RU2084332C1

RU2084332C1 - Resonance gang saw

Info

Publication number: RU2084332C1
Application number: RU94030506A
Authority: RU
Inventors: В.С. Семеноженков; Г.П. Носков; В.М. Шепелев
Original assignee: Российский государственный открытый технический университет путей сообщения
Priority date: 1994-08-08
Filing date: 1994-08-08
Publication date: 1997-07-20
Also published as: RU94030506A

Abstract

FIELD: sawmills. SUBSTANCE: gang saw has additional saw frame 4 on which pair of pushers are secured similar to that of main frame 3. Frames 3 and 4 are spring-loaded through pushers by means of accumulating spring 11. Such design makes it possible to close inertia forces of frames 3 and 4 onto accumulating spring 11 which provide acceleration and braking of frames. EFFECT: reduced vibrations in equipment and required power output of drive, increased capacity. 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к оборудованию для выработки пиломатериалов, а конкретнее к машинам для распиловки бревен. The present invention relates to equipment for the production of lumber, and more particularly to machines for sawing logs.

Известны лесопильные машины для получения пиломатериалов, в которых рабочий инструмент совершает возвратно-поступательные движения с одновременной распиловкой бревен многими пилами. К параметрам распиливаемых на этом оборудовании бревен не предъявляется особых требований, что расширяет область его использования и объясняет весьма широкое распространение на многочисленных предприятиях (см. Санников А.А. "Пути снижения колебаний лесопильного оборудования", М. Лесная промышленность, 1980, с. 120-123). Known sawmills for lumber, in which the working tool makes reciprocating movements with simultaneous sawing of logs with many saws. There are no special requirements for the parameters of logs sawn on this equipment, which expands the scope of its use and explains the very wide distribution at numerous enterprises (see A. Sannikov, “Ways to Reduce Sawmill Equipment Fluctuations,” M. Forest Industry, 1980, p. 120-123).

Однако, периодический характер движения выходного звена (рамки) приводит к воздействию на детали лесопильных рам и фундамент значительных по величине сил инерции знакопеременного характера. Эти силы являются причиной интенсивного износа деталей, вызывают колебания стойки и фундамента и ухудшают качество распиловки. В связи с этим частоту движений рамки приходится снижать, в силу чего в лесопильных рамах скорость резания в 5-10 раз меньше, чем в ленточнопильных или круглопильных станках. However, the periodic nature of the movement of the output link (frame) leads to the impact on the details of sawmills and the foundation of significant inertia forces of alternating nature. These forces cause intensive wear of parts, cause fluctuations in the stand and foundation, and impair the quality of sawing. In this regard, the frequency of movement of the frame has to be reduced, due to which the cutting speed in sawmills is 5-10 times less than in band saws or circular saws.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому техническому решению является лесопильная рама, принимаемая за прототип, которая содержит стойку, в направляющей которой перемещается рамка, кинематически связанная с помощью двух шатунов с двумя вращающимися в противоположные стороны кривошипами, с укрепленными на них противовесами (см. например, авт. свид. СССР N 189544, кл. 38а, 1). The closest in technical essence to the proposed technical solution is a sawmill frame, taken as a prototype, which contains a rack, in the guide of which a frame is moved kinematically connected by two connecting rods with two cranks rotating in opposite directions, with counterweights mounted on them (see, for example , auth. certificate of the USSR N 189544, class 38a, 1).

Компоновка вышеуказанной лесопильной рамы позволяет достичь некоторого уравновешивания сил инерции. Но т.к. противовесы имеют непрерывное движение с постоянной скоростью, а рамка и шатуны, силы инерции которых необходимо уравновесить, движутся с непостоянной скоростью знакопеременного характера и трудно обеспечить равенство моментов инерции, уравновешивающие силы лишь частично компенсируют силы инерции. Ввиду того, что они передаются через валы, укрепленные на стойке, это вызывает вибрацию деталей, колебание стойки, фундамента, что отрицательно сказывается и на качестве распиловки бревен и не позволяет существенно повысить производительность оборудования. Поэтому это техническое решение не нашло применения на практике. The layout of the above sawmill frame allows you to achieve some balance of inertia. But since counterweights have continuous movement at a constant speed, and the frame and connecting rods, the inertia of which must be balanced, move with a variable speed of alternating nature and it is difficult to ensure the equality of the moments of inertia, balancing forces only partially compensate for the inertia forces. Due to the fact that they are transmitted through shafts mounted on the stand, this causes vibration of the parts, vibration of the stand, foundation, which negatively affects the quality of sawing logs and does not significantly increase the productivity of the equipment. Therefore, this technical solution has not found practical application.

