Дисковая пила диаметром от 400 до 560 мм для продольной распиловки древесины

Полезная модель относится к области лесопиления и деревообработки, в частности к дисковым пилам, и может быть использована в различных фрезерно-пильных и пильных устройствах, предназначенных для продольной обработки древесины. Дисковая пила диаметром от 400 до 560 мм, толщиной S=(2,8-4.0) мм для продольной распиловки древесины хвойных пород, предпочтительно на многопильных станках с четным числом зубьев и уширением режущего венца на каждую сторону от 0,5 до 1,0 мм, высотой зубьев h=25±5 мм, углом заострения зубьев =40±10°, и передним углом =25±10°, отличающаяся тем, что количество зубьев Z пилы определяется зависимостью

,

где D - наружный диаметр пилы. Конструкция заявляемой пилы позволяет почти в полтора раза снизить усилия и затрачиваемую мощность резани. Уменьшенное количество зубьев, значительно снижает затраты при их изготовлении, снижает возможности перегрева пил и повышает их стойкость между переточками, а также снижает затраты на переточку пил при их эксплуатации. Работоспособность пил была проверена на опытных образцах на деревообрабатывающих предприятиях Кировской области. Ведется подготовка серийного производства таких пил.

Полезная модель относится к области лесопиления и деревообработки, в частности к дисковым пилам, и может быть использована в различных фрезерно-пильных и пильных устройствах, предназначенных для продольной обработки древесины.

Известны круглые пилы, (ГОСТ 980-80 «Пилы круглые плоские для распиловки древесины»). Они изготовляются из легированной стали и при диаметрах от 400 до 560 мм имеют толщину от 2 до 2,8 мм и количество зубьев от 48 до 120.

Недостаток пил заключается в том, что они обладают небольшим ресурсом и требуют частой переточки зубьев, что при таком количестве зубьев является весьма трудоемким процессом и, особенно для многопильных станков.

Известны пилы дисковые с твердосплавными пластинками. (ГОСТ 9769-79 «Пилы дисковые с твердосплавными пластинами для обработки древесных материалов»). Толщина пил колеблется от 2 до 3 мм, а число зубьев находится в пределах от 56 до 72. Такие пилы более долговечны в работе и переточка их производится значительно реже.

Из приведенных аналогов видно, что известные пилы имеют достаточно большое количество зубьев от 48 до 72, которое создает некоторые проблемы в эксплуатации таких пил.

Во-первых, при таком количестве зубьев в процессе резания одновременно участвуют несколько зубьев пилы. Вследствие этого, повышаются усилия резания, по сравнению с тем как если бы участвовал в процессе резания, например, один зуб, и возрастает потребляемая мощность.

Во-вторых, большое количество зубьев требует достаточных затрат времени и потребляемой энергии при переточке таких пил.

Частично вопрос уменьшения зубьев на пилах, предназначенных для продольной распиловки древесины, и соответственно уменьшения трудозатрат на изготовление, эксплуатацию и переточку таких пил решен в конструкции пилы, описанной в Евразийском патенте «Дисковая пила диаметром от 400 до 560 мм для распиловки древесины хвойных

пород» (Евразийский патент №004150. Публикация 2004.02.26), которая выбрана за прототип заявляемого технического решения.

В конструкции этой пилы пильный диск толщиной S с режущим венцом, образованным четным числом зубьев, наплавленных износостойким сплавом типа «Stellite», с уширением рещущего венца на каждую сторону от 0,5 до 1,0 мм, высотой зубьев h=25±5 мм, углом заострения зубьев =40±10°, и передним углом =35±10°, при этом количество зубьев Z пилы и толщина S пильного диска определяются зависимостью

Где D - наружный диаметр пилы.

Как показали исследования, в упомянутой конструкции пилы использованы далеко не все возможности повышения ее эксплуатационных и технических характеристик.

Целью полезной модели является создание новой конструкции дисковой пилы с малым количеством зубьев, позволяющей повысить ее технические и эксплуатационные возможности.

