ЛЕНТОЧНО-ПИЛЬНЫЙ СТАНОК

Полезная модель относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использована для изготовления ленточнопильных станков, предназначенных для продольного и поперечного пиления древесных материалов.
Эффективность лесопользования в России - самая низкая среди развитых стран. Так, если Россия имеет 25% мировых запасов древесины, то поступления от экспорта лесной продукции составляет 4.3 млр долларов, что по стоимости в мировом экспорте леса составляет всего лишь 1.5-3%. Практически девять десятых нашего экспорта стоит из не обработанной древесины. По ней Россия занимает второе место в мире: 21.6% продаваемого круглого леса на мировом рынке составляют российские деревья. Другие страны, в том числе богаты лесом, добиваются глубокой переработки древесины, тем самым существенно поднимая ее цену, повышая рентабельность своего экспорта.
В соответствии с перечнем критических технологий в федеральной целевой программе (ФЦП) намечен план реализации приоритетных направления развития науки, техники и технологий на основе коммерциализации путем консолидации и концентрации ресурсов на перспективных и научно-технических направлениях с применением государственно-частного партнерства, частного мелкого и среднего и стимулирования научно - исследовательских и опытно-конструкторских работ. Основной целью программы по национально-технической базе является обеспечение технологического развития на основе создания и внедрения ресурсосберегающих и экологических безопасных технологий для производства конкурентоспособной наукоемкой продукции.
В настоящие время в лесном комплексе России заготовка древесины ведется в различных регионах страны, включая лесодефицитную лесостепную и степную зоны, не только от главных рубок пользования, но и от рубок ухода и санитарных рубок леса. Заготавливаемая древесина в этих районах тонкомерная, фаутная, т.е. имеющая невысокое качество. В балансе общей заготовки и переработки она занимает 30-40% от всей перерабатываемой древесины. Вместе с тем, она используется для производства различных столярных и др. изделий, (паркет, доски пола, вагонка). Одной из энергоемких и наиболее важных технологических операций при переработке древесины является ее распиловки на пиломатериалы.
При распиливании маломерной древесины, которая наиболее часто встречается в малолесной лесостепной и степной зонах России, ее эффективный выход находится в пределах 50-60%, что обусловненно некачественной древесиной от рубок ухода (кривизна, фаутность, сбежистость и т.д.) и большими потерями в опилки 5-10%. Поэтому в последние годы в лесхозах начали использовать достаточно крупные и дорогостоящие ленточно-пильные станки различных зарубежных фирм и отечественного производства. Первые из них малодоступны для лесхозов по причине их низкой покупательной способности. А станки отечественного производства малоэффективны, так как большинство из них предназначены для больших объемов переработки и, как следствие, имеют высокую энергоемкость технологического процесса пиления древесины, что увеличивает себестоимость выпускаемой пилопродукции.
Пиление ленточными пилами - рабочий процесс резания на ленточнопильных станках, предназначенных для выполнения технологических операций деления древесины при уменьшенных потерях древесины в опилки. Режущим инструментом в этом процессе резания является пила в виде бесконечной тонкой ленты с зубьями по рабочей кромке. Благодаря малой толщине ленты, соответственно, минимальному уширению зубьев на сторону ширина пропила получается меньше, чем при пилении любыми другими пилами, а значит, выход пилопродукции большим. Так, применение в потоке лесопильного производства в качестве головного и делительного оборудования ленточнопильных станков сокращает потери в опилки по сравнению с применением лесопильных рам в 1.5-2 раза, а по сравнению с применением круглопильных станков в 2-3 раза.
На фиг. 1 схемы пиления ленточными пилами:
а - распиливание бревен на брусья и доски на вертикальном станке;
б - выпиливание брусьев на горизонтальном станке;
в - деление брусьев и толстых досок на тонкие;
г - столярные работы;
На фиг. 2 схема пиления ленточной пилой а)геометрия срезаемого слоя (б)
На фиг. 3 показаны параметры существующих ленточных пил
н
н
з
з
На фиг. 4 - 0 - элементы и характеристики существующих ленточных пил 1 - тело; 2 - зубья; 3 - межзубная впадина; ac - главное лезвие; ab и cd - боковые лезвия; α, β наминальные углы зуба; r - радиус межзубной впадины; h высота зуба; t - шаг между зубьями.
