподшипниках, но их корпусы могут вертикально перемещаться винтами 7 и 15. Это перемещение осуществляется специальным механизмом, состоящим из электродвигателя 18, цепной передачи 19, вала 3 с двумя червяками и 6, двухчервячных шестерен-гаек 24 и 8, взаимодействующих с винтами 7 и 15.

Механизм наклона верхнего шкива, применяемый для обеспечения правильного набегания ленты, состоит из маховичка 9 и зубчатой муфты 2, установленной на валу 3. Когда зубчатая муфта выведена из зацепления, вращением маховичка поворачивают левую гайкушестерню 8, что приводит к изменению положения опор вала 10.

Рис. 3.10. Кинематическая схема механизма резания вертикального ленточнопильного станка (ЛБ150-1) Устройство для натяжения пильной ленты представляет собой систему рычагов 13, на одном конце которой находится верхний шкив, на другом груз 14 (пружина или пневмоцилиндр). Груз обеспечивает постоянное натяжение ленты (1,2–1,5 МПа), компенсируя удлинение ее от нагревания и мгновенных перегрузок. При смене ленты верхний шкив опускают, в результате чего рычаг с грузом поворачивается вниз и достигает упора 16.

Для увеличения поперечной жесткости пилы предусмотрено направляющее устройство, уменьшающее свободную длину рабочего участка пилы. Верхняя направляющая 5 сделана подвижной, положение ее регулируется в зависимости от высоты пропила от электродвигателя 12, вращающего винт 4. Торможение нижнего шкива при отключении электродвигателя 20 осуществляется ленточным тормозом 23, приводимым в действие гидроцилиндром 22.

Мощность, необходимая для пиления, определяется по формуле где k – удельная работа резания, Дж/м3; b – ширина пропила, м; H – высота пропила (высотой пропила является ширина выпиливаемого бруса, доски, горбыля), м; u – скорость подачи, м/с; р – КПД передачи от двигателя к пильной ленте.

Удельная работа резания находится так же, как и для лесопильных рам (п. 3.1.2). Основное значение удельной работы резания определяется по графику (рис. 3.2) или по эмпирической формуле, действительной для подачи на один зуб u z = 0,05–0,70 мм:

где k о – основное значение удельной работы резания, Дж/м3; u z – подача на один зуб, м.

Установочная мощность двигателя пильного механизма станков периодического действия (бревнопильных) определяется из выражения где kпер – коэффициент перегрузочной способности двигателя; t р – время на пиление; Nх – мощность холостого хода; tх – время холостого хода.

При этом t р = L 1 / u, где L 1 – длина распиливаемого бревна.

Для ленточнопильных станков непрерывного действия (делительных) установочная мощность двигателя пильного механизма принимается N уст N р.

Сила резания при пилении ленточными пилами определяется по формуле где v – скорость резания, м/с.

Сила отжима P о при работе ленточнопильных станков определяется так же, как и для лесопильных рам.

Механизм подачи служит для подачи распиливаемого материала на пильную ленту или же надвигания пильного механизма на неподвижно закрепленный на станине распиливаемый материал.

Он может быть в виде непрерывно вращающихся вертикальных вальцов (как у круглопильных ребровых станков); тележки 5 (рис. 3.8), совершающей поступательно-возвратное движение с закрепленным на ней распиливаемым материалом (обычно у вертикальных ленточнопильных станков); тележки с установленным на ней пильным механизмом, совершающей поступательно-возвратные движения (как правило, в горизонтальных ленточнопильных станках с узкой лентой).

Мощность на подачу при работе ленточнопильных станков можно определить по формуле где P u – усилие подачи, Н; u – КПД передачи от двигателя к исполнительному элементу подающего механизма.

Так как кинематический угол встречи в ленточнопильных станках равен 90°, усилие подачи для этих станков равно где – коэффициент сопротивления перемещению кряжа, тележки и т. п. по направляющим; Q – вес распиливаемого кряжа; Q 1 – вес устройств, несущих кряж.