В этих целях авторами была проведена исследовательская и опытно-конструкторская работа по определению оптимальной конструкции дисковой пилы для продольной распиловки древесины хвойных и лиственных пород на многопильных станках с уменьшенным количеством зубьев.

В ходе проведения работы выяснилось, что для пил диаметром 400, 450, 500 и 560 мм, предназначенных для продольного раскроя и получения двухкантного бруса стандартной высоты 100, 125, 150 и 175 мм и получения пиломатериалов специфицированной ширины по ГОСТ 26002-83Э, необходим шаг зубьев соответственно 100, 125, 150 и 175, то есть чтобы в процессе резания предпочтительно участвовал один зуб пилы, но не более двух зубьев.

Исходя из этого условия, было определено необходимое количество зубьев Z для каждого диаметра пилы.

Z=L/шаг зубьев

Где, длина окружности L пилы, соответствующая каждому диаметру D пилы, выражается L=(D.

где =3,14 математическая константа, обозначающая отношение длины L окружности к диаметру D окружности.

D - диаметр окружности пилы в мм.

В итоге виде получаем количество зубьев Z, соответствующее каждому диаметру пилы D и заявляемой пилы.

=400	Z=L/100=12,56,	округляем до Z=12
=450	Z=L/125=11,3,	округляем до Z=12
=500	Z=L/150=10,04,	округляем до Z=10
=560	Z=L/175=10,04,	округляем до Z=10

У прототипа количество зубьев по отношению к соответствующему диаметру заявляемой пилы почти в 1,4 раза выше:

Кроме того, обоснование рационального выбора необходимого минимального количества зубьев заявляемой пилы в сравнении с пилой по патенту №00415, на примере пил =400, подтверждается и следующими математическими формулами:

Подача на один зуб для обеих пил определяется формулой:

U - скорость подачи, м/мин

Uz - подача на зуб, мм

n - число оборотов пилы в минуту

z - количество зубьев,

при этом, для пилы по патенту №004150 она составляет

Uz 1=12×1000/3000×22=0,18 мм (Rzmax=120 мкм)

Для заявляемой пилы она составит

Uz 2=12×1000/3000×12=0,33 мм (Rzmax=220 мкм)

Мощность резания для обеих пил определяется формулой:

N - мощность резания, кВт

К - удельное сопротивление резанию, кгс/мм²

b - ширина пропила, мм

Н - высота пропила

n - число оборотов пилы в минуту

z - количество зубьев

при этом, для пилы по патенту №004150 она составляет

N1=5,95×4,2×100×0,18×22×3000/60×102×1000=4,9 квт

Для заявляемой пилы она составит

N2=4,3×4,2×100×0,33×1×23000/60×102×1000=3,5 квт

(3) Усилие резания для обеих пил определяется формулой

P=KbHUz×zn/60V1000 кгс, где

Р - сила резания, кгс

N - мощность резания, кВт

К - удельное сопротивление резанию, кгс/мм²

b - ширина пропила, мм

Н - высота пропила, мм

Uz - подача на зуб, мм

n - число оборотов пилы в минуту

z - количество зубьев

V - Скорость резания, м/сек,

где V=Dn/60×1000 м/сек, где

(- математическая константа, обозначающая отношение периметра к диаметру окружности.

D - диаметр пилы, мм

n - число оборотов пилы в минуту

при этом, для пилы по патенту №004150 она составляет

Р1=5,95×4,2×100×0,18×22×3000/60×62,8×1000=7,88

Для заявляемой пилы она составит

P2=4,3×4,2×100×0,3312×3000/60×62,8×1000=5,69

Из выше сказанного следует, что, с уменьшением количества зубьев пилы снижается мощность резания и усилие резания на таких пилах и по сравнению с прототипом эти показатели снижаются примерно в 1,4 раза.

При этом, величина шероховатости поверхности пиломатериалов, полученная после распиловки (Rzmax) заявляемыми пилами, не превышает 750 мкм и соответствует требованиям ГОСТ 26002-83Э.

