МЕХАНИЗМ РЕЗАНИЯ ЛЕСОПИЛЬНОЙ РАМЫ Российский патент 1995 года по МПК B27B3/12 

Изобретение относится к конструкции лесопильных рам и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности при распиловке бревен на доски и брусья.

Известен механизм резания лесопильной рамы (авт.св. СССР N 293684, кл. В 27 В 3/02, 1971), содержащий качающуюся пильную рамку, одна из траверс которой соединена шатунами с главным приводом, а другая установлена в направляющих скольжения, при этом верхняя траверса пильной рамки соединена с промежуточной опорой двуплечего шатуна, а верхняя головка шатуна подвешена к системе рычагов, укрепленных на станине.

Известен также механизм резания лесопильной рамы (авт.св. СССР N 946925, кл. В 27 В 3/00, 1982), содержащий качающуюся пильную рамку с подвеской, выполненной в виде верхней и нижней пар однозвенных рычагов с противовесами, шарнирно прикрепленных к станине, причем верхняя пара рычагов связана с верхней поперечиной пильной рамки, а нижняя через шатуны кривошипно-шатунного привода пильной рамки с нижней ее поперечиной, верхняя поперечина снабжена дополнительной парой рычагов, при этом обе верхние пары связаны с верхней поперечиной посредством коромысел, шарнирно установленных на ее пальцах, а каждый шатун имеет дополнительное плечо, с которым связан один из рычагов нижней пары.

Недостатком аналогов является низкая эффективность пиления при равномерной непрерывной подаче лесоматериала из-за большой неравномерности подачи на каждый зуб пилы вследствие движения пильной рамки при рабочем ходе по прямолинейному участку замкнутой траектории.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство по авт.св. СССР N 293684, которое и выбрано в качестве прототипа.

У прототипа и предлагаемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки: качающаяся пильная рамка; верхняя траверса рамки соединена двуплечими шатунами с кривошипно-шатунным механизмом главного привода; нижняя траверса связана со станиной шарнирно посредством парной системы рычагов.

Качание пильной рамки в направлении подачи позволяет исключить скобление зубьев пил о дно пропила в конце рабочего хода пильной рамки и улучшить отвод опилок из зоны резания.

Соединение верхней траверсы пильной рамки двуплечими шатунами с кривошипно-шатунным механизмом приводит в движение пильную рамку и обеспечивает ей одновременно возвратно-поступательное и качательное движение.

Связь нижней траверсы со станиной шарнирно посредством системы парных рычагов обеспечивает направление ее движения, упрощение обслуживания и повышение надежности и долговечности.

Недостатком прототипа является то, что подача на каждый зуб пилы в разных точках прямолинейного участка траектории имеет большую неравномерность: максимальное значение вначале и конце рабочего хода, минимальное в середине. Большая неравномерность подачи на каждый зуб пилы вызывает ухудшение чистоты пропила, снижение устойчивости пил, а следовательно, ограничивает эффективность пиления.

Указанный недостаток обусловлен тем, что скорость движения пильной рамки в начале и в конце рабочего хода минимальная, в середине максимальная, а скорость подачи лесоматериала равномерная непрерывная, при этом в средней части рабочего хода пильной рамки отсутствует дополнительное надвигание ее на лесоматериал.

Цель изобретения повышение эффективности пиления путем снижения неравномерности подачи на каждый зуб пилы.

Для этого предлагаемый механизм содержит качающуюся пильную рамку пилы, верхнюю траверсу, двуплечие шатуны, кривошипно-шатунный механизм главного привода, нижнюю траверсу, парную систему рычагов, станину, промежуточные опоры двуплечих шатунов, трехшарнирные Т-образные шатуны двухкоромысловых четырехзвенных механизмов, коромысла которых имеют равные плечи и шарниpно закреплены на станине.

По отношению к прототипу у предлагаемого изобретения имеются следующие отличительные признаки: в механизме резания верхняя траверса пильной рамки соединена с верхними головками двуплечих шатунов кривошипно-шатунного механизма главного привода, а промежуточные опоры двуплечих шатунов соединены с трехшарнирными Т-образными шатунами двухкоромысловых четырехзвенных механизмов, коромысла которых имеют равные плечи и шарнирно закреплены на станине, траектория движения зубьев пильной рамки имеет форму неправильного эллипса.