Станина сварной конструкции предназначена для крепления на ней узлов станка. В вертикальных ленточнопильных станках на ней установлен механизм резания, а у горизонтальных с узкой лентой – на станине закрепляется распиливаемое бревно и устанавливаются направляющие, по которым перемещается рама с пильным механизмом. Для удобства монтажа станина состоит из отдельных секций.

Наличие дополнительных секций станины позволяет распиливать бревна любой длины. В передвижных ленточнопильных станках для удобства их транспортировки станина устанавливается на одноосную пневмоколесную тележку.

Вспомогательные и околостаночные механизмы. Ленточнопильные станки, как правило, снабжаются: специальными гидравлическими системами для подачи бревен и брусьев в распиловку и манипулирования ими в процессе распиловки; системами натяжения пильной ленты и смачивания ее водой в процессе пиления для уменьшения налипания опилок и смолы, что продлевает срок службы пилы и обеспечивает более точную распиловку лесоматериала; устройством для плавной регулировки скорости подачи и электронным устройством для установки толщины выпиливаемой доски.

Производительность ленточнопильных станков определяется исходя из характера их работы. Для станков периодического действия (бревнопильных) с поступательно-возвратным движением кряжа или пилы где 1 – коэффициент использования рабочего времени; V кр – объем распиливаемого кряжа, м3; T – время, затрачиваемое на распиловку одного кряжа, с.

где n р – количество пропилов при распиловке одного кряжа; L кр – длина кряжа, м; L 0 – превышение хода тележки над длиной распиливаемого кряжа, м; u – средняя скорость подачи, м/с; u 0 – скорость холостого хода тележки, м/с; n з – количество закреплений кряжа; t з – время, затрачиваемое на одно закрепление, с; n п – количество поперечных перемещений кряжа; t п – время, затрачиваемое на одно поперечное перемещение, с; n в – количество поворотов кряжа; t в – время, на один поворот кряжа на 90, с; t к – время на подачу очередного кряжа, подачу команд, срабатывание передающих и исполнительных механизмов при распиловке одного кряжа, с.

Производительность станков непрерывного действия (делительных) где 2 – коэффициент загрузки оборудования; i – число пропусков кряжа через станок; L 1 – расстояние между двумя соседними кряжами, поступающими к пиле.

Пиление ленточными пилами вдоль волокон древесины. Рассмотренные выше ленточнопильные станки производят обычную продольную распиловку, при которой скорость подачи направлена вдоль волокон древесины, а скорость резания перпендикулярна им, при этом наиболее активной является короткая кромка зубьев, производящая резание в торец и формирующая дно пропила. Стружки, получающиеся при пилении, разваливаются на мелкие частицы, превращаясь в опилки.

При пилении вдоль волокон древесины полотно ленточной пилы непрерывно движется в горизонтальном направлении со скоростью резания v, а распиливаемый кряж, закрепленный торцевыми зажимами, надвигается на пилу снизу вверх со скоростью подачи u (рис. 3.8, б).

При этом подача направлена перпендикулярно к волокнам древесины, а скорость резания параллельна волокнам. Короткие и боковые кромки зубьев осуществляют продольное резание, и ни одна из кромок резания в торец не производит. Это ведет по сравнению с обычными методами продольной распиловки к существенному снижению энергозатрат на резание, так как продольное резание (при прочих равных условиях) требует приблизительно в 3 раза меньших усилий, чем резание в торец.

При пилении вдоль волокон вместо опилок получается гибкая сливная стружка, являющаяся хорошим сырьем для выработки целлюлозы, а также могущая быть использованной для упаковки. Для того чтобы стружка, находясь в пропиле, не ломалась и не прессовалась, она должна свободно размещаться в межзубовой впадине. При малой длине распиливаемых кряжей (до 1 м) могут использоваться стандартные ленточные пилы с плющеными зубьями, при этом должен быть несколько увеличен радиус закругления межзубовых впадин.

При распиловке кряжей длиной больше 1 м приходится применять специальные ленты с вставными Г-образными зубьями и увеличенными размерами межзубовой впадины (рис. 3.8, в).

