Варианты технологии получения обрезных пиломатериалов

  1 Общая часть
  1.1 Варианты технологии получения обрезных пиломатериалов
    
    В настоящее время существует несколько основных вариантов технологии получения обрезных пиломатериалов из круглых лесоматериалов:
    * получение двухкантного бруса с последующим раскроем его на обрезные пиломатериалы, необрезные пиломатериалы и горбыль (рисунок 1.1 а);
    * получение ступенчатого бруса с последующим его раскроем на обрезные пиломатериалы различной ширины и горбыль (рисунок 1.1 б);
    * раскрой круглых лесоматериалов на необрезные пиломатериалы и горбыль с последующей обрезкой необрезных пиломатериалов (рисунок 1.1 в).
    
    а)                                                                     б)
    
    
    
    
    
     
    в)
    
    
    
    
    
    Рисунок 1.1 – Схемы получения обрезных пиломатериалов
    
    Выбор типов оборудования, применяемого при выработке обрезных  пиломатериалов, зависит от варианта технологии получения обрезных пиломатериалов. 
    При использовании первого варианта технологии получения обрезных пиломатериалов для получения двухкантного бруса из круглых лесоматериалов могут использоваться лесопильные рамы, ленточнопильные бревнопильные  станки и круглопильные бревнопильные станки, а для раскроя двухкантного бруса на обрезные пиломатериалы, необрезные пиломатериалы и горбыль могут использоваться лесопильные рамы, ленточнопильные станки и круглопильные многопильные станки для распиловки бруса.
    При использовании второго варианта технологии получения обрезных пиломатериалов для получения ступенчатого бруса могут использоваться фрезерные станки и фрезернопильные агрегаты, а для раскроя ступенчатого бруса на обрезные пиломатериалы и горбыль применяются круглопильные многопильные станки. 
    При использовании третьего варианта технологии получения обрезных пиломатериалов для раскроя круглых лесоматериалов на необрезные пиломатериалы и горбыль могут применяться лесопильные рамы, ленточнопильные бревнопильные станки и круглопильные бревнопильные станки, а для обрезки необрезных пиломатериалов в основном применяются круглопильные обрезные станки.
    Применение лесопильных рам имеет следующие положительные качества: широкий диапазон размеров обрабатываемого материала и высокая производительность.
    К недостаткам данного типа оборудования следует отнести: частая смена режущего инструмента, что усложняет организацию производства и ведет к простою оборудования; низкое качество обработанной поверхности; на некоторые элементы лесопильной рамы действуют большие силы инерции (пильная рамка совершает возвратно-поступательное движение с большой скоростью), что усложняет эксплуатацию данного вида оборудования. 
    Ленточнопильные станки  отличаются минимальной шириной пропила, полученная поверхность имеет высокое качество обработки. Основные недостатки данного типа оборудования: низкая производительность (так как используется цикло-проходной тип обработки), низкая устойчивость пилы в направлении, перпендикулярном вектору скорости резания, и относительно сложная конструкция.
    Круглопильные станки для продольной распиловки бревен имеют максимальную ширину пропила из всех рассмотренных выше типов оборудования, большие габаритные размеры инструмента. Кроме того, неправильность формы бревен (эллиптичность, конусность и наплывы) вызывает необходимость  неподвижного закрепления их в каретках, что обуславливает цикло-проходной тип обработки. Применение данного типа обработки усложняет конструкцию станка, а также является нецелесообразным с точки зрения производительности. Положительными качествами данного типа оборудования являются высокое качество обработанной поверхности и более простая конструкция, по сравнению с ленточнопильными станками и лесопильными рамами.
    Фрезерные станки для формирования ступенчатого бруса характеризуются высокой производительностью, высоким качеством обработанной поверхности и простотой конструкции. К недостаткам данного типа оборудования можно отнести довольно высокую стоимость режущего инструмента.
    Круглопильные станки для продольной распиловки брусьев характеризуются высокой производительностью, высоким качеством обработанной поверхности и простотой конструкции. В данных станках обрабатываемый материал (брус) имеет правильную форму, и поэтому возможно применение проходного типа обработки. К недостаткам оборудования данного типа можно отнести большую, по сравнению с ленточнопильными станками ширину пропила. 
    Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что наиболее оптимальным вариантом технологии получения обрезных пиломатериалов с точки зрения применяемого оборудования является первый вариант, так как для получения двухкантного бруса можно использовать любое бревнопильное оборудование, а для раскроя бруса использовать круглопильный многопильный станок.