Упомянутые недостатки устраняются тем, что лесопильная рама снабжена аккумулирующей пружиной и установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направляющих стойки дополнительной рамкой, при этом на каждой рамке установлены пара толкателей, выполненных, например, в виде гребенок, аккумулирующая пружина установлена с возможностью поочередного взаимодействия с двумя толкателями основной и дополнительной рамок, а шатун соединен с кривошипом и одной из рамок и состоит из двух частей, выполненных одна в виде цилиндра, а другая в виде штока с поршнем, подпружиненного к упомянутому цилиндру с двух сторон в осевом направлении. The aforementioned drawbacks are eliminated by the fact that the sawmill frame is equipped with an accumulating spring and an additional frame installed with the possibility of reciprocating movement in the rack rails, while each frame has a pair of pushers made, for example, in the form of combs, the accumulating spring is installed with the possibility of alternating interaction with two pushers of the main and additional frames, and the connecting rod is connected to the crank and one of the frames and consists of two parts, one made in the form of a cylinder, and the other in the form of a rod with a piston, spring-loaded to the said cylinder from two sides in the axial direction.

Сопоставительный анализ с известными решениями лесопильных рам показывает, что заявленное решение с аккумулирующей пружиной и установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направляющих стойки основной и дополнительными рамками, позволяет наиболее оптимально решить задачу повышения производительности лесопильных рам. A comparative analysis with the known solutions of sawmills shows that the claimed solution with an accumulating spring and installed with the possibility of reciprocating movement in the guide rails of the main and additional frames allows us to most optimally solve the problem of increasing the productivity of sawmills.

К совокупности существенных признаков заявляемой пильной рамы, позволяющей получить упомянутый технический результат, следует также отнести снабжение каждой из упомянутых рамок парой толкателей выполненных в виде гребенок, с возможностью поочередного взаимодействия последних с аккумулирующей пружиной, а также соединение шатуна с кривошипом и одной из рамок составным элементом, выполненным в виде цилиндра, поршень со штоком которого подпружинены с двух сторон в гильзе упомянутого цилиндра с возможностью относительного перемещения в осевом направлении. Вышеуказанные факторы позволяют значительно устранить воздействие на стойку и фундамент сил инерции, т.к. последние замыкаются на аккумулирующую пружину и не передаются на стойку. Основная и дополнительная рамки разгоняются, отталкиваясь одна от другой, и тормозят друг друга. Мощность привода в заявленной конструкции расходуется на преодоление сил пиления бревна и сил трения в соединениях звеньев и его энергия не расходуется для разгона и торможения подвижных звеньев. Заявленное устройство обеспечивает более равномерное распределение технологической нагрузки по углу поворота кривошипа, т.к. в отличие от известных лесопильных рам, где пиление происходит при движении рамки вниз примерно на положение оборота кривошипа, а подъем осуществляется без технологической нагрузки, в предлагаемой конструкции пиление осуществляется поочередно обеими рамками и привод нагружен постоянным крутящим моментом. При этом, поскольку количество пил на каждой рамке в предлагаемой конструкции лесопильной рамы в два раза меньше, чем на рамке пилорам известных конструкций, то и технологическая нагрузка пиления бревна примерно в два раза меньше и, следовательно, крутящий момент, создаваемый усилием пиления бревна, примерно в два раз меньше. The combination of essential features of the claimed saw frame, which allows to obtain the aforementioned technical result, should also include the supply of each of the said frames with a pair of pushers made in the form of combs, with the possibility of alternating interaction of the latter with an accumulating spring, as well as connecting the connecting rod with a crank and one of the frames as an integral element made in the form of a cylinder, a piston with a rod of which are spring-loaded on both sides in a cylinder liner with the possibility of relative movement in axial direction. The above factors can significantly eliminate the impact on the rack and the foundation of the forces of inertia, because the latter are locked to the storage spring and are not transmitted to the rack. The main and additional frames are accelerated, starting from one another, and inhibit each other. The drive power in the claimed design is spent on overcoming the sawing forces of the log and the friction forces in the joints of the links and its energy is not consumed for acceleration and braking of the movable links. The claimed device provides a more uniform distribution of technological load along the angle of rotation of the crank, because unlike the well-known saw frames, where sawing occurs when the frame moves down approximately to the position of the crank revolution, and the lifting is carried out without technological load, in the proposed design, sawing is carried out alternately by both frames and the drive is loaded with constant torque. Moreover, since the number of saws on each frame in the proposed design of the sawmill frame is half that of the sawmills of known structures, the technological load of sawing logs is approximately two times less and, therefore, the torque created by the effort of sawing logs is approximately two times less.

