УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ НОЖА ДРЕВОРУБКИ Российский патент 1998 года по МПК B27L11/00 

Настоящее изобретение относится к устройству для крепления ножа древорубки на вращающемся диске или барабане древорубки с использованием крепежного элемента, зажима и распорки ножа, перемещаемых относительно друг друга для опоры задней поверхности ножа на зажиме ножа.

Для получения древесной щепы, например, из стволов деревьев для варки целлюлозы или сжигания древесины применяют древорубки. Известное техническое решение описано в патенте США N 4155384, который раскрывает дисковую древорубку, снабженную диском и ножами. В патенте Финляндии N 78412 раскрыты так называемый поворотный нож и способ его крепления на дисковой древорубке.

Во время рубки щепы усилие для рубки щепы направляется ножу, таким образом, в ноже создаются большие локальные растягивающие напряжения, поэтому нож должен иметь значительную толщину в направлении растягивающего напряжения. Ножи древорубки являются изнашиваемыми деталями, а увеличение расхода материала влечет за собой дополнительные затраты. В трудных условиях, когда, например, щепу рубят из мерзлой древесины, ножи древорубки подвергаются большим нагрузкам. Это может привести к поломке ножей, что, в свою очередь, увеличивает затраты на их ремонт.

Целью настоящего изобретения является устранение недостатков известных технических решений за счет создания ножа для древорубки, толщина которого меньше чем в известных ножах, и который тем не менее является более износостойким, когда речь идет о возможной его поломке.

Эта цель достигается благодаря созданию устройства, которое отличается тем, что зажим для ножа снабжен опорными поверхностями, на которых поддерживается задняя поверхность ножа по крайней мере двумя разнесенными поверхностями, причем распорка ножа имеет опорную поверхность, предназначенную для приложения усилия к передней поверхности ножа, действующего между опорными поверхностями зажима ножа, для изгиба ножа между опорными поверхностями зажима ножа для создания сжимающего усилия в неподдерживаемой части передней поверхности ножа.

Предпочтительные дополнительные признаки изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.

Конкретным отличительным признаком устройства в соответствии с изобретением является то, что первая точка опоры на задней поверхности ножа, начиная от лезвия ножа, расположена вблизи лезвия ножа, а свободная длина передней поверхности ножа, т.е. расстояние между первой точкой опоры передней поверхности ножа и лезвием ножа больше, чем расстояние между первой точкой опоры задней поверхности ножа и лезвием ножа. Когда усилие зажима действует на нож в первой точке опоры передней поверхности ножа, точка опоры которой расположена между точками опоры задней поверхности ножа, нож изгибается таким образом, что под действием такого изгиба на передней поверхности ножа создается усилие сжатия. Одновременно упомянутые первые точки опоры, начиная от кромки ножа, на передней и задней частях ножа сильно прижимаются к ножу.

Устройство в соответствии с изобретением может создавать такой эффект, что напряжения, вызванные усилием во время рубки щепы, распределяются по длинной свободной части передней поверхности, при этом усилие при рубке щепы уменьшает сжимающее усилие, действующее на переднюю поверхность ножа, однако оно не создает растягивающего напряжения, способного повредить нож. Другим существенным признаком изобретения является то, что усилие при рубке щепы увеличивает поддерживающие силы, действующие в точке опоры или на поверхности ножа. Результатом этих факторов является то, что исключается опасная вибрация ножа, и обеспечивается контакт первых точек опоры или поверхностей на передней и задней сторонах ножа, тем самым исключается возможность проникновения древесины между точками опоры и ножом.

На фиг. 1 изображен нож древорубки известной конструкции с его зажимным элементом;
на фиг. 2 - напряжения, возникающие в ноже, представленном на фиг. 1, во время работы;
на фиг. 3 - нож в соответствии с первым вариантом исполнения, снабженный крепежным элементом, с незакрепленным ножом;
на фиг. 4 - нож в соответствии с первым вариантом исполнения изобретения, снабженный крепежным элементом, с закрепленным ножом;
на фиг. 5 - нож в соответствии со вторым вариантом исполнения изобретения с незакрепленным ножом;
на фиг. 6 - нож в соответствии со вторым вариантом исполнения изобретения с закрепленным ножом;
на фиг. 7 - техническое решение, представленное на фиг. 3, с ножом, установленным в опорном элементе, с незакрепленным ножом;
на фиг. 8 - техническое решение, представленное на фиг. 4, с ножом, установленным в опорном элементе, причем нож закреплен;
на фиг. 9 - техническое решение, представленное на фиг. 5, с ножом, установленным в опорном элементе, причем нож не закреплен;
на фиг. 10 - техническое решение, представленное на фиг. 6, с ножом, установленным в опорном элементе, причем нож закреплен.