Ширина пропила при применении Г-образных зубьев составляет около 4–5 мм (при толщине полотна пилы 1,8–2,0 мм). Высотой пропила при данном способе распиловки является длина распиливаемого кряжа Н = L кр. Она для данного станка является величиной постоянной, и, следовательно, отпадает необходимость в регулировании скорости подачи u, так как при постоянных Н и u при любых диаметрах распиливаемого кряжа также постоянной оказывается и мощность, потребляемая на пиление.

Величина удельной работы резания k в данном случае оказывается приблизительно в 3 раза меньшей, чем при обычной продольной распиловке ленточными пилами, и основное значение удельной работы резания k о, Дж/м3, может быть определено следующим образом:

Конструкции ленточнопильных станков. Для распиловки бревен применяют вертикальные ленточнопильные станки с широкой лентой производства Российской Федерации: ЛБЛ-150-1, ЛБ-240;

итальянской фирмы Primultini, станки фирмы EWD и др.

Вертикальный ленточнопильный станок ЛБЛ-150-1 предназначен для распиловки бревен диаметром до 1,25 м и длиной от 2 до 7,5 м.

Станок состоит из механизма резания, механизма подачи (гидрофицированной тележки, передвигаемой по рельсовому пути), загрузочного конвейера, пульта управления и разгрузочного роликового конвейера.

Шкивы станка имеют диаметр 1,5 м, ширина пильной ленты 230 мм, толщина 1,6 мм. Скорость подачи изменяется в зависимости от высоты пропила до 2,1 м/с. Мощность двигателя механизма пиления составляет 75 кВт, механизма подачи – 40 кВт. Суммарная мощность всех электродвигателей 140 кВт. Масса станка около 30 000 кг.

Ленточнопильный станок ЛБ-240 может распиливать бревна диаметром до 1,5 м при скорости подачи до 2 м/с. Шкивы станка имеют диаметр 2,4 м, ширина пильной ленты 350 мм, толщина 1,6 мм. Суммарная мощность электродвигателей 265 кВт.

Делительный вертикальный ленточнопильный станок ЛД-125- (рис. 3.7) предназначен для деления горбылей и досок толщиной более 4 см, шириной до 40 см и длиной от 0,5 м. Диаметр шкивов 1,25 м, ширина ленты 175 мм, толщина 1,2 мм. Механизм надвигания представляет собой пластинчатый транспортер с тремя вертикальными прижимными вальцами. Привод транспортера и вальцов общий, скорость подачи 0,1–0,75 м/с. Мощность двигателя механизма пиления 40 кВт, механизма подачи 2,7 кВт, масса станка – 5000 кг.

Ленточнопильный шпалоавтомат ЛО-43 (рис. 3.8, б, в) производит пиление вдоль волокон. Наибольший диаметр распиливаемых кряжей 60 см. Полотно ленточной пилы имеет ширину 230 мм и толщину 1,6 мм, зубья Г-образные. Диаметры ведущего и ведомого шкивов – по 1,7 м, скорость резания 45 м/с. Шпальный кряж длиной 2,75 м закрепляется торцевыми зажимами в суппорте, при помощи которого перемещается в поперечном направлении, поворачивается и подается (надвигается) на ленточную пилу со скоростью подачи 0,15 м/с. Мощность двигателя привода пилы – 55 кВт и механизма подачи 14 кВт.

Масса станка 12 000 кг. Весь процесс выпиловки шпал выполняется автоматически. Программа раскроя каждого кряжа выбирается автоматически в зависимости от его диаметра. При необходимости оператор может перейти и на ручное управление. Производительность шпалоавтомата ЛО-43 составляет около 500 шпал в смену, потери в виде опилок полностью исключены, вместо них получается лентообразная стружка (до 5 т в смену).

Словенская фирма Mebor производит горизонтальные ленточнопильные станки с широкой лентой HTZ 1100, HTZ 1200, HTZ 1400.

