Лекция №3. Теоретические основы лесозаготовок

 

План лекции:

1 Резание древесины элементарным резцом

2 Пиление

Резание древесины элементарным резцом

 

Элементарный резец является составной частью (элементом) режущих инструментов и представляет собой клин, ширина которого больше ширины обрабатываемого материала.

 

 

 

Рисунок 3.1 – Резание элементарным резцом

 

Основные элементы резца: 1 – 2- лезвие (режущая кромка), 1 – 2 – 3 – 4- передняя грань (грудка), 1 – 2 – 5 – 6- задняя грань (спинка) a- задний угол, b- угол заострения (заточки), d- угол резания.

 

Внедряясь в древесину, резец производит резание, отделяя в плоскости резания стружку постоянной толщины h и ширины b. Скорость движения резца v называется скоростью резания. Для перемещения резца при резании к нему должно быть приложено усилие P, называемое усилием резания. Это усилие затрачивается на резание древесины, деформацию стружки, преодоление сил трения стружки о резец и резца о плоскость резания.

 

Рисунок 3.2 – Расчетная схема сил резания

 

Из рисунка 3.2 видно, что составляющая силы давления резца стремится сжать древесину поперек волокон, а , сколоть элемент стружки вдоль волокон. В начальный момент внедрения резца все силы равны нулю. По мере движения резца сила резания будет возрастать и достигнет своего максимума в момент скалывания элемента стружки. После скалывания сила резания снова упадет до нуля, затем снова будет возрастать до скалывания следующего элемента стружки. Значение зависит от механических свойств древесины и геометрических размеров стружки:

 

                                           (3.1)

где  - предел прочности древесины на скалывание, Н/м²

 

Усилие, необходимое для перемещения резца , являющееся усилием резания в момент скалывания стружки достигает максимального значения . Из рисунка 2 видно, что:

                             (3.2)

Допуская, что сила резания возрастает от нуля до максимума по закону прямой, найдем ее среднее значение:

 

                                         (3.3)

Очевидно, что при резании определенной древесины при постоянном угле резания выражение величина постоянная, обозначив ее через получим:

                                          (3.4)

где  - удельное сопротивление резанию древесины в торец

 

Работа, необходимая на срезание одного элемента стружки равна:

 

                                     (3.5)

 

Т.е. работа, затраченная на снятие стружки, прямо пропорциональна объему снятой стружки.

 

Мощность , кВт, затраченная на резание, определяется как работа, выполненная в единицу времени, т.е

 

                                           (3.6)

 

где  - время, за которое снята стружка, с

 

Так как то

                                           (3.7)

Из выражения видно, что мощность потребляемая при резании пропорциональна объему древесины, превращенной в стружку за 1 с, т.е.

                                             (3.8)

где  - кВт,  - кДж/м³,  - м³/с

Из курса физики известно, что , тогда:

 

                                        (3.9)

При элементарном резании тогда:

                                                                                   (3.10)

 

При элементарном резании:

 

                   (3.11)

 

где  - основное удельное сопротивление резанию сосны острым резцом при влажности древесины 15-20%, = 45⁰, = 1 мм, МН/м²;

 - поправочные коэффициенты, учитывающие соответственно влияние породы, влажности, угла резания, затупления резца , толщины стружки и температуры

 

Величина  зависит от направления резания по отношению к волокнам древесины. Различают три основных направления резания

 

Рисунок 3.3 – Резание в торец

 

При резании в торец вектор скорости резания и плоскость резания перпендикулярны к волокнам =20..25 МН/м²

Рисунок 3.4 – Резание вдоль волокон

 

При резании вдоль волокон вектор скорости и плоскость резания параллельны волокнам = 10 МН/м²

 

Рисунок 3.5 – Резание поперек волокон

 

При резании поперек волокон вектор скорости перпендикулярен волокнам, а плоскость резания параллельна волокнам = 5 МН/м²

 

Порода древесины оказывает весьма большое влияние на величину удельного сопротивления резанию. Так, если при ре­зании сосны  =1, то при резании осины  = 0,85; лиственницы  =1,1; березы  = 1,3; дуба  = 1,5.

Изменение влажности древесины влечет за собой сравни­тельно незначительные изменения удельного сопротивления резанию. Влажная древесина обладает меньшей прочностью, чем сухая, поэтому сопротивление резанию уменьшается. Од­нако следует иметь в виду, что с увеличением влажности растут силы трения между резцом и древесиной. В тех слу­чаях, когда эти силы значительны (что может рыть при пи­лении, если не изменять величину развода зубьев пилы), ко­эффициент  с увеличением влажности несколько возра­стает.

Удельное сопротивление резанию сильно изменяется от угла резания , особенно при резании в торец. Так, если при  = 45⁰  принять равным 1, то при  = 30⁰  = 0,6; при  = 60⁰  = 1,45; "при  = 75⁰  = 2,4. При поперечном резании это вли­яние незначительно.

 

Таблица 3.1 – Поправочные коэффициенты на угол резания

 

Направление резания	30	45	50	55	60	65	70	80
Поперечное	0,9	1,0	1,03	1,06	1,09	1,12	1,15	1,22
Продольное	0,4	1,0	1,1	1,2	1,3	1,5	1,7	2,4
В торец	0,6	1,0	1,15	1,3	1,45	1,7	2,0	2,8

 

 

Затупление резца оказывает весьма существенное влияние на величину . Если при резании острым элементарным резцом принять  =1, то после двух часов работы  = 1,3; после четырех  =1,5, а после шести часов =1,8.

                                  (3.12)

где Т – время после заточки резца, сек

 

Удельное сопротивление резанию увеличивается с умень­шением толщины стружки. С точки зрения уменьшения удельного расхода энергии на резание более выгодно снимать толстую стружку (более 0,2 мм). Однако при этом следует помнить, что качество обрабатываемой поверхности с увеличением толщины стружки будет ухудшаться.

При резании в условиях отрицательных температур.

                                 (3.13)

 

 

Пиление

Самым распространенным способом механической обработки лесоматериалов является пиление. Пиление – это процесс закрытого резания многолезвийным инструментом, который разделяет древесину на объемно-деформированные части, путем превращения в стружку номинального объема древесины между этими частями.

Пилы имеют полотно и зубчатый венец. Их раз­личают по форме и роду движения. По форме пилы могут быть круглыми, прямоугольными и цепными. Круглая пила (рисунок 1, а) имеет в центре отверстие для закрепления на валу, от которого получает вращательное движение. Пилы с прямоуголь­ным полотном производят пиление при поступательно-возврат­ном движении (рамные пилы) и при непрерывном движении (ленточные пилы).

 

 

Рисунок 3.6 – Типы пил:

а - круглая, б - рамная, в - ленточная, г – цепная

 

Для обеспечения достаточной жесткости рамные пилы закрепляют с двух сторон и их полотна натягиваются. Полотно ленточной пилы непрерывное, оно натяги­вается между двумя шкивами, один из которых является веду­щим. Цепная пила имеет непрерывную пильную цепь, состоящую из отдельных звеньев, шарнирно соединенных между собой и несущих на себе зубья. Пильная цепь натягива­ется между звездочками, одна из которых является ведущей. По роду движения пиление бывает с возвратно-поступательным движением (рамные пилы) и с непрерывным (круглые, ленточные, цепные). В зависимости от положения плоскости пропила относительно волокон древесины различают пиление : продольное, поперечное и под углом.

 

---

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 491; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!