SU1727995A1 - Устройство дл резани древесных материалов - Google Patents

Description

Фиг. 1

Датчик

vj ю VI ю о ел

Изобретение относитс  к делению волокнистых материалов, в частности древесины, и может быть использовано на лесозаготовительных и деревообрабатывающих предпри ти х .

Известно устройство дл  резани  древесины , включающее механизм зажима, выполненный в виде захватов, размещенных по разные стороны реза и управл емых гидроцилиндром .

Недостатком данного устройства  вл етс  низкое качество поверхности реза и высока  мощность резани ,

Цель изобретени  - повышение качества поверхности реза и снижение мощности резани  путем придани  волокнам древесины напр жени  посто нной величины,

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  резани  древесных материалов , включающем механизм зажима, вы- полненный в виде захватов, размещенных по разные стороны реза и управл емых гидроцилиндром , захваты выполнены в виде роликов, соединенных с гидроцилиндром, к .которому подключен датчик контрол  вели- чины напр жени  волокон.

На фиг.1 - 3 схематично представлено устройство дл  резани  древесных материалов (различных видов); на фиг.4 - показано резание с предварительно напр женной зоной резани  посто нной величины; на фиг,5 - традиционное резание; на фиг.б и 7 - осцилограммы резани  древесных материалов предлагаемым устройством; на фиг,8 и .9 - графические зависимости усили  резани  от величины предварительного напр жени  зоны реза с указанием допустимых критических значений разрушени  материала.

Устройство включает режущий инструмент 1, механизм .зажима, захваты которого выполнены в виде роликов 2, разнесенных по разные стороны реза, соединенных с гидроцилиндром 3, к которому подключен датчик4 контрол  величины напр жени  вог локон перерабатываемого материала 5,

Устройство работает следующим образом .

Древесный материал 5, подлежащий делению , поступает одним из известных способов к роликам 2 механизма зажима. Роликами 2 механизма зажима древесина фиксируетс  в заданном положении, после чего включаетс  гидроцилиндр 3, который производит изменение положени  нейтральной оси волокон древесины, т.е. проис- ходит их изгиб. Вследствие этого волокна в зоне резани  получают упругие деформа- ции раст жени  и дл  их перерезани  требуетс  инструменту 1 пройти меньший путь Дм (фиг.4), чем в известных устройствах

(фиг.5). При этом и поверхность перерезаемого материала меныие.деформируетс , так как режущий инструмент 1 при перерезании волокон перемещаетс  на меньшую глубину внедрени . Глубина внедрени  резца уменьшаетс , вследствие этого зона резани  меньше деформируетс  в плоскости, перпендикул рной к направлению движени  режущего инструмента 1 (резца), что в итоге приводит к повышению качества получаемых поверхностей раздел емого лесоматериала 5. Кроме улучшени  качества. уменьшаетс  и усилие резани , так как идет перерезание напр женных волокон. Снижение усили  объ сн етс  уменьшением молекул рных сил в клетках напр женных волокон материала 5. Усилие резани  можно определить по формуле

Рр Ру- В, кг,

где Ру - удельное усилие резани , кг/мм;

В - ширина резани , мм.

Мощность резани  св зана с силой резани  следующей зависимостью:

N . РР v К.-

где V - скорость резани , м/с; /-КПД передачи.

В указанной формуле дл  данного устройства уменьшаетс  Ру. Когда зона резани  имеет предварительное напр жение, то волокна древесины испытывают упругие деформации раст жени , которые ослабл ют св зи.между молекулами волокон.

Из графиков (фиг.8 и 9), полученных экспериментальным путем при равных прочих услови х, видно, что удельное усилие резани  в известных устройствах, когда напр жение зоны резани  равно нулю ( ап 0), составл ет Ру 8 - 12 кг/мм, а когда зона резани  имеет напр женное состо ние, величина которого не превышает критического (допустимого) значени  (, то удельное усилие резани  Рун 5 ± 6,5 кг/мм. Из этого следует, что предлагаемое устройство позвол ет, кроме улучшени  качества поверхности раздел емого материала, снизить почти вдвое силу резани .

Зона напр жени  волокон, создаетс  перед режущей кромкой резца. Величина напр жени  волокон раздел емого лесоматериала выбираетс  такой, чтобы ее значение не превышало максимально допустимого напр жени  разрушени ,.т.е. сгп . Например, при делении древесины перпендикул рно к волокнам (раскр жевка хлыстов, спиливание деревьев) наименьшим допусти-. мым значением  вл етс  напр жение сжати  вдоль волокон, т.е. должно соблюдатьс  условие (7д о нсж. Когда идет деление древесины вдоль волокон (распиловка досок , рамное пиление) предельным (допустимым )  вл етс  напр жение сжати  поперек волокон ансж. Эти значени  допустимых напр жений выбирают тогда, когда напр жение в зоне резани  создаетс  методом изгиба разрушаемого лесоматериала.