На фиг. 1 изображена схема резонансной лесопильной рамы, на фиг. 2 вид А на фиг. 1 вариант исполнения толкателей. In FIG. 1 shows a diagram of a resonant sawmill, in FIG. 2, view A in FIG. 1 embodiment of the pushers.

Резонансная лесопильная рама содержит стойку (на фиг. не показана) с направляющими 1 и 2, в которых установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения рамки 3 и 4, на которых укреплены комплекты пил 5 и 6. Рамки 3 и 4 посредством укрепленных на них толкателей 7 и 8 или 9 и 10 с помощью аккумулирующей пружины 11 подпружиниваются одна к другой и кинематически связаны с помощью укрепленной на стойке шестерни 12 с рейками 13 и 14, закрепленными, соответственно, на рамке 3 и 4. The resonant sawmill frame contains a rack (not shown in FIG.) With guides 1 and 2, in which frames 3 and 4 are mounted with the possibility of reciprocating movement, on which saw sets 5 and 6 are mounted. Frames 3 and 4 are supported by pushers mounted on them 7 and 8 or 9 and 10 with the help of the storage spring 11 are spring-loaded one to the other and kinematically connected using the gear 12 mounted on the rack with the racks 13 and 14, mounted respectively on the frame 3 and 4.

Рамка 3 с помощью состоящего из двух частей 15 и 16 шатуна, выполненного в виде поршневого цилиндра, соединена с кривошипом 17, задействованного от двигателя 18 посредством клиноременной передачи 19. Части 15 и 16 шатуна подпружинены друг к другу в осевом направлении с помощью пружин 20 и 21. The frame 3 with the help of a connecting rod consisting of two parts 15 and 16, made in the form of a piston cylinder, is connected to the crank 17, which is actuated from the engine 18 by means of a V-belt transmission 19. Parts 15 and 16 of the connecting rod are axially spring-loaded to each other using springs 20 and 21.

Резонансная лесопильная рама работает следующим образом. The resonant saw frame works as follows.

При включении электродвигателя 18 вращение через клиноременную передачу 19 передается на кривошип 17 и далее, посредством воздействия через пружину 20 части шатуна 16 на часть 15, рамка 3 перемещается в направляющих 1 вверх, а рамка 4 через реечное зацепление 13, 12, 14 перемещается в направляющих 2 вниз. When the electric motor 18 is turned on, the rotation through the V-belt drive 19 is transmitted to the crank 17 and further, by acting through the spring 20 of the connecting rod part 16 to the part 15, the frame 3 moves upward in the guides 1, and the frame 4 moves through the rack gear 13, 12, 14 in the guides 2 down.

При движении рамки 3 вверх, а рамки 4 вниз аккумулирующая пружина 11 сжимается упорами 7 и 8 до тех пор, пока рамка 3 займет свое крайнее верхнее положение, а рамка 4 крайнее нижнее. После этого рамки 3 и 4 начинают двигаться в обратном направлении, т.е. рамка 3 вниз, а рамка 4 вверх. Пружина 11, воздействуя на толкатель 7, способствует перемещению рамки 3 вниз, а через толкатель 8 перемещает рамку 4 вверх. Потенциальная энергия пружины 11 при этом расходуется на разгон рамок 3 и 4 и составного шатуна и, таким образом, переходит в кинетическую энергию подвижных звеньев. Разгон рамок 3 и 4 будет происходить до тех пор, когда толкатель 7 совместится с толкателем 10, а толкатель 8 совместится с толкателем 9. После этого толкатели 7 и 8 прекращают взаимодействие с торцами пружины 11, а толкатель 9 и 10 начинают взаимодействовать с этой пружиной. Начинается сжатие аккумулирующей пружины 11 толкателями 9 и 10 и торможение рамок 3 и 4, при котором их кинетическая энергия переходит в потенциальную энергию пружины 11. Кривошип 17 способствует движению рамки 3 вниз, а рамки 4 вверх, при этом часть шатуна 16 взаимодействует с частью шатуна 15 через пружину 21. Торможение закончится, когда рамка 3 займет свое крайнее нижнее положение, а рамка 4 свое крайнее верхнее положение, после чего начнется разгон рамки 3 вверх, а рамки 4 вниз. Далее циклы движений повторяются. Отметим, что при каждом последующем цикле движения координаты крайних верхних и нижних положений рамок могут отличаться от предыдущих значений. When the frame 3 is moved up and the frame 4 is down, the accumulation spring 11 is compressed by the stops 7 and 8 until the frame 3 occupies its highest position and the frame 4 is its lowest. After this, frames 3 and 4 begin to move in the opposite direction, i.e. frame 3 is down, and frame 4 is up. The spring 11, acting on the pusher 7, helps to move the frame 3 down, and through the pusher 8 moves the frame 4 up. The potential energy of the spring 11 is spent on acceleration of the frames 3 and 4 and the composite connecting rod and, thus, passes into the kinetic energy of the moving links. The acceleration of frames 3 and 4 will occur until the pusher 7 is aligned with the pusher 10, and the pusher 8 is aligned with the pusher 9. After that, the pushers 7 and 8 stop interacting with the ends of the spring 11, and the pusher 9 and 10 begin to interact with this spring . Compression spring accumulation 11 begins with pushers 9 and 10 and braking of frames 3 and 4, at which their kinetic energy passes into the potential energy of spring 11. Crank 17 promotes frame 3 to move down and frame 4 upward, while part of the connecting rod 16 interacts with part of the connecting rod 15 through the spring 21. Braking will end when the frame 3 takes its extreme lower position, and the frame 4 its extreme upper position, after which the frame 3 will accelerate up and the frame 4 down. Further, the cycles of movements are repeated. Note that with each subsequent cycle of movement, the coordinates of the extreme upper and lower positions of the frames may differ from the previous values.