а, б, в - форма поперечного сечения срезаемого слоя при уширении пропила: а - разводом зубьев; б - плющением зубьев; в - напайкой пластины со свесом на сторону (при косой заточке граней), (см. Любченко В.И. Резание древесины и древесных материалов: учебное пособие для вузов - М: Лесн. Пром-сть, 1986 - с 152 - 154).
Шероховатость поверхности пропила при пилении ленточнымипилами на делительных станкахпри различной подачи на зуб
Высота неровностей R<sub>max</sub>, мкм, не более
Максимальная доступная подача на зуб, мм
Для плющенных зубьев
Для разведенных зубьев
Сосна
Дуб
Сосна
Дуб
1600
2.0
2.5
1.4
1.8
800
1.5
2.0
1.0
1.2
500
1.0
1.2
0.65
0.8
320
0.6
0.6
0.40
0.55
200
0.3
0.4
0.20
0.25
100
0.15
0.2
0.10
0.15
В связи с вышеизложенными можно констатировать, что в настоящие время в лесном хозяйстве нет достаточно эффективного малогабаритного ленточно - пильного оборудования с небольшой величиной энергозатрат, достаточно высокой производительности и соответствующим качеством получаемых пиломатериалов (Л.Т. Свиридов, проф. проректор по научной работе ВГЛТА, д-р техн. Наук, А.И. Максименков, доц. каф. Механизации лесного хозяйства ВГЛТА, канд. Тех. Наук. “Об использовании новых технологических решений при пилении низкокачественной древесины ленточнопильным станком.” Лесной вестник 2/2008 стр 101-103). Известен малогабаритный ленточно-пильный станок для распиловки лесоматериалов применительно к лесохозяйственным предприятиям степной и лесостепной зоны.
7
см. 1. Патентом на полезную модель 26475 РФ, МПК B27B 13/08. Ленточно-пильный станок / Л.Т Свиридов, А.И. Максименков, С.Н. Черных и др. // Заявитель патентообладатель ВГЛТА. - №2002108407/20; заявл. 04.04.2002; опубл. 10.12.2002, Бюл. №34. - ближайший аналог.
7
2. Патентом не полезную модель 32425 РФ, МПК B27B 15/02. Ленточно-пильный станок / Л.Т Свиридов, А.И. Максименков, С.Н. Черных и др. //. Заявитель патентообладатель ВГЛТА. - №2003103563; заявл. 11.02.2003; опубл. 20.09.2003, Бюл. №26.
7
3. Патентом не полезную модель 47800 РФ, МПК B27B 15/02. Горизонтальный ленточно-пильный станок / Л.Т Свиридов, А.И. Максименков, С.Н. Черных // Заявитель патентообладатель ВГЛТА. - №2003133065; Заяв. 11.11.2003; Опубл. 10.09.2005, Бюл. №25.
4. Свиридов, Л.Т. Ленточно-пильное оборудование для лесоматериалов: моногр. / Л.Т Свиридов, А.И. Максименков. - Воронеж: ВГЛТА, 2004. - 239 с.
За основу принят ленточно-пильный станок, в котором приводной и натяжной шкивы расположены горизонтально. Разрабатываемая конструкция МЛС содержит механизм натяжения ленточной пилы пружинно - винтового типа. В отличие от зарубежных аналогов, в которых подача пильного агрегата осуществляется автоматически, не учитывая пороки и выключения, твердость которых превышает твердость основной древесины, в разрабатываемой конструкции предлагается подавать пильный механизм на обрабатываемый материал вручную. В новой конструкции рекомендуется отказаться от дорогостоящих гидравлических, пневматических или пневмогидравлических натяжных устройств, а в целях снижения энергозатрат применить один приводной электродвигатель.
