ПИЛЬНАЯ ШИНА ЦЕПНОЙ ПИЛЫ Российский патент 2002 года по МПК B27B17/02 B23D57/02 

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности.

Известна пильная шина цепной пилы по а.с. SU 1482792 А1 В 27/00, 17/02, выпускаемая АО "Завод Коммунар" (г. Пермь). Шина состоит из цельнометаллического корпуса-полотна, по периметру которого выполнена направляющая канавка для размещения пильной цепи. Глубина канавки 10 мм, ширина 1,65 мм. Канавка фрезеруется в цельнометаллическом корпусе-полотне дисковой фрезой ⊘80 мм, толщиной 1,65 мм.

Мотопилы, оснащенные цельнометаллическими корпусами-полотнами, показали хорошую работоспособность при различных деревообрабатывающих операциях, в том числе при валке леса.

Недостатком таких пильных шин является большая трудоемкость изготовления цельнометаллического полотна пильной шины из-за значительной трудоемкости выполнения направляющей канавки для пильной цепи и частой поломки дисковых фрез при фрезеровании направляющей канавки.

Известны также другие пильные шины цепных пил по патентам US 5052109 и РСТ WO 97/34745. Полотна этих шин состоят из двух боковых и средней пластин. Средняя пластина по внешнему контуру имеет меньшие размеры по сравнению с размерами боковых пластин на величину глубины канавки, по которой перемещается пильная цепь. Две боковые и одна средняя пластины скреплены точечной контактной сваркой в один блок, образуя пильную шину цепной пилы. Пильная шина цепной пилы имеет монтажную часть, за которую она крепится к мотопиле, носовую часть, в которой находится направляющая звезда, и центральную рабочую часть, расположенную между монтажной и носовой частями. Сварные точки распределены по полотну пильной шины на расстоянии друг от друга, в 4-10 раз превосходящее их диаметр. Такое техническое решение упрощает изготовление пильной шины цепной пилы за счет исключения трудоемкой операции фрезерования направляющей канавки для размещения пильной цепи.

Пильные шины по последним двум патентам отличаются друг от друга конструктивным исполнением небольшой зоны центральной части шины, непосредственно примыкающей к монтажной части. Согласно патенту US 5052109, в центральной части шины, непосредственно примыкающей к монтажной, имеется небольшая полностью проваренная электросваркой зона, выполняющая роль шарнира, по которому изгибается шина в случае возникновения недопустимо высоких изгибных напряжений. Металлические пластины в этой ослабленной зоне во время изгиба не расслаиваются и поэтому шина может быть выправлена после снятия нагрузки. В шине, выполненной по патенту РСТ WO 97/34745, указанная зона, наоборот, свободная от сварных точек. Наличие такой зоны, свободной от сварных точек (являющихся концентраторами напряжений), увеличивает прочность конструкции в наиболее опасном, подверженном изгибу месте шины.

По технической сущности данная пильная шина цепной пилы наиболее близка к предлагаемой шине и может быть принята в качестве прототипа для сравнения.

Недостаток известной пильной шины цепной пилы состоит в том, что при ее использовании для валки леса происходит частая поломка полотна пильной шины.

Указанный недостаток можно объяснить недостаточной прочностью конструкции пильной шины. Дело в том, что точки точечной сварки, разнесенные друг от друга на значительные расстояния, при деформировании шины вызывают локальную концентрацию напряжений. Как показали расчеты, приведенные в приложении, при работе на изгиб материал шины находится в неравномерном напряженном состоянии и поэтому не может оказать достаточного сопротивления изгибу шины, возникающему, например, при валке леса, что приводит к ее разрушению.

Задачей настоящего изобретения является повышение прочности конструкции сварной шины, обеспечение возможности выдерживать большие изгибные напряжения, возникающие при валке леса.

Такая задача решается тем, что в известной пильной шине цепной пилы, состоящей из двух боковых и одной средней пластины, которая по внешнему контуру имеет меньшие размеры по сравнению с размерами боковых пластин на величину глубины направляющей канавки, при этом боковые и средняя пластины скреплены точечной электросваркой в один блок, образуя пильную шину цепной пилы, боковые и средняя пластины скреплены двумя поперечными сварными швами, которые расположены на противоположных концах пильной шины и выполнены в виде отдельных сварных точек, смыкающихся между собой или разнесенных в поперечном направлении на расстояние не более 1 см.

Скрепление пластин двумя поперечными сварными швами, которые расположены на противоположных концах пильной шины и выполнены в виде отдельных сварных точек, смыкающихся между собой или разнесенных в поперечном направлении на расстояние не более 1 см, выравнивает напряженное состояние шины, снимает концентрацию напряжений, повышает ее прочность и позволяет переносить без разрушения большие изгибные напряжения, возникающие при валке леса.

Как показали расчеты и проведенные эксперименты, сварные точки, образующие поперечные сварные швы, могут смыкаться между собой, либо отстоять друг от друга в поперечном направлении на расстояние, не превосходящее 1 см. При увеличении данного расстояния более 1 см возникает значительная неоднородность поля напряжений, их концентрация вокруг сварных точек, приводящая к снижению прочности конструкции и невозможности использования пильной шины для валки леса.

