Скорость надвигания (скорость подачи) задается в исходных данных или определяется по требуемой производительности чистого пиления
, м/с, (3.14)
где Пп - производительность чистого пиления, м2/с;
Н - средняя высота пропила, м.
Средняя высота пропила
, м, (3.15)
где LP - длина рабочей части пильного аппарата, м.
Для определения сил и мощности при пилении необходимо рассчитать величину подачи на зуб, на основании которой определяется удельная работа резания (пиления). Величина подачи на зуб находится из уравнения кинематического соотношения при пилении
, м, (3.16)
где V - скорость движения пильной цепи (скорость резания), м/с;
tZ - шаг между одноимёнными режущими зубьями цепи, м (для цепей типа ПЦП tz= 4 tц, а для ПЦУ tZ= 8 tц).
При заданной частоте вращения ведущей звёздочки скорость резания определяется из выражения
, м/с, (3.17)
где п – частота вращения ведущей звёздочки, об/мин.
Для определения сил, возникающих при пилении, составляется расчетная схема (рис.3.5).
Рис. 3.5. Расчетная схема сил при пилении пильным цепным аппаратом
Сила резания при пилении определяется по формуле Денфера
, Н (3.18)
где К – удельная работа при пилении, Дж/м3;
b – ширина пропила, м;
Н – средняя высота пропила, м;
u – средняя скорость подачи (скорость надвигания), м/с;
V – скорость резания, м/c.
Удельная работа при пилении
, Дж/м3, (3.19)
где КО – основное значение удельной работы при пилении воздушно-сухой сосны острой пильной цепью, Дж/м3;
КП, КW, Kρ, KV, Кt – поправочные коэффициенты, учитывающие породу древесины, ее влажность, затупление зубьев пилы, скорость резания и температуру.
Величина КО определяется из табл. 1 (см. приложение) в зависимости от ширины пропила и подачи на зуб или рассчитывается по формуле
, Дж/м3, (3.20)
где uZ и b – величина подачи на зуб и ширина пропила, м.
Значения поправочного коэффициента, учитывающего породу древесины, приведены в табл. 2 (см. приложение).
Коэффициент, учитывающий влажность древесины, определяется по табл. 3 (см. приложение) или по формуле
(3.21)
где W - абсолютная влажность древесины, %.
Коэффициент, учитывающий затупление зубьев цепи, зависит от числа часов работы и определяется по табл. 4 (см. приложение) или по формуле
(3.22)
где hц - количество часов работы цепи после заточки, час.
При скоростях резания V ≤ 60 м/с величина КV = 1,0.
Сила подачи (сила надвигания), равная силе отжима РО, определяется по формуле
, Н (3.23)
где α – коэффициент отношения силы подачи к силе резания (для цепей ПЦУ α = 0,2...0,5, для ПЦП α = 0,5...1).
Для острых цепей принимаются меньшие значения α, а для затупленных – большие. Величина коэффициента α может быть определена по формуле
(3.24)
Сила, затрачиваемая на преодоление трения цепи о шину
, Н (3.25)
где μ – коэффициент трения цепи о шину (при работе цепи с постоянной смазкой μ = 0,1...0,15).
Силой трения цепи на нерабочем участке шины можно пренебречь, тогда общее тяговое усилив на ведущей звездочке
, Н (3.26)
где РЗВ – сила на преодоление сопротивлений в подшипниках ведомой звездочки, Н.
Сила РЗВ = 0,08 Рм, где Рм – сила монтажного натяжения цепи, Н (на ручных мотопилах Рм = 150...200 Н; на валочных машинах и стационарных установках Рм = 200...400 Н).
Мощность, затрачиваемая на пиление и преодоление всех сопротивлений
, кВт, (3.27)
где η – общий кпд передачи от двигателя на цепь (η = 0,86...0,9).
По этой мощности выбирается приводной двигатель – внутреннего сгорания, гидравлический или электрический.
Мощность двигателя внутреннего сгорания выбирается с учетом его перегрузочной способности
, кВт (3.28)
где КС - коэффициент перегрузочной способности двигателя внутреннего сгорания (КС = 1,25).
Гидродвигатель выбирается по номинальной мощности, затрачиваемой на пиление, или по величине крутящего момента
, Н∙м, (3.29)
где ω – угловая частота вращения вала гидродвигателя, рад/с;
n – частота вращения ведущей звёздочки, об /мин;
k – передаточное число между валом гидродвигателя и ведущей звёздочкой.
Электродвигатель, работающий в повторно-кратковременном режиме работы, выбирается по среднеквадратичной мощности с учетом его перегрузочной способности из условия
, (3.30)
где KМ – коэффициент перегрузочной способности электродвигателя (принимается в соответствии с характеристикой электродвигателя);
NЭ – мощность электродвигателя, кВт.
Средняя квадратическая мощность
(3.31)
где NX – мощность, развиваемая электродвигателем при холостом ходе, кВт;
tP и tX – продолжительность работы электродвигателя под нагрузкой и при холостом ходе, с.
