CC BY
1УДК 674093
В. С. Карабанов, инженер В. П. Полищук,
кандидат технических наук, доцент
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ РАМНОГО ПИЛЕНИЯ ТОПЛЯКОВОЙ ДРЕВЕСИНЫ
Пробные распиловки топляковой древесины березы и осины проводились на лесопильной раме Р63 Доможировского ЛПХ. Перед этим необходимо было рассчитать технические посылки с целью получения пиломатериалов, соответствующих требованиям ГОСТ 2695-83 [1].
Как известно, в производственных условиях главное значение имеет величина рисковой посылки, т. е. фактическая величина посылки, замеренной по рискам на пиленой поверхности. В связи с колебаниями величины рисковой посылки по длине распиливаемых бревен, замеры производились около середины длины пиломатериалов. Вычислялась эта величина как среднеарифметическое по десяти замеренным подряд рисковым посылкам.
Фактическая величина рисковой посылки должна соответствовать расчетной величине технической посылки. Последняя определяется по производительности режущего инструмента (полосовых пил) и по максимальному использованию мощности привода механизма резания. Минимальная из этих посылок должна быть не больше кинематической (конструктивной) для данного станка (лесопильной рамы).
Расчеты технических посылок велись исходя из следующих показателей и их величин.
Основные технические показатели лесопильной рамы Р63:
величина хода пильной рамки, мм - 960;
мощность главного привода, кВт - 55;
частота вращения коленвала, мин - 260;
подача на один оборот коленвала (посылка), мм - 2,5-25.
Условия работы лесопильной рамы:
способ распиловки - развал;
порода - береза, осина;
диаметр бревен, см - 14-32; продолжительность упряга, мин - 140; коэффициент затупления пил -1,6; группа качества распиловки - 1;
(класс чистоты поверхности - 3 по ГОСТ 7016-82 или 800 мкм по
ГОСТ 15612-78, разнотолщинность по ГОСТ 2695-83).
Характеристика инструмента (рамных пил):
пилы типа 2 по ГОСТ 5524-75;
длина пилы, мм - 1250;
толщина пилы, мм - 2,2;
способ измерения - развод, мм - 0,85 ± 0,05;
шаг зубьев, мм - 26;
высота зубьев, мм - 18;
радиус закругления впадин, мм - 5;
коэффициент формы зуба - 0,42;
число пил в поставе, шт. - 6-10.
Методика расчета посылки по работоспособности режущего инструмента (рамных пил)
Величина посылки А, мм, определялась по формуле
где Н - величина хода пильной рамки, мм; щ - наибольшая допустимая подача на зуб при заданном качестве распиловки, мм; 6 - коэффициент профиля зубьев рам пил (в нашем случае 6 = 0,52); к - наибольшая высота реза в середине бревна, мм (в нашем случае к = Дв + 30 мм, где Дв - диаметр бревна в вершине, мм).
Величина посылки по критерию полного использования установленной мощности электродвигателя механизма резания определялась по
Методика расчета посылки по мощности привода механизма резания
формуле
А =
60 -105 N п KnVLh '
где N - мощность электродвигателя механизма резания, кВт; п - к.п.д. привода механизма резания; К - удельная сила резания, Н/мм2; п - частота вращения коленвала, мин-1; Ь - ширина пропила, мм; 2,Н - суммарная высота пропила, мм (зависит от числа пил в поставе и диаметра бревна).
Методика расчета удельной силы резания при рамном пилении
Касательная составляющая силы резания при рамном пилении зависит только от средней толщины срезаемого слоя и средней высоты пропила, а нормальная за время двойного хода пильной рамки значительно меняется по величине и направлению. Во время рабочего хода в зависимости от угла резания, толщины срезаемого слоя и остроты главного лезвия нормальная составляющая может быть отжимающей или затягивающей древесину, во время холостого хода эта составляющая всегда является силой отжима.
Касательная и нормальная составляющие силы резания определялись на лабораторной установке, смонтированной на базе поперечно-строгательного станка (шепинта). На столе станка крепится измерительный сток с двумя динамометрическими стаканами, на которых на двух взаимоперпендикулярных плоскостях приклеены проволочные тензодат-чики, включенные по мостиковой схеме. Сигнал от тензодатчиков подается на усилитель ТА-5 и далее на микроамперметры. После тарировки измерительные амперметры фиксируют величину нагрузки от направляющих сил резания.
Результаты эксперимента (после соответствующей обработки статистического материала) представлены в табл. 1.
Величины расчетных технических (рекомендуемых) посылок являются наименьшими из величин посылок по производительности пил и по установленной мощности электродвигателя механизма резания в зависимости от диаметра бревен и числа пил в поставе представлены в табл. 2.
