DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
| ŠUMARSKI LIST 1-2/1965 str. 32 <-- 32 --> PDF |
PRILOG PROUČAVANJU SEČIVA I ELEMENATA OŠTRENJA LANACA MOTORNIH PILA Dr SRETEN NIKOLlC docent Šumarskog fakulteta u Beogradu UVOD Zubi lanaca savremenih motornih pila, posmatrano u celini, znatno su savršeniji od ranijih formi zuba pila uopšte, kako sa gledišta teorije rezanja, tako i s obzirom na praktičnost oštrenja. Međutim, značaj i odlike pojedinih elemenata sečiva i oštrenja nisu u literaturi dovoljno osvetljeni, a u praksi se shvaćaju grubo ili čak pogrešno. U ovom radu želimo da bliže odredimo pomenute elemente, njihov značaj i ulogu, s ciljem da doprinesemo daljem usavršavanju sečiva i ustanovljavanju optimalnih elemenata oštrenja. Najpoznatija forma sečiva pila uopšte su trouglasti zubi — tzv. prosti nazub. Njihova glavna odlika je što imaju aktivnu kratku oštricu (»k«) — si. la — koja odvaja iver od dna proreza, dok bočne oštrice (»b«) obrezuju iver sa strane, obrazujući zidove proreza (propiljka). Da bi kratka oštrica odgovorila nameni neophodno je zube oštriti pod relativno velikim uglom (60° i više), što uslovljava odgovarajuću povećanu potrebu za energijom. U smislu TIME-ove teorije rezanja elementarnim sečivom, glavnu ulogu ima baš kratka oštrica. Znatno poboljšanje forme nazuba postignuto je pre nekoliko decenija kada su izdiferencirane funkcije kratke i bočnih oštrica na posebne zube. To je slučaj u pila složenog nazuba (pile račvastih i pile kopljastih zuba), koje su i danas skoro isključivo u upotrebi u eksplotaciji šuma, tamo gde nemehanizovane pile nisu zamenjene motornim (si. lb). U procesu rezanja pilama složenog nazuba, zubi rezači obrezuju iver sa strane, praveći zidove proreza, a zubi strugači imaju ulogu kratke oštrice. Slika 1. Glavna odlika složenog nazuba je relativna mogućnost smanjenja ugla oštrenja zuba rezača, sve do granice koja odgovara materijalu iz koga su izrađene pile, što nije bilo moguće u pila prostog nazuba. Praktično, donja granica |
| ŠUMARSKI LIST 1-2/1965 str. 33 <-- 33 --> PDF |
ugla oštrenja zuba rezača je približno 30°, a optimalni ugao je 35—40°. Međutim sa smanjivanjem ugla oštrenja zuba pila prostog nazuba, kratka oštrica u odnosu na dno proreza (ravan rezanja) stoji sve strmije, tj. sve manje je aktivna. ELEMENTI SEČIVA LANACA MOTORNIH PILA I NJIHOVE FUNKCIJE Približno u vreme kada su pile složenog nazuba skoro potpuno potisnule iz upotrebe pile prostog nazuba (misli se na pile koje se upotrebljavaju u eksploataciji šuma), pojavljuje se nova forma zuba lanaca motornih pila, tzv. »univerzalni zubi«. To je kvalitetno nova forma zuba, posmatrano u celini, ali istovremeno na izvestan način i u izvesnoj meri to je vraćanje na staru formu zuba — na prosti nazub. Ponove su funkcije kratke i bočnih oštrica »skoncentrisane« na jednom zubu. Zapravo, sada je to jedna oštrica na kojoj se razlikuju tri dela: horizontalni, prelazni i vertikalni i koji imaju različite funkcije (si. 2). Slika 2. Horizontalni deo oštrice (Ho), ili, bolje reći, deo oštrice koji je paralelan sa dnom proreza, ima ulogu kratke oštrice, a vertikalni deo (Vo) ima ulogu bočnih oštrica. Prelaz između ova dva dela oštrice je lučnog oblika (Po), tako da ih je dosta teško strogo odvojiti. Horizontalni deo oštrice izložen je znatno manjim specifičnim otporima, s obzirom da se tu radi o tangencijalnom rezanju, pa je moguće i relativno smanjenje ugla oštrenja u odnosu na vertikalni deo sečiva, čime je zadržana prednost diferenciranja uloge. U tom smislu zubi novih lanaca zadržali su prednost zuba pila složenog nazuba. U odnosu na njih imaju prednost u tome što je jednostavnije oštrenje, jer je manje elemenata oštrenja (samo ugao oštrenja i dubina prodiranja zuba), i što je manji ugao rezanja horizontalnog dela sečiva nego zuba strugača. To što je prorez skoro pet puta širi nego u ručnih pila, nedostatak je novih lanaca, ma da nije u toj srazmeri. Znatan deo od ukupnog otpora drvo pruža vertikalnoj oštrici, a taj otpor je praktično konstantan bez obzira na širinu proreza. Napred pomenuti manji ugao rezanja horizontalnog dela sečiva je u znatnoj meri kompenzacija za povećanu širinu proreza. Naime, u zuba lanaca motornih pila ugao rezanja horizontalnog dela sečiva je približno jednak uglu oštrenja, s obzirom da je ugao nagiba svega do 7°. U pila složenog nazuba, zubi strugači imaju ugao rezanja približno 90:l, šio se smatra najnepcvoljnijim slučajem. Tome treba dodati da zubi lanaca motornih pila zahvataju deblji iver, pa sledstveno tome trpe manje specifične otpore (manji je koeficijent otpora), nego što je slučaj u pila složenog nazuba. |
