Патент на изобретение №2167051

(54) ПРОДОЛЬНО-РАСПИЛОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО

(57) Реферат:

Изобретение относится к деревораспиловочному оборудованию, в частности к цепным пилам. Устройство содержит тележку, установленную колесами на металлические направляющие, уложенные параллельно к распиливаемому бревну. Тележка несет на себе суппорт с механизмом самоперемещения и качающуюся систему в виде жесткого каркаса. Каркас оснащен бензодвигателем, редуктором, пильным аппаратом в виде шины и пильной цепи и деталями для передачи движения к этим узлам, причем толщина шины пильного аппарата равна 3,5 мм, а толщина пильной цепи – 4,5 мм. Это позволит уменьшить энергозатраты, сократить время на выполнение одной и той же операции, уменьшить износ оборудования и исключить напрасный перевод некоторой части древесины в опилки. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к деревораспиловочному оборудованию, в частности к цепным пилам. Оно может найти применение при строительстве домов и сооружений в сельской местности, в садово-дачных кооперативах, на лесосеках, в экспедициях и в других труднодоступных и не электрифицированных местах, где в качестве основного строительного материала, применяемого для индивидуального или мелкомасштабного строительства, используется круглый лес.

Известно устройство, предназначенное для продольной распиловки бревен /патент Российской Федерации N 2143337/.

Это устройство представляет собою малогабаритную лесопильную машину, которая во время работы сама перемещается вдоль распиливаемого бревна, производя на нем за каждое перемещение от начала и до конца одинарный распил. Это может быть распил по середине бревна, его окантовывание и др. виды распиловки.

На случай бездорожья конструкцией устройства предусмотрена его удобная транспортировка. При общей массе не более ста кг оно может легко разъединяться /и соединяться/ на составные части и в таком виде доставляться к месту назначения любым малым транспортом. При полном бездорожьи оно может доставляться к месту назначения и в виде ручной клади, поскольку самой тяжелой частью после разборки устройства становится малолитражный двигатель массой не более 10 кг.

В конструктивном отношении рассматриваемое устройство как прототип имеет ряд особенностей, важнейшие из которых следующие.

1. Пильный аппарат устройства /пильная цепь – шина/ по отношению к горизонту установлен вертикально, что позволяет беспрепятственно распиливать горизонтально лежащее на подкладках бревно.

2. Шина пильного аппарата закреплена обоими концами на двух опорах, соответственно, с вылетом от базовой детали, достаточным для окантовывания как прилежащего к устройству бока бревна, так и противолежащего. В другом случае через верхнюю /открытую/ опору шины с помощью капельной масленки осуществляется непрерывная смазка ведомой звездочки, пильной цепи и шины. Этим самым исключаются рекомендуемые инструкциями перерывы через каждый час работы для погружения пильной цепи на 10-15 минут в подогретую масляную ванну.

3. В рассматриваемом устройстве кроме приведения в движение пильной цепи производится и равномерное качание пильного аппарата вдоль плоскости распила бревна. Этим качанием достигается постоянная смена места распиливания пильной цепью выпуклой части древесины, что способствует повышению производительности устройства. В зависимости от вида древесины и диаметра бревна амплитуда качания может регулироваться в пределах угла в 25^o. Частота качания аппарата при 5000 об/мин коленчатого вала двигателя равна приблизительно 30 периодам в минуту.

4. Рассматриваемое устройство оснащено механизмом самоперемещения вдоль распиливаемого бревна. Скорость перемещения также может изменяться в зависимости от породы дерева и его толщины.

5. В рассматриваемом устройстве поперечно перемещение пильного аппарата к новому месту распиливания бревна не требует остановки бензодвигателя и занимает 15-20 секунд времени.