Табличные касательная и нормальная составляющие силы резания для процесса пиления рамными пилами в зависимости от толщины срезаемого слоя
Толщина Составляющие силы резания, Н/мм, при средней высоте пропила кср, мм
срезаемого касательная Рк нормальная Рн
100 200 300 100 200 300
Осина топляковая
0,4 22 24 26 11 13 14
0,6 34 37 40 16 18 19
0,8 40 43 47 20 21 23
1,0 48 52 56 24 26 27
1,2 56 59 61 28 29 30
1,4 62 64 68 31 32 34
1,6 70 73 75 35 36 37
1,8 76 78 80 38 39 40
2,0 82 86 92 41 43 45
Береза топляковая
0,4 27 30 32 15 16 18
0,6 38 40 44 20 21 22
0,8 48 50 54 25 26 27
1,0 54 56 58 28 29 30
1,2 60 64 67 31 32 34
1,4 68 72 75 35 36 37
1,6 76 78 82 38 39 40
1,8 84 90 95 42 44 46
2,0 96 100 106 48 50 54
Примечание. Зуб пилы - в соответствии с ГОСТ 5524-75, острый.
Величины расчетных рекомендуемых посылок, мм, для лесопильных рам Р-63
Диаметр бревна, см Число пил в поставе
до 6 7 8
Осина топляковая
14 16 15 14
16 15 14 13
18 14 13 12
20 13 12 11
22 12 11 10
24 11 10 9
26 10 9 8
28 9 8 7
30 7 6 5
32 5 4 3
Береза топляковая
14 12 11 10
16 11 10 9
18 10 9 8
20 9 8 7
22 8 7 6
24 6 5 4
26 5 4 3
28 4 3 2
30 3 2 2
32 2,5 2,5 2,5
Примечание. Качество распиловки — группа I; распиловка — вразвал. При распиловке бревен по группе II качества указанные величины посылок умножаются на коэффициент 1,1.
Оценка качества распиловки
Качество распиловки характеризуется двумя показателями: шероховатостью поверхности и точностью размеров и формы выпиливаемых пиломатериалов. Согласно ГОСТ 7016-82 шероховатость поверхности определяется высотами неровностей и наличием или отсутствием ворсистости (наличие отдельных, не полностью отделенных волокон) или мшистостью (наличие пучков волокон, не полностью отделенных от обработанной поверхности), причем два последних фактора не имеют числовой характеристики. Высота неровностей при обработке древесины резанием оценивается показателем Яшщ^. Параметр шероховатости поверхности Яш^ для пиломатериалов II группы качества не должен превышать 1250 мкм по ГОСТ 7016-82.
Точность рамной распиловки характеризуется отклонениями по толщине пиломатериалов - разнотолщинностью, которая согласно ГОСТ 2695-83 для толщины до 32 мм равна ±1,0 мм. Однако номинальные размеры пиломатериалов по требованию этого ГОСТа устанавливаются лишь для древесины влажностью 20 %. При влажности древесины более 20 % размеры пиломатериалов должны быть установлены с учетом величины усушки по ГОСТ 6782.2-75.
Для определения шероховатости поверхности пиломатериалов в производственной практике обычно используется глазомерная оценка бракера с учетом требований, указанных в стандартах.
В нашем случае для объективной оценки выборочно использовался метод строгания, для чего из пиломатериалов выпиливались образцы длиной 500 мм. Перед строганием замерялась штангенциркулем толщина доски с точностью до 0,1 мм не менее чем в четырех точках по длине и ширине. На фуговальном станке, настроенном на толщину снимаемого слоя 0,1-0,2 мм за один проход, простругивалась одна пласть образца. После удаления всех следов неровностей на поверхности образца измерялась его толщина в тех же точках. Разница в толщине доски до строгания и после строгания характеризует максимальную высоту неровностей в каждой замеренной точке, а средняя арифметическая величина дает оценку шероховатости поверхности.
Результаты выборочной проверки подтвердили глазомерную оценку бракера. Таким образом, можно сделать вывод о соответствии пиломатериалов из топляковой древесины ГОСТ 2695-83.
Предложенная методика расчета технических посылок может быть распространена на двухэтажные лесопильные рамы, например для наиболее распространенной модели 2 Р 75-1.
Выводы
Лабораторные и натурные исследования позволили произвести расчет посылки как по работоспособности режущего инструмента рамных пил, так и по мощности привода механизма резания. В результате исследований установлено, что касательная сила резания при рамном пилении зависит только от средней толщины срезаемого слоя и средней высоты пропила, а нормальная составляющая за время двойного хода пильной рамки значительно меняется по величине и направлению. Результаты выборочной проверки оценки качества распиловки позволили сделать вывод о соответствии пиломатериалов из топляковой древесины ГОСТ 2695-83.
Библиографический список
1. ГОСТ 2695-83. Пиломатериалы лиственных пород. Технические условия.
2. ГОСТ 7016-82. Древесина. Методы определения технических показателей при пилении лесоматериалов.
Рассмотрены результаты лабораторных и натурных исследований качества распиловки при рамном пилении топляковой древесины, произведен расчет технических посылок и удельной силы резания.
* * *
Considered the results of laboratory and natural research works quality of sawing up frame sawing of sunken wood, execute calculation of technical index and specific force of cut.