  1.2 Патентно-информационный поиск
    
    1.2.1 Патент № 2067924 «Дисковая пила»
    
    Предлагается конструкция дисковой пилы с твердосплавными напайками для продольной распиловки древесины, схема которой приведена на рисунке 1.2.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    Рисунок 1.2 – Конструкция дисковой пилы
    
    Целью данного изобретения является повышение качества обработки, упрощение существующей конструкции и технологии заточки аналогичных дисковых пил, снижение расхода инструментальных материалов, и сохранение постоянной ширины пропила.
    	Дисковая пила состоит из корпуса 1 и зубчатого венца, каждый зуб которого имеет режущий элемент  2, изготовленный из твердого сплава. Режущий элемент имеет главную 3 и подчищающие 4 кромки, причем последние лежат в плоскостях, перпендикулярных оси вращения пилы, а задняя грань 6 зуба образует острые углы с его боковыми гранями 7. Задняя грань зуба выполнена постоянной ширины, равной ширине режущей кромки. Режущие кромки 3 при вращении корпуса 1 и надвигании заготовки на пилу осуществляют предварительный пропил боковых поверхностей; одновременно, кромки 4 осаживают кинематические неровности.
    	Заточка пилы осуществляется только по передней грани 5, что позволяет упростить технологию заточки и сохранить размер по ширине задней грани.
    
    1.2.2 Авторское свидетельство 1250457-А2-СССР «Узел резания с круглыми пилами»
    
     Цель изобретения – повышение устойчивости пил и удобства в обслуживании.
    
     1 – вал; 2 – пила; 3 – штанга; 4 - направляющая; 5 - штанга; 6 - направляющая;
     7 - трубопровод; 8 - коллектор; 9 - гибкий трубопровод; 10 – лыски; 11 – паз;
      12 – отверстие; 13 – лыски; 14 – винт; 15 – гайка; 16 – планка; 17,18 – винт;
     19 – опора; 20 - шпонка
      
    Рисунок 1.3 – Узел резания с направляющими
    
    Перед работой пилы 2 устанавливают на вал 1, передающий вращение через шпонку 20. Направляющие 4 пазами 11 надвигают сверху вниз на лыски 10 до совмещения отверстий 12 со штангой 3 и поворачивают на угол 90?, располагая их между пилами 2. Каждую верхнюю направляющую 6 первоначально устанавливают на штангу 5 при снятой  опорной планке 16. При  этом их сначала фиксируют пазами 11 на горизонтальных лысках 13 штанги 5. Затем прикрепляют опорную планку 16 с винтом 14 и гайкой 15, продвигают направляющие 6 до совпадения отверстия 12 со штангой 5 и поворачивают их в вертикальное положение, располагая их между пилами 2. Винтом 14 регулируют положение направляющих по радиусу пилы. Каждый блок направляющих снабжён секционным коллектором 8, секции которого соединены гибким трубопроводом 9 с соответствующими направляющими 4 и 6. При смене пил прекращают подачу смеси, выворачивают винты 17 и 18, поднимают направляющие 6, поворачивают их на угол 90? и продвигают на горизонтальные риски 13. Направляющие 4 поворачивают на 90? в вертикальное положение, подводя опоры 19 под их торцы.
    Достоинства предлагаемого узла резания: обеспечивает повышение устойчивости пил благодаря регулированию положения направляющих по радиусу пилы, а также удобства в обслуживании за счёт фиксированного положения верхних направляющих при смене пил; пилы опираются на жёстко установленные направляющие. 
    Недостатки : требуется тщательный подбор пил по толщине из-за минимального зазора между направляющими, требуется много времени для настройки станка перед работой; исключена возможность регулирования высоты пропила; из-за верхних направляющих рабочая часть пилы, находящаяся выше пильного вала используется не полностью.
     
