РЕЗОНАНСНАЯ ЛЕСОПИЛЬНАЯ РАМА Российский патент 1997 года по МПК B27B3/02 

Предлагаемое изобретение относится к оборудованию для выработки пиломатериалов, а конкретнее к машинам для распиловки бревен.

Известны лесопильные машины для получения пиломатериалов, в которых рабочий инструмент совершает возвратно-поступательные движения с одновременной распиловкой бревен многими пилами. К параметрам распиливаемых на этом оборудовании бревен не предъявляется особых требований, что расширяет область его использования и объясняет весьма широкое распространение на многочисленных предприятиях (см. Санников А.А. "Пути снижения колебаний лесопильного оборудования", М. Лесная промышленность, 1980, с. 120-123).

Однако, периодический характер движения выходного звена (рамки) приводит к воздействию на детали лесопильных рам и фундамент значительных по величине сил инерции знакопеременного характера. Эти силы являются причиной интенсивного износа деталей, вызывают колебания стойки и фундамента и ухудшают качество распиловки. В связи с этим частоту движений рамки приходится снижать, в силу чего в лесопильных рамах скорость резания в 5-10 раз меньше, чем в ленточнопильных или круглопильных станках.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому техническому решению является лесопильная рама, принимаемая за прототип, которая содержит стойку, в направляющей которой перемещается рамка, кинематически связанная с помощью двух шатунов с двумя вращающимися в противоположные стороны кривошипами, с укрепленными на них противовесами (см. например, авт. свид. СССР N 189544, кл. 38а, 1).

Компоновка вышеуказанной лесопильной рамы позволяет достичь некоторого уравновешивания сил инерции. Но т.к. противовесы имеют непрерывное движение с постоянной скоростью, а рамка и шатуны, силы инерции которых необходимо уравновесить, движутся с непостоянной скоростью знакопеременного характера и трудно обеспечить равенство моментов инерции, уравновешивающие силы лишь частично компенсируют силы инерции. Ввиду того, что они передаются через валы, укрепленные на стойке, это вызывает вибрацию деталей, колебание стойки, фундамента, что отрицательно сказывается и на качестве распиловки бревен и не позволяет существенно повысить производительность оборудования. Поэтому это техническое решение не нашло применения на практике.

Упомянутые недостатки устраняются тем, что лесопильная рама снабжена аккумулирующей пружиной и установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направляющих стойки дополнительной рамкой, при этом на каждой рамке установлены пара толкателей, выполненных, например, в виде гребенок, аккумулирующая пружина установлена с возможностью поочередного взаимодействия с двумя толкателями основной и дополнительной рамок, а шатун соединен с кривошипом и одной из рамок и состоит из двух частей, выполненных одна в виде цилиндра, а другая в виде штока с поршнем, подпружиненного к упомянутому цилиндру с двух сторон в осевом направлении.

Сопоставительный анализ с известными решениями лесопильных рам показывает, что заявленное решение с аккумулирующей пружиной и установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направляющих стойки основной и дополнительными рамками, позволяет наиболее оптимально решить задачу повышения производительности лесопильных рам.

К совокупности существенных признаков заявляемой пильной рамы, позволяющей получить упомянутый технический результат, следует также отнести снабжение каждой из упомянутых рамок парой толкателей выполненных в виде гребенок, с возможностью поочередного взаимодействия последних с аккумулирующей пружиной, а также соединение шатуна с кривошипом и одной из рамок составным элементом, выполненным в виде цилиндра, поршень со штоком которого подпружинены с двух сторон в гильзе упомянутого цилиндра с возможностью относительного перемещения в осевом направлении. Вышеуказанные факторы позволяют значительно устранить воздействие на стойку и фундамент сил инерции, т.к. последние замыкаются на аккумулирующую пружину и не передаются на стойку. Основная и дополнительная рамки разгоняются, отталкиваясь одна от другой, и тормозят друг друга. Мощность привода в заявленной конструкции расходуется на преодоление сил пиления бревна и сил трения в соединениях звеньев и его энергия не расходуется для разгона и торможения подвижных звеньев. Заявленное устройство обеспечивает более равномерное распределение технологической нагрузки по углу поворота кривошипа, т.к. в отличие от известных лесопильных рам, где пиление происходит при движении рамки вниз примерно на положение оборота кривошипа, а подъем осуществляется без технологической нагрузки, в предлагаемой конструкции пиление осуществляется поочередно обеими рамками и привод нагружен постоянным крутящим моментом. При этом, поскольку количество пил на каждой рамке в предлагаемой конструкции лесопильной рамы в два раза меньше, чем на рамке пилорам известных конструкций, то и технологическая нагрузка пиления бревна примерно в два раза меньше и, следовательно, крутящий момент, создаваемый усилием пиления бревна, примерно в два раз меньше.

На фиг. 1 изображена схема резонансной лесопильной рамы, на фиг. 2 вид А на фиг. 1 вариант исполнения толкателей.

Резонансная лесопильная рама содержит стойку (на фиг. не показана) с направляющими 1 и 2, в которых установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения рамки 3 и 4, на которых укреплены комплекты пил 5 и 6. Рамки 3 и 4 посредством укрепленных на них толкателей 7 и 8 или 9 и 10 с помощью аккумулирующей пружины 11 подпружиниваются одна к другой и кинематически связаны с помощью укрепленной на стойке шестерни 12 с рейками 13 и 14, закрепленными, соответственно, на рамке 3 и 4.

