РЕЖУЩИЙ ОРГАН ОКОРОЧНОГО СТАНКА
CUTTING BODY OF BARKING MACHINE

Изобретение относится к деревообработке, а именно к окорочным станкам, предназначенным для снятия коры с бревен.
1. Уровень техники
Известны гусеничные ленты односторонней сгибаемости, применяемые в транспортных средствах в качестве движителя. Шарниры их звеньев имеют упоры или связи, ограничивающие угол поворота между звеньями гусеницы до 180 град, или немного более (упругие гусеницы). Таким образом, гусеница способна воспринимать действующую на нее нагрузку без применения опорных катков.
В качестве примера можно привести патент US 1623457 (А) от 1927-04-05. В данном патенте на внутренней стороне каждого звена гусеницы имеется треугольная стойка, вершина которой связана с соседними стойками цепью, ограничивающей угол поворота шарнира.
В патенте SU844448 от 07.08.79 г. представлен вариант гусеницы с плоскими звеньями, шарниры которой имеют ограничительные упоры, между которыми установлен эластичный элемент, обеспечивающий гусенице упругость.
Возможен также вариант подобной гусеницы, в котором шарниры звеньев на рабочем участке гусеницы замыкаются полностью, без возможности поворота звеньев в какую-либо сторону (т.е. гусеница на рабочем участке не сгибается), а при огибании ведущего и ведомого колес автоматически размыкаются соответствующим устройством.
Известны окорочные станки, в конструкции которых используется режущий орган в виде цепи или гусеничной ленты, звенья которой оснащены режущими элементами, при этом снятие коры осуществляется в направлении вдоль бревна.
Так в патенте BE 696972(A) от 1967-09-18 представлен режущий орган в виде бесконечной цепи с режущими элементами, премещающейся между ведущей и ведомой звездочками и прижимаемой к бревну башмаками различных конструкций.
Недостатком данной конструкции является трение, возникающее между башмаком и цепью, что приводит к износу трущихся поверхностей, особенно при загрязнении бревна, их нагреву и потерям мощности на трение.
Другой вариант подобной конструкции представлен в патенте US 1663794 (А) от 1928-03-27. В данном патенте бесконечная гусеничная лента, оснащенная сменными ножами, имеет на каждом звене ролики, которые в процессе работы перемещаются по двум расположенным с боков шинам.
Недостатком данной конструкции является наличие большого числа роликов, что усложняет и удорожает конструкцию, а также утяжеляет гусеничную ленту, что увеличивает усилия в шарнирах звеньев и ограничивает скорость резания. Также возможно попадание коры между роликами и шиной, что приводит к подклиниванию роликов, увеличивая силы трения качения, и влияет на вибрацию резцов в процессе работы режущего органа, ухудшая качество обработки бревна.
Данный аналог примем в качестве прототипа.
2. Раскрытие изобретения
Целью изобретения является упрощение конструкции гусеничного режущего органа, повышение его КПД за счет снижения сил трения.
Это достигается тем, что в качестве гусеницы в предлагаемом режущем органе используется гусеничная лента односторонней сгибаемости, осуществляющая функцию «несущей конструкции» для режущей оснастки.
Таким образом, если на поверхностях звеньев гусеничной ленты односторонней сгибаемости установить режущие элементы, отпадает необходимость применения башмаков, опорных шин и роликов на звеньях в качестве направляющих или прижимов для звеньев гусеничной ленты. В результате, конструкция режущего органа упрощается.
Режущие элементы могут быть самых разнообразных конструкций в зависимости от предъявляемых задач. Это могут быть ножи, скребки, проволочные или пластинчатые щетки, наждачные ленты и т.д.
На каждом звене гусеницы по его ширине могут быть одновременно установлены коросниматели с разными углами резания, осуществляющие как резание, так и скобление. Их ввод в действие может осуществляться поперечным перемещением режущего органа относительно оси бревна.
3. Описание чертежей.
На фиг.1 представлен один из возможных вариантов режущего органа окорочного станка на основе гусеницы односторонней сгибаемости.
На фиг.2 более подробно изображен вид сбоку на звенья гусеничной ленты и представлены варианты исполнения некоторых узлов звеньев.
На фиг.3 представлено поперечное сечение рабочего участка гусеницы и возможный вариант изменения толщины срезаемой стружки.
