УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОКОРКИ КРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

Область техники, к которой относится изобретение
Полезная модель относится к области окорки круглых лесоматериалов и может быть использована для изготовления окоренных лесоматериалов с использованием роторных окорочных станков.
Уровень техники
Окорке подвергается подавляющее большинство хлыстов и все основные сортименты: пиловочник, балансы, рудничная стойка и т.д. Объемы коры составляют в среднем 12% от объема заготовляемой древесины. Поэтому парк окорочного оборудования достаточно велик и совершенствования окорочных станков является актуальной задачей.
Роторные окорочные станки - наиболее распространенный и перспективный тип окорочного оборудования. В этих станках круглые лесоматериалы двигаются поступательно, а короснимательные инструменты (скребки, ножи, фрезы) расположены на роторе и вращаются вокруг лесоматериалов.
Известны роторные окорочные станки марки ОК-35, ОК-36, ОК-66, ОК-УОМ, ОК-63-1, ОК-80-1 (Гороховский К.Ф., Лифшиц Н.В. Машины и оборудование лесосечных и лесоскладских работ: Учебное пособие для вузов. - М.: "Экология", 1991, с. 436-440).
Недостатком этих станков является то, что скребковый или ножевой инструмент снимает кору в виде лент или, при использовании дополнительных надрезающих кромок, в виде короткомерных отрезков лент. Такая конфигурация элементов отделенной от древесины коры затрудняет ее удаление из кольцевого пространства, образованного внутренней поверхностью ротора и наружной поверхностью круглого лесоматериала.
Указанного выше недостатка лишены роторные окорочные станки, например ОК-40-Б, ОК-40-С (Шелгунов Ю.В., Кутуков Г.М., Ильин Г.П. Машины и оборудование лесозаготовок, лесосплава и лесного хозяйства. Учебник для вузов. - М.: Лесная пром-ть, 1982, с. 173-183).
В таких станках кора от древесины отделяется зубьями фрезы в виде стружек, легко удаляемых из станка за счет центробежных сил при вращении ротора.
Недостатком окорочных станков с фрезерным инструментом является сложность обеспечения вращения фрез (обычно четырех), устанавливаемых на роторе: каждая из фрез должна быть снабжена индивидуальным двигателем; питание двигателей, с учетом вращения ротора, требует наличия специальных дополнительных приспособлений.
Несмотря на кажущуюся простоту схемы станка с фрезерным инструментом (С.П. Бойков. Окорка круглых лесоматериалов. Лекции. РИО ЛТА. 1975 г, с. 71), его рабочая конструкция получается сложной и громоздкой. По этой причине фрезерные роторные окорочные станки не получили широкого распространения.
Известно устройство для окорки лесоматериалов, наиболее близкое по технической сущности к достигаемому результату.
Это устройство включает: станину, приводной ротор со смонтированными на нем приводными фрезами, оси которых параллельны оси ротора, установленное на станине соосно ротору стационарное кольцо с внутренней зубчатой нарезкой. При этом приводной вал каждой из фрез снабжен шестерней, взаимодействующей с нарезкой стационарного кольца (Патент RU 113692 U1, Устройство для окорки лесоматериалов, опубл. 27.02.2012, Бюл. №6 - прототип).
Устройство-прототип работает следующим образом.
Лесоматериал подают для окорки. Включают привод ротора. При этом осуществляется вращение приводного вала каждой из фрез вокруг окариваемого материала и одновременно вращение этих валов вокруг собственной оси за счет взаимодействия зубьев шестерен с зубьями стационарного кольца. Частота вращения шестерни равна частоте вращения ротора, умноженной на передаточное отношение зубчатого зацепления шестерни и стационарного кольца. После завершения процесса окорки одного лесоматериала цикл окорки повторяется для другого лесоматериала.
Основным недостатком прототипа являются большие потери древесины при окорке. Это объясняется тем, что обработанные в устройстве круглые лесоматериалы, изначально имеющие форму усеченного конуса (за счет сбежистости стволов древесины), получают цилиндрическую форму, что возможно только в том случае, если с корой снимают и некоторый объем древесины, резко увеличивающийся при относительном движении режущего инструмента от вершины к комлевой части круглых лесоматериалов.
