CC BY
31
УДК 674.053:621 Докторант I. Т. Ребезнюк, канд. техн. наук - УкрДЛТУ
РОЗВИТОК КОНСТРУКЦ1Й ГОРИЗОНТАЛЬНИХ СТР1ЧКОПИЛКОВИХ ВЕРСТАТ1В
Виконано анатз розвитку конструкцш горизонтальних с^чкопилкових верста™. Визначено напрямки наукових дослщжень для ïx ефективного використання.
DoctorateI.T. Rebeznjuk- USUFWT Evolution of designs horizontal band headrig sawing machine tools
The analysis of development horizontal band headrig sawing machine tools is executed. Directions of scientific researches for their effective utilization are determined.
3 часу патентування стр1чково1 пилки англшцем Вшьямом Невбер1 (1808 р.) стр1чкопилков1 верстати набули значного розвитку через ïx ютотш позитивш якостк мала ширина пропилу та безперервний поступальний рух стр1чки для забезпечення високо!' швидкосп р1зання.
У початковш форм1 стр1чкопилковий верстат з'явився у вигляд1 конструкци, яка мала два шюви, ос яких розмщеш у вертикальнш площиш одна над другою [1] (рис. 1).
Виготовлення стр1чкових пилок р1зно!' шири-ни, товщини та довжини дозволило застосувати стр1ч-копилков1 верстати за р1зними призначеннями. Для р1зних робгт у верстатах використовувались пилки р1зно!' ширини: для столярних роби - до 60 мм; для ребрового розпилювання дощок i горбкшв - до 175 мм; для розпилювання колод i бруав - до 360 мм.
Для усунення недолшв конструкцiï вертикального ст^чкопилкового верстата, яка ускладнювала точне прямолiнiйне розпилювання колод, швейцарсь-ким конструктором Ландтсом у другш половинi XIX столiття запропоновано розташувати осi пилкових шкiвiв не одна шд одною, а поруч, так, щоб рiзальна частина стрiчковоï пилки була горизонтальна (рис. 2).
Колода для розпилювання закршлювалась на вiзку, що рухався на рейках, положення яких визначало точшсть розпилювання. 3а запропонова-ною схемою в Швейцарп, Нiмеччинi, Aнглiï було створено горизонтальш стрiчкопилковi верстати для розпилювання колод. У Росп верстати аналогiчноï конструкцп було виготовлено в XX столггп моделей ЛГ-1900 та Л043 [2].
Через ряд недолшв горизонтально!' схеми, що виникали шд час засто-сування пилок велико!' ширини (вщ 175 до 360 мм) протягом тривалого перь оду спостерiгалась свгтова тенденцiя до переважного застосування верти-кальних сгрiчкопилковиx верстатiв. Tiльки у восьмидесятих роках XX столгт-тя при створенш сгрiчкопилковиx верстатiв було знайдено рацюнальне поеднання конструктивних параметрiв iнструмента та верстата. Для розпилювання колод американською фiрмою Wood-Mizer були використанi вузькi
Рис. 1. Вертикальный стргчкопилковий верстат перших випуств (поч. XIX ст.)
пилки шириною 32 мм ¡з спещальним профшем зубчастого вшця з1 збшьше-ною западиною зуб1в [3]. Таке р1шення дозволило значно зменшити розм1ри пилкових шк1в1в, а в1дпов1дно, масу 1 габарити р1зального супорта. Це дало змогу створити верстат з позицшною схемою оброблення, за якою колода закршлювалась нерухомо, а супорт рухався вздовж колоди шд час розпилю-вання, що зробило цю схему привабливою для розпилювання колод.
Рис. 2. Перший горизонтальний стрЬчкопилковий верстат
Застосування такого обладнання на люопильних шдприемствах Укра-1ни виявило ще ряд переваг горизонтальних стр1чкопилкових версталв: мшь мальш затрати часу та матер1альних ресурс1в при монтаж1 верстата, мобшь-шсть, зменшення пропилу до 2 мм.
Сьогодш на ринку Украши бшьше двох десятюв пропозицш даного виду обладнання, де поряд ¡з закордонними конструкц1ями пропонуються конкурентноспроможш вггчизняш модел1 [4]. Для анал1зу особливостей вер-стат1в узагальнено даш 1х основних параметр1в, як1 зведено у табл. 1. Для по-р1вняння наведено даш широкостр1чкового верстата ЛГ190.