С целью обеспечения дополнительного надвигания пильной рамки на лесоматериал в средней части ее рабочего хода длина плеч а трехшарнирных Т-образных шатунов выбрана так, чтобы отклонение r рабочей ветви неправильного эллипса от прямой линии встречно подаче составляло 3-4 мм.

Между отличительными признаками и целью изобретения существует следующая причинно-следственная связь: соединение верхней траверсы пильной рамки с верхними головками двуплечих шатунов, а промежуточных их опор с трехшарнирными Т-образными шатунами двухкоромысловых четырехзвенных механизмов, коромысла которых имеют равные плечи и шарнирно закреплены на станине, позволяет получить траекторию движения зубьев пил по неправильному эллипсу, что обеспечивает более равномерную подачу на них, а следовательно, повышает эффективность пиления.

Для осуществления выпуклой встречно подаче траектории движения зубьев пил при рабочем ходе пильной рамки экспериментально подбирается длина плеча а трехшарнирного Т-образного шатуна. При уменьшении плеча а отклонение r рабочей ветви неправильного эллипса от прямой линии уменьшается, при увеличении увеличивается.

Выбор граничных значений параметров обусловлен тем, что, если отклонение r рабочей ветви неправильного эллипса от прямой линии будет больше или меньше 3 мм, то неравномерность подачи на каждый зуб пилы будет увеличиваться, а следовательно, снизится эффективность пиления.

Граничные значения параметров получены расчетным путем для ходов пильных рамок от 200 до 700 мм, исходя из следующего: разница между максимальным U_zмакс и минимальным U_zмин значениями подачи на каждый зуб пилы, должна компенсироваться дополнительным Δ'S надвиганием пильной рамки на лесоматериал, т.е.

U_zмакс- U_zмин Δ'S (1)
Из книги В.Ф.Фонкина Лесопильные рамы и околорамное оборудование. М. Лесная промышленность, 1970, известно, что
U= Δα arccos + 0,56Δ ;
U= 90-arccos + 0,56Δ (формула 30, стр. 36), где Δα подача в расчете на один градус поворота коленчатого вала, мм/град;
R радиус кривошипа, мм;
t шаг зубьев, пил, мм;
Н ход пильной рамки, равный 2R.

Δ'S r ˙ sin α (формула 12, стр. 32), где r величина смещения траектории;
α arccos (формула 17, стр. 33)
тогда Δ′S r·sin arccos .

Подставив значения в уравнение (1), будем иметь:
Δα arccos +0,56Δ 90-arccos -0,56Δ
r·sin arccos ; откуда находим r величину смещения траектории, и, преобразовав выражение, получим
r (2)
Расчетные данные по формуле (2) сводим в табл. 1.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность предлагаемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов, сущность предлагаемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат новое свойство объекта совокупности признаков, которые отличают от прототипа предлагаемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "Изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе может быть многократно использована в деревообрабатывающей промышленности с получением технического результата, заключающегося в снижении неравномерности подачи на каждый зуб пилы, обуславливающего достижение поставленной цели повышение эффективности пиления лесопильной рамы, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "Промышленная применимость".

На фиг. 1 изображен предлагаемый механизм резания, общий вид; на фиг. 2 траектория движения зуба пилы.

Предлагаемый механизм резания лесопильной рамы содержит качающуюся пильную рамку 1; верхнюю 2 и нижнюю 3 траверсы; между ними закреплены пилы 4; кривошипно-шатунный механизм главного привода 5 с двуплечими шатунами 6, имеющими промежуточные опоры 7; шатуны верхними головками соединены с верхней траверсой; двухкоромысловые четырехзвенные механизмы, состоящие из трехшарнирных Т-образных шатунов 8 и равноплечих коромысел 9, шарнирно закреплены на станине 10; парные системы рычагов 11 шарнирно связывают нижнюю траверсу со станиной 10.