В предлагаемом устройстве в зоне резани  всегда сбздаетс  напр женное состо-  ние посто нной величины, независимо от площади разрушени  и массы частей раздел емого лесоматериала 5. Создание напр женного состо ни  зоны резани  посто нной величины может осуществл ть- с  различным образом. Например,(фиг.1) отдел ема  часть древесины зажимаетс  роликами 2. соединенными с гидроцилиндром 3 через датчик 4 контрол  нагрузи..

Система контрол  величины напр же- ний зоны резани  производитс  через датчик 4, отградуированный по допустимому пределу напр жений разрушени  древесины 5. Работает эта система контрол  нагрузок следующим образом. Когда масса отпиливаемой части древесины 5 больша . то она и вызывает большие напр жени  зоны резани , превышающие допустимые значени . 6 данном случае происходит:разрыв волокон в зоне реза, так как г/ P/F, где Р - усилие действи  на зону резани  от массы отдел емой части древесины, F-площадь разрушени  древесины (всегда переменна ). Нижние слои волокон при этом сжимаютс  и разрушаютс . Чтобы этого не произошло датчик 4, отградуированный на максимально допустимое значение напр жени  (стрелка датчика доходит до критического значени , место положение которого фиксируетс  конечным выключателем), дает команду на гйдроцилиндр 3 и отпиливаема  часть древесины подымаетс  вверх до тех пор, пока на указателе датчика не будет достигнута допустима  величина. Значение этой величины так же фиксируетс  соответ- ственным местом установки путевого выключател  (не показан). Если масса отпиливаемой части древесины незначительна , то и напр жени  зоны резани  от ее действи  будут малыми, т.е. недостаточны- ми. чтобы резко снизить усилие резани  и повысить качество раздел емых поверхностей древесины. В этом случае гидроцилиндр 3 опускает вниз ролики 2 с зажатым концом бревна до отметки на шкале датчика 4 Допустимое значение.

Ввиду того, что в процессе резани  площадь разрушени  древесины уменьшаетс , то и усилие прижима (отжима) отдел емой

части материала 5 мен етс  пропорционально интенсивности изменени  площади разрушени  (F). Таким образом достигаетс  посто нство величины напр жени  зоны реза древесины.

При делении древесины напр жение зоны реза имеет переменное значение (прототип ) или полностью отсутствует (при раскр жевке ), что в итоге не позвол ет улучшить качество и уменьшить мощность на резание.

На фиг.2 показан вариант создани  напр жени  зоны резани  посто нной величины . В данном случае ствол древесины с помощью гидроци индрэ 3 выгибает вверх волокна относительно прижимных роликов 2. Величина прогиба ствола также контролируетс  датчиком 4 нагрузок.

На фиг.З приведена схема реализации устройства на другой технологической операции , а именно срезании сучьев со ствола древесины. Величина посто нства напр жени  зоны реза определ етс  положением роликов 2 по отношению к стволу.

Зна  допустимые значени  напр жений разрушени  любого-волокнистого материала , а также параметры сечени  раздел емого материала/устанавливают необходимое усилие, которое необходимо дл  создани  напр женного состо ни  зоны реза посто нной величины (Р (J } F).

Проведенные экспериментальные исследовани  с использованием современной измерительно-регистрирующей аппаратуры подтвердили преимущества предлагаемого устройства. Резание производилось на сухой (влажность 8 - 12%) и свежесрубленной (влажность 70%) древесине. Полученные данные представлены в виде фрагментов осциллограмм (фиг.6 - резание в известных устройствах; фиг.7 - резание предлагаемым устройством: фиг.8 - резание сухой древесины; фиг.9 резание влажной древесины). На этих же графиках показана область допустимых (критических) значений напр жени  а дл  древесины.

Из графических материалов видно, что усилие резани  в 1,7 раза ниже известного , т.е. качество раздел емых поверхностей улучшилось.

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

Дл  создани  предварительного напр жени  зоны реза используетс  имеюща с  знерги  раздел емого материала.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  резани  древесных материалов , включающее механизм зажима, выполненный в виде захватов, размещенных по разные стороны реза и управл емых гидроцилиндром, отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества поверхности реза и снижени  мощности резани  путем придани  волокнам древесины в зоне реза напр жени  посто нной величины, захваты выполнены в виде роликов, соединенных с гидроцилиндром, к которому подключен датчик контрол  величины напр жени  волокон.

   Лрижим Л

   Фиг.5

   Ш360540

   U2.S

   9O % 4B0 270 Ъ60 i(SQ Ъ г/см1 &U2.9

   ,%

   fcn