Як видно з табл. 1, при поздовжньому розпилюванш незмшно! висоти пропилу до 900 мм використання пилок шириною 32...70 мм дозволило зменшити: д1аметри шк1в1в у 2,8.3,5 раза; металоемюсть верстапв - у 8,5 раза, енергоемшсть - у 5.7 раз1в.
Однак, зменшення ширини пилки у 4.8 рази при розпилюванш колод шдвищило вимоги щодо проектування, конструювання, експлуатаци обладнання та шдготовлення стр1чкових пилок до роботи. З часу виникнення вузь-костр1чкових колодопиляльних верстат1в 1х розвиток в1дбувався в основному
зa paxyнoк eкcпepимeнтiв виpoбникiв циx вepcтaтiв бeз rpyнтoвниx нayкoвиx дocлiджeнь. Ц вiдoбpaжeнo y дoкyмeнтaцiï нa oблaднaння тa y caмиx кoнcтpyкцiяx вepcтaтiв пpoвiдниx cвiтoвиx виpoбникiв: aмepикaнcькoï фipми "Wood-Mizer" [5], нiмeцькoï фipми "Serra" [б], iтaлiйcькoï фipми "Pezzolata" [7] тa oкpeмиx yкpaïнcькиx виpoбникiв.
Тaбл. 1. Пopieняльнa yзaгaльненa xapaKmepucmuKa гopuзoнmaльнux cmpi4Konu:iKoeux eepcmamie
Haзвa пapaмeтpy Шиpoкocтpiч-ковии вepcтaт мoдeлi ЛГ190 Byзькocтpiчкoвi нового поколшня
шиpипa cтpiчки 32.70 мм шщита cтpiчки 100.180 мм
Шиpипa пилки В, мм 275 32.70 100.180
Товщита пилки S, мм 1,2.1,8 0,9.1,1 1,1.1,3
Дiaмeтp шюв1в D, мм 1900 475.700 1000.1400
Haйбiльшa виcoтa ^опилу H, мм 900 до 900 до 1500
Maca вepcтaтa G, т 30 до 3,5 до 7
Потужтеть двигyпa мexaпiзмy piзaння Nlp, кВт 75 до 11 до 55
Зaгaльпa ycтaпoвлeпa потужтеть N, кВт 116 до 20 до 70
Ha cьoгoднi мoжнa видшити двa ocнoвнi нaпpямки poзвиткy reproo^ тaльниx cтpiчкoпилкoвиx вepcтaтiв. Пepший - cтвopeння бaгaтocтpiчкoвиx вepcтaтiв, щo дae змoгy збiльшити пpoдyктивнicть. Дpyгий - вдocкoнaлeння iнcтpyмeнтa тa тexнoлoгiï йoгo пiдгoтoвлeння дo poбoти, пoлiпшeння e^my-aтaцiï oблaднaння. Цeй нaпpямoк дae змoгy пiдвищити eфeктивнicть викopиc-тання обладнання.
Puc. 3. Cmpi4Kon^Koeuü eepcmam з дeoмapiзaльнuмu cynopmamu мapкu САП-6,6y^arn^^'iфipмu "Maгp"
Puc. 4. Cmpi4Kon^Koeuü дiлuльнuй
eepcmam з чomupмapiзaльнuмu гoлoeкaмu Multihead aмepuкaнcькoï фipмu "Wood-Mizer"
Бaгaтocтpiчкoвi вepcтaти викopиcтoвyють як люопильш oблaднaння пepшoгo pядy для poзпилювaння кoлoд, a тaкoж як ycтaткyвaння .apyroro pядy для oдepжaння oбpiзниx дoщoк i тoнкиx зaгoтiвoк iз бpyca. Двa нaпpямки зac-тocyвaння тaкoгo oблaднaння зyмoвлюють ocoбливocтi йoгo кoнcтpyювaння. Для кoлoдoпиляльниx вepcтaтiв здeбiльшoгo викopиcтoвyють двa piзaльниx
супорта з традицшною схемою перемщення !х на в!зку (рис. 3). Багатостр!ч-кове дшильне обладнання, зазвичай, мае станину з транспортером для перемь щення бруса, що розпилюеться. На станин! нерухомо установлюються пилков! супорти (рис. 4). 1ншу схему запропоновано для дтильних верстапв тайвансь-кими виробниками THAI FENG i FULPOW [5], в якш р!зальш супорти розмь щеш один над другим, що дае змогу значно зменшити довжину верстата (рис. 5). Досв!д використання багатостр!чкових верстапв на люопильному ви-робництв! шдгверджуе !х економ1чшсть та високу продуктившсть [8].