Каждый зуб пилы описывает за один двойной ход пильной рамки траекторию, представляющую неправильный эллипс с рабочей ветвью 12, отклонение которой r от прямой линии в середине рабочего хода составляет 3-4 мм. Лучшие средние значения отклонения траектории от прямой линии для различных ходов пильной рамки приведены в табл.1.

В процессе работы при вращении главного привода 5 в направлении, указанном стрелкой, двуплечие шатуны 6 через верхнюю траверсу 2 сообщают пильной рамке 1 возвратно-поступательное движение, при этом нижняя траверса 3, связанная с парной системой рычагов 11, движется прямолинейно, а верхняя траверса 2, связанная через промежуточные опоры 7 шатунов 6, трехшарнирные Т-образные шатуны 8 и равноплечие коромысла 9 со станиной 10, движется по неправильному эллипсу с рабочей ветвью 12. Эту же траекторию движения получают зубья пилы 4, закрепленной неподвижно в пильной рамке 1, т.е. в средней части рабочего хода происходит дополнительное надвигание на 3-4 мм пильной рамки с пилами на лесоматериал, что снижает неравномерность подачи на каждый зуб пилы.

Сравнительные данные с прототипом приведены в табл. 2.

Как показали результаты расчетов, при использовании предлагаемого механизма резания лесопильной рамы обеспечивается достижение следующих показателей:
Снижается неравномерность подачи на каждый зуб пилы не менее чем в 1,4 раза, что позволяет повысить эффективность пиления.

Согласно проведенным конструкторским проработкам предлагаемое изобретение может быть использовано в народном хозяйстве и в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами:
повышается устойчивость пил, что позволяет интенсифицировать режимы пиления;
улучшается чистота пропила, а следовательно, и качество получаемого пиломатериала.

Предлагаемый механизм резания лесопильной рамы представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как позволит повысить производительность труда не менее чем в 1,2 раза.

Предлагаемое изобретение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.

Использование: в деревообрабатывающей промышленности при распиловке бревен на доски и брусья. Сущность изобретения: механизм содержит качающуюся пильную рамку 1, верхняя траверса 2 которой соединена двуплечими шатунами 6 с кривошипно-шатунным механизмом главного привода 5, а нижняя траверса 3 через парную систему рычагов 11 связана шарнирно со станиной 10. Верхняя траверса 2 пильной рамки 1 соединена с верхними головками двуплечих шатунов 6 кривошипно-шатунного механизма 5, а промежуточные опоры 7 двуплечих шатунов 6 соединены с трехшарнирными Т-образными шатунами 8 двухкоромысловых четырехзвенных механизмов, коромысла 9 которых имеют равные плечи и шарнирно закреплены на станине 10. Траектория движения зубьев пил имеет форму неправильного эллипса. Для дополнительного надвигания пильной рамки 1 на лесоматериал в средней части ее рабочего хода длина плеч а трехшарнирных Т-образных шатунов 8 выбрана так, чтобы отклонение r рабочей ветви неправильного эллипса от прямой линии встречно подаче составляло 3 - 4 мм, что снижает неравномерность подачи на каждый зуб пилы, повышает эффективность пиления. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

1. МЕХАНИЗМ РЕЗАНИЯ ЛЕСОПИЛЬНОЙ РАМЫ, содержащий качающуюся пильную рамку, верхняя траверса которой соединена двуплечими шатунами с кривошипно-шатунным механизмом главного привода, а нижняя через парную систему рычагов связана шарнирно со станиной, отличающийся тем, что верхняя траверса пильной рамки соединена с верхними головками двуплечих шатунов кривошипно-шатунного механизма, а промежуточные опоры двуплечих шатунов соединены с трехшарнирными Т-образными шатунами двухкоромысловых четырехзвенных механизмов, коромысла которых имеют равные плечи и шарнирно закреплены на станине. 2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что траектория движения зубьев пил имеет форму неправильного эллипса. 3. Механизм по пп.1 и 2, отличающийся тем, что длина a плеч трехшарнирных Т-образных шатунов выбрана такой чтобы отклонение рабочей ветви неправильного эллипса от прямой линии встречно подаче составляло 3 4 мм.