Помимо указанных двух поперечных сварных швов, расположенных на противоположных концах пильной шины, полезно применять дополнительные аналогичные поперечные сварные швы, расположенные по полотну шины в промежутке между крайними сварными швами. Эти дополнительные сварные швы также способствуют выравниванию поля напряжений полотна пильной шины.

Как показали расчеты, эффект выравнивания поля напряжений полотна пильной шины может быть также достигнут, если сварные точки в поперечных сварных швах смыкаются между собой.

Использование существенных отличительных признаков в заявляемой конструкции пильной шины цепной пилы обеспечивает решение поставленной задачи.

На фиг.1 показан общий вид заявляемой пильной шины цепной пилы.

На фиг.2 - поперечное сечение шины.

На фиг.3 - вариант исполнения заявляемой шины с дополнительными поперечными сварными швами, распределенными по полотну шины.

На фиг.4 - вариант исполнения заявляемой шины, в которой сварные точки в поперечных сварных швах смыкаются между собой.

Согласно изобретению, пильная шина цепной пилы состоит из двух боковых пластин 1 и 2 и средней 3, которая по внешнему контуру имеет меньшие размеры по сравнению с размерами боковых пластин 1 и 2 на величину глубины направляющей канавки 4 для пильной цепи. Боковые пластины 1 и 2 и средняя 3 скреплены точками 6 электросварки в один блок. Пильная шина имеет монтажную часть I, за которую она крепится к мотопиле, носовую часть II, в которой расположена ведомая звезда 5 и технологическое отверстие 8, и центральную рабочую часть III.

Согласно изобретению, боковые пластины 1 и 2 и средняя 3 скреплены двумя поперечными сварными швами 7, расположенными на противоположных концах полотна пильной шины и выполненных в виде отдельных сварных точек, смыкающихся между собой, или разнесенных в поперечном направлении на расстояние, не превышающее 1 см.

При работе на изгиб пильной шины, принятой за прототип, выполненной из пластин, скрепленных сварными точками, распределенными по полотну пильной шины на расстояние друг от друга, в 4-10 раз превосходящее их диаметр, поле напряжений имеет неравномерный характер. Сварные точки вызывают концентрацию напряжений в прилегающих к ним областях. Поэтому шина не может выдержать больших изгибных нагрузок, возникающих, например, при валке леса.

В заявляемой пильной шине благодаря поперечным сварным швам 7, расположенным на противоположных концах полотна пильной шины, поле напряжений является более однородным. Изгибные нагрузки равномерно воспринимает весь материал центральной части пильной шины.

Как показали данные компьютерного моделирования напряженного состояния пильной шины, прочность заявляемой шины увеличивается в 2,21 раза по сравнению с прототипом. Расчеты также показали, что расстояние между сварными точками, образующими указанные ряды, не должно превосходить 1 см. В противном случае сварные точки вызывают концентрацию напряжений, нарушается принцип равнопрочности конструкции, что приводит к снижению прочностных характеристик пильной шины.

Испытания опытных образцов заявляемой шины подтвердили значительное увеличение ее прочности, которое оказалось достаточным для осуществления практического применения заявляемой пильной шины при валке леса.

На фиг. 3 приведен другой вариант конструктивного исполнения заявляемой пильной шины. Здесь помимо двух поперечных сварных швов, расположенных на противоположных концах полотна пильной шины, имеются дополнительные сварные швы 7, также перпендикулярные оси шины и распределенные по полотну шины. На фиг.4 сварные точки в сварных швах смыкаются между собой.

Во всех приведенных вариантах конструктивного исполнения заявляемых шин соблюдается принцип равнопрочности конструкций: напряжения равномерно распределяются по центральной части пильных шин, концентраторы напряжений отсутствуют, вследствие чего значительно повышается прочность пильных шин, они не уступают цельнометаллическим и пригодны для валки леса.

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности. Пластины пильной шины скреплены между собой двумя поперечными сварными швами, расположенными на противоположных концах полотна пильной шины и выполнены в виде отдельных сварных точек, смыкающихся между собой или разнесенных в поперечном направлении на расстояние не более 1 см. Такая схема расположения сварных точек, образующих сварные швы, позволяет выполнить принцип равнопрочности конструкции: при изгибе шины напряжения распределяются равномерно по всей ее центральной части, отсутствуют концентрации напряжений, обычно создаваемые отдельно расположенными сварными точками. В результате значительно повышается прочность шины, что позволяет использовать ее при валке леса. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Пильная шина цепной пилы, содержащая две боковые и одну среднюю пластины, которая по внешнему контуру имеет меньшие размеры по сравнению с размерами боковых пластин на величину глубины направляющей канавки для пильной цепи, при этом боковые и средняя пластины скреплены точечной электросваркой в один блок, образуя пильную шину цепной пилы, отличающаяся тем, что боковые и средняя пластины скреплены двумя поперечными сварными швами, которые расположены на противоположных концах пильной шины и выполнены в виде отдельных сварных точек, смыкающихся между собой или разнесенных в поперечном направлении на расстояние не более 1 см. 2. Пильная шина цепной пилы по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными поперечными сварными швами, распределенными по полотну шины.