Поряд з тим, як на багатос-тр!чкових, так i на одностр!чкових верстатах можна вид!лити дв! ос-новн! проблеми, що юнують при експлуатаци вузьких стр!чкових пилок. Одна з них - хвиляспсть i непрямол!н!йн!сть пропилу, а друга - недовгов!чн!сть шструмента, що викликана частим розриван-ням стр!чки. Складов! цих проблем частково розглядаються у до-кументаци на верстати, рекламних проспектах та перюдичних видан-нях [3...7].
Досл!дження конструкц!й верстат!в та умов !х експлуатаци дозволило (серед ряду шших) зазначити чинники, як! впливають на яюсть р!зання та строк експлуатаци !нструмента, проте вони на сьогодш ще недостатньо досл!джен!. До них належать:
• метод натягування стр!чково1 пилки та контроль величини напружень при ii установленш;
• ор!ентування робочо! вики стр!чки пилки за допомогою напрямних з ураху-ванням параметр!в динам!чно1 системи верстата ! з мшмальним додатковим напруженням у пилцц
• ор!ентування зуб!в пилки вщносно волокон деревини за рахунок змши кута подач!;
• вдосконалення технолог!! розведення зуб!в для полшшення ор!ентування зу-б!в у пропил! та шдвищення ст!Йкост! розводу.
Натягування стр!чки повинно забезпечувати необх!дну ii жорстк!сть, яка залежить в!д конструктивних параметр!в !нструмента. Величина натягу-вання повинна зм!нюватись в б!к зменшення при перезагостренн! пилки, ос-кшьки при цьому зм!нюеться ширина пилки !, в!дпов!дно, ii площа поперечного перер!зу пор!вняно з початковою майже вдв!чь В!дпов!дно мае корегу-ватись ! величина натягування, на що мало хто !з експлуатац!йник!в та вироб-ник!в стр!чкопилкових верстат!в звертае увагу.
Незм!нна сила натягу призводить до зб!льшення напружень у пилц! при ii перезагостренн! ! до 6шьшо1' ймов!рност! виникнення втомних трщин. В!дтак доц!льно розробити методику визначення напруження у пилц! залеж-но в!д ii параметр!в (ширина 5;, товщина S, довжина L) та в!д висоти пропилу h, тобто повинна бути знайдена залежшсть а = f (B1, S, L, h).
Рис. 5. Схема дыильного стрЬчкопилкового верстата тайванських виробникгв THAI FENG i FULPO W
Для зменшення величини робочо! в!тки пилки !, в!дпов!дно, зб!льшен-ня 11 жорсткост!, у вс!х конструкц!ях стр!чкопилкових верстат!в використову-ються дв! напрямш, як! можуть бути р!зно! конструкц!!: у вигляд! ролик!в,
плоских бруск!в з текстол!ту чи твердо! деревини (рис. 6).
/ > " /
з 1 з
Рис. 6. Схема оргентуванняробочог вгтки стргчковог пилки за допомогою напрямнихроликгв: 1 - пилка; 2 - шкгви; 3 - напрямш ролики
Разом !з зменшенням робочо! в!тки напрямш при неправильному уста-новленн! можуть створювати додатков! напруження у стр!чц!, що призводить до появи тр!щин. 1снуюч! рекомендац!! дозволяють опускати напрямн! в!д почат-кового стану натягнуто! пилки на величину в!д 1 до 7 мм, без врахування конструктивних параметр!в верстата та !нструмента й динам!ки системи. Дос-л!дження коливань стр!чково! пилки дасть змогу визначити рац!ональне поло-ження напрямних, щоб при зменшенн! довжини робочо! в!тки одночасно заспо-коювати коливання стр!чки без утворення значних додаткових напружень у н!й.
У б!льшост! конструкц!й стр!чкопилкових верстат!в нин! використо-вуеться схема, коли стр!чкова пилка перем!щуеться перпендикулярно до нап-рямку подач!, що не створюе оптимальних умов р!зання. Запропонований спо-с!б розпилювання [9], в якому використовуеться установлення стр!чкопилко-вого супорта п!д кутом подач! ц, залежно в!д параметр!в р!зання (рис. 7).
