При продольной распиловке круглых лесоматериалов на доски, брусья и другие сортименты широко используют вертикальные и горизонтальные лесопильные рамы, ленточнопильные станки, фрезерно-пильные агрегатные установки, фрезерно-обрезные станки для выработки обрезных пиломатериалов (доски, бруски и т.д.), обрезные станки.
Мощность главного привода (кВт) лесопильной рамы определяется по формуле
РU = К · b · Σ H · Δ · n / 6 · 106 · ηП, (8.49)
где К – удельное сопротивление резанию, Н / мм2;
b – ширина пропила, мм;
Н – суммарная высота пропила всего постава, мм;
Δ – посылка (подача) на один оборот коренного вала рамы, мм;
n – частота вращения коренного вала, мин-1;
ηП – КПД передачи (приложение Е).
Мощность двигателя выбирается с учётом режима работы.
Мощность электропривода (кВт) поперечной дисковой пилой определяется по формуле
P = 10 6 ∙ kК ∙ b ∙ h ∙ υ / 102 ∙ η, (8.50)
где b – толщина пилы, м: b = (от 0,005 до 0,0033) D: стандарт определяет
следующие величины толщины круглых плоских пил – 1,0; 1,2; 1,4;
1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,5; 2,8; 3,0; 3,2; 3,6; 4,0; 4,5; 5,0 мм;
h - длина пропила (средний диаметр бревна), м;
kК - коэффициент крепости древесины: для сосны и ели kК = 12, для берёзы kК = 15, для твёрдых пород kК = 25;
υ – скорость подачи пилы, м/с (обычно от 0,2 до 0,6 м/с);
D – диаметр пилы, м (диаметр пилы зависит от вида и размеров
раскраиваемого материала: для раскроя брёвен применяются пилы
с диаметром от 0,7 до 1,5 м: для раскроя брусков, досок – от 0,2 до
0,6 м). Стандартные диаметры круглых плоских пил - 125; 160;
200; 250; 315; 360; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000;
1250 мм;
η – КПД механизма передачи (приложение Е).
Для продольного раскроя пиломатериалов наиболее широко применяются круглопильные станки с механизированной подачей. По назначению они делятся на обрезные, ребровые (делительные), реечные и прирезные.
Для пиления кромок у необрезных досок и раскроя их по ширине применяют обрезные станки двух- и многопильные.
Для распиловки толстых досок, горбылей и брусьев на тонкие доски применяют ребровые станки.
Раскрой пиломатериалов на толщине и обрезка одной кромки у необрезных досок по линейке выполняется на реечных станках.
Скорость подачи материала на обрезных станках в зависимости от модели составляет от 15 до 150 м/мин, на ребровых станках до 250 м/мин, на реечных станках до 80 м/мин, на прирезных станках – от 6 до 50 м/мин.
Для многопильного станка потребная мощность (кВт) определяется по формуле
PМ.П. = m ∙ P ∙ kН + PТР, (8.51)
где PТР - мощность трогания: PТР = (от 3 до 5) кВт;
m – число пил;
P - мощность, рассчитываемая по формуле (8.50);
kн. – коэффициент неодновременности работы пил: kн ≈ 0,95.
Рекомендуемый двигатель для привода поперечной пилы и круглопильных станков - асинхронный, с короткозамкнутым ротором.
Для продольного деления круглых сортиментов, брусков, реек и т.п. используются ленточнопильные станки трёх типов: бревнопильные, делительные и столярные.
Приводной механизм резания данных станков состоит из двух шкивов, несущих пильную ленту. Один шкив является ведущим и связан клиноремённой передачей с двигателем.
Делительные станки используют для продольного раскроя толстых брусьев и досок толщиной до 400 мм. Скорость пильной ленты у данных станков достигает до 50 м/с, скорость подачи регулируется от 5 до 40 м/мин.
Шпалорезные станки применяют для выпиливания шпал широкой и узкой колеи. Круглопильные шпалорезные станки выпускаются с тележкой, на которой перемещается бревно, и с перемещающимся пильным механизмом.
Мощность двигателя (кВт) шпалорезного станка определяют по формуле
Р = 1,1 · КШ · b · h · U · q / 1000 · η, (8.52)
где КШ – удельное сопротивление резанию, Н / мм2;
b – ширина пропила, мм;
h – высота пропила, мм;
U – скорость подачи, м / с (обычно от 0,2 до 0,5 м/с);
q – число пил, одновременно участвующих в пилении;
η – КПД передачи (приложение Е).
Величина коэффициента КШ зависит от подачи на зуб пилы UЗ и для древесины сосны составляет
UЗ, мм ……………….. 1,0 0,7 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
КШ, Н/мм2 ………….… 33,3 37,3 38,3 40,2 44,4 54,4 78,5
Для производства древесной щепы применяются дробильные установки, перерабатывающие отходы лесозаготовительного и лесопильного производства. Различают рубительные машины по конструктивным схемам – дисковые и барабанные.