Технико-эксплуатационные показатели станка.
Мощность электродвигателей - 7.5;0.75 кВт;
Выход делового пиломатериала - до 88%;
3
Производительность в смену-до 16 м;
Наибольший диаметр бревна - 90 см;
Длина бревна - 0.5-6.5 м;
Толщина пропила - 2.1 мм;
Наименьшая толщина доски - 2 мм;
Скорость пиления - 32.0 м/с;
Масса станка без наземных направляющих - 470 кг;
Габариты (Д.Ш.В.) - 1000×2200×1600 мм;
Длина пилы - 4800-4950 мм;
Ширина пилы - 32-38 мм;
рез
От отечественных и зарубежных аналогов подобного класса станков отличается механизмом резания, который оснащает дополнительным приводным и натяжным шкивами, снабженными пильной лентой, установленной с возможностью осуществления пиления в обратном направлении, упрощенным и надежным узлом натяжения пилы, состоящим из натяжного шкива, соединенного осью с кареткой, перемещаемой вдоль неподвижной направляющей. Соединение между кареткой и направляющей имеет форму ласточкиного хвоста, а натяжная пружина выполнена тарированной для различных скоростей пиления и усилий резания. Узел “ласточкин хвост” и тарированная пружина служат одновременно натяжителем и компенсатором линейного расширения ленточной пилы (патенты на полезную модель №26475 и №32425). Высокоскоростной режим пиления (V=30 м/с) обеспечивает повышения качества получаемой пилопродукции и уменьшения количества последующей операций (строгание, фугование). Станок не имеет каких - либо сложных электронных схем, затрудняющих ремонт и повышающих его стоимость. Конструкция ходовых колес и малая масса обеспечивают легкое перемещение механизма пиления оператором. Станок полностью адаптирован к российским условиям, имеет простую, достаточно прочную конструкцию, малые габаритные размеры, низкую энергоемкость технологического процесса.
Известен узколенточнй станок для распиловки бревен фирмы Wood-Mizer.
На заводах в Америке и Польше фирма по распиловке древесины Wood-Mizer является лидером в деревообрабатывающей промышенности. Ленточнопильный станок работает быстро, доски производит качественные, а опилок по минимуму. Выходит больше готового материала из каждого бревна - таков результат технологии узкого пропила Wood-Mizer.
Ленточнопильный станок фирмой Wood-Mizer поставляется и работает в США, Польше, Финляндии, Франции, Великобритании, Словакии, Швеции, России и др.
Фирма отмечает что “как следует из названия фирмы Wood-Mizer, мы понимаем, что несем ответственность за разумное расходование лесных ресурсов. Мы не можем уменьшить растущую потребность в пиломатериалах в ближайшем будущем, поэтому нам необходимо извлечь максимум из каждого распиливаемого бревна. Ленточнопильные станки фирмы Wood-Mizer серии ЛТ 20 - электрическая версия с ручной гидравлической помпой и бензиновая версия с ручной загрузкой бревна. В серии ЛТ 20 пилящая голова находится на одной вертикальной мачте, обеспечивая главное достоинство Wood-Mizer - быстрое, очень точное пиление, даже если станок установлен на неровной поверхности. Передвижение пилящей головки вперед/назад и верх/вниз при помощи электродвигателей переменного тока, установленных на станке ЛТ 20, увеличивает производительность и повышает контроль процесса распиловки. Традиционная форма станины Wood-Mizer обеспечивает свободный доступ к бревну и готовому материалу. В конструкции станка предусмотрена возможность установки ручной гидравлической помпы и загрузочных аппарелей для облегчения загрузки бревна. Дополнительная лебедка выполняет функцию переворота бревна.