На фиг.4 представлен другой вариант конструкции гусеничной ленты односторонней сгибаемости, оснащенной пластинчатыми скребками, осуществляющими скобление поверхности бревна.
На фиг.5 представлен возможный вариант конструкции ножей, обеспечивающий снятие коры при обратном движении гусеницы.
4. Осуществление изобретения
Представленный на фиг.1 режущий орган окорочного станка состоит из звеньев (1) бесконечной гусеничной ленты, соединенных шарнирами (2) и имеющих упругие элементы (3), ограничивающие поворот шарнира. На каждом звене имеются режущие элементы (4) в виде сменных пластинок, крепящихся к звену винтами, и упор (5), ограничивающий заглубление режущей кромки. (В данном случае ножи поз.4 расположены на виде сверху, см. фиг.16, под некоторым углом к направлению резания). Ведущее и ведомое колеса (6) выполнены сдвоенными для более надежной работы узла в условиях наличия обрезков коры внутри гусеницы и катятся с боков гусеничной ленты по полкам (7) звеньев, при этом ведомое колесо подпружинено пружинами (8). Лемех (9) предназначен для удаления срезанной коры из внутреннего пространства гусеницы. Боковые ролики (10) предназначены для восприятия поперечной нагрузки на гусеницу при вращении бревна. Протекторы (11) препятствуют попаданию срезанной коры под колеса. Узел в целом смонтирован на общей раме (условно не показана).
Режущий орган работает следующим образом.
При вращении ведущего колеса 6, образующего со звеньями 1 цевочное зацепление гусеница опускается на поверхность вращающегося бревна и режущие элементы 4 двигаясь вдоль бревна срезают с него кору. Толщина срезаемого слоя определяется высотой упоров 5. Упругие элементы 3, выполненные в данном случае в виде вставок из резинового шнура круглого сечения, упираются в переднюю поверхность соседних звеньев и обеспечивают упругость рабочей ветви гусеницы, прижимающейся к бревну и повторяющей его поверхность в процессе резания. Одновременно с этим упругие элементы препятствуют дальнейшему повороту шарниров 2 и проседанию гусеницы «внутрь».
Лемех 9 удаляет наружу срезанную кору, протекторы 11 препятствуют ее попаданию под ведущее и ведомое колеса 6, а пружины 8 смягчают работу узла и обеспечивают натяжение гусеничной ленты.
На фиг.2 кружками с буквенными указателями «Б» и «В» обозначены два различных варианта конфигурации поверхности поз.14, взаимодействующей с упругим элементом 3.
Важно отметить, что для надежной работы гусеничной ленты необходимо исключить попадание обрезков коры и налипание смолистых веществ на поверхность 14 и между звеньями в целом.
В варианте «Б» подразумевается, что задняя и передняя стенки корпуса звена выполнены сплошными, препятствуя попаданию частиц коры на поверхность 14, которая благодаря своей плоской форме способствует самоочищению цилиндрической поверхности упругого элемента в процессе работы. В варианте «В» эта зона защищена язычком поз.13.
Приведенный вариант отнюдь не исключает множество других возможных вариантов выполнения упругого элемента, например на основе плоских и цилиндрических пружин.
Также на фиг.2 на фрагменте под буквенным указателем «Г» представлен вариант с оснащением передней поверхности упора 5 сменным режущим элементом поз.16, осуществляющим дополнительно скобление поверхности коры. Это предотвращает абразивный износ упора и улучшает процесс удаления коры в целом, например при наледях на ее поверхности в зимнее время.
В случае если режущая кромка в процессе работы упрется в какое-либо препятствие, например сучок, звено 1 несколько подворачивается на шарнирах, дополнительно сжимая упругий элемент, режущая кромка 4 уходит вверх относительно упора 5, и толщина припуска автоматически уменьшается вплоть до нуля.
Поз. 12 на фиг.2 обозначает выштампованное ребро жесткости.
На фиг.3 представлено поперечное сечение рабочей ветви гусеничной ленты. Нож поз.4 движется по поверхности бревна 17, вращающегося в направлении, указанном стрелкой. Нож имеет боковую режущую кромку, обозначенную стрелкой «Д», для срезания толстой коры и выступов на поверхности бревна. Упор 5 имеет клиновидную форму, что позволяет изменять толщину припуска снимаемой коры поз.18 смещением агрегата «вправо-влево». Боковой ролик бочкообразной формы 10 установлен на петле 15, связанной с рамой режущего ограна, что позволяет ему отслеживать вертикальные перемещения гусеничной ленты в соответствии с профилем поверхности бревна, воспринимая при этом боковую нагрузку на рабочую ветвь гусеницы.