Станки имеют станину, на которую бревно подается автоматически гидравлическим подъемником и неподвижно закрепляется боковыми гидравлическими зажимами. В конструкции станков имеются устройства для компенсации конусности бревна, его поворота, точной установки угла при выпиливании брусьев, фреза для удаления коры в месте пропила, а также пульт управления с электронной системой управления станком и измерением толщины пиломатериалов. Механизм резания перемещается по направляющим станины, полученная доска автоматически удаляется на ленточный выносной транспортер. Станок HTZ 1100 предназначен для распиловки бревен диаметром до 90 см. Шкивы станка имеют диаметр 1,1 м, ширина пильной ленты 100–140 мм, толщина 1–1,2 мм. Установочная мощность 15– 30 кВт, производительность 1,5–4 м3/ч. Станок может изготавливаться в передвижном варианте на двухосном колесном полуприцепе.

Станок HTZ 1200 выпускается в трех модификациях с возможностью распиливать бревна диаметром от 1 до 1,25 м. Шкивы станка имеют диаметр 1,2 м, ширина пильной ленты 140–160 мм, толщина 1,2 мм.

Установочная мощность 22–45 кВт, производительность 2–5 м3/ч.

Станок HTZ 1400 предназначен для распиловки бревен диаметром до 1,5 м. Шкивы станка имеют диаметр 1,4 м, ширина пильной ленты 180 мм, толщина 1,4 мм. Установочная мощность 45–60 кВт, производительность 3–6 м3/ч.

Горизонтальный станок ЛГС-100 (РФ) предназначен для распиловки бревен диаметром до 0,8 м и длиной до 6,5 м. Шкивы станка имеют диаметр 1 м, ширина пильной ленты 125 мм, толщина 0,9–1,1 мм.

Скорость резания составляет 40 м/с, скорость подачи – до 0,7 м/с. Установочная мощность 29,5 кВт, производительность 2,75 м3/ч. Масса станка 4200 кг, обслуживающий персонал – 2 человека.

Станки фирмы EWD – вертикальные, одно-двух и четырехленточные. Ленточнопильные станки европейских производителей отличает высокая степень автоматизации, программный раскрой, безопасность и надежность в работе.

Одним из ведущих производителей горизонтальных ленточнопильных станков с узкой лентой является фирма Wood-Mizer, которая выпускает гамму станков серии LT (табл. 3.2). Конструктивно станки выполнены по схеме, приведенной на рис. 3.6. Распиливаемое бревно крепится неподвижно на станине, а перемещается пильный механизм.

В зависимости от марки станка подача и позиционирование (установка толщины выпиливаемого пиломатериала) пильного механизма может осуществляться вручную (LT-10, LT-15) или от электродвигателя.

Станки серий LT-10, LT-15 просты по конструкции, и большинство операций выполняются вручную. Станки серий LT-20, LT-40 и LT-70, как правило, имеют гидравлические механизмы подачи бревна, поворота, зажима, устранения конусности, а также фрезу для удаления коры перед лентой в месте пропила. Натяжение пильной ленты выполняется автоматически. Кроме того, имеется автоматическая система обмыва пильной ленты и электронная система управления станком.

На станки устанавливаются ленты шириной 25–38 мм и толщиной 0,9–1,4 мм. Все модели могут изготавливаться в передвижном варианте.

Технические характеристики ленточнопильных станков Wood-Mizer Мощность двигателя, кВт:

Производительность, м3/ч 0,3–0,4 0,3–0,5 0,5–0,9 0,6–1,0 0,7–1, Фирма Wood-Mizer также выпускает многоголовочные (до 6 шт.) горизонтальные станки MultiHead, предназначенные для распиловки бруса на доски. Пилящие головки установлены последовательно одна за другой, а подача бруса на них осуществляется металлическими вальцами подающего конвейера (рольганга), причем каждая пила находится на разном расстоянии от рольганга.

На лесозаготовительных предприятиях находят применение схожие по конструкции ленточнопильные станки с узкой лентой MG-6200, MG-6500 (РБ), HTZ 700 (Словения), ТТМ-800 (Литва), CZ-1/ZM (Польша), СЛМ-1, Радуга-1200М, ЛГП-80 (РФ) и др.

Технические характеристики некоторых ленточнопильных станков с узкой лентой приведены в табл. 3.3.

