Кинематика пиления Пиление • Процесс разделения древесины

Кинематика пиления

Пиление • Процесс разделения древесины при помощи повторного движения резца в данном сечении. • Процесс пиления осуществляется многолезвийными инструментами – пилами. • Зуб пилы имеет несколько режущих кромок (резцов), производящих резание в разных направлениях по отношению к волокнам древесины. Резание древесины при пилении происходит в замкнутом объёме. • Пиление в зависимости от направления пропила по отношению к волокнам разделяют: • Продольное пиление – плоскостью пропила параллельно направлению волокон (брус, доски и т. п). • Поперечное пиление – плоскость пропила перпендикулярно направлению волокон (валка, раскряжёвка). • Пиление под углом – плоскость пропила расположена под углом от 0˚ до 90˚ (столярное производство, подпил).

Элементы пил • Пила состоит из: – – – • зубчатого венца, полотна, устройства для крепления в держателях. Цепные пилы звеньев, содержащих: • • режущий зуб, ограничитель подачи пластин для соединения с соседними звеньями, и осей. Материал для изготовления пил – – высококачественная сталь (У 8 А, У 10 А, Х 6 ВФ, 8 Х 4 В 4 Ф 1), для зубьев – твёрдые сплавы. (В 2 К, В 3 К, ВК 15, ВК 10).

Типы пил • По форме полотна – Прямые пилы – ручные и рамные, движутся возвратнопоступательно. – Круглые пилы – раскряжёвочные установки, продольные станки, имеют вращательное движение. – Ленточные и цепные пилы – ленточнопильные станки и электрои бензопилы имеют непрерывное поступательное движение. – Пилы специальной формы – сферические, – цилиндрические – используются в специальных производствах. • По направлению пиления: – Поперечные α = 90˚. – Продольные α = 0˚. – Столярные 0˚≤ α ≥ 90˚.

Элементы зубьев 1. 2. 3. 4. Линия вершин – линия, по которой расположены вершины зубьев. Линия впадин – ограничивает дно впадин. Высота зуба – разница между 1 и 2, Шаг зубьев – расстояние между лезвиями смежных зубьев, измерения по линии вершин

Мощность и усилие резания при пилении • k – удельная работа резания, Дж/м 3 или удельное сопротивление резанию, Па; • q – объём древесины, превращённый в опилки, м 3/с; • v - скорость резания, м/с;

Удельная работа резания Значения удельной работы резания Ко Работа резания м. Дж/м 3 при подаче на зуб, мм Ширина пропила, мм 0, 4 0, 3 0, 2 0, 1 0, 05 0, 02 1, 5 79 80 81 88 99 122 2, 5 60 63 66 73 86 102 3, 5 48 49 51 60 72 88 5 31 32 34 44 54 73 Таблица 1. 2 - Значение коэффициента аρ Время работы после заточки, ч аρ 0 0, 5 1 1, 5 2 2, 5 3 4 1 1, 2 1, 4 1, 55 1, 7 1, 8 1, 9 2 Общее удельное сопротивление резанию

Кинематические соотношения при пилении круглыми пилами • Кинематика пиления устанавливает соотношения между скоростью резания, скоростью подачи, размерами распиливаемой древесины и элементами зубчатого венца пилы - профилем и шагом зубьев, размерами межзубовых впадин. – чтобы резать всеми зубьями пилы, необходимо движение надвигания. характеризуемое скоростью подачи – u. – В результате сложения скоростей и u b vp - меняется толщина стружки. • Толщина стружки - измеряется в направлении перпендикулярно дну пропила или по нормали к траектории движения вершин зубьев. • За время надвигания со скоростью vp образуется стружка толщиной:

Схема взаимодействия пилы и древесины Вершина зуба движется по циклоиде АРD. Отрезок DB представляет собой величину надвигания на один зуб. Дном пропила - хорда АD, толщина стружки ВN – перпендикуляр из точки В на хорду АD.

Основное кинематическое соотношение Для вращательного движения расчётная величина φ находится из соотношения

Основные параметры режима резания • скорость надвигания • Шаг зуба • Максимальная высота пропила

Ограничения скорости подачи • по условию транспортировки опилок • прочности зуба • мощности двигателя

Дополнительные соотношения • Скорость точки на пильном диске • Скорость подачи • Шаг зубьев • Производительно сть чистого пиления

Кинематические соотношения при пилении рамными пилами • Способ подачи лесоматериалов в лесопильных рамах: – Толчками. – Непрерывно. • В рамах с толчковой подачей траектория зубьев относительно бревна прямолинейна и толщина стружки постоянна. • В рамах с непрерывной подачей траектория зубьев криволинейна и толщина стружки переменна. • В связи с работой некоторых лесопильных рам с толчковой подачей бревна, в рамах учитывают подачу на один оборот вала рамы – посылку.

Схема работы зубьев в раме • Число зубьев пилы, работающих при одном обороте вала рамы: Н 1 – ход пильной рамы; Н – высота пропила; tz – шаг зубьев. часть зубьев проходящие всю высоту пропила: Остальные зубья работают на части высоте пропила:

• Считая, что в среднем каждый из зубьев m 3 работает на половине высоты пропила, то количество полностью загруженных зубьев:

Основные кинематические соотношения при пилении рамными пилами

Допустимая величина посылки • По условию размещения опилок • По прочности зуба: • Мощность двигателя:

Кинематические соотношения при пилении ленточными пилами • центробежной силой на Скорость резания ограничивается приводныхшкивах • Скорость резания ограничивается центробежной силой на приводных шкивах ( 35 -50 м/с. ). Скорость подачи: Подача на зуб ограничивается шероховатостью поверхности: U ≤ Uw , Rz Uw Uw тв тв 800 -1600 1, 4 -1, 8 2 -2, 5 500 -800 1, 0 -1, 2 1, 5 -2, 0 315 -500 0, 65 -0, 68 1, 0 -1, 2 200 -315 0, 4 -0, 55 0, 6 -0, 8 100 -200 0, 2 -0, 25 0, 3 -0, 4 60 -100 0, 15 -0, 2 0, 1 -0, 15

Подача на зуб ленточной пилы при полном использовании мощности двигателя • аρ – коэффициент затупления резца; • Р – фиктивная сила резания по задней поверхности резца, Р = 0, 072(м) – 0, 091(тв) МПа; • в – ширина пропила, в = 5 + 2 с, с = 0, 4 – 0, 7; • k – условное давление смещения стружки, k = 0. 07*δ + 0. 0024*υр – 0, 232, МПа, αΔ = 0, 02; αλ = 0, 025; hz – высота зуба.

Кинематические соотношения при пилении цепными пилами • Цепные пилы подчиняются кинематическим соотношениям, полученным для круглых пил.

Схема определения силы и мощности резания 1. Установить породу древесины 2. Определить вид резания 3. Рассчитать кинематические соотношения – скорость резания и подачи, подачу на зуб 4. Определить размеры стружки – толщину снимаемого слоя, площадь сечения стружки. 5. Назначить коэффициенты 6. Определить удельное сопротивление резанию 7. Рассчитать силу и мощность резания.