ЛЕСОПИЛЬНАЯ РАМА Российский патент 1997 года по МПК B27B3/00 B27B3/12 

Изделие относится к деревообрабатывающей промышленности, а именно к лесопильным рамам для продольной распиловки лесоматериалов и для обработки их вращающимися инструментами.

Известна лесопильная рама, содержащая преобразователь вращательного движения в возвратно-поступательное движение пильной рамки и механизм подач (см. а.с. N 1675081, кл. B 27 B 3/16).

Преобразователь выполнен в виде кривошипно шатунного механизма, который содержит ведущий вал, выполненный в виде кривошипного вала с маховиком на одном конце и шкивом на другом, соединенный ременной передачей со шкивом электродвигателя. На кривошипе установлен шатун, который верхней головкой шарнирно соединен с пильной рамкой.

Недостатком преобразователя известной лесопильной рамы является жесткая зависимость хода пильной рамки от кривошипа. С увеличением хода пильной рамки пропорционально увеличиваются кривошип и шатун, что ведет к резкому увеличению габаритов и веса.

Механизм подач содержит кривошипный вал, кинематически связанный с коренным валом лесопильной рамы, кривошипно-коромысловый преобразующий механизм с регулируемой длиной кривошипа, ведомый вал, установленные на нем рабочую и тормозную обгонную муфты и механизм реверса, причем между кривошипами и коренным валами установлен с возможностью осевого перемещения вал с двумя жестко установленными на нем косозубыми шестернями с противоположным направлением зубьев, входящими в зацепление с расположенными на кривошипном валу зубчатыми колесами, одно из которых установлено на нем жестко, а второе подвижно и кинематически связано с эксцентриковой втулкой, образующей вращательную пару с эксцентричной шейкой кривошипного вала, причем передаточное отношение между парами зубчатых колес кривошипного и регулировочного валов равны между собой, а общее передаточное отношение от коренного вала к кривошипному равно единице.

Недостатком механизма подач известной лесопильной рамы является сложность конструкции из-за наличия большого количества звеньев. Наличие обгонной муфты не обеспечивает четкой подачи распиливаемого материала, а по мере износа зубьев роликов в обгонной муфте разброс подач будет значителен.

Наличие подающих вальцов, которые выполняются с зубьями или шипами, для обеспечения подачи требуется большое усилие прижима, что ведет в значительной затрате энергии, а кроме того зубьями (шипами) портится поверхность обрабатываемой древесины.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой новизне является лесопильная рама, содержащая преобразователь вращательного движения в возвратно-поступательное движение пильной рамки и механизм подач (см. а.с. N 1393638, кл. B 27 B 3/16).

Преобразователь выполнен в виде кривошипно-шатунного механизма, который содержит ведущий вал, выполненный в виде кривошипного вала с маховым колесом на одном конце и шкивом на другом, соединенным ременной передачей со шкивом на электродвигателе. На кривошипе установлен шатун, который верхней головкой шарнирно соединен с пильной рамкой. Недостатком преобразователя известной лесопильной рамы является жесткая зависимость хода пильной рамки от кривошипа, с увеличением хода пильной рамки пропорционально увеличивается кривошип и шатун, что ведет к резкому увеличению габаритов и веса лесопильной рамы. Ведущий вал, выполненный в виде кривошипа, невозможно использовать для других целей, например для насадки вращающегося режущего инструмента, как это сделано в предлагаемой конструкции, из-за нерационального его расположения по отношению к рабочему месту и нерациональной большой мощности электродвигателя по сравнению с необходимой мощностью при работе с вращающимися инструментами.

Выполнить малогабаритную малоэнергоемкую лесопильную раму, удобную для перевозки и установки в любом месте для распиловки бревен, по известной схеме невозможно, так как сила резания располагается на большом расстоянии, равном половине хода пильной рамки. Усилие на пильной рамке по сравнению с усилием на кривошипе значительно меньше вследствие отклонения шатуна и изменяется синусоидально.

Механизм подач известной лесопильной рамы содержит подающие вальцы, кинематически связанные с кривошипным приводом лесопильной рамы, причем кинематическая связь подающих вальцов с приводом выполнена в виде двуплечего рычага с подвижной опорой, один конец которого посредством шатуна шарнирно связан с кривошипом привода, а другой конец также шарнирно с фрикционной лентой, охватывающей муфты обгона, валы которых соединены зубчатой передачей, а на одном из валов установлен мальтийский механизм, связанный с подающими вальцами.

Недостатком механизма подач известной лесопильной рамы является возможность большого разброса величины подач за счет проскальзывания фрикционной ленты и роликов и обгонных муфтах. Наличие подающих вальцов, которые выполняются с зубьями или шипами, для обеспечения подачи требует большого усилия прижима, что ведет к значительной затрате энергии, а кроме того зубьями (шипами) портится поверхность обрабатываемой древесины. Механизм подачи сложен по конструкции из-за наличия большого количества звеньев.