    1.2.3 Авторское свидетельство 1489984-А2-СССР «Узел резания с круглыми пилами»
    
    Цель изобретения – повышение устойчивости пил за счет создания нормированных зазоров между пилами и направляющими. Способ установки плавающих круглых пил и направляющих в узле резания, включающей поочерёдное их надевание соответственно на пильный вал и параллельную ему валкую, общее их обжатие между крайней базовой и крайней подвижной направляющими и подачу водовоздушной смеси, отличающейся тем, что, с целью повышения устойчивости пил за счёт создания нормированных зазоров между пилами и направляющими, до обжатия пил между направляющими устанавливают мерные прокладки, толщина которых соответствует величине нормированного зазора. После обжатия пил производят жёсткую фиксацию всех направляющих. За тем осуществляют подачу через них водовоздушной смеси и извлечение мерных прокладок.
    Пилы 1 (рисунок 1.4), установлены на пильный вал 2 и направляющие 3, установленные на балку 4 с мерными прокладками 5 предварительно обжимаются с заданным усилием, например, при помощи устройства 6 с винтовой пружиной. Фиксация направляющих 3 осуществляется с помощью электромагнита 7, связанного со всеми направляющими магнитопроводом.
    
    
    
    
     1 – пила; 2 – вал; 3 – направляющая; 4 - балка; 5 – мерная прокладка; 6 – устройство обжима
     
    Рисунок 1.4 – Схема подготовки к работе
    
    Достоинства: величину зазора регулировать не надо, так как она определяется толщиной мерной прокладки 0,15 мм.; пилы после установки опираются на жёстко установленные межпильные прокладки; обеспечение нормативных зазоров не зависит от толщины пил; возможность использование пил нестрого одинаковой толщины; повышенная устойчивость пил; возможность уменьшение толщины пил.

1.2.4 Авторское свидетельство 1402424-СССР «Узел резания деревообрабатывающего станка с круглыми пилами»

    Узел резания, включающий установленный на опорах вал с пилами и соосно расположенными направляющими для пил, выполненными с радиальными каналами, и средство для подвода охлаждающей среды к радиальным каналам выполнено в виде жёстко установленной на одной из опор вала соосно с валом напорной камеры с кольцевой полостью, соединённой  с продольными каналами вала, при этом напорная камера и свободный конец вала соединены с направляющими герметично.



1 – станина; 2,3 – опора; 4 – ременная передача; 5 – вал; 6 – пилы;
7 – направляющие; 8 – радиальные каналы; 9 – проточки; 10 – напорная камера; 
11 – кольцевая полость; 12 – продольные каналы; 13 – напорный трубопровод;
14 – ступень; 15 – втулка; 16 – уплотнение; 17 – втулка; 18 – ступень вала;
19 – гайка
  
    Рисунок 1.5 – Узел резания
  
    Через трубопровод 13 подаётся охлаждающая среда в кольцевую полость 11 камеры 10 и поступает в продольные каналы 12, затем через радиальные каналы 8 направляющих 7 по плоскостям пил 6. 
    Достоинство схемы: диски пил охлаждаются полностью от пильного вала до периферии, исключается перепад температуры по радиусу. Недостатки: сложность изготовления пильного вала; для смены дисков пил требуется значительное время.
  
1.2.5 Авторское свидетельство 793756-СССР «Направляющее устройство для пил»
  
    Направляющее устройство для пил. Включает в себя направляющие элементы, рабочая поверхность которых выполнена из антифрикционных материалов и имеет каналы с находящейся в них консистентной смазкой. С целью увеличения срока службы пил, за счет исключения их перегрева и автоматического подвода смазки к рабочим поверхностям, в направляющих элементах выполнена внутренняя полость, которая соединена каналами с их  рабочей поверхностью, причем последняя выполнена из теплопроводного материала.
    Достоинство: существует подвод смазки в зону трения. Это способствует уменьшению температуры. Недостаток: необходимо время для превращения консистентной смазки в жидкую смазку (время нагрева).
  
  
  
    Рисунок 1.6 – Направляюще-охлаждающее устройство
  
1.2.6 Авторское свидетельство 1253778-СССР «Механизм прижима пильных станков»
  
    Вращение приводного вала 2 (рисунок 1.7) через ходовые гайки 3 и стойки 5 перемещает ползуны 8, поворачивая рычаги 10 и настраивая вальцы 11 на нужный размер. При набегании заготовки вальцы поднимаются, сжимая пружины 9, осуществляя усилие прижима. Крутящий момент на пилу передается через зубчатую пару 17-18. Крутящий момент, вращая пилу, стремится повернуть рычаг 16 и уравновесить реактивную силу, которая через стержни 15, штанги 14, упоры 12 сжимает пружины 9 и через ползуны 8 и рычаги 10 прижимает вальцы 11 к заготовке.
    Достоинства: применение предлагаемого механизма прижима позволяет обеспечить надлежащую подачу заготовок в станок и устойчивое их движение при любых силах резания.
    Недостаток: из-за большого количества кинематических связей запаздывание действия.
  