Профиль зуба
Wood-Mizer выпускает пилы следующего профиля:
- 4/32 рекомендуется для сверхтвердой и мерзлой древесины
- 9/29 рекомендуется для твердой и мерзлой древесины
- 10/30 универсальный профиль, используемый при распиле мягкой и твердой древесины
13/29 увеличивает скорость пиления мягкой древесины
Макс, размер бревна
LT20S: 80 см диаметр ×4.8 м
LT20M: 80 см диаметр ×6.1 м
LT20L: 80 см диаметр ×8.4 м
Загрузка бревна
Ручная/АС Гидравлическая
Перемещение пилящей головки
электрическое
Базовая комплектация
Электрическое управление шириной распила
Направляющие ролики пилы
Электрическая линейка SW Setworks
Выбор двигателей
22 л.с. дизельный
25 л.с.бензиновый
11 кВт электрически
Дополнительные устройства
Ручная помпа для загрузки бревна
Лебедка для переворота бревна
Дебаркер
Транспортировочный комплект
Удлинитель станины: 1.8 м или 3.6  м или 7.2 м
Что означает код пилы
B
Как продается:
B - коробка пил (box)
2
Толщина:
2=1.07 мм
3=1.44 мм
4=1.40 мм
5=1.27 мм
7
Шаг зуба:
7=22.2 мм
5
Ширина:
5=33 мм
D=35 мм
6=38 мм
7=45 мм
8=50 мм
IH741030
Материал:
IH - Индукционно закаленный зуб
NH - Незакаленный зуб
74 - тип материала
432=Профиль пилы 4°/32°
929=Профиль пилы 9°/29°
1030=профиль пилы 10<sup>°</sup>/30°
1329=профиль пилы 13°/20°
Недостатком известных ленточных пилы является достаточно сложные условия эксплуатации и подготовки пил к работе, поскольку кромке периодической заточки зубьев такие пилы требуют уширения зубчатого венца, а так же стачивание всех зубьев при поломке одного или несколько зубьев с последующей штамповкой зубьев и уширение зубчатого венца, а также получения высокой степени шероховатости после пиления.
В рассматриваемых районах РФ древесина идет на дальнейшую переработку не окоренная. Организовать сейчас окорку сложно. Пиление пиловочника неокоренным и ленточными пилами, а тем более узколенточными станками приводит к быстрому затуплению зубьев пилы на коре. Такое пиление мало эффективно, дает тупыми пилами еще более высокую степень шероховатости пилопродукции.
Задача предложенного решения заключается в улучшении условий эксплуатации и подготовки ленточных пил к работе за счет исключения операции пиления ленточной пилой коры, исключения операции развода, плющения, стачивания всего венца зубьев и повышения чистоты пропила - снижения степени шероховатости пилопродукции.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что ленточно-пильный станок, включающий станину, механизм резания, с режущим инструментом ленточной пилой в виде бесконечной тонкой ленты с зубьями по рабочей кромке и пульт управления, а на станине впереди ленточной пилы симметрично ей шарнирно, подпружиненно, прижимающее с двух сторон распиливаемого объекта (бревна, бруса и т.д.), установлены с возможностью привода для вращения одна влево другая вправо две круглые фрезы с зубьями из твердого сплава, с режущим ограничителем глубины резания для снятия коры канавками с двух сторон бревна до древесины и вхождения ленточной пилы при пилении бревна, ленточная пила выполнена с Г-образными строгальными зубьями и подрезающими ножами, закрепленными на ленте с двух сторон поочередно “левый-правый”, причем подрезающие ножи закреплены между каждой парой Г-образных строгальных зубьев, закрепление Г-образных строгальных зубьев и подрезающих ножей на бесконечной тонкой ленте выполнено посредством “отверстий-заклепок”
На фиг. 5 предоставлен предлагаемый ленточно-пильный станок, а - с вертикальным пилением; б - с горизонтальным пилением. Ленточно-пильный станок состоит из станины 1, механизма резания 2, с режущим инструментом ленточной пилой выполненной в виде бесконечной тонкой ленты 3, (фиг. 6) по рабочей кромке которой прикреплены Г-образные строгальные зубья 4 и подрезающие ножи 5, а на станине впереди ленточной пилы симметрично ей шарнирно, подпружиненно, прижимающе с двух сторон распиливаемого объекта (бревна, бруса и т.д.) установлены с возможностью привода для вращения левой влево, правой вправо две круглые фрезы 6 (на фиг. не показано) с зубьями из твердого сплава с регулируемым ограничителем глубины резания для снятия коры канавками с двух сторон бревна до древесины и вхождения ленточной пилы при пилении бревна на сортименты. Г-образные строгальные зубья 4 выполнены “левый-правый” крепятся к бесконечно тонкой ленте 3 парами “левый-правый” (а, б) имеют верхнюю режущею кромку 7 и боковую режущую кромку 8, между каждой парой Г-образных строгальных зубьев 4 и подрезающих ножей 5 на тонкой ленте 3 выполнено посредством “отверстий и заклепок” 9. Г-образные строгальные зубья 4 имеют ограничитель глубины врезания зуба 10 и пазуху для стружки 11, стружку выталкивает из пазухи 11, при работе ограничитель глубины врезания зуба 10. Г-образный строгальный зуб 4 выполнен биметаллическим, верхний слой выполнен из более прочного металла (материала).