Горизонтальный станок польской фирмы Wirex CZ-2 имеет две пилящие головки и предназначен для деления брусьев длиной 0,5–3,0 м на доски. Пилящие головки установлены стационарно, а брус на них надвигается ленточным транспортером со скоростью до 0,35 м/с. Потребляемая мощность 12 кВт. Дополнительно может устанавливаться возвратный ленточный транспортер для механизации многократного пропуска брусьев через станок. Производительность станка составляет 2–3 м3/ч, масса – 950 кг.

Технические характеристики ленточнопильных станков с узкой лентой Станок CZР-2, в отличие от CZ-2, имеет две пилящие головки с вертикальным расположением ленты и цепной подающий транспортер с упорами. Выпускается также вертикальный четырехпильный ленточный станок CZР-4 с узкими лентами.

1. Назначение и классификация ленточнопильных станков.

2. Укажите основные преимущества и недостатки ленточнопильных станков по сравнению с другим лесопильным оборудованием.

3. Охарактеризуйте принципиальные схемы ленточнопильных станков.

4. Что представляют собой линии автоматизированного раскроя бревен на базе сдвоенных ленточнопильных станков?

5. Дайте характеристику режущего инструмента (ленточных пил).

6. Основные узлы ленточнопильных станков.

7. По рисунку кинематической схемы механизма резания расскажите о принципе его действия.

8. Устройство и принцип действия ленточнопильных станков, марки и основные технические характеристики оборудования.

9. Как найти мощность, расходуемую на пиление, и силу резания?

10. Запишите формулы производительности ленточнопильных станков.

3.3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6. КРУГЛОПИЛЬНЫЕ СТАНКИ Структура отчета.

1. Назначение и классификация круглопильных станков для распиловки круглых лесоматериалов и пиломатериалов.

2. Принципиальные схемы оборудования.

3. Устройство и принцип действия круглопильных станков, марки и основные технические характеристики оборудования.

4. Правила эксплуатации и техника безопасности при работе на круглопильных станках.

5. Расчет основных параметров оборудования.

Назначение и классификация круглопильных станков. Круглопильные станки на лесных складах ЛЗП применяют в лесопильных, тарных и шпалопильных цехах для выпиловки брусьев, шпал, распиловки бревен и брусьев на пиломатериалы. Их можно использовать для деления горбылей и толстых досок на тонкие дощечки, обрезки кромок и раскроя широких досок на узкие, а также поперечного распиливания пиломатериалов для выравнивания их по длине.

В лесопильном производстве круглопильные станки по назначению подразделяют на бревнопильные (шпалопильные), брусующие, делительные (как правило, многопильные), обрезные, ребровые, торцовочные. По расположению пил – вертикальные (с верхним, нижним и комбинированным расположением пил), угловые и горизонтальные;

по количеству установленных пил станки могут быть одно- двух- и многопильными, по характеру движения пилы или бревна в процессе распиловки – периодического (как правило, бревнопильные и шпалопильные) и непрерывного действия. По степени мобильности станки подразделяют на стационарные и передвижные (на колесном ходу).

Преимущества и недостатки круглопильных станков приведены в п. 3.1.1.

Элементы и узлы круглопильных станков. Основными узлами всех круглопильных станков являются пильный (механизм резания) и подающий механизмы, станина, пульт управления и околостаночное оборудование. Кроме того, станки периодического действия обычно имеют еще зажимной механизм, механизм для поперечного перемещения распиливаемого кряжа или пилы, поворотный и центрирующий механизмы. Автоматические станки с программным управлением снабжены дополнительно устройствами измерения диаметра распиливаемого кряжа, компьютером и программирующим терминалом.

Пильный механизм состоит из пилы, пильного вала, фланцев и гайки для закрепления пилы на валу, шкива и подшипников, установленных на раме, тормоза пильного диска (рис. 3.11). Пильный вал может приводиться во вращение ременной передачей или муфтой, соединяющей его с валом электродвигателя. Пила также может быть установлена непосредственно на вал электродвигателя. Для уменьшения трения пилы о стенки пропила за пилой находится расклинивающий нож. У станков непрерывного действия впереди пилы устанавливают гребенки, препятствующие выбрасыванию пилой распиливаемого лесоматериала.

