Устройство для резания древесных материалов

(9) 1)5 В 27 В 23/ ОСУДАРСТВЕННЫЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ИЗОБРЕТЕ ОПИСАН" ЙИЕЮИО;; мчр,:р,. и(71) Всесоюзное научно-проиэводсобьединение лесной промышленЛьвовский лесотехнический инстит(56) Авторское свидетельство СССРМ 625660, кл. А 01 6 23/08, 1977.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗАНИЯ ДНЫХ МАТЕРИАЛОВ( 57) Использованиматериалов, напр венное ости и: РЕВЕСе: деление волокнистыимер древесины. Сущ.1 АВТОРСКОМУ СВИ ность изобретения: древесный материал роликами 2 фиксируют в заданном положении. При этом происходит изгиб волокон древесины. Волокна в зоне резания получают упругие деформации растяжения, Величину напряжения волокон выбирают такую, чтобы не превышалось максимально допустимое напряжение разрушения. Ролики 2 соединены с гидроцилиндром 3 через датчик контроля нагрузок 4, Когда масса отпиливаемой части древесины большая, датчик 4 дает команду на гидроцилиндр 3 для поднятия отпиливаемой части вверх до тех пор, пока на указателе датчика не будет достигнута отметка "допустимая величина". 9 ил.1727995 10 15 20 25 3.0 фиг,5 - традиционное резание; на фиг.б и 7 - осцилограммы резания древесных материалов предлагаемым устройством; на фиг,8 и 9 - графические зависимости усилия резания 35 от величины предварительного напряжения зоны реза с указанием допустимых критических значений разрушения материала,Устройство включает режущий инструмент 1, механизм, зажима, захваты которого 40 выполнены в виде роликов 2, разнесенных по разные стороны реза, соединенных с гидроцилиндром 3, к которому подключен датчик 4 контроля величины напряжения во локон перерабатываемого материала 5, 45Устройство работает следующим образом.Древесный материал 5, подлежащий делению, поступает одним из известных способов к роликам 2 механизма зажима. 50 Роликами 2 механизма зажима древесина фиксируется в заданном положении, после чего включается гидроцилиндр 3, который производит изменение положения нейтИзобретение относится к делению волокнистых материалов, в частности древесины, и может быть использовано на лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятиях.Известно устройство для резания древесины, включающее механизм зажима, выполненный в виде захватов, размещенных по разные стороны реза и управляемых гидроцилиндром.Недостатком данного устройства является низкое качество поверхности реза и высокая мощность резания,Цель изобретения - повышение качества поверхности реза и снижение мощности резания путем придания волокнам древесины напряжения постоянной. величины,Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для резания древесных материалов, включающем механизм зажима, выполненный в виде захватов. размещенных по разные стороны реза и управляемых гидроцилиндром, захваты выполнены в виде роликов, соединенных с гидроцилиндром, к.которому подключен датчик контроля величины напряжения волокон.На фиг,1 - 3 схематично представлено устройство для резания древесных материалов(различных видов); на фиг,4 - показано резание с предварительно напряженной зоной резания постоянной величины; на ральной оси волокон древесины, т.е, происходит их изгиб. Вследствие этого волокна в зоне резания получают упругие деформации растяжения и для их перерезания требуется инструменту 1 пройти меньший путь Дя (фиг,4), чем в известных устройствах(фиг,5). При этом и поверхность перерезаемого материала меньше деформируется, таккак режущий инструмент 1 при перерезанииволокон перемещается на меньшую глубичу5 внедрения. Глубина внедрения резцауменьшается, вследствие этого зона резания меньше деформируется в плоскости,перпендикулярной к направлению движения режущего инструмента 1 (резца), что витоге приводит к повышению качества получаемых поверхностей разделяемого лесоматериала 5. Кроме улучшения качества,уменьшается и усилие резания, так как идетперерезание напряженных волокон, Снижение усилия обьясняется уменьшением молекулярных сил в клетках напряженныхволокон материала 5, Усилие резания можно определить по формулеРр= Ру В, кг,где Ру - удельное усилие резания,кг/мм;В - ширина резания, мм.Мощность резания связана с силой резания следующей зависимостью:Рр И4=102где Ч - скорость резания,м/с;- КПД передачи.В указанной формуле для данного устройства уменьшается Ру. Когда зона резания имеет предварительное напряжение, товолокна древесины испытывают упругие деформации растяжения, которые ослабляютсвязи. между молекулами волокон.Из графиков (фиг.8 и 9), полученных экспериментальным путем при равных прочихусловиях, видно, что удельное усилие резания в известных устройствах, когда напряжение зоны резания равно нулю ( ап = О),составляет Ру = 8 - 12 кг/мм, а когда зонарезания имеет напряженное состояние, величина которого не превышает критического (допустимого) значения Цсг)д), тоудельное усилие резания Р" = 5+ 6,5 кг/мм.Из этого следует, что предлагаемое устройство позволяет, кроме улучшения качестваповерхности разделяемого материала, снизить почти вдвое силу резания.Зона напряжения волокон создаетсяперед режущей кромкой резца. Величиначапрякения волокон разделяемого лесоматериала выбирается такой, чтобы ее значениене превышало максимально допустимого напряжения разрушения, т.