1,4 – станина; 2 – приводной вал; 3 – ходовая гайка; 5 – стойка; 6,7 – крепление;8 – ползун; 9 – пружина; 10 – рычаг; 11 – вальцы; 12 – упоры; 13 – рычаг; 14 – штанга;15 – стержень;
16 – рычаг; 17,18 – зубчатая пара
  
    Рисунок 1.7 – Прижимной механизм
  
    В процессе обработки брус должен стабильно находиться в положении, заданном схемой базирования. В то же время при существующих механизмах подачи перед круглопильными станками наблюдаются следующие ошибки:
    - боковое смещение бруса относительна постава;
    - угол, образовывающийся между осью бруса и направлением подачи.
    Одним из способов обеспечения стабильного положения бруса является способ, повышающий сопротивления бруса повороту. Это возможно при использовании направляющих ножей, применение которых позволяет исключить следствие геометрической неточности конструкции станка, неточности настройки и базирования бруса.
    
1.2.7 Авторское свидетельство 1020227-СССР «Направляющий стол»
    
    Цель изобретения – снижение эксплуатационных расходов путем уменьшения расхода абразивного инструмента при заточке ножей. Это достигается тем, что базирующие ножи выполнены, как минимум, с одной впадиной в средней части заостренной кромки. Глубина впадины – не менее 0,6 мм.
  
  
  1 - корпус; 2 - базирующие ножи; 3 – заострённая кромка; 4 – впадина; 5 - заготовка

    Рисунок 1.8 – Направляющий стол
  
    Направляющий стол работает следующим образом. Заготовку 5 перемещают механизмами подачи станка на направляющий стол. По соприкосновении заготовки с базирующими ножами 2, находящимися в корпусе 1, ножи врезаются в древесину заостренными кромками 3 на определенную глубину, препятствуя боковому смещению заготовки. Обратному смещению заготовки препятствует грань впадины, выполненная под углом ? = 80-100° к заостренной кромке.
    Достоинства: применение данного направляющего стыка снижает эксплуатационные расходы на заточку кромок за счет уменьшения износа абразивного инструмента, исключается затягивание заготовок в механизм резания; повышается жесткость пил за счет исключения бокового давления со стороны заготовки.
    Недостатки: нет возможности регулирования глубины внедрения ножей в материал; трудность изготовления направляющих ножей.
  
1.2.8 Авторское свидетельство 1020227-СССР «Направляющий стол»
    
    Цель изобретения – повышение точности базирования пиломатериалов. Стол работает следующим образом. При соприкосновении пиломатериала с базирующими ножами последние врезаются в древесину на глубину, определяемую степенью предварительного сжатия амортизирующей подложки 2 (рисунок 1.9) и плотностью древесины, чем препятствуют поперечному перебазированию пиломатериалов. Базирующие ножи, опускаясь, сжимают подложку 2, выдавливая из нее смазку, которая поступает по каналам 7 в зазор между рабочими поверхностями ножей 3 и прокладок 6. При сходе пиломатериала со стола ножи посредством резиновых полос 5 поднимаются в верхнее положение, определяемое ограничителями 4. Пористый материал 2 снова впитывает смазку.
    Достоинства: исключение заклинивания базирующих ножей при минимальных боковых зазорах между ними; копирование ножами поверхности пиломатериала за счет сжатия подложки.
    Недостатки: необходимо проводить термообработку для разупрочнения поверхности ножей, чтобы просверлить отверстие для ограничителя; отсутствие регулирования бокового зазора между ножами.
  
  
    
  1 - корпус; 2 – подложка; 3 – базирующий нож; 4 – ограничитель; 5 – резиновая полоса;
  6 – прокладка; 7 - канал
  
    Рисунок 1.9 – Направляющий стол
  
  1.3 Разработка функциональной схемы проектируемого станка
     
    Как известно, возможно два варианта осуществления процесса резания круглыми пилами: поступательным надвиганием обрабатываемого материала на вращающийся на неподвижной оси инструмент (рисунок 1.10 а),  надвиганием вращающегося инструмента на обрабатываемый материал (рисунок 1.10 б). 
    