Фиг. 1 показывает крепление поворотного ножа на дисковой древорубке в соответствии с одним известным техническим решением. Нож 1 слегка Z-образной формы закреплен при помощи крепежного элемента 5 на диске 4 древорубки между зажимом (прижимом) 2 ножа и распоркой (опорной поверхностью) 3 ножа.

Сила F2 представляет усилие зажима крепежного элемента 5. Сила F1 представляет направление усилия, прилагаемого к ножу 1 во время рубки щепы, причем это усилие слегка наклонено относительно плоскости диска древорубки. Нож 1 фиксируется усилиями, которые являются результатом силы F2 крепежного элемента 5 и создают поддерживающие усилия, прилагаемые к опорным поверхностям 6, 7 и 8. Опорные поверхности 6, 7 и 8 проходят параллельно противолежащим поверхностям зажима 2 ножа и распорки 3 ножа. Вертикальная поверхность 9 выступа на другом конце зажима 2 ножа передает диску 4 древорубки и распорке 3 ножа составляющую силы F1 во время рубки щепы, которая проходит параллельно диску 4 древорубки.

Фиг. 2 показывает напряжения, вызываемые силой F1 во время рубки щепы, в ноже 1, когда применяют нож, представленный на фиг. 1. Нож 1 зажимается своими опорными поверхностями 6, 7 и 8 между зажимом 2 ножа и распоркой 3 ножа. Сила F1 во время рубки щепы создает большое растягивающее напряжение в точке 10. Величина силы F1 во время рубки щепы значительно меняется, причем она особенно большая, когда рубку щепы осуществляют из твердого материала, например мерзлой древесины, таким образом, нож может подвергаться вибрации. Интенсивность вибрации может быть такой, что нож может отсоединяться от его опорной поверхности 8 и ломаться обычно в точке 10. Для уменьшения напряжения, направленного в сторону площади поперечного сечения ножа и для исключения вибрации ножа, его следует изготавливать толстым в направлении поперечного сечения.

Фиг. 3 - 10 показывают механизмы для опоры ножа древорубки в соответствии с изобретением. Элементы, соответствующие друг другу, имеют одно обозначение, как на фиг. 1 и 2.

Нож 1, показанный на фиг. 3 и 4, выполнен в виде поворотного ножа, изготовленного из материала, имеющего по существу плоское поперечное сечение. Крепежные элементы для ножа 1 содержат, как описано со ссылкой на фиг. 1, зажим 2 ножа и распорку 3 ножа для закрепления ножа 1 между ними посредством крепежного элемента 5. Зажим 2 ножа снабжен опорными поверхностями 11 и 12, на которые опирается задняя поверхность 6 ножа 1 посредством по крайней мере двух разнесенных поверхностей 11', 12'. Поверхности 11', 12' расположены предпочтительно на противоположных концах ножа 1, таким образом, нож 1 образует изогнутый элемент, поддерживаемый на концах. Распорка 3 ножа включает в себя опорную поверхность 13, которая предназначена для приложения к передней поверхности 14 ножа 1 усилия, действующего между опорными поверхностями 11, 12 зажима 2 ножа, для сгибания в сторону зажима 2 ножа таким образом, что свободная часть передней поверхности 16 подвергается усилию сжатия. Как показано на фиг. 4, задняя поверхность 6 ножа 1 затем прижимается для больших ее частей к или в сторону желобчатой канавки, образованной опорными поверхностями 11, 12 зажима 2 ножа. Таким образом, передняя поверхность ножа 1 подвергается усилию сжатия. На фиг. 4 желобчатая канавка, образованная опорными поверхностями 11, 12, расположена в зажиме 2 ножа, однако ясно, что канавку можно также образовать в самом ноже 1.

Свободное расстояние между опорной поверхностью 13 распорки 3 ножа и лезвием 15 ножа 1 больше, чем расстояние, измеренное в направлении передней поверхности 16 ножа 1 между опорной поверхностью 11 зажима 2 ножа, близко от лезвия 15 ножа 1, и лезвием 15 ножа 1. Крутящий момент силы F1 во время рубки щепы, действующий на лезвие 15 ножа 1 относительно опорной поверхности 11, упирающейся в заднюю поверхность 6, и ближе всего к лезвию 15 ножа, становится меньше в результате краткости действия крутящего момента. Этот крутящий момент компенсируется посредством противоположного крутящего момента, создаваемого силой F4, прилагаемой опорной поверхностью 13 распорки 3 ножа к ножу 1, причем этот противоположный крутящий момент имеет, таким образом, очень продолжительное действие крутящего момента. В результате таких отношений крутящих моментов усилие во время рубки щепы, с одной стороны, уменьшает сжимающее усилие, существующее на передней поверхности 16 ножа 1, а с другой стороны, увеличивает поддерживающие силы F3, F4 между ножом 1 и опорными поверхностями 11 и 13, причем оба действия вносят свой вклад в поддержание ножа неповрежденным.