Тем не менее рассматриваемое устройство в качестве прототипа имеет один существенный недостаток. Этот недостаток заключается в том, что в процессе распиливания бревна этим устройством производится неоправданно широкий распил древесины, т. е. достигающий приблизительно 10 мм. Это объясняется тем, что в рассматриваемом устройстве применен пильный аппарат, который состоит из стандартной пильной цепи -ЦПУ – 10,26 и шины, предназначенной для работы в паре с этой цепью. Стандартная пильная цепь ЦПУ-10,26 имеет размер 8,8 мм по ширине. В процессе работы цепь совершает флюктуации в зоне распила, поэтому ширина последнего увеличивается до 10 мм и более. Но если при валке и раскряжевке деревьев, например, такая ширина распила оправдана требованием прочности пильного аппарата и не существенна по отношению к общим размерам дерева, то для продольной распиловки бревен значительная ширина распила не может считаться допустимой, на что есть целый ряд причин.

Во-первых, при каждом распиливании бревна какая то часть товарной древесины напрасно переводится в опилки, что при полной разделке одного бревна на доски может достигать потери объема, равного целой доске.

Во-вторых, при наличии широкого распила древесины напрасно расходуется какая-то часть энергии, которая могла бы использоваться, например, для увеличения скорости распиливания бревна.

В-третьих, происходит усиленный износ рабочих поверхностей шины из-за повышенного воздействия этими поверхностями на пильную цепь, производящую излишне широкий распил и встречающую вследствие этого повышенное сопротивление.

В-четвертых, происходят излишние амортизационные затраты всего оборудования на измельчение той части древесины, которая сразу же превращается в отходы.

Целью предлагаемого изобретения является создание продольно-распиловочного устройства, исключающего при распиловке бревен перечисленные выше потери.

Поставленная цель достигнута созданием распиловочного устройства, оснащенного пильным аппаратом, состоящим из специально разработанной утонченной шины и реконструированной с целью ее утончения пильной цепи. В остальной части предлагаемое устройство с незначительными изменениями повторяет прототип.

Предлагаемое устройство представлено на фиг. 1 главным видом, на фиг. 2 видом слева, на фиг. 3, 4 и 5 местными видами. Устройство включает в себя качающуюся систему, которая производит распиливание бревна, придает качательные движения пильному аппарату в зоне распиливания древесины и перемещает все устройство вдоль бревна в процессе его распиливания.

Основой качающейся системы является жесткий каркас, состоящий из главной 1 и малой 2 полых балок, занимающих вертикальное положение, и двух горизонтально расположенных нижней 3 и верхней 4 балок, являющихся трубами, которые прочно соединены с главной балкой 1, причем верхняя труба 4 также прочно закреплена и в верхней части малой балки 2. На внешних концах горизонтальных труб 3 и 4, выступающих из главной балки 1 консольно, установлены держатели 5 и 6, к которым прикреплена шина 7 с пильной цепью 8. В трубе 3 на подшипниках установлен трансмиссионный вал 9 с укрепленными на его концах звездочками – ведомой 10 и ведущей 11.

Бензодвигатель 12 в зависимости от его конструктивного исполнения может устанавливаться как на неподвижном основании в нижней части устройства, так и на главной балке 1, как показано на фиг. 1.

В случае установки двигателя на главной балке 1 полость ее заполняется звукопоглощающей набивкой и при введении в полость выхлопных газов от двигателя главная балка становится дополнительным и более эффективным глушителем выхлопа. Такая рационализация не требует материальных затрат и в то же время улучшает условия труда находящегося поблизости персонала, позволяя ему в общении пользоваться устной речью не прибегая к различным жестам.

Передача движения от бензодвигателя к пильной цепи 8 осуществляется с помощью цепи Галля 13, ведомой звездочки 10, трансмиссионного вала 9 и ведущей звездочки 11. На держателе 6 укреплена капельная масленка 14, с помощью которой шина и пильная цепь в процессе работы смазываются непрерывно. Главная 1 и малая 2 балки снабжены цапфами 15 и 16, которые размещаются в скользящих подшипниках 17 и 18, установленных на порталообразных стойках 19 и 20 суппорта.