В основу новизны положена задача: упрощение конструкции, возможность изготовления малогабаритной, малоэнергоемкой с широкими технологическими возможностями лесопильных рам, не требующих для установки специального фундамента, что очень выгодно для индивидуального и мелкосерийного производства.

Поставленная задача достигается тем, что лесопильная рама, содержащая пильную рамку с приводом, выполненным в виде электродвигателя, связанным через ременную передачу с ведущим валом, состоящего из вала и двух цапф, соединенных муфтами. На цапфах установлены зубчатые колеса, входящие в зацепление с зубчатыми колесами, установленными на валах с ведущими звездочками. Ведущие звездочки соединены цепями с натяжными звездочками, а цепи соединены осью, на которой шарнирно установлены шатуны, другие концы которых соединены с пильной рамкой.

Механизм подачи выполнен в виде копира, шарнирно соединенного с пильной рамкой, другой конец которого опирается на регулируемую опору. Копир взаимодействует с роликом рычажной системы, связанной через собачку с храповым колесом, установленным на валу со звездочкой, которая соединена цепью с натяжной звездочкой, а цепь взаимодействует с захватом, установленным на тележке.

В настоящее время из научно-технической и патентной литературы не известна лесопильная рама в заявленной совокупности признаков.

На фиг. 1 схематически показана лесопильная рама, общий вид. На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Лесопильная рама содержит станину 1 с направляющими, в которых установлена пильная рамка 2 с набором пил 3. Привод выполнен в виде электродвигателя 4, передающего вращение через ременную передачу ведущему валу, который состоит из цапф 5 и 6, соединенных муфтами 7 с валом 8. На цапфах 5 и 6 установлены зубчатые колеса 10, входящие а зацепление с зубчатыми колесами 11, установленные на валах с ведущими звездочками 12. На станине 1 установлены кронштейны 13, в которых подвижно установлены корпуса 14 и подпружинены пружинами 15. В корпусах 14, на подшипниках, установлены натяжные звездочки 16. Звездочки 12 и 16 соединены цепями 17. Цепи 17 соединены осью 18, на которой шарнирно установлены шатуны 19, другими концами которые шарнирно соединены с пильной рамкой 2.

Механизм подач выполнен в виде копира 20, шарнирно соединенного с пильной рамкой 2, другой конец которого опирается на регулируемую опору 21. Копир 20 взаимодействует с роликом рычажной системы 22 с собачкой 23. Рычажная система 22 шарнирно установлена на валу 24, на котором жестко установлено храповое колесо 25, взаимодействующее с собачками 23 и 26. На вал 24 жестко установлена звездочка 27. Станина 1 соединена с рамой 28, на другом конце которой установлена натяжная звездочка 29. Через звездочки 27 и 29 перекинута цепь 30, с которой взаимодействует захват 31, шарнирно установленный на тележке 32. На станине 1 установлены опорные ролики 33 и поджимные ролики 34, а также подъемные столики 35. С боку станины 1 установлен боковой столик с продольным и поперечным перемещением (на чертеже не показано).

Лесопильная рама работает следующим образом.

Рама работает в двух режимах:
1. В режиме продольной распиловки, в этом случае все узлы и детали взаимодействуют, как показано на фиг. 1 и 2.

2. В режиме работы с вращающимися инструментами, их устанавливают на вал 8 или цапфу 6, в этом случае зубчатые колеса 8 и 10 расцепляются (на чертеже не показано).

Работа рамы в режиме продольной распиловки лесоматериалов осуществляется в следующем порядке.

Бревно (лесоматериал) одним концом устанавливают на тележку 32, другим на опорный ролик 33 и сверху поджимают подвижным роликом 34. Захват 31 накидывают на цепь 30. Копир 20 при помощи регулируемой опоры 21 устанавливают в требуемое положение для обеспечения требуемого шага подачи. При включении двигателя 4, вращение ременной передачей передается зубчатым колесам 10, 11 и ведущим звездочкам 12. Цепи 17 с осью 18 начинают перемещаться и через шатун 19 тянут пильную рамку 2. При перемещении пильной рамки 2 вниз осуществляется резание, а при подъеме вверх копир 20 воздействует на ролик рычажной системы 22, поворачивая ее вместе с собачкой 23, которая поворачивает храповое колесо 25 вместе с валом 24 и звездочкой 27. Звездочка 27 тянет цепь 30, с которой соединен захват 31, связанный с тележкой 32. Осуществляется подача распиливаемого материала на шаг. При ходе вниз осуществляется резание, а рычажная система 22, под воздействием пружины, поворачивается в противоположную сторону, поджимая ролик к копиру 20, а собачка 26 препятствует повороту храпового колеса 25. В конце хода тележки 32 захват 31 заходит на звездочку 27, осуществляется автоматическое расцепление захвата 31 с цепью 30, прекращается подача материала. Для дорезки необходимо отвести тележку 32 назад, следующее бревно одним концом установить на тележку 32, а другим на специальную подставку. Захват 31 накинуть на цепь 30, и вновь установленное бревно протолкнет предыдущее через пильную рамку 2.