Рис. 3.11. Пильный механизм: а – устройство пильного механизма; б – схема расположения пил в одном пропиле;

1 – фланцы; 2 – круглая пила; 3 – пильный вал; 4 – опора;

Механизм пиления может иметь одну или две пилы, расположенные в одной плоскости; две и более пилы, расположенные в параллельных плоскостях на одном или нескольких параллельных валах;

группу пил у многопильных станков непрерывного действия, установленных на одном или на разных валах (2 или 4 вала), размещенных в шахматном порядке. Для выпиливания пиломатериалов различной ширины одна или несколько пил могут перемещаться в осевом направлении (чаще на 2- и 3-пильных обрезных станках).

Круглые пилы могут производить продольную распиловку верхней и нижней половиной диска со скоростью резания 40–100 м/с.

Круглая пила представляет собой стальной тонкий диск с зубчатым венцом. Диаметр пилы выбирается таким, чтобы можно было распиливать лесоматериал за один ход надвигания пилы, и в соответствии с рис. 3.11, а он определяется по формуле где d 0 – диаметр крепящих фланцев (шайб), d 0 = (0,14–0,20)D; H – наибольшая высота пропила; – припуск на заточку пил (в зависимости от диаметра пилы = 5–8 см); c – припуск на неровности лесоматериала (c = 3–4 см).

Диаметр круглых пил может быть от 0,35 до 1,50 м. Пилы диаметром до 0,8 м предназначены для распиловки пиломатериалов, а пилы диаметром 0,7 м и более применяются для распиловки круглых лесоматериалов. В бревнопильных станках, предназначенных для распиловки круглых лесоматериалов большого диаметра (более 0,6 м), в одной плоскости ставятся одна над другой две пилы (основная и дополнительная) с некоторым сдвигом по горизонтали для их перекрытия (рис. 3.11, б). Это позволяет уменьшить диаметр применяемых пил, а следовательно, и ширину пропила.

Толщину пилы выбирают в зависимости от ее первоначального диаметра s = (0,003–0,005)D. Ширина пропила b = s + 2p, где p – величина развода или плющения зубьев на одну сторону (p = 0,5–1,0 мм).

Для продольного пиления применяют зубья с таким же профилем, как и у рамных пил (рис. 3.2, а), у которых активной является короткая режущая кромка, производящая резание в торец и формирующая дно пропила. Поэтому у зубьев круглых пил для продольного пиления угол резания к всегда меньше 90. Зубья пил диаметром более 0,3 м делают с ломаной спинкой (задней гранью), углом заострения к = 40, углом наклона к = 15 и углом резания к = 55 (рис. 3.2, а). Боковые кромки всех зубьев продольных пил имеют прямую заточку, т. е. б = 90.

Круглые пилы больших диаметров имеют число зубьев z = 48, 60 или 72.

Шаг зубьев составляет t = (12–18)s, высота зуба h = (0,45–0,6)t, радиус закругления межзубовой впадины r = 0,15t. Для предотвращения трения пильного диска о стенки пропила применяют развод зубьев либо плющение зубьев (удлинение короткой режущей кромки по сравнению с толщиной пильного диска).

Для увеличения срока службы между заточками зубья пил часто снабжают пластинками из твердых сплавов или упрочняют режущие кромки зубьев, что в 30–40 раз повышает их износоустойчивость. Круглые пилы большого диаметра могут иметь вставные зубья (рис. 3.2, б).

Диаметр таких пил в результате заточек не меняется. По их окружности расположены гнезда, снабженные гребнем 1. В каждое гнездо при помощи специального ключа заводят замок 3 и зуб 2, имеющие направляющий паз. По мере износа от заточек зубья заменяют новыми. Зубья этих пил не разводят, так как их короткая режущая кромка имеет ширину большую, чем толщина пильного диска.

Мощность, необходимая для пиления, и сила резания определяются так же, как и для ленточнопильных станков (подразд. 3.2).

При этом основное значение удельной работы резания определяется по графику (рис. 3.2) или по эмпирической формуле, действительной для подачи на один зуб u z = 0,05–1 мм:

Подающий механизм с постоянной скоростью подачи (u = const) обычно состоит из электродвигателя и редуктора (иногда двухскоростного), приводящих в движение тележку, подвижный стол, цепь с упорами или вальцы (рис. 3.12).