| ŠUMARSKI LIST 1-2/1965 str. 34 <-- 34 --> PDF |
Nova forma zuba lanaca motornih pila danas je skoro isklučivo u upotrebi. Ona je ipak više plod empirije, nego teorije rezanja i za pravilnu pripremu i oštrenje lanaca, kao i za dalji rad na usavršavanju sečiva, značajno je sagledati novo sečivo u svetlosti teorije rezanja. Kao što ćemo dalje videti, nepoznavanje suštinskih odlika sečiva i elemenata oštrenja može da uslovi niz štetnih posledica. UGLOVI OŠTRENJA SECIVA Istakli smo već da je broj elemenata oštrenja zuba lanaca motornih pila manji nego broj elemenata oštrenja nemehanizovanih pila. Ustvari ako se dubina prodiranja zuba u drvo, tj. visinska razlika (h) između horizontalne oštrice i ograničivača dubine, ne smatra elementom oštrenja, ostaje samo jedan elemenat: ugao oštrenja, s obzirom da je razmet zuba dat fabrički. Međutim, daleko je teže jednom definicijom obuhvatiti ugao oštrenja zuba lanaca nego ugao oštrenja zuba nemehanizovanih pila. Praksa suviše grubo »shvata« pojam ugla oštrenja. U literaturi ovo pitanje skoro uopšte nije tretirano. U prospektima firmi koje proizvode motorne pile preporučuje se ugao oštrenja 55—60". Ovo srećemo u prospektima nemačkih firmi. U prospektima švedskih i norveških firmi srećemo formalno znatno manji podatak o uglu oštrenja (35n). Ustvari razlika ne postoji, radi se o istom uglu oštrenja, samo su različite definicije. U prvom slučaju ugao oštrenja se pravilno shvata (na osnovi slike iz prospekta) kao ugao koji zaklapa osa turpije sa pravcem okretanja lanca (si. 3a), dok se u drugom slučaju ugao oštrenja shvata kao ugao koji zaklapa osa turpije sa pravom upravnom na pravac okretanja lanca (si. 3b). Upoređujući ove definicije, odnosno si. 3a i 3b, vidimo da je, u smislu teorije rezanja, ugao oštrenja isti u oba prethodna slučaja. Zapravo u drugom slučaju pod uglom oštrenja se podrazumeva razlika između 90!) i stvarnog ugla oštrenja. Prva definicija, sa stanovišta teorije rezanja, jedino je ispravna i verovatno je iz čisto reklamnih razloga prihvaćena druga varijanta »definisanjas ugla oštrenja. U praksi zbog toga što se ne shvata ova razlika, često dolazi do zabune i oštećivanja lanaca. Pitanje uglova oštrenja zuba savremenih motornih pila ne iscrpljuje se ni prethodnim objašnjenjima. I u jednom i u drugom slučaju suviše se grubo »de |
| ŠUMARSKI LIST 1-2/1965 str. 35 <-- 35 --> PDF |
finiše« ugao oštrenja, pri čemu se polazi samo od toga da on zavisi od položaja turpije prema pravcu kretanja lanca. Međutim, time je određen samo ugao oštrenja vertikalnog dela sečiva. Ugao oštrenja horizontalnog dela sečiva ne zavisi uopštc od ugla koji zaklapa osa turpije sa pravcem okretanja lanca, već zavisi od drugih faktora. Pre svega, s obzirom da se za oštrenje upotrebljavaju valjkaste turpije, ravan oštrenja horizontalnog dela sečiva, njegova prednja strana, ima konkavnu formu. Prema tome, tu se ugao oštrenja mora preciznije definisati. Zapravo ne radi se samo o jednom uglu. Mi ćemo u daljem tekstu imati u vidu pretežno najmanji ugao, nazovimo ga tangentni ugao, a to je ugao koji odgovara koeficijentu pravca tangente koja prolazi kroz zajedničku tačku preseka oštrice i turpije (si. 4). SI. 4 Kao što se na si. 4 vidi, prednja strana sečiva je konkavna. U skoro svih sečiva konveksna, ali praksa to nije prihvatila je bi oštrenje bilo znatno složenije. Odstupanje u suprotnom smeru, tj. umesto konveksne, obrazovanje konkavne forme prednje strane sečiva, predstavlja korak nazad u nastojanju da se sečivo usavrši. Dakle, definisanje ugla oštrenja horizontalnog dela sečiva je dosta teško. Tu moramo razlikovati početni (tangentni) ugao, od pojma ugla oštrenja u celini. Na si. 5 prikazana je zavisnost forme prednje strane sečiva — stepen konkavnosti — od nadvišenja turpije (h) nad oštricom, kao i od prečnika turpije. Na si. 5a isti je prečnik turpije, a različita su nadvišenja. U tom slučaju različiti su i tangentni uglovi, a isto tako različiti su i uglovi oštrenja u celini, tj. različit je stepen konkavnosti. Ovu razliku u početnim uglovima još bolje ilustruje si. 6. U si. 5b prikazan je slučaj zavisnosti ugla oštrenja od prečnika turpije pri istom relativnom nadvišenju turpije nad oštricom (nadvišenje 1/5 prečnika turpije). U tom slučaju početni ugao oštrenja je uvek isti, bez obzira na prečnik turpije, ali je stepen konkavnosti prednje strane sečiva različit, tj. različit je ugao oštrenja u celini. |
| ŠUMARSKI LIST 1-2/1965 str. 36 <-- 36 --> PDF |
SI. 6 Na osnovi ovih razmatranja možemo izvesti vrlo značajne zaključke o zavisnosti ugla oštrenja od prečnika turpije i nadvisenja turpije nad oštricom. Kao što se vidi nadvišenje je najvažnije, pa ćemo, s