Предлагаемая лесопильная рама имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом.

Конструкция значительно проще, менее металлоемка и менее энергоемка. Сложный кривошипно-шатунный механизм заменен: ведущим валом с двумя парами зубчатых колес, двумя парами звездочек с цепной передачей, осью и небольшими по величине шатунами. При этом ведущий вал играет функцию инструментального для насадки инструмента вращающегося типа, фуговальное устройство, дисковые пилы, фрезы и т.п.

Зубчатые пары и цепная передача заменяют редуктор, которыми снабжены все существующие рамы лесопильные.

Шатун предлагаемой конструкции по длине в 10.15 раз меньше и в 6.8 раз меньше по весу, так как диаметры звездочек берутся минимального размера по диаметру с целью получения большего усилия на пиле, а они и определяют габариты шатунов.

Ход пильной рамки может быть выполнен любой величины от двух диаметров и более, максимальная длина его зависит только от длины пильной рамки. Усилие и скорость резания остаются на всей длине постоянными, лишь на небольшом участке, равном 0,5 диаметра звездочки, в начале и в конце хода, изменяются синусоидально. Усилие, передаваемое на пильную рамку, равно радиальному на ведущей звездочке, так как шатун отклоняется только при ходе вверх, что невозможно сделать при кривошипно-шатунном механизме. При данной конструкции потребляется в 1,5 раза меньше энергии, так как, сила прикладываемая к шатуну, движется не по кругу, а по замкнутой траектории, путь которой в 1,5 раза меньше, а, как известно, величина совершенной работы A P•S, где P - прилагаемая сила, S путь, пройденной силой.

Основное преимущество предлагаемой конструкции состоит в том, что создана возможность совместить в одном станке работу рамы лесопильной с работой режущими инструментами вращательного типа с соизмеримым двигателем, при незначительной переналадке, с удобным расположением рабочего места и не требующего для установки специального фундамента. Конструкция механизма подач гораздо проще, как по количеству кинематических пар их гораздо меньше, так и по сложности их исполнения, и исключает какое-либо проскальзывание. Вальцы выполнены гладкими, что исключает порчу поверхности обрабатываемой древесины, а прижимной ролик поджимается с незначительной силой, для удерживания сил трения пил о древесину при подъеме пильной рамки вверх, без применения энергии (груз, пружина).

В настоящее время изготовлен и прошел предварительные испытания станок со следующими характеристиками:
Просвет пильной рамки, мм 350
Ход пильной рамки, мм 250
Максимальная толщина распиливаемой древесины, двумя пилами, мм 200
Число двойных ходов, в мин. 60
Скорость подач, м/час 18.36
Мощность привода, кВт 2,2о

Использование: в лесопильной и деревообрабатывающей промышленности. Сущность изобретения: лесопильная рама содержит станину 1, пильную рамку 2, механизм подачи и привод. Последний выполнен в виде ведущего вала 8 с зубчатыми колесами 10 на концах, входящими в зацепление с зубчатыми колесами 11, установленными на валах с ведущими звездочками 12 и взаимодействующими с натяжными звездочками 16 через цепи 17, которые образуют два замкнутых контура, соединенных осью 18, на которой шарнирно установлены шатуны 19. Другие концы шатунов 19 шарнирно соединены с пильной рамкой 2. Ведущий вал 8 служит как инструментальный, и цапфы 5 и 6 выполнены с возможностью насадки режущего инструмента вращающегося типа, а механизм подачи выполнен в виде шарнирно закрепленного копира на пильной рамке 2. Другой конец копира опирается на регулируемую опору, установленную на пильной рамке 2, копир взаимодействует с роликом рычажной системы, связанной через собачку с храповым колесом, установленным на одном валу со звездочкой 27, цепной передачи, цепь которой взаимодействует с захватом, установленным на тележке для бревен шарнирно. 2 ил.

Лесопильная рама, включающая станину, на которой установлены пильная рамка с приводом и механизм подачи, отличающаяся тем, что привод выполнен в виде ведущего вала с цапфами и зубчатыми колесами на концах, входящих в зацепление с зубчатыми колесами, установленными на валах с ведущими звездочками и взаимодействующими с натяжными звездочками через цепи, образующие два замкнутых контура, соединенных осью, на которой установлены шатуны, другие концы шатунов шарнирно соединены с пильной рамкой, причем ведущий вал и концы цапф выполнены под насадку режущего инструмента вращающегося типа, а механизм подачи снабжен тележкой для бревен и выполнен в виде шарнирно закрепленного на пильной рамке копира, другой конец которого опирается на регулируемую опору, установленную на пильной рамке, копир взаимодействует с роликом рычажной системы, связанной через собачку с храповым колесом, установленным на одном валу со звездочкой цепной передачи, цепь которой взаимодействует с захватом, установленным шарнирно на тележке для бревен.