Рис. 3.12. Схемы круглопильных станков для продольной распиловки: а, б – с вальцовой подачей; в – с подачей В станках периодического действия подача кряжа (бревна) на пилу или пилы на распиливаемый кряж производится при помощи тележки, совершающей возвратно-поступательное движение (рис. 3.12, в) или при помощи подвижного стола, на котором закреплен кряж.

Тележка перемещается по рельсовому пути канатом, приводимым в движение от барабана, который получает вращение от отдельного привода, не связанного с пильным механизмом, или от вала пилы через реверсивный приводной механизм, состоящий из ременных и зубчатых передач. Тележка может приводиться в движение от механического или гидравлического привода. Она состоит из двух частей: основной и вспомогательной, которые устанавливаются на колеса. Колеса, расположенные ближе к пиле, имеют две реборды и выполняют роль направляющих.

Тележка 13 (рис. 3.13) приводится в движение тросом 12, который одним концом присоединен к тележке, затем огибает блок 10, укрепленный между рельсами 14, охватывает несколькими рядами барабан 11, далее огибает блок 15 и вторым концом прикрепляется к тележке с другой стороны.

Рис. 3.13. Кинематическая схема шпалопильного станка Барабан получает вращение от двигателя 7 через пильный вал 9, ременную и зубчатую передачи. Для изменения направления движения тележки имеется реверсивный механизм.

Реверсирование тележки осуществляется двумя ременными передачами следующим образом. От двигателя 7 к барабану вращение передается через ремень, охватывающий шкивы 8 и 2, или через ремень, свободно надетый на шкивы 5, 3 и 6 и леникс 4. Поворотом рукоятки от себя леникс 4 нажимает на ремень, и барабан начинает вращаться, сообщая тележке холостой ход. При повороте рукоятки на себя происходит натяжение ремня, надетого на шкивы 5, 3, 6, и барабан начинает вращаться в обратную сторону, сообщая тележке рабочий ход.

Тележку можно приводить в реверсивное движение индивидуальным двигателем. В этом случае вал барабана 1 соединяют через редуктор с двигателем, который путем переключения полюсов осуществляет реверсивность тележки.

В станках непрерывного действия (с непрерывной подачей) распиливаемый материал подается при помощи непрерывно движущейся цепи с упорами (рис. 3.12, г, д) или посредством вращающихся вальцов (рис. 3.12, а, б), расположенных вертикально или горизонтально.

В последнем случае усилие от вальцов к распиливаемому материалу передается за счет их сцепления с древесиной или корой. Поэтому сила прижима вальцов к распиливаемому материалу должна быть такой, чтобы обеспечивалось требуемое усилие подачи, которое практически равно усилию резания. Для увеличения силы трения применяют различные прижимные устройства, сохраняющие в то же время положение материала в процессе его распиловки. К ним относятся скользящие прижимы, гладкие или рифленые прижимные ролики. Горизонтальные вальцы используют обычно при распиловке пиломатериалов по ширине (рис. 3.12, б), а вертикальные – по толщине (рис. 3.12, а). В последнем случае распиливаемый материал ставят на ребро. Длина вальцов должна быть несколько больше ширины или высоты распиливаемого материала. Поддерживающие и направляющие вальцы делают обычно гладкими, а ведущие – с ребристой поверхностью.

Механизм надвигания может приводиться в движение от пильного вала или от индивидуального двигателя. В первом случае надвигание распиливаемого материала происходит только при вращении пилы, во втором двигатели механизма пиления и надвигания сблокированы, при этом остановка механизма пиления вызывает и остановку механизма надвигания.

Зажимной механизм предназначен для закрепления распиливаемого кряжа на тележке или на подающем столе. Кряж может зажиматься с боковой поверхности и с торцов. Зажим кряжа с боковой поверхности производится при помощи двух крючьев 11 (рис. 3.14, а), которые поднимаются и опускаются цепной передачей 9, приводимой в движение от электродвигателя 6 через редуктор 7. Вращение ведущим звездочкам цепей 9 передается через муфту предельного момента, что обеспечивает надежный зажим сбежистых бревен обоими крючьями. В некоторых станках для подъема и опускания крючьев используют гидро- или пневмоцилиндры. При каждом повороте распиливаемого кряжа зажимные крюки должны подниматься, а затем вновь опускаться, что является недостатком.