Ленточный станок работает следующим образом: при движении ленты 3 механизма резания 2 (или бревна) навстречу друг другу вращающиеся и прижимающиеся к бревну круглые фрезы 6 снимают кору с бревна канавками впереди ленты 3, два подрезающие ножа 5 ее подрезают в древесине сплошные параллельные канавки, между этими канавками Г-образные строгальные зубья 4 поочередно сострагивают тонкий слой древесины, которая подвигается к задней части зуба 4 до упора в ограничитель глубины врезания 10 зуба 4 и им ломается и выталкивается из пазух 11. Г-образный строгальный зуб 4 выполнен биметаллическим (из биметаллической пластины сначала штампуют зуб, потом загибают по профилю), часть зуба 4 выполнена из более мягкого металла при резание древесины легче изнашивается и мы получаем самозатачивающийся зуб 4, что облегчает уход и подготовку Г-образных строгальных зубьев 4 к работе - меньше затачивать, приходится легко подправлять, продукции по сравнению с циркулярной пилой. Станок дает качественный пиломатериал точных размеров, а не опилки. Можно получить из каждого бревна больше досок, использовав при этом меньше топлива, меньше энергии, затратив меньше усилий, а в конечном итоге меньше бревен для производства того же количества пиломатериалов. Даже если сравнить с широколенточными станками предложенный ленточнопильный станок даст больше готового материала из каждого кубометра сырья. Толщина и качество пропила предлагаемого ленточнопильного станка с
Г-образным зубом - это лучше, что возможно на сегодняшний день, особенно по сравнению с 6-9 мм пропилом циркулярной пилы, да еще после необходимо фрезеровать по 2.5 мм на каждую сторону - в сумме это еще 5 мм, если материал пойдет на изготовление бытового изделия, например, мебели и т.п.
Качество пропила строгальным Г-образным зубом выше чем зубом ленточной пилы с обыкновенным зубом, а это значит, что потом не требуется строгания пиломатериалов.
3
3
3
Предлагаемый станок весьма перспективен для широкого использования на малых деревообрабатывающих предприятиях различных форм собственности. Эксплуатация оборудования данного класса позволяет производить индивидуальный раскрой маломерной древесины невысокого качества. Применение новой конструкции малогабаритного ленточно-пильного станка с обоснованными конструктивно-технологическими параметрами позволит обеспечить ресурсосбережение за счет снижения энергозатрат примерно в 2-2.5 раза, увеличение выхода деловой древесины порядка 8%, что в пересчете на 100 м составляет 8 м готовой пилопродукции, тем самым обеспечивая экономический эффект в размере 16-20 тыс. руб. и повышение производительности технологического процесса на 5-7%. Помимо этого, за счет количества дополнительных операций (фугование, строгание) возможно получить экономический эффект в размере 3-5 тыс. руб. со 100 м за счет сокращения потерь в отходы на 1.5-3%.
Таким образом предложенное решение позволяет продлить ресурс работы тонкой ленты и упрощает уход за ней.