Смежно с опорной поверхностью 13 распорки 3 ножа нож 1 снабжен утолщением 17 на свободной передней поверхности 16 ножа 1. Утолщение 17 предназначено для исключения столкновения щепы с распоркой 3 на стыке передней поверхности 16 ножа 1 и распорки ножа и, следовательно, исключения износа ножа. Поверхность скольжения 21, включенная в нож 1, не требует какого-либо утолщения при условии, что верхняя поверхность 22 зажима 2 ножа расположена, как показано на фиг. 4, т.е. таким образом, чтобы бревна, возможно перемещаемые по поверхности скольжения 21, не сталкивались с углом между верхней поверхностью 22 и опорной поверхностью 11.

Нож 1, показанный на фиг. 5 и 6, выполнен в виде поворотного ножа, изготовленного из материала со слегка Z-образным поперечным сечением. Крепежные элементы для ножа 1 содержат, как описано со ссылкой на фиг. 1, зажим 2 ножа и распорку 3 ножа для закрепления ножа 1 между ними посредством крепежного элемента 5. Из-за этой конфигурации ножа 1 форма зажима 2 ножа и распорки 3 ножа естественно отличается от формы в конструкции, показанной на фиг. 3 и 4. Передняя поверхность 16 ножа 1 состоит из поверхности выступающей части 19 Z-образного профиля, выступающей от средней части 18 с Z-образным профилем. Нож 1, имеющий Z-образное поперечное сечение, изготовлен и закреплен таким образом, что усилия зажима ножа 1 выпрямляют нож 1, другими словами, увеличивают угол α между выступающей частью 19, которая образует истинный нож 1, и средней частью 18.

Способ крепления Z-образного ножа, показанного на фиг. 5 и 6, отличается от способа крепления прямого ножа, представленного на фиг. 3 и 4, главным образом в следующем.

Зажим 2 ножа снабжен опорными поверхностями 11 и 12, которые вместе образуют угол β, который больше угла α между свободной выступающей частью 19 и средней частью 18 ножа 1. За счет этого на начальной стадии крепления достигаются два линейных контакта на концах 23, 24 боковых поверхностей 18, 19 угла α. Что касается его противоположной стороны, то нож 1 сначала закрепляют за счет линейного контакта между опорной поверхностью 13 распорки 3 ножа и углом 25 между выступающей частью 19 и средней частью 18 ножа 1, причем линейный контакт переходит во время осуществления крепления в более растянутый поверхностный контакт, когда угол α приближается к углу β.

Для достижения надежного крепления ножа зажим 2 снабжен дополнительной поверхностью 26 для второй выступающей части 28 в ноже 1, а распорка 3 ножа снабжена дополнительной поверхностью 27, которые предпочтительно имеют конфигурацию, отличную от показанной на фиг. 5, таким образом, дополнительные поверхности 26, 27 сгибают второй выступ таким, что угол между средней частью 18 и вторым выступом 28 уменьшается, когда нож 1 зажимается на месте. Это должно обеспечивать достаточно точную установку ножа так, чтобы передняя поверхность 16 ножа 1 была достаточно далеко для исключения столкновения щепы, скользящей по ней, с опорной поверхностью 13 распорки 3 ножа и, следовательно, износа ножа.

Когда нож 1 закреплен, поддерживающее усилие между зажимом 2 ножа и ножом 1 находится на его пике в точке 23 ножа 1. При движении в сторону от точки 23 контакт ножа 1 с зажимом 2 ножа уменьшается так, что вблизи изогнутой части на вершине угла α может образовываться небольшой зазор между ножом 1 и зажимом 2 ножа. Таким образом, изгиб ножа во время закрепления ножа не приводит к сгибанию ножа именно в плоское положение, но поскольку нож изготовлен из гибкого материала, опорная поверхность ножа изгибается в форму со слегка криволинейной плоскостью, включая точку 23, которая, как было отмечено, находится в тесном контакте с опорной поверхностью зажима 2 ножа.

В результате упомянутого быстрое изменение силы F1 во время рубки щепы не вызывает опасной вибрации ножа или отсоединения ножа от поверхности зажима ножа в точке 23. Состояние напряжения ножа, вызванного предварительным натяжением, является таким, что оно компенсируется напряжениями, создаваемыми силой F1 во время рубки щепы на поверхности 16, и нож имеет низкое значение максимального напряжения. По указанным причинам нож в соответствии с изобретением можно изготовить более тонким и при этом достичь улучшенной надежности, когда речь идет о поломке ножа, по сравнению с известными техническими решениями.