Механизмы зажима распиливаемого кряжа с торцов не имеют указанного выше недостатка. Зажим кряжа 3 (рис. 3.14, б) с торцов производится двумя башмаками 2 и 4 с клиновидными шипами. Продольное перемещение зажимного башмака 2 может осуществляться при помощи гидроцилиндра 1 или зубчатой рейки с приводом от электродвигателя через редуктор и ведущую шестерню. Зажимные башмаки должны располагаться в непропиливаемой зоне, что позволяет полностью распиливать кряж, зажатый лишь один раз.

Рис. 3.14. Схемы механизмов бревнопильного станка периодического действия: а – механизмы поворота и поперечного перемещения при боковом зажиме кряжа крючьями; б – механизм поворота при торцовом зажиме; в – механизм центрирования Поворотный механизм предназначен для поворота несколько раз в процессе распиловки закрепленного на тележке кряжа на 90° вокруг своей оси для получения взаимно перпендикулярных пропилов. Для этого при зажиме кряжа крючьями используют цепные, реечные и сегментные кантователи или вальцы, которые поворачивают кряж при поднятых крючьях. При использовании цепного кантователя (рис. 3.14, а) кряж 1 поворачивается движущейся цепью 2 со специальными зубьями, прикрепленными к ее звеньям. К боковой поверхности кряжа при помощи гидроцилиндра 3 цепь подводится, и ее зубья, перемещаясь вверх, захватывают кряж и поворачивают его. В реечных кантователях поворот кряжа осуществляется рейкой с зубьями. Перемещение рейки производится канатной системой, которая обеспечивает прижим рейки к кряжу или ходовым винтом, вращаемым электродвигателем. После окончания поворота рейка опускается вниз в исходное положение.

При зажиме кряжа с торцов механизм зажима одновременно является и поворотным. Для этого один зажимной башмак свободно насаживается на свою ось, а второй при помощи специального устройства принудительно поворачивается на 90°, одновременно поворачивая и зажатый кряж. Поворотные механизмы обычно оборудуют пространственным кулачком 5 (рис. 3.14, б). Шаг паза на кулачке равен 90°. При перемещении поршня гидроцилиндра 6 из одного крайнего положения в другое палец 7, закрепленный на штоке гидроцилиндра и входящий в паз пространственного кулачка, скользя по пазу, поворачивает кулачок на 90°, а с ним ведущий башмак 4 и кряж 3.

Механизм центрирования применяется на станках, имеющих торцевые зажимы, для центрирования распиливаемого кряжа до его зажима. Центрирование заключается в выведении оси кряжа любого диаметра в определенное положение по отношению к оси зажимов путем поднятия или опускания кряжа специальным механизмом. Рычажный механизм центрирования (рис. 3.14, в) работает следующим образом. С подающего транспортера кряж 3 сбрасывается на подъемные вилки 2 и благодаря их желобчатой форме центрируется в поперечном направлении. После этого гидроцилиндр 1 (может также применяться реечный механизм) поднимает вилки и лежащий на них кряж. Шток гидроцилиндра при подъеме через коромысло 9 опускает тягу 7, а с ней и скобу 5 с выключателем 4. Так как коромысло 9 равноплечее, вилки 2 и скоба 5 с выключателем перемещаются на одинаковую величину, двигаясь друг другу навстречу. При нажатии выключателем 4 на поверхность центрируемого кряжа подача жидкости в нижнюю полость гидроцилиндра прекращается, кряж любого диаметра оказывается сцентрированным и закрепляется торцовыми зажимами. После этого жидкость подается в верхнюю полость гидроцилиндра, вилки и скоба возвращаются в исходное положение. В автоматических станках с программным управлением центрирующее устройство используется одновременно и для замера диаметра кряжа. В этом случае на тяге 7 устанавливается щетка 6, скользящая по контактам 8, соответствующим различным диаметрам центрируемого кряжа.