а)                                                                    б)
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     Рисунок 1.10 – Варианты относительного движения обрабатываемого материала и инструмента
     
    Первый вариант является более предпочтительным, так как он предусматривает проходной способ обработки с постоянной скоростью U и более прост с точки зрения конструкции станка.
    По относительному расположению инструмента и обрабатываемого материала возможно три варианта: станок с верхним расположением пил относительно обрабатываемого материала (рисунок 1.11 а), станок с нижним расположением пил относительно обрабатываемого материала (рисунок 1.11 б) и двухвальный станок с верхним и нижним расположением пил относительно обрабатываемого материала (рисунок 1.11 в).
    Первый и второй варианты расположения режущего инструмента имеют различия только при применении конвейерно-гусеничной подачи обрабатываемого материала. Верхнее расположение пилы позволяет: применять пилы меньшего диаметра при одной и той же высоте пропила; делает  пилы более доступными для обслуживания, позволяет устанавливать любое количество пил на пильный вал (так как конвейерная цепь «ныряет» под пилы в зоне выхода зубьев из пропила). Нижнее расположение пилы позволяет иметь большую общую ширину подающего конвейера и обеспечивает меньшую засоренность опилками рабочей поверхности подающего конвейера, так как опилки проваливаются в зазор между гусеницами конвейера. При применении вальцовых механизмов подачи эти два варианта равноценны. Третий вариант позволяет применять пилы значительно меньшего диаметра, а следовательно и меньшей толщины, по сравнению с первыми двумя вариантами. Вместе с тем, требуется точная настройка относительного расположения пил, находящихся на разных валах (верхняя и нижняя пилы должны находится в одной плоскости), что ведет к усложнению конструкции и настройки станка.
  


   а)                                                              б)



                                  


  
                                 

                             в)












     Рисунок 1.11 – Варианты взаимного расположения обрабатываемого
материала и режущего инструмента

    По типу механизма подачи можно выделить два основных варианта: станки с вальцовой подачей (рисунок 1.12 а) и станки с конвейерно-гусеничной фрикционной подачей (рисунок 1.12 б).
    Конвейерно-гусеничные механизмы подачи обеспечивают более точное базирование обрабатываемого материала, но их конструкция гораздо сложнее, чем у вальцовых, что усложняет их эксплуатацию и ремонт.
  











                           а)










       б)
                           








Рисунок 1.12 – Варианты механизмов подачи

    По расположению вектора скорости резания V относительно вектора скорости подачи U различают станки с попутной (рисунок 1.13 а) и встречной (рисунок 1.13 б) подачей обрабатываемого материала.

а)                                                                б)














Рисунок 1.13 – Варианты взаимного расположения векторов 
скоростей резания и подачи
    В качестве прототипа берется станок Ц8Д-8М, функциональная схема которого приведена на рисунке 1.14.















1 – пила; 2 – брус; 3 – передние нижние подающие
 вальцы; 4 – задние нижние подающие вальцы; 5 – передний
 верхний подающий валец; 6 – задний верхний подающий валец

Рисунок 1.14 – Функциональная схема проектируемого станка
     
    Обрабатываемый материал 2 с постоянной скоростью U подается на вращающиеся на неподвижной оси пилы 1 вальцовым механизмом подачи. Рабочими элементами механизма подачи являются приводные вальцы 3, 4, 5 и 6. Для обеспечения равномерной (без проскальзывания) подачи обрабатываемого материала вальцы выполнены рифлеными. В станке используется встречное направление подачи обрабатываемого материала.
    Установка пил на валу не отличается разнообразием. Существует два основных способа: с жёсткой ориентацией и установка “плавающих” пил. Основной вариант установки пил с жёсткой ориентацией на пильном валу состоит в поочерёдном надевании пил и межпильных прокладок и обжатие их гайкой. Достоинство данного способа установки пил – простота. Недостаток – возможность возникновения засор между пилами. Такая схема установки пил реализована в станках Т-94, СБ8, Ц8Ц-8, Ц12Д-1. Отличительная особенность плавающих пил состоит в том, что они могут смещаться в аксиальном направлении, но перемещение их ограничено направляющими, которые определяют толщину выпиливаемых пиломатериалов. Существует несколько схем установки плавающих пил и направляющих ( рисунок 1.15).
    