Таким образом, жесткий каркас, оснащенный бензодвигателем и пильным аппаратом как единая система может совершать качательные движения, опираясь цапфами 15 и 16 на порталообразные стойки суппорта. В нижней части порталообразные стойки своими концами прочно соединены с горизонтальными уголками 21, являющимися полозьями суппорта.

Для приведения в действие качающейся системы в нижней части главной балки 1 установлен редуктор 22 /см. фиг. 3 и 4/, который получает движение от трансмиссионного вала 9 через пару фрикционных колес 23 и 24 с передаточным числом 2. Редуктор преобразует вращательное движение трансмиссионного вала в качательное движение качающейся системы с частотой около 30 периодов в мин и регулируемой амплитудой. Для этого шатун 25 одним концом соединен с кривошипом 26, а другим – шарнирно связан с траверсой 27, жестко закрепленной на штангах 28. Штанги, в свою очередь, застопорены ручкой 29 в порталообразной стойке 19 суппорта. При освобождении штанг они при работающем двигателе вместе с траверсой могут совершать возвратно-поступательные движения, располагаясь в отверстиях порталообразной стойки 19, а качающаяся система при этом останется неподвижной. Такое состояние бывает необходимо для запуска двигателя и для других надобностей. При застопоривании штанг в порталообразной стойке 19 траверса 27 становится неподвижной опорой для шатуна 25. В этом случае качающаяся система будет вынуждена сама совершать качания, что будет соответствовать рабочему процессу всего устройства.

От того, на каком расстоянии от стопора 29 будет расположена траверса 27 при застопоривании штанг 28, будет зависеть величина смещения всей амплитуды качаний качающейся системы от вертикали. То есть, например, в одном случае максимальное наклонение жесткого каркаса с режущим органом вперед по ходу движения устройства будет равно 25^o от вертикали, а минимальное – 0^o. В другом случае максимум может быть равен 30^o, а минимум равен 5^o соответственно. Если в порядке опыта установить амплитуду качания с равными отклонениями от вертикали, т.е. по 12,5^o в ту и другую стороны, то по снижению числа оборотов двигателя можно будет убедиться в том, что возросла нагрузка и скорость распиливания бревна снизилась. Увеличение нагрузки вызывается увеличением сопротивления древесины перерезанию волокон в перпендикулярном направлении, а равно и перерезанию их в “задорку”. Это обстоятельство убедительно доказывает необходимость поиска наивыгоднейшего среднего угла наклона качающейся системы, для чего в предлагаемом устройстве требуется всего не более минуты времени.

Нижняя часть устройства представляет собою тележку из скрепленных между собою двух продольных 30 и двух поперечных 31 уголков. На поперечных уголках тележки установлен суппорт в сборе с качающейся системой и другими узлами устройства. Суппорт может легко перемещаться в поперечном направлении, скользя своими уголками-полозьями 21 по поперечным уголкам 31 тележки, что бывает необходимо для совмещения пильной цепи с заданным местом распиливания бревна. Для таких перемещений устройство оснащено реечной передачей, приводимой в движение ручкой 32.

К поперечным уголкам 31 тележки прикреплены дополнительные уголки 33, которые препятствуют поднятию суппорта над тележкой под воздействием реактивной силы, возникающей в процессе распиловки бревна. Тележка оснащена четырьмя колесами 34, укрепленными на концах продольных уголков 30. Этими колесами тележка опирается на две металлические направляющие 35, параллельно уложенные на шпалы 36, к которым они и крепятся гвоздями. Направляющие при помощи болтов и накладок собираются из уголков длиною около двух метров каждый, что сделано для удобства их транспортировки. Для предупреждения поднятия всего устройства под воздействием реактивной силы, возникающей в процессе распиловки бревен, направляющие по всей длине оснащены уголками 37. Для этой же цели тележка снабжена зацепами 38.