Кроме того, устройство-прототип, если не проводить предварительного переоснащения его режущего механизма парными фрезами большего или меньшего диаметра, производит продукцию только одного диаметра вне зависимости от начальных диаметров лесоматериалов в партии, подготовленной к обработке. Это также влияет на увеличение объемов срезаемой древесины. Однако смена фрез, частично снижающая потери древесины, отрицательно влияет на работу привода устройства из-за колебаний величины мощности, потребляемой на резание. При обработке крупных круглых лесоматериалов имеет место перегрузка привода, а при обработке мелких - недогрузка. Смена фрез снижает производительность устройства-прототипа.
Раскрытие сущности изобретения
Технической задачей полезной модели является создание нового устройства для окорки круглых лесоматериалов, обеспечивающего снижение потерь древесины, уменьшение колебаний величины мощности, потребляемой приводом устройства и повышение его производительности.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для окорки круглых лесоматериалов, включающем станину, приводной ротор со смонтированными на нем приводными валами, на которых установлены фрезы и шестерни, расположенное на станине соосно ротору стационарное кольцо с внутренней зубчатой нарезкой, взаимодействующей с шестернями, систему вальцов для поступательной подачи круглых лесоматериалов, каждый из приводных валов изготовлен из двух шарнирно соединенных частей, одна из которых, оснащенная конической фрезой, выполнена поворотной в вертикальной плоскости и снабжена копиром и пружиной, стягивающей части вала и обеспечивающей контакт фрезы с обрабатываемой поверхностью круглых лесоматериалов.
Перед процессом окорки определяют толщину коры в партии обрабатываемых круглых лесоматериалов и на все поворотные части приводных валов устанавливают дисковые копиры с округлой рабочей кромкой и конические фрезы таким образом, чтобы расстояние между рабочей кромкой копира и большим диаметром фрезы (больший диаметр фрезы находится со стороны, противоположной направлению подачи круглых лесоматериалов) соответствовало требуемой глубине резания.
После пуска ротора приводные валы начинают вращение с частотой (n), определяемой произведением частоты вращения ротора и передаточного отношения зубчатой пары - шестерни и стационарного кольца с внутренней зубчатой нарезкой.
ротора
зубчатой пары
n=n⋅i,
где n - частота вращения приводных валов;
ротора
ротора
n - частота вращения ротора, n=200-500 об/мин;
зубчатой пары
зубчатой пары
i - передаточное отношение шестерни и зубчатой нарезки стационарного кольца, i=15-20.
ротора
зубчатой пары
При указанных реальных значениях n и i частота вращения приводных валов лежит в 3000-6000 об/мин, что вполне удовлетворяет параметры работы режущего инструмента фрезерного типа.
Вращение от горизонтальных частей приводных валов через шарнирные соединения передается на поворотные части приводных валов.
Двигаясь поступательно за счет работы вальцов системы подачи, круглый лесоматериал торцом надавливает на копиры. Преодолевая сопротивление пружин, поворотные части приводных валов отклоняются по дуге окружности в сторону от оси круглого лесоматериала до тех пор, пока рабочие кромки копиров не выйдут на наружную поверхность коры. При дальнейшем поступательном движении круглого лесоматериала осуществляется процесс его окорки фрезами на заданную глубину.
Число фрез (или число приводных валов) может быть равным 2…5 в зависимости от факторов, влияющих на процесс окорки (влажность, температура, порода древесины и т.д.).
Работа полезной модели не зависит от колебаний размеров диаметра окариваемых круглых лесоматериалов, если установленная глубина резания будет не менее толщины слоя коры любого круглого лесоматериала в обрабатываемой партии.
Таким образом, устройство позволяет производить окорку с минимальными потерями древесины и постоянной нагрузкой привода механизма резания. Его производительность повышается за счет исключения операции смены фрез при изменении диаметров предмета труда.
Полезная модель имеет следующие отличия от прототипа.