  1 – пила; 2 – вал; 3 – межпильная прокладка; 4 – корпус направляющий;
5 – ось; 6 – магнит; 7 – временная прокладка
     
  Рисунок 1.15 – Схема установки плавающих пил и направляющих
     
    Схема (рисунок 1.15 а) характерна тем, что установленные на пильный вал плавающие пилы, находятся в зазорах между межпильными прокладками, которые жёстко закреплены на сжатых между собой корпусах направляющих.
    Достоинство этой схемы установки пил – диски опираются на жёстко установленные межпильные прокладки. Трудность практического её использования заключается в том, что зазор между рабочими поверхностями двух смежных межпильных прокладок равен толщине пилы плюс 0.1…0.15 мм, что требует тщательного подбора пил по толщине.
    Схема (рисунок 1.15 б) характерна тем, что корпуса межпильных прокладок не сжимаются в единый жёсткий блок. Предварительное обжатие постава пил и межпильных прокладок производят в зоне самих прокладок (показано стрелкой) одним из ограничителей смещения. После того как будут выбраны все зазоры в системе, ограничитель смещения отводится в обратную сторону на величину, равную числу пил, умноженному на нормативную величину зазора между двумя смежными  межпильными прокладками (около 0.1…0.15 мм). Таким образом весь постав пил и направляющих имеет возможность смещения между двумя ограничителями. Достоинство этой схемы состоит в том, что не нужен подбор в постав пил строго одинаковой толщины. Недостаток схемы – межпильные прокладки не являются жёсткими опорами для пил.
    На рисунке 1.15 в приведена схема, в которой для ограничения перемещения постава пил и межпилных прокладок центральная межпильная прокладка застопорена и превращена в базовую, а обжатие пил производят крайней правой и крайней левой направляющими и базовой (а.с.1079431-СССР). Достоинство этой схемы, по сравнению со схемой, приведённой на рисунке 1.15 б , заключается в большей жёсткости постава пил и направляющих, повышении точности пиления. 
    На рисунке 1.15 г приведена схема установки пил и направляющих, в которой устранены недостатки, присущие схемам 1.15 а,б. После сборки постава пил и направляющих между ними вкладываются временные прокладки толщиной 0.1…0.15 мм и производится обжатие всей системы (по стрелке). Затем корпуса направляющих фиксируют на оси с помощью магнита. после проворота пил временные прокладки удаляют, и остаётся система пил с зафиксированными корпусами направляющих. Достоинство этой схемы состоит в том, что не требуется подбор в постав пил строго одинаковой толщины, и пилы опираются на жёстко установленные межпильные прокладки.

  1.4 Разработка технического задания на проектирование
  1.4.1 Наименование и область применения

    Круглопильный многопильный станок для продольной распиловки бруса с плавающими пилами.
    Область применения – лесопильный цех деревообрабатывающего предприятия.
    Станок предназначен для раскроя двух – четырёхкантного бруса на обрезные и необрезные доски. Максимальное количество пил, находящихся в работе – восемь штук, минимальное – две штуки. Станок должен быть использован в составе лесопильной линии, в качестве замены лесопильной рамы второго ряда. Для работы станок оснащается подающим и разгрузочным конвейерами.
    
  1.4.2 Основание для разработки

  Задание на дипломное проектирование.

  
  
  1.4.3 Цель и назначение разработки
  
    Повышение производительности, снижение металлоёмкости, снижение уровня шума
  
  
  1.4.4 Источники разработки

    1) Станок многопильный мод. Ц8Д-8, СБ8. Руководство по эксплуатации; рабочие чертежи;
    2) ГОСТ 30091-93 «Оборудование деревообрабатывающее. Станки круглопильные для продольной распиловки бревен и брусьев. Основные параметры»;
    3) ГОСТ 25223-82 (Ст. СЭВ 2155-80) «Оборудование деревообрабатывающее. Общие технические условия»;
    4) ГОСТ 12.2.026.0-93 «Система стандартов безопасности труда. Оборудование деревообрабатывающее. Общие требования безопасности».
     
  1.4.5 Требования к вырабатываемым на станке пиломатериалам

    Вырабатываемые на станке пиломатериалы должны удовлетворять требованиям следующих стандартов:
    1) ГОСТ 24454-80  «Пиломатериалы хвойных пород. Размеры»;
    2) ГОСТ 8486-86 «Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия».
    Отклонения размеров вырабатываемых на станке пиломатериалов должны соответствовать пятнадцатому квалитету точности.

