МЕХАНИЗМ ПРИВОДА ПИЛЬНОЙ РАМКИ (ВАРИАНТЫ)
DRIVE MECHANISM OF SAW FRAME (VARIANTS)

Изобретение относится к конструкциям машин и механизмов деревообрабатывающей промышленности, а именно к конструкциям привода пильной рамки рамных пил.
Известен механизм привода пильной рамки рамной пилорамы, содержащий раму, на которой закреплен кривошипно-шатунный механизм, кривошип которого шатуном шарнирно соединен с пильной рамкой, которая перемещается возвратно-поступательно по направляющим пильной рамки (см. книгу Г.Ф. Прокофьев «Интенсификация пиления древесины рамными и ленточными пилами». М.: Лесная промышленность, 1990, с. 16…17.
Недостатком такого механизма является большая неравномерность скорости движения пильной рамки за оборот кривошипа, что ведет к значительным ускорениям и, как следствие, возникновению больших знакопеременных сил инерции, что требует увеличения прочности деталей и, следовательно, их массы, что вновь увеличивает силы инерции. Большая неравномерность скорости движения пильной рамки приводит к неравномерности подачи на зуб и ухудшению качества продукции.
Известные технические решения по устранению описанного недостатка весьма сложны. Например, см.патенты RU №2242650, №2329887.
Целью изобретения является снижение максимальной скорости движения пильной рамки при ее постоянной средней скорости на данных оборотах кривошипа.
Поставленная цель осуществлена тем, что на раме дополнительно установлены дополнительный шатун и кулиса в плоскости движения пильной рамки, которая шарнирно посредством шатуна соединена с кривошипом кривошипно-шатунного механизма и дополнительным шатуном с пильной рамкой. Ось качания кулисы закреплена на раме, с которой шарнирно соединен один из ее концов, а второй конец этой кулисы посредством дополнительного шатуна соединен шарнирно с пильной рамкой, причем расстояние от оси качания кулисы до места крепления дополнительного шатуна на ней равно или больше, чем расстояние до оси поступательного вместе с пильной рамкой перемещения второго конца дополнительного шатуна в мертвых точках качания кулисы. В крайних положениях качания кулисы дополнительный шатун, соединяющий кулису с пильной рамкой, занимает параллельное оси движения пильной рамки положение. По второму варианту к пильной рамке дополнительно прикреплен ползун, с которым взаимодействует кулиса.
Изобретение пояснено схемами, где на фиг. 1 изображен механизм с дополнительным шатуном, а на фиг. 2 – с прикрепленным к пильной рамке ползуном, взаимодействующими с кулисой (пунктиром на каждой фигуре изображено положение механизма при максимальной скорости пильной рамки). Механизм содержит кривошип 1, который шатуном 2 шарнирно соединен с кулисой 3, качающийся конец которой дополнительным шатуном 4 шарнирно соединен с пильной рамкой 5, которая перемещается возвратно-поступательно по своим направляющим по оси «х-х». Второй конец кулисы 3 посредством шарнира 6 соединен с рамой пилорамы. На фиг. 2 к пильной рамке 5 прикреплен ползун 7, с которым взаимодействует кулиса 3. «α» – угол между положениями кулисы в мертвых точках и положением, в котором ее скорость максимальна, то есть «α=0».
Работает описываемый механизм привода пильной рамки следующим образом. Известно, что ускорение поступательно движущихся масс кривошипно-шатунного механизма определяется по формуле:
a
2
=Rω(cosα+λcos2α),
где
R - радиус кривошипа.
В нашем случае длина кулисы от оси качания 6 до оси «х-х» и с уменьшением угла α величина R также уменьшается.
ω - угловая скорость,
α - угол поворота кулисы от среднего положения ,
- характеризует механизм, величина для конкретного механизма постоянная, в описываемом механизме она также переменная, поскольку величина R переменная,
L - длина дополнительного кривошипа (см. книгу Г.Ф. Прокофьев «Интенсификация пиления древесины рамными и ленточными пилами». М.: Лесная промышленность, 1990, формула 3.22, с. 44).
Наибольшее ускорение поступательно движущиеся массы получают при α=0. То есть при возрастании сомножителя (cosα+λcos2α).
Но с уменьшением угла α сомножитель R уменьшается, следовательно, величина произведения уменьшается против прототипа, где величина R постоянна.
При вращении кривошипа 1 шатун 2 качает кулису 3 относительно ее оси 6 крепления к раме. Кулиса 3 шарнирно соединенным с ней дополнительным шатуном 4, который вторым концом шарнирно соединен с пильной рамкой 5, перемещает последнюю по оси «х-х» таким образом, что в крайних положениях качания кулисы 3 (в ее мертвых точках) дополнительный шатун 4 занимает параллельное оси «х-х» положение и радиус R кулисы, ограниченный осью качания кулисы 6 и осью движения пильной рамки «х-х», максимальный. При α=0 этот радиус принимает минимальное значение и вновь увеличивается при движении кулисы 3 с пильной рамкой 5 к другой мертвой точке, увеличивая скорость пильной рамки 5 согласно формулы 3.21 (см. там же).
при возрастании R и угла α произведение в скобках уменьшается, но общая величина произведения увеличивается против постоянной величины R прототипа. Таким образом средняя скорость пильной рамки прототипа и описываемого механизма при одинаковых оборотах равны, а максимальные скорость и ускорение у описываемого механизма ниже, чем у прототипа.
Изобретение позволяет снизить инерционные нагрузки на детали механизма, поскольку сила инерции равна произведению ускорения на массу. При снижении ускорения при той же массе силы инерции уменьшаются, что позволяет снизить прочность деталей обычно снижением массы, а это дополнительно снизит инерционные нагрузки. Согласно книги Г.Ф. Прокофьев «Интенсификация пиления древесины рамными и ленточными пилами». М.: Лесная промышленность, 1990, с. 43 «…большое влияние на производительность рамного пиления оказывает масса частей лесопильной рамы, совершающих возвратно-поступательное движение. При значительных движущихся массах и ускорениях возникают большие силы инерции, снижающие долговечность подшипников, надежность работы деталей и узлов лесопильной рамы, увеличивающие вибрацию фундаментов и окружающих лесопильную раму объектов». Более равномерная скорость пилы при снижении максимальной ее скорости при постоянной средней величине позволяет повысить качество обработки материала путем более равномерной подачи на зуб пилы.