За счет реечных передач 12, 13, 14 движение рамок 3, 4 происходит синхронно в противофазе, При вращении кривошипа 17 амплитуда колебаний рамок 3 и 4 будет постепенно нарастать и, достигнув определенной величины, стабилизируется. Собственную частоту, колебательной системы, включающей рамки 3, 4, шатуна 15, 16 и аккумулирующую пружину 11, необходимо определять несколько большей частоты вращения кривошипа 17. Due to the rack and pinion gears 12, 13, 14, the movement of the frames 3, 4 occurs synchronously in antiphase. When the crank 17 rotates, the oscillation amplitude of the frames 3 and 4 will gradually increase and, having reached a certain value, will stabilize. The natural frequency of the oscillatory system, including the frames 3, 4, connecting rod 15, 16 and the accumulating spring 11, it is necessary to determine a slightly higher frequency of rotation of the crank 17.

При подаче бревна для распиловки пиление с пилами 5 будет происходить при движении рамки 3 вниз, а пиление пилами 6 при движении рамки 4 вниз. Во время пиления, вследствие действия значительных сил трения, оказывающих на колебательную систему диссипативное влияние, собственная частота колебательной системы рамок, шатунов и аккумулирующей пружины будет снижаться и сближаться с частотой вращения кривошипов, что приведет к резонансу. При этом размах колебаний рамок будет стремиться увеличиваться, но силы резания бревна будут препятствовать этому. Поэтому амплитуда колебаний, увеличившись на некоторую величину, стабилизируется. When feeding logs for sawing, sawing with saws 5 will occur when the frame 3 moves down, and sawing with saws 6 when the frame 4 moves down. During sawing, due to the action of significant friction forces that exert a dissipative effect on the oscillating system, the natural frequency of the oscillating system of the frames, connecting rods, and the accumulating spring will decrease and approach the crank speed, which will lead to resonance. At the same time, the range of oscillations of the frames will tend to increase, but the cutting forces of the logs will prevent this. Therefore, the amplitude of the oscillations, increasing by a certain amount, stabilizes.

Нежесткая кинематическая связь рамок 3 и 4 с кривошипом 17 с помощью шатуна, длина которого может меняться, позволяет работать с непостоянным ходом пильных рамок и повысить производительность технологического процесса распиловки бревен. The non-rigid kinematic connection of the frames 3 and 4 with the crank 17 using a connecting rod, the length of which can vary, allows you to work with an unstable course of the saw frames and increase the productivity of the log sawing process.

Claims

A resonant sawmill frame including a stand, a drive, an accumulating spring connected by means of a crank and a connecting rod with a main saw frame installed in the rails, characterized in that it is provided with an additional saw frame mounted with the possibility of reciprocating movement in the additional rails of the rack, while a pair of pushers is installed on each frame, and a storage spring is installed with the possibility of alternating interaction with two pushers of the main and additional frames, w the atomizer consists of two parts, one of which is made in the form of a cylinder, and the other in the form of a rod with a piston installed in this cylinder, spring-loaded on both sides in the axial direction relative to the ends of the said cylinder.