1.4.6 Технические требования

1.4.6.1 Состав станка и требования к конструктивному устройству
     
    Станок должен представлять собой конструкцию проходного типа с расположением рабочих инструментов (круглых пил) снизу от обрабатываемого материала.
    Станок должен быть оборудован устройством механической подачи обрабатываемого материала  вальцового типа. Станок должен иметь реверсирование подачи обрабатываемого материала.
    В соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.026.0-93 перед пилами должны быть установлены две завесы из подвижных предохранительных упоров. Завесы должны обеспечивать защиту от выброса заготовки по всей ширине просвета станка, при обработке материала с размерами по толщине, указанными в технической характеристике станка. Упоры должны подниматься под действием подаваемого в станок материала и свободно опускаться в исходное положение. Требования к предохранительным упорам – по ГОСТ 12.2.026.0-93.
    Станок должен быть оснащен устройством для отвода завес из предохранительных упоров. Подъем по ходу подачи завесы должен осуществляться органом управления, сблокированным с пусковым устройством станка. В момент подъема завесы пилы не должны вращаться.
    Позади пил в одной плоскости с ними должны быть установлены расклинивающие и направляющие ножи. Расклинивающие ножи должны быть установлены позади крайних пил установленного постава, а направляющие – позади пил, расположенных между крайними пилами. Требования к расклинивающим и направляющим ножам – по ГОСТ 12.2.026.0-93.
    Режущий инструмент должен быть оборудован ограждением-стружкоприемником. Электросхема станка должна обеспечивать невозможность включения механизма резания при поднятом ограждении, а также невозможность включения механизма подачи при выключенном механизме резания.
    Органы и пульты управления станком не должны находиться в плоскости вращения пил. 
    Состав режущих инструментов, запасных частей и принадлежностей к станку должен обеспечивать нормальную работу на весь период гарантийного срока службы.
	
  1.4.6.2 Показатели назначения
	
    Основные технические параметры реконструируемого станка и станков-аналогов указаны в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Сравнительная характеристика круглопильных многопильных станков для продольной распиловки брусьев
Наименование параметра
Значение параметра

Проектируе-мого станка
Станков аналогов


СБ8
Ц8Д-8
1
2
3
4
Размеры бруса, мм:



     ширина (наибольшая)
550
350
200
     высота (наибольшая)
180
75-135
160
     длина (наименьшая)
2000-7500
2000-7500
2000-7500
Скорость подачи, м/мин
10…60
30,42,50
10…80
Скорость пиления, м/с
45
40
50
Диаметр пил, мм
560
500
630
Количество пил (наибольшее)
8
8
8
Частота вращения пильного вала, мин -1
1500
1500
1500
Частота вращения электродвигателя механизма подачи, мин -1
1200/200
1500
1500/300
Мощность электродвигателя привода механизма резания, кВт 
70
90, 110
110
Общая установленная мощность, кВт
73
115
117
Габариты станка, мм:



     длина
2700
3000
2810
     ширина 
2200
2500
2150
1415
     высота
1450
1500

Масса станка, кг
4200
4000
5000
  1.4.6.3 Требования к надежности
	
    Срок службы станка до первого капитального ремонта должен быть не менее 7 лет, срок гарантии –18 месяцев. Система обслуживания и ремонта – планово-предупредительная. Срок сохранения технологической точности должен быть не менее трех лет при условии соблюдения потребителем правил эксплуатации.
	
  1.4.6.4 Требования к технологичности
	
    При разработке станка следует обеспечить выполнение требований руководящих материалов к технологичности конструкции:
    1) наличие технологических баз, позволяющих производить установку и зажим деталей;
    2) детали должны представлять собой сочетание простых геометрических форм, с возможностью обработки на их на универсальном металлообрабатывающем оборудовании;
    3) размеры рабочих поверхности отдельных элементов детали должны быть максимально унифицированы;
    4) сокращение номенклатуры размеров крепежных отверстий;
    5) конструкция станка должна обеспечивать удобный доступ к местам наладки механизмов, а также легкость замены изношенных  узлов и деталей;
    6) конструкция станка должна обеспечивать возможность модульного построения (поузловой сборки) и проведения поузловых испытаний.