На фиг.4а представлена другая возможная конструкция гусеничной ленты односторонней сгибаемости. На внутренней поверхности звеньев 1 выполнены стойки в виде треугольников жесткости, вершины которых соединены связями 3 (жесткими или эластичными). Данная конструкция обеспечивает более высокую прочность и надежность гусеничной ленты.
На внешней поверхности звеньев при помощи винтов закреплены упругие самозатачивающиеся режущие пластины - скребки (фиг.4б), работающие в режиме скобления (передний угол более 90 град).
Этот вариант может применяться, в частности, для финишной обработки бревна с минимальными потерями древесины и сохранением наружного слоя бревна.
На фиг.5 представлен вариант конструкции ножей, позволяющий производить окорку при вращении гусеницы в обоих направлениях. Режущие кромки поз.4 установлены на коромысле и автоматически поворачиваются при изменении направления вращения гусеницы (фиг.5б). Вторая режущая кромка может иметь угол резания, отличный от первой (фиг.5в). Это может быть полезно для более качественной окорки с целью удаления пропущенных участков коры, а также расширяет арсенал возможных конструктивных схем станков.
Обработка материала в обратном направлении возможна также поворотом агрегата относительно его горизонтальной или вертикальной оси.
К вышеизложенному следует добавить ряд дополнений общего и частного характера.
Приводы вращения бревна окорочных станков известны, поэтому их конструкции в предлагаемом изобретении специально не рассматриваются. Возможны варианты станков как позиционного, так и проходного типа.
При длине рабочего участка гусеницы порядка 800 мм, скорости резания порядка 10 м/сек и скорости вращения бревна 1 об/сек, время окорки одного бревна составит приблизительно от 8 до 10 сек.
Таким образом, окорочный станок на основе предлагаемого принципа способен обеспечить производительность на уровне окорочных станков роторного типа. При этом снятие коры в направлении вдоль волокон имеет ряд преимуществ, в т.ч. исключает шелушение поверхности бревна, что повышает качество окорки и снижает потери древесины.
Как известно, физико-механические свойства коры могут меняться в самом широком диапазоне не только для разных пород древесины, но и для одной и той же породы в зависимости от влажности коры (свежая, либо присохшая кора), раскряжевки бревна (например, бревно 1-го реза, - так называемое «комлевое» бревно, 2-го реза и т.п.), а также от времени года (зима - лето).
В соответствии с этим каждый окорочный станок может комплектоваться несколькими сменными режущими гусеницами с различными типами короснимателей, соответствующих конкретным условиям и задачам.
Также возможно оснащение станка двумя и более окорочными агрегатами, например для черновой и чистовой окорки либо для повышения производительности процесса окорки.
Для снятия коры с поперечной прочностью, например березовой, можно применить дополнительные подрезающие ножи, делающие на коре продольные надрезы для облегчения процесса окорки.
Режущие элементы (ножи, коросниматели) могут быть как с прямолинейной режущей кромкой, так и с фасонной (например, серповидной). Ширина гусеницы в различных вариантах конструкций может быть относительно небольшой, например 20-30 мм, что приближает ее к режущей цепи с односторонней сгибаемостью звеньев. Режущие элементы в этом случае также должны иметь боковые режущие кромки со стороны срезаемой при вращении бревна коры.
Заход режущего органа на торец бревна следует производить на минимальном припуске, чтобы устранить зацепы зубьев за край торца. Задача захода на бревно упрощается в режиме скобления (угол резания более 90 град). Если на звеньях гусеницы одновременно установлены режущие и скоблящие коросниматели (аналогично режущему элементу поз.16 на фиг.2), заход можно осуществлять в режиме скобления, а при прохождении торца переходить в режим резания.
Следует учитывать, что увеличение диаметров ведущего и ведомого колес уменьшает угол относительного поворота звеньев при огибании колес, несколько повышая долговечность гусеницы, а в варианте фиг.1 облегчает удаление обрезков коры из агрегата.
Шарниры поз.2 могут выполняться закрытыми с помощью сальников с наличием запаса специальной смазки, что обеспечит их повышенную живучесть в условиях влаги и абразивной пыли.
В качестве шарнира между звеньями гусеницы возможно также использование гибких лент, торсионов и т.п.