Рамка 3 с помощью состоящего из двух частей 15 и 16 шатуна, выполненного в виде поршневого цилиндра, соединена с кривошипом 17, задействованного от двигателя 18 посредством клиноременной передачи 19. Части 15 и 16 шатуна подпружинены друг к другу в осевом направлении с помощью пружин 20 и 21.

Резонансная лесопильная рама работает следующим образом.

При включении электродвигателя 18 вращение через клиноременную передачу 19 передается на кривошип 17 и далее, посредством воздействия через пружину 20 части шатуна 16 на часть 15, рамка 3 перемещается в направляющих 1 вверх, а рамка 4 через реечное зацепление 13, 12, 14 перемещается в направляющих 2 вниз.

При движении рамки 3 вверх, а рамки 4 вниз аккумулирующая пружина 11 сжимается упорами 7 и 8 до тех пор, пока рамка 3 займет свое крайнее верхнее положение, а рамка 4 крайнее нижнее. После этого рамки 3 и 4 начинают двигаться в обратном направлении, т.е. рамка 3 вниз, а рамка 4 вверх. Пружина 11, воздействуя на толкатель 7, способствует перемещению рамки 3 вниз, а через толкатель 8 перемещает рамку 4 вверх. Потенциальная энергия пружины 11 при этом расходуется на разгон рамок 3 и 4 и составного шатуна и, таким образом, переходит в кинетическую энергию подвижных звеньев. Разгон рамок 3 и 4 будет происходить до тех пор, когда толкатель 7 совместится с толкателем 10, а толкатель 8 совместится с толкателем 9. После этого толкатели 7 и 8 прекращают взаимодействие с торцами пружины 11, а толкатель 9 и 10 начинают взаимодействовать с этой пружиной. Начинается сжатие аккумулирующей пружины 11 толкателями 9 и 10 и торможение рамок 3 и 4, при котором их кинетическая энергия переходит в потенциальную энергию пружины 11. Кривошип 17 способствует движению рамки 3 вниз, а рамки 4 вверх, при этом часть шатуна 16 взаимодействует с частью шатуна 15 через пружину 21. Торможение закончится, когда рамка 3 займет свое крайнее нижнее положение, а рамка 4 свое крайнее верхнее положение, после чего начнется разгон рамки 3 вверх, а рамки 4 вниз. Далее циклы движений повторяются. Отметим, что при каждом последующем цикле движения координаты крайних верхних и нижних положений рамок могут отличаться от предыдущих значений.

За счет реечных передач 12, 13, 14 движение рамок 3, 4 происходит синхронно в противофазе, При вращении кривошипа 17 амплитуда колебаний рамок 3 и 4 будет постепенно нарастать и, достигнув определенной величины, стабилизируется. Собственную частоту, колебательной системы, включающей рамки 3, 4, шатуна 15, 16 и аккумулирующую пружину 11, необходимо определять несколько большей частоты вращения кривошипа 17.

При подаче бревна для распиловки пиление с пилами 5 будет происходить при движении рамки 3 вниз, а пиление пилами 6 при движении рамки 4 вниз. Во время пиления, вследствие действия значительных сил трения, оказывающих на колебательную систему диссипативное влияние, собственная частота колебательной системы рамок, шатунов и аккумулирующей пружины будет снижаться и сближаться с частотой вращения кривошипов, что приведет к резонансу. При этом размах колебаний рамок будет стремиться увеличиваться, но силы резания бревна будут препятствовать этому. Поэтому амплитуда колебаний, увеличившись на некоторую величину, стабилизируется.

Нежесткая кинематическая связь рамок 3 и 4 с кривошипом 17 с помощью шатуна, длина которого может меняться, позволяет работать с непостоянным ходом пильных рамок и повысить производительность технологического процесса распиловки бревен.

Использование: в лесопильной промышленности. Сущность изобретения: лесопильная рама снабжена дополнительной пильной рамкой 4, на которой так же, как и на основной рамке 3, укреплены пара толкателей, через которые рамки 3 и 4 подпружиниваются друг к другу с помощью аккумулирующей пружины 11. Такая конструкция позволяет замкнуть силы инерции рамок 3 и 4 на аккумулирующую пружину 11, осуществляющую разгон и торможение рамок. Значительно снижаются колебания оборудования и мощность привода. Повышается производительность. 2 ил.

Резонансная лесопильная рама, включающая стойку, привод, аккумулирующую пружину, связанную посредством кривошипа и шатуна с основной пильной рамкой, установленной в направляющих, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительной пильной рамкой, установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения в дополнительных направляющих стойки, при этом на каждой рамке установлена пара толкателей, а аккумулирующая пружина установлена с возможностью поочередного взаимодействия с двумя толкателя основной и дополнительной рамок, шатун состоит из двух частей, одна из которых выполнена в виде цилиндра, а другая в виде установленного в данном цилиндре штока с поршнем, подпружиненного с двух сторон в осевом направлении относительно торцов упомянутого цилиндра.