Мощность (кВт) на валу рубительной машины для производства щепы определяется по формуле
P = MС ∙ n / 9550, (8.53)
где MС – статический момент нагрузки, Н ∙ м;
MС = MСХ + (MС. НОМ – MСХ) ∙ (n / nном.) Р + x · d 2 · z ∙ 100,(8.54)
где MСХ – момент холостого хода (момент сил трения в кинематических звеньях машины, Н ∙ м;
MС.НОМ – момент на валу машины при номинальной частоте
вращения nном, Н ∙ м;
d - диаметр бревна, м;
z – число ножей на диске;
x – опытный коэффициент, определяемый конструкцией машины и
свойствами древесины: в среднем x = 15,5 Н / м.
Значения МСХ , МС.НОМ, n, р можно принять по таблице 8.4.
Кроме расчётных формул (8.53, 8.54) для определения мощности главного привода рубительной машины, имеется формула для определения мощности привода с учётом величины угла установки ножа
Р = КЩ · d2 · z · n / 8000 · ηП · cos α1 cos α2, (8.55)
где КЩ – удельное сопротивление резанию при дроблении древесины в
щепу: значение удельного сопротивления резанию при
дроблении является функцией угла α1, т.е. КЩ = ƒ(α10), Н/м2;
d - диаметр бревна, м;
z – число ножей на диске;
n – частота вращения диска (барабана) мин-1;
α1 – угол встречи древесины с осью вращения диска или барабана
рубительной машины, градус;
α2 – угол наклона ножа (принимается равным от 0,785 до 0,87 радиан
(1 радиан = 570 17′ 45″)).
При α1 = 00 - КЩ = 125, α10 = 200 - КЩ = 115, α10 = 400 КЩ = 75, α10 = 600 - КЩ = 30 Н/м2.
Привод рубительной машины – двухдвигательный: главный привод – от синхронного двигателя или асинхронного двигателя с фазным ротором, что предпочтительнее в связи с ударным характером нагрузки и тяжёлыми условиями пуска; привод подачи сырья – от асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Таблица 8.4 – Значения Мсх , Мс ном, n, р
| Диаметр диска, мм | Число ножей | Количество бил (лопаток) | n, мин –1 | Мсх, Н ∙ м | Мс ном, Н ∙ м | p |
| - | 28,4 39,2 40,2 240,0 | 86,3 158,0 435,0 364,0 | 3,0 2,6 2,5 3,0 |
Окорочные станки. Данный вид станков предназначен для удаления наружного слоя, состоящего из коры, луба и камбия со ствола бревна.
В основном различают два вида окорки: грубую, при которой снимают пробковый слой коры, и чистую – удаление коры, лубяного слоя, а иногда и камбия.
Таблица 8.5 – Мощность электродвигателя главного привода в зависимости
от основных характеристик рубительной машины
| Количество ножей, z | Диаметр диска, мм | n, мин -1 | Максимальные размеры баланса | Мощность, кВт | |
| диаметр, мм | длина, м | ||||
| 6,5 |
Окорочные станки по способу удаления коры с лесоматериалов различают: ножевые (дисковые и фрезерные), работающие по принципу резания; фрикционные (окорочные барабаны), удаляющие кору по камбиальному слою трением чураков (брёвен) друг от друга, и гидравлические, удаляющие кору струёй воды.
Мощность (кВт) электропривода окорочного станка ножевого типа определяется по формуле
Р = К0 · π · d · h· U / 1000 · 60 · ηП , (8.56)
где К0 – удельное сопротивление резанию при окорке древесины, Н/мм2
(летом К0 = от 10 до 12, зимой К0 = от 15 до 20);
d – диаметр окариваемого барабана, мм;
h – толщина снимаемой коры, мм;
U – скорость подачи бревна, м/мин;
ηП – КПД передачи станка (приложение Е).
Мощность (кВт) потребляемую окорочным барабаном, определяют по формуле
Р = К · D2 · L, (8.57)
где К – удельная мощность окорки (при сухой окорке К = 0,6 кВт/м3);
D – диаметр барабана, м;
L – длина барабана, м.
Дровокольные станки. Данные станки предназначены для производства колотых балансов в основном из низкосортной древесины.
Дровокольные станки подразделяются на типы в зависимости от количества ножей (колунов) и расположению ножей (вертикального, горизонтального расположения).
Мощность (кВт) электропривода на раскалывание поленьев клином колуна определяется по формулам (8.55, 8.56)
при отсутствии маховика
РMAX = (FMAX + f0) · υ / 1000· η, (8.58)
при наличии маховика
РСР = (FСР + f0) · υ / 1000· η, (8.59)
где FMAX – максимальное усилие на клине колуна, Н;
FСР – среднее усилие на клине колуна, Н;
υ – скорость внедрения клина в древесину, м/с;
Усилие на клине колуна F (H)
F = КК ·d · L, (8.60)
где КК – удельное сопротивление раскалыванию поленьев, Н/м2:
КК = ƒ(d/L);
d – диаметр раскалываемого бревна, м;
L – длина раскалываемого бревна, м.
Значение КК = ƒ(d/L) для свежесрубленной древесины можно принять согласно используя сведения в таблице 8.6.
Таблица 8.6 – Значения КК
| Величина отношение d / L | Значение КК | |
| для берёзы | для ели | |
| 0,2 0,3 0,4 0,5 |
Дровокольные станки работают в кратковременном (S2) и повторно-кратковременном (S3) режимах.