31 змгнним кутом подачг
Повертання супорта дае змогу:
• здшснити плавне входження пилки у матер1ал, що обробляеться;
• зменшити ймов1ртсть отримання хвилепод!бного пропилу;
• рацюнально поеднати ашзотропшсть деревного матер1алу та кшематику рь зання стр!чковими пилками.
При 3MiHi кута подач1 зм1нюються умови роботи Bcix елеменпв 3y6iB CTpinKOBOï пилки. Якщо врахувати загальну 3MiHy умов рiзання та доcлiдити вплив елеменпв зyбiв пилки на процес пиляння, то можна знайти pацiональнi значення кyтiв подачi.
Oднieю iз необхщних умов якicного piзання деревини вузькою а^ч-ковою пилкою е зменшення тертя тiла пилки та бокових поверхонь зyбiв зi cтiнками пропилу шляхом розведення зyбiв. Якщо тертя до стшок пропилу полотна пилки залежить вiд величини розведення, то для бокових поверхонь зyбiв воно залежить вад ïx положення у пропил^ що фоpмyетьcя теxнологiею розведення. До^^ення положення бокових поверхонь зyбiв залежно вiд теxнологiï розведення та з урахуванням умов виду piзання даcть змогу розро-бити рацюнальну теxнологiю розведення зyбiв cтpiчковиx пилок.
Висновки
1. Aналiз розвитку конструкцш горизонтальних cтpiчкопилковиx вер-стапв показуе ïx широке викоpиcтання в лшопильнш галyзi piзниx краш cвiтy через cyкyпнicть позитивних якоcтей, оетовними з яких е: мiнiмальна ширина пропилу, вжока швидкicть piзання, пiдвищена якicть повеpxнi пропилу, мобшьшсть обладнання.
2. Aналiз конcтpyкцiй обладнання, рекомендацш та умов екcплyатацiï обладнання дав змогу видшити певнi недолши такого cпоcобy розпилювання й cфоpмyвати напрямки наукових доcлiджень для шдвищення ефективноcтi викоpиcтання горизонтальних cтpiчкопилковиx верстапв:
• розроблення методики визначення напружень у пилщ залежно вщ ïï парамет-р1в та виcоти пропилу, що дасть змогу корегувати величину натягування cтpiчки, а вщтак зменшити ймовipнicть виникнення трщин;
• визначення ращонального розмщення напрямних для ор1ентування pобочоï' вики пилки, що дасть змогу зменшити додатков1 напруження у тШ пилки;
• доcлi1дження енергоотлових та якicниx показник1в пpоцеcy р1зання та жоpcткоcтi iнcтpyментy при повертант р1зального cyпоpта, що даcть змогу установите рац1ональн1 значення кут1в подач1 залежно в;д параметр1в р1зання та атзотропност! деревного матер1алу;
• до^адити технолог1ю розведення зуб1в cтpiчково'i пилки для кращого ор1ентування зуб1в у пропит з метою зменшення тертя та нагр1вання пилки.
Л1тература
1. Денфер П.В. Машин^1 для обработки дерева. - Рига, 1905. - 679 c.
2. Феоктистов А.Е. Ленточнопильные cтанки. - М.: Леш. пром-сть, 1976. - 152 c.
3. Рекламш пpоcпекти фipми США "Wood-Mizer", 1994.1996 р.
4. Ковальчук М. Стpiчкопилковi веpcтати на ринку Украши, Bcеyкpа'iнcька галузева газета "Деревообробник", № 6 (48) 19-31.03. 2002 р. - С. 3-5.
5. Паспорт верстата фipми "Wood-Mizer" моделi LT40HD Super, 1997.
6. Рекламний пpоcпект фipми "Serra Maschinen ban GmdH".
7. Паспорт верстата фipми "Pezzolato" моделi Spare parts MINI700, 1996.
8. Кукушкин Е. Многоленточные станки. Будущее за ними? - Woodworking ^ws, Новости деревообработки, №» 10 (22) октябрь 2002 г. - С. 1.3.
9. Ребезнюк I.T., Пуш О.М., Наконечний 1.П. Споciб розпилювання деревини cтpiчковою пилкою. Деклаpацiйний патент на винахщ № 44417, B27B13/00, Бюл.№ 2, 2002 р.