1. Каждый из приводных валов изготовлен из двух шарнирно-соединенных частей, одна из которых, оснащенная конической фрезой, выполнена поворотной в вертикальной плоскости. Выполнение приводных валов из двух частей (соосной ротору и поворотной в вертикальной плоскости), соединенных шарнирно, позволяет поворачивать части валов с фрезами, за счет поворота контактирующими с обрабатываемой поверхностью, на некоторый угол, определяемый диаметром подаваемого круглого лесоматериала. Больший угол поворота позволяет осуществлять окорку лесоматериала с меньшим диаметром, а меньший угол поворота - с большим диаметром. Таким образом, механизм резания полезной модели не требует его переоснащения фрезами разных диаметров при колебаниях, причем значительных, диаметров окоряемых круглых лесоматериалов, что повышает производительность и универсальность полезной модели по отношению к прототипу.
2. Снабжение поворотных частей приводных валов копиром и пружиной.
Копир, контактируя с движущейся поступательно наружной поверхностью коры, заставляет фрезу, прижатую пружиной к обрабатываемой поверхности, отслеживать сбежистость стволов круглых лесоматериалов и срезать стружку на заданную глубину от поверхности коры. Таким образом, окоренные лесоматериалы сохраняют форму усеченного конуса и потери древесины являются минимальными, а постоянство глубины резания обеспечивает постоянство нагрузки на привод устройства.
Сопоставительный анализ заявляемого устройства и прототипа выявляет наличие отличительных признаков полезной модели по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна». Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании нового устройства для окорки круглых лесоматериалов, при применении которого обеспечивается снижение потерь древесины, повышение производительности окорки, повышение универсальности механизма резания за счет возможности обработки круглых лесоматериалов различного диаметра постоянным по геометрическим характеристикам комплектом фрез, а также обеспечивается постоянство нагрузки на привод.
Поскольку при исследовании объекта изобретения по патентной и научно-технической литературе не выявлено решений, содержащих признаки заявляемого изобретения, отличные от прототипа, следует сделать вывод, что заявляемое изобретение соответствует критерию «существенные различия». Использование полезной модели в деревоперерабатывающей промышленности обеспечивает ему соответствие критерию «промышленная применимость».
Описание чертежей
На фиг. 1. Схема устройства для окорки круглых лесоматериалов
На фиг. 2. Вертикальный разрез поворотной части приводного вала на фиг. 1 (увеличено).
Осуществление изобретения
Устройство для окорки круглых лесоматериалов включает станину, приводной ротор 1, горизонтальные части 2 приводных валов с шестернями 3, входящими в зацепление с внутренней зубчатой нарезкой стационарного кольца 4, поворотные части 5 приводных валов, оснащенные коническими фрезами 6, копирами 7 и пружинами 8. Круглый лесоматериал 9 поступательно подается системой вальцов 10. Шарнирные соединения приводных валов включают кронштейны 11 с пальцами 12, имеющими квадратное поперечное сечение, и оси 13.
Устройство работает следующим образом.
После пуска ротора 1 приводные валы, состоящие из горизонтальной 2 и поворотной 5 частей, начинают вращение с частотой, определяемой произведением частоты вращения ротора 1 и передаточного отношения зубчатой пары - шестерни 3 и стационарного кольца 4 с внутренней зубчатой нарезкой.
Вращение от горизонтальных частей 2 приводных валов через шарнирные соединения, состоящие из кронштейнов 11 с пальцами 12 и осей 13, передается на поворотные части 5 приводных валов.
Двигаясь в устройство поступательно за счет работы вальцов системы подачи 10, круглый лесоматериал 9 торцом надавливает на копиры 7. При этом, преодолевая сопротивления пружин 8, поворотные части 5 приводных валов отклонятся по дуге окружности в сторону от оси бревна до тех пор, пока рабочие кромки копиров 7 не выйдут на наружную поверхность коры лесоматериала. При дальнейшем поступательном движении круглого лесоматериала осуществляется его контакт с фрезами 6 и происходит процесс его окорки на заданную глубину H.
Число фрез (или число приводных валов) может быть равным 2…5 в зависимости от факторов, влияющих на процесс окорки (влажность, температура, порода древесины и т.д.).
Работа полезной модели не зависит от колебаний размеров диаметра окариваемых лесоматериалов, если установленная глубина резания Н будет не менее толщины слоя коры любого круглого лесоматериала в обрабатываемой партии лесоматериалов.
При подаче следующего круглого лесоматериала полезная модель работает аналогично.