Для самоперемещения устройства вдоль распиливаемого бревна на порталообразной стойке 20 смонтирован тяговый механизм. Он приводится в движение качающейся системой, для чего в головке цапфы 16 закреплены два пальца 39 с расположенными на них движками 40. Эти движки шарнирно соединены с толкателями 41, нижние концы которых также шарнирно соединены с держателями 42 собачек 43. Фрикционные колеса 44 по внешней окружности снабжены конусными канавками, в которых надежно заклиниваются собачки 43 при прямом ходе толкателей. При обратном ходе собачки 43 естественно легко проскальзывают в канавках колес. Таким образом, качательные движения пальцев преобразуются в прерывисто-вращательное движение фрикционных колес 44 и вместе с ними тягового колеса 45, если оно в то время бывает напрямую соединено с ними при помощи штифтового разобщителя. При этом на тяговое колесо 45 производится наматывание закрепленного на нем троса 46, другой конец которого при этом должен быть зацеплен на 1-2 метра дальше окончания металлической дороги. Включение и выключение тягового механизма осуществляется кнопкой 47. Для приближения устройства к торцу бревна вручную имеется рукоятка 48. При неизменной амплитуде качания качающейся системы шаг перемещения может изменяться. Это достигается за счет приближения или удаления движков 40 относительно центра цапфы 16, вследствие чего изменяется величина хода толкателей, поворачивающих колеса.

Утонченный пильный аппарат представлен на фиг. 5 в двух проекциях. Он состоит из двух основных узлов: из специально разработанной, утонченной шины 7 и реконструированной пильной цепи 8. Основанием шины служит сборное полотно 49 в виде сильно вытянутой по высоте равнобочно трапеции, которое состоит из трех пластин малоуглеродистой стали. Эти пластины при помощи заклепок 50 соединены в единый пакет, общая толщина которого не превышает 3,5 мм. Такое значительное утончение шины по сравнению с прототипом, где толщина ее составляет 5 мм, в определенной мере уменьшает и ее жесткость, поэтому для сохранения равноценной жесткости трапецеидальная шина приблизительно в 1,5 раза увеличена по ширине. Конструкция трапецеидальной шины допускает и большее увеличение ее по ширине, поскольку это не влечет за собой никаких отрицательных явлений.

Средняя пластина пакета основания шины значительно шире двух других и равномерно по всей длине выступает из них своими краями. На плоскости этих выступающих краев с двух сторон прикреплены боковые, они же и рабочие, накладки 51, для чего используются медные заклепки 52. Эти накладки имеют несколько большую ширину, чем выступающие края средней пластины. В результате этого при оснащении основания шины этими накладками автоматически, по всей длине образуются неглубокие пазы, необходимые для свободного перемещения в них ведущих зубьев пильной цепи. В отличие от основания шины эти накладки сделаны из высокоуглеродистой стали и термически обработаны до предельной твердости. Этим достигается удлинение срока службы изнашивающихся боковых поверхностей накладок шины, которыми осуществляется силовое воздействие на пильную цепь в процессе заглубления ее в древесную массу.

Как видно из изложенного, конструкция такого основания в сравнении с прототипом проста в изготовлении, т.к., во-первых, не требует выфрезировывания пазов на его краях для размещения движущихся ведущих зубьев пильной цепи и, во-вторых, прямолинейная форма боковых сторон основания удобна для обработки как самого основания, так и для изготовления боковых накладок, в виде прямых линеек с отверстиями для крепежа по линии симметрии.

Симметричное расположение боковых сторон позволяет по мере износа рабочих поверхностей твердых накладок на одной стороне шины переворачивать ее на 180^o и продолжать дальнейшую эксплуатацию ее другой стороной.