е. ап ссто.5 Например, при делении древесиньс перпендикулярно к волокнам (раскряжевка хлыстов,спиливание деревьев) наименьшим допусти-.мым значением является напряжение сжатиявдоль волокон, т.е, должно соблюдаться условиепл =О"сж, Когда идет деление .древесины вдоль волокон (распиловка досок, рамное пиление) предельным (допустимым) является напряжение сжатия поперек волоконо "сж). Эти значения допустимых напряжений выбирают тогда, когда напряжение в зоне резания создается методом изгиба разрушаемого лесоматериала.В предлагаемом устройстве в зоне резания всегда создается напряженное состояние постоянной величины, независимо от площади разрушения и массы частей разделяемого лесоматериала 5, Создание напряженного состояния зоны резания постоянной величины может осуществляться различным образом, Например,(фиг.1) отделяемая часть древесины зажимается роликами 2, соединенными с гидроцилиндром 3 через датчик 4 контроля нагрузок.Система контроля величины напряжений зоны резания производится через датчик 4, отградуированный по допустимому пределу напряжений разрушения древесины 5. Работает эта система контроля нагрузок следующим образом. Когда масса отпиливаемой части древесины 5 большая, то она и вызывает большие напряжения зоны резания, превышающие допустимые значения, В данном случае происходит разрыв волокон в зоне реза, так как0 = Р)Г, где Р - усилие действия на зону резания от массы отделяемой части древесины, Р - площадь разрушения древесины (всегда переменная). Нижние слои волокон при этом сжимаются и разрушаются. Чтобы этого не произошло датчик 4, отградуированный на. максимально допустимое значение напряжения (стрелка датчика доходит до критического значения, место положение которого фиксируется конечным выключателем), дает команду на гйдроцилиндр 3 и отпиливаемая часть древесины подымается вверх до тех пор. пока на указателе датчика не будет достигнута допустимая величина. Значение этой величины так же фиксируется соответ-. ственным местом установки путевого выключателя (не показан)Если масса отпиливаемой части древесины незначительна, то и напряжения эоны резания от ее действия будут малыми, т.е, недостаточными, чтобы резко снизить усилие резания и повысить качество разделяемых поверхностей древесины, В этом случае гидроцилиндр 3 опускает вниз ролики 2 с зажатым концом бревна до отметки на шкале датчика.4 "Допустимое значение",Ввиду того, что в процессе резания площадь разрушения древесины уменьшается, то и усилие прижима (отжима) Отделяемой10, улучшить качество и уменьшить мощность 15 20 30 35 40 45 50 55 части матери)ла.5 меняется пропорционально интенсивности изменения площади разрушения (Г). Таким образом достигается постоянство величины напряжения зоны реза древесины,При делении древесины напряжение зоны реза имеет переменное значение(прототип) или полностью отсутствует (при раскряжевке), что в итоге не позволяет на резание.На фиг.2 показан вариантсоздания напряжения эоны резания постоянной величины. 8 данном случае ствол древесины с помощью гидроцилиндра 3 выгибает вверх волокна относительно прижимных роликов 2. Величина прогиба ствола также контролируется датчиком 4 нагрузок.На фиг,3 приведена схема реализации устройства на другой технологической операции. а именно срезании сучьев со ствола древесины. Величина. постоянства напряжения зоны реза определяется положениемроликов 2 по отношению к стволу.Зная допустимые значения напряжений разрушения любого волокнистого материала, а также параметрысечения разделяемого материала, устанавливают необходимое усилие, которое необходимо для создания напряженного состояния зоны реза постоянной величины(Р = О ) Е).Проведенные экспериментальные исследования с использованием современной измерительно-регистрирующей аппаратуры подтвердили преимущества предлагаемого устройства. Резание производилось на сухой (влажность 8- 12 О) и свежесрубленной (влажность 70) древесине. Полученные данные представлены в виде фрагментов осциллограмм (фиг.б - резание в известных устройствах; фиг.7 - резание предлагаемым устройством; фиг.8 - резание сухой древесины; фиг,9 - резание влажной древесины), На этих же графиках показана область допустимых (критических)значений напряженияО для древесины,Из графических материалов видно, что усилие резания в 1,7-2,0 раза ниже известного, т.е. качество разделяемых поверхно-. стей улучшилась.Предлагаемое устройство может быть реализовано при резании древесины на круглые лесоматериалы (сортименты), при резании досок на отдельные детали, при срезании сучьев со ствола, при срезании деревьев и пр, Для создания предварительного напряжения зоны реза используется имеющаясяэнергия разделяемого материала.Формула изобретенияУстройство для резания древесных материалов, включающее механизм зажима, выполненный в виде захватов, размещенных по разные стороны реза и управляемых 5 гидроцилиндром, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества поверхности реза и снижения мощности резания путем придания волокнам древесины в зоне реза напряжения постоянной величины,.захваты выполнены в виде роликов, соединенных с гидроцилиндром, к которому подключен датчик контроля величины напряжения волокон..Янко а Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР35, Раушская наб 4/5 акаэ 1366 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета 113035, М,осква. Ж