Таким образом, нож в соответствии с изобретением будет более дешевым, чем известные ножи, и расходы на ремонт ножей (древорубок) уменьшатся, поскольку будет меньше поломок ножей.

Фиг. 7 - 10 показывают еще один вариант исполнения изобретения, который имеет такую форму, что зажим ножа содержит элемент 2' корпуса и зажим 2 ножа, распорка ножа содержит элемент 3' корпуса и распорку 3 ножа, и что зажим 2 ножа и распорка 3 ножа, а также нож 1, установленный между ними, выполнены в виде элемента сборочной единицы, который представляет собой единый узел, предназначенный для установки между элементом 2' корпуса зажима ножа и элементом 3' корпуса распорки ножа. Когда применяют элемент сборочной единицы, то можно осуществлять более простым способом механическую обработку поверхностей, требующих точность зажима 2 ножа и распорки 3 ножа, на которые опирается нож 1. Поверхности между элементом сборочной единицы и элементом 2' корпуса, а также между элементом сборочной единицы и элементом 3' корпуса являются предпочтительно прямыми плоскими поверхностями.

Элемент сборочной единицы снабжен по крайней мере одной направляющей поверхностью 20 для регулируемой установки элемента сборочной единицы между элементом 2' корпуса зажима ножа и элементом 3' корпуса распорки ножа и для приложения сжимающей силы к элементу сборочной единицы через элементы 2' и 3' корпусов. Таким образом, элемент сборочной единицы, собранный в единый узел снаружи древорубки посредством винтов известным способом (фиг. 9), можно установить на место быстро и точно, после чего осуществляют закрепление элемента и сгибание ножа в элементе при помощи крепежного элемента.

Зажим 2 ножа и распорка 3 ножа элемента сборочной единицы снабжены взаимно направляющими поверхностями 29 и 30, которые направляют распорку 3 ножа и зажим 2 ножа относительно друг друга таким образом, что при зажатии распорки 3 ножа и зажима 2 ножа элемента сборочной единицы между плоскими поверхностями элементов 3' и 2' корпусов зажима и распорки ножа опорные поверхности зажима 2 ножа и распорки 3 ножа элемента сборочной единицы, упирающиеся в нож, создают усилие, необходимое для закрепления ножа и приложения изгибающегося усилия к ножу.

Изобретение относится к устройству для крепления ножа древорубки к вращающемуся диску или барабану. Задняя поверхность 6 ножа опирается на прижим 2 ножа и опорный элемент 3 ножа. Прижим 2 ножа и опорный элемент 3 ножа выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга посредством крепежного элемента 5. Прижим ножа 2 снабжен опорными поверхностями 11, 12, на которые опирается задняя поверхность 6 ножа 1 посредством двух разнесенных поверхностей 11, 12. Опорный элемент 3 ножа имеет опорную поверхность 13, которая предназначена для воздействия на переднюю поверхность 14 ножа 1 с усилием, действующим между опорными по поверхностями 11, 12 прижима 2 ножа для сгибания ножа 1 между опорными поверхностями 11, 12 прижима 2 ножа в сторону прижима 2 ножа, чтобы создать усилие сжатия на свободной части передней поверхности 16 ножа 1. 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство для крепления ножа древорубки, преимущественно на вращающемся диске или барабане, содержащее крепежный элемент, прижим ножа и опорный элемент, отличающееся тем, что прижим ножа выполнен по меньшей мере с двумя разнесенными прижимными поверхностями для взаимодействия с задней поверхностью ножа, а опорный элемент имеет опорную поверхность для взаимодействия с передней поверхностью ножа, при этом опорная поверхность расположена между прижимными поверхностями для сгибания ножа между двумя разнесенными прижимными поверхностями в сторону зажима ножа. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что расстояние между опорной поверхностью опорного элемента и лезвием ножа больше расстояния, измеренного в направлении передней поверхности ножа между прижимной поверхностью прижима ножа, ближнего к лезвию, и лезвием ножа. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что нож выполнен поворотным из материала, имеющего плоское поперечное сечение. 4. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что нож выполнен поворотным и имеет Z-образную форму поперечного сечения. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что передняя поверхность ножа состоит из выступающей части Z-образного профиля, которая переходит в среднюю часть. 6. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что нож имеет утолщение, снабженное с опорной поверхностью опорного элемента. 7. Устройство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что зажим ножа и опорный элемент имеют корпуса, при этом нож, опорный элемент и зажим ножа представляют собой единый сборочный узел, который установлен между корпусами. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что сборочный узел имеет по меньшей мере одну направляющую поверхность для его регулируемой установки. 9. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что прижим ножа и опорный элемент сборочного узла имеет взаимно направляющие поверхности.