Кроме того, и сами боковые накладки 51, имеющие отверстия по линии симметрии, по мере износа их рабочих поверхностей с одной стороны могут переворачиваться и вновь приклепываться к основанию для продолжения работы другими рабочими поверхностями.

Таким образом, одна комплектация шины содержит в себе возможность четырехкратного обновления ее рабочих поверхностей.

При полном износе всего комплекта боковых накладок они подлежат замене, для чего целесообразно иметь в запасе новые накладки. Очевидно, что основание шины при этом износу не подвергается и всегда остается неизменным. В этом также состоит одно из преимуществ предлагаемого утонченного пильного аппарата перед прототипом.

Преимущество состоит также и в том, что в прототипе после износа обеих рабочих поверхностей монолитной шины ее масса становится негодной, тогда как в сборной шине в негодное состояние приходят только боковые накладки, составляющие 1/10 массы шины, да и то лишь после износа не двух, а четырех рабочих поверхностей.

В верхней части трапецеидальная шина прикреплена к держателю 6, что дополнительно придает жесткости утонченному пильному аппарату. На держателе 6 смонтированы два простых блока 53. При помощи этих блоков пильная цепь 8 переводится с холостого режима движения вверх на рабочий – движения вниз. Держатель 6, в свою очередь, крепится к верхней балке 4 каркаса качающейся системы распиловочного устройства. Нижним концом трапецеидальная шина при помощи держателя 5 крепится к нижней балке 3 каркаса качающейся системы. Натяжение пильной цепи 8 производится обычным способом, т.е. отжатием шины, находящейся в это время в освобожденном состоянии, от ведущей звездочки 11 и ее фиксацией после натяжения цепи болтами 54 и 55.

Не трудно представить, что любое удлинение главной балки 1 каркаса качающейся системы позволяет использовать и удлиненные пильные аппараты, т.е. пригодные для распиловки любых громоздких бревен с диаметрами, которые не проходят в стандартные промышленные пилорамы и превращаются в потери.

В этом отношении конструктивное решение предлагаемого устройства, как и прототипа, обладает серьезнейшим достоинством вообще.

С утончением шины открывается возможность применения и тонкой пильной цепи, равной, например 4,5-5 мм, что необходимо для окончательного достижения поставленной цели. Для этого достаточно, например, универсальную пильную цепь ЦПУ-10,26 подвергнуть реконструкции с целью ее утончения. Процесс утончения цепи включает в себя расклепывание цепи по всем звеньям, утончение путем шлифовки всех ее плоских деталей на 0,5 мм, уменьшение ширины лезвий всех режущих зубьев не менее чем на 1 мм и обратное соединение всех ее деталей заклепками в потай.

После такой реконструкции внутренняя часть цепи, которая должна скользить главным образом по боковым поверхностям шины, приобретает размер по толщине не более 3,5 мм, т.е. равный приблизительно толщине шины, а внешняя часть, т.е. в зоне режущих зубьев, – около 4,5 мм соответственно.

Значительные трудовые и материальные затраты, израсходованные на реконструкцию цепи, легко окупаются удвоением производительности продольно-распиловочного устройства.

В случае появления тонких пильных цепей в продаже, отечественных или импортных, предназначенных специально для продольной распиловки древесины, вопрос о кустарном утончении стандартной цепи исключается. Потребуется только изготовление ведущей звездочки с шагом зубьев, соответствующим шагу приобретенной цепи и с сохранением при этом диаметра начальной окружности зубьев ведущей звездочки любой бензопилы из “семейства” “Дружба”.

В результате применения утонченной шины и утонченной пильной цепи пильный аппарат, в целом, приобретает свойство совершать продольную распиловку бревен с шириной распила, не превышающего 5 мм, по сравнению с 10 мм по прототипу.

Этим достигается приблизительно двухкратное уменьшение энергозатрат, двухкратное сокращение времени на выполнение одной и той же операции, уменьшение амортизационного износа оборудования и исключение напрасного перевода некоторой части древесины в опилки.