Поставленная цель достигается за счет того, что в дисковой пиле диаметром от 400 до 560 мм, толщиной S=(2,8-4.0) мм для продольной распиловки древесины, предпочтительно на многопильных станках, включающей пильный диск с уширением рещущего венца на каждую сторону от 0,5 до 1,0 мм, высотой зубьев h=25±5 мм, углом заострения зубьев =40±10°, и передним углом =25±10°, согласно полезной модели количество зубьев Z пилы определяются зависимостью

Где D - наружный диаметр пилы.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:

Фиг.1 - пильный диск;

Фиг.2 - пильный диск, вид сбоку с фиг.1;

Фиг.3 - выносной элемент I с фиг.1.

Дисковая пила (фиг.1) предназначена для продольной распиловки древесины хвойных и лиственных пород предпочтительно на многопильных станках, так как именно на этих станках замена и переточка пил являются весьма трудоемким процессом.

Диаметр пилы выбран в пределах от 400 до 560 мм в соответствии с рядом диаметров пил, предусмотренных ГОСТ 980-80, как наиболее приемлемый для продольной распиловки древесины на многопильных станках.

Пила имеет пильный диск 1 толщиной S=(2,8-4.0) мм с режущим венцом 2, образованным четным числом Z зубьев 3, с уширением режущего венца на каждую сторону от 0,5 до 1,0 мм (фиг.2).

В целях применения общеизвестного и зарекомендовавшего себя в работе профиля зубьев пил (фиг.3) с углом заострения , передним углом (и высотой зуба h, эти размеры были выбраны в соответствии с рекомендациями ГОСТ 980-80 равными =40±10°, =25±10(и h=25±5 мм. Кроме того, такие размеры позволяют использовать серийно выпускаемое оборудование для заточки зубьев пил. Кроме того, пильный диск 1 может быть оснащен на конце зуба 3 твердосплавным элементом 4.

Экспериментальным путем, с учетом различных режимов резания, нагрева, деформации пил и вышеприведенных обоснований, было определено и выше приведено оптимальное количество зубьев Z пильного диска для каждого диаметра пил.

Отсюда определяем некий коэффициент К, который охватывает весь диапазон заявляемых пил, и выражается отношением D к Z

Так для пилы min =400 K₁ составит

А для пилы min =560 K₂ составит

Таким образом, оптимальное количество зубьев Z заявляемой пилы в общем случае, охватывающем весь диапазон пил можно выразить зависимостью

,

где коэффициент К с учетом вышеприведенных K ₁ и K₂ и округлении коэффициента K₁ с 33,33 до 30,0 составит К=(30-56)

Таким образом, в окончательном виде оптимальное количество зубьев Z заявляемой пилы, в общем случае, охватывающем весь диапазон пил можно выразить зависимостью D

Конструкция заявляемой пилы позволяет почти в полтора раза снизить усилия и затрачиваемую мощность резани. Уменьшенное количество зубьев, значительно снижает затраты при их изготовлении, снижает возможности перегрева пил и повышает их стойкость между переточками, а также снижает затраты на переточку пил при их эксплуатации.

Вместе с тем такие пилы обеспечивают необходимую чистоту обработки получаемых пиломатериалов, соответствующую требованиям ГОСТ 26002-83Э. Работоспособность пил была проверена на опытных образцах на деревообрабатывающих предприятиях Кировской области. Ведется подготовка серийного производства таких пил.

Список использованной литературы.

(1). Якунин Н.К. Подготовка к работе и эксплуатация круглых пил. М. МГУЛ 2000 стр.341, формула (1.8).

(2). Манжос Ф.М. Деревообрабатывающие станки. Гослесбумиздат.стр.71, формула (71).

(3). Манжос Ф.М. Деревообрабатывающие станки. Гослесбумиздат.стр.71, формула (72).

Дисковая пила диаметром от 400 до 560 мм для продольной распиловки древесины, предпочтительно на многопильных станках толщиной S=(2,8-4,0) мм с четным числом зубьев и уширением режущего венца на каждую сторону от 0,5 до 1,0 мм, высотой зубьев h=25±5 мм, углом заострения зубьев =40±10°, и передним углом =25±10°, отличающаяся тем, что количество зубьев Z пилы определяются зависимостью

,

где D - наружный диаметр пилы.