  1.4.6.5 Требования безопасности и влияния на окружающую среду
  
    Станок должен соответствовать требованиям, изложенным в ГОСТ 12.2.026.0-93. В соответствии с ГОСТ 12.17003-76:
    1) общий уровень звука на рабочем месте не должен превышать 80 дБ;
    2) допустимый уровень вибрации на рабочем месте – не более 92 дБ;

1.4.6.6 Эстетические и эргономические требования
     
    Станок должен обеспечивать удобство эксплуатации, пульт управления и рукоятки должны быть расположены в удобных для работы местах. В соответствии с ГОСТ 12.2.026.0-93 усилия на рукоятках должно быть не более 30 Н.
     
    1.4.6.7 Требования к патентной чистоте 
	
    Станок должен обладать патентной чистотой в отношении Российской Федерации.
    	
    
  1.4.6.8 Требования к составным частям станка, сырью и материалам
	
    При выборе материалов нужно использовать ограничительный стандарт предприятия-изготовителя. По возможности не применять дефицитные материалы, сплавы, продукцию, содержащую эти материалы и сплавы.
     
  1.4.6.9 Условия эксплуатации
	
    Вид обслуживания станка – постоянный. Станок должен эксплуатироваться при температуре от +1 до +40 °С. Станок должен обеспечивать возможность его эксплуатации в помещении класса П – II по правилам установки электрооборудования. Оператор станка и обслуживающий персонал должны знать устройство станка и его отдельных узлов.
    Запрещается установка на пильный вал пил с различными геометрическими размерами и угловыми параметрами.
    Заготовки, поступающие на станок, должны иметь продольную кривизну не более 2%.
    Опилки должны отводиться эксгаустерной системой и скребковым транспортером.
	
  1.4.6.9 Условия эксплуатации
	
    На станке на видном месте должна быть укреплена фирменная табличка, содержащая:
    1) наименование или товарный знак предприятия-изготовителя;
    2) модель станка;
    3) заводской номер;
    4) год выпуска;
    5) информацию о характеристиках электрооборудования станка.
    Маркировку транспортной тары выполнять по ГОСТ 14192 с нанесением основных и дополнительных информационных надписей и манипуляционных знаков: «Верх», «Беречь от влаги». Маркировку выполнять черной эмалью НЦ-132 по трафарету. Знаки и надписи должны быть четкими и сохраняться в процессе транспортировки.
    Каждый станок должен упаковываться в деревянный ящик, соответствующий ГОСТ 10198-78.
    Перед упаковыванием станок, принадлежности и запасные части подлежат консервации по варианту защиты ВЗ-1 по ГОСТ 9.014. Принадлежности станков должны быть завернуты в упаковочную бумагу по ГОСТ 8828 и уложены в ящик.
    
    
     
     
  1.4.6.10 Требования к транспортированию и хранению
     
    Станок допускается транспортировать любым видом транспорта. Удары, кантование и штабелирование при погрузочно-разгрузочных работах не допускаются.







































    2 Конструкторская часть
  2.1 Технологические расчеты
  2.1.1 Определение потребной на резание мощности и сил резания 
     
    Схема процесса резания приведена на рисунке 2.1.
     
     
      
      
      
      
      
      
      	
      
      
      
      
      
      



1 – дисковая пила; 2 – заготовка; U – скорость подачи; V – скорость резания;
?вх – угол входа; ?вых – угол выхода; ?ср – средний угол; n – частота вращения пилы; 
Н – высота пропила; а – расстояние от оси пилы до поверхности бруса; 
Р – касательная составляющая силы резания; Q – нормальная 
составляющая силы резания; S1 – горизонтальная составляющая
 силы резания; S2 – вертикальная составляющая силы резания
     
     Рисунок 2.1 – Схема процесса пиления

  Скорость резания V, м/с определяется по формуле :

,					(2.1)

  где    D – наружный диаметр пилы, мм;
  n – частота вращения пилы, об/мин.
     
.
     
    Оптимальное значение скорости резания для процесса пиления круглыми пилами составляет 40…50 м/с. Таким образом, полученное значение скорости резания попадает в указанный интервал.
     
  Мощность, затрачиваемая на резание Np, кВт, определяется по формуле:

,				 (2.2)
  
    где    kт – табличное значение удельной работы резания, Дж/см3;
         ао – поправочный коэффициент;
         B – ширина пропила, мм;
     .......................