Рациональнее всего освобождаемую энергию при неизменной мощности двигателя затратить на увеличение скорости распиливания бревна.

Утонченный пильный аппарат также, если не более, подвержен возможности его засмаливания при распиловке хвойных пород древесины, как и другие пильные аппараты. Но в отличие от других устройств, где для промывки засмоленного пильного аппарата керосином необходима остановка всего распиловочного процесса, для предлагаемого пильного аппарата такая остановка не нужна. То есть, для противодействия засмаливанию достаточно в имеющийся резервуар капельной масленки 14, предназначенной, как и в прототипе, для непрерывной смазки пильной цепи и шины, в процессе работы добавлять необходимое количество керосина.

Для осуществления процесса распиливания бревна требуется поступать следующим образом.

1. При работающем бензодвигателе рукояткой 48 подкатить устройство к торцу бревна, подготовленного к распиловке.

2. Рукояткой 32 совместить пильный аппарат с намеченным местом распиливания бревна.

3. Ручкой 29 застопорить штанги 28 в порталообразной стойке суппорта.

4. Кнопкой 47 включить тяговый механизм на самоперемещение устройства.

После этого распиловочное устройство будет само перемещаться вдоль бревна, производя на нем одинарный распил.

По достижении пильным аппаратом конечного пункта кнопкой 47 выключить тяговый механизм и откатить устройство в исходное положение.

Распиливаемое бревно должно располагаться на простейшей оснастке, легко сооружаемой на месте из подручного лесоматериала. Любая конструкция оснастки должна включать в себя деревянные, легко снимаемые поддержки, на которых должно располагаться распиливаемое бревно. Это необходимо для того, чтобы по мере приближения пильного аппарата к очередной поддержке ее можно было легко удалять и после прохождения пильным аппаратом этого места устанавливать обратно на прежнюю позицию.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в следующем.

Устройство позволяет производить механизированную распиловку бревен вдоль волокон в тех местах, где нет никаких других энергетических возможностей механизировать этот процесс. С той же целью конструкцией устройства предусмотрено его удобное разъединение на составные части для беспрепятственной доставки их к месту назначения любым мелким транспортом, а в случае необходимости и переноской их персоналом на себе.

Производительность предлагаемого устройства, в основном, зависит от мощности применяемого в нем бензодвигателя. Так, например, при использовании маломощного двигателя с объемом цилиндра менее 100 см³ получены следующие результаты: при распиловке по осевой линии воздушно-сухой ели диаметром 30 см на каждый погонный метр затрачивалось около трех минут времени.

Для увеличения производительности устройства его конструкцией предусмотрено применение любого из малолитражных двигателей повышенной мощности с базированием в зависимости от его компоновки или на главной балке 1, как показано на фиг. 1, или на уголках-полозьях 21 основания суппорта с установкой промежуточных шкивов или звездочек на оси качания главной балки качающейся системы.

Формула изобретения

1. Продольно-распиловочное устройство, содержащее тележку, установленную колесами на металлические направляющие, уложенные параллельно к распиливаемому бревну, и несущую на себе суппорт с механизмом самоперемещения и качающуюся систему в виде жесткого каркаса, оснащенного бензодвигателем, редуктором, пильным аппаратом в виде шины и пильной цепи и деталями для передачи движения к этим узлам, отличающееся тем, что толщина шины пильного аппарата 3,5 мм, а толщина пильной цепи 4,5 мм.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шина содержит три пластины из малоуглеродистой стали, которые скреплены закрепками в единый пакет, причем боковые пластины имеют сменные накладки.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что сменные накладки выполнены из высокоуглеродистой стали и термически обработаны до предельной твердости.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что сменные накладки имеют крепежные отверстия и симметричную форму по отношению к крепежным отверстиям.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 01.04.2006

Извещение опубликовано: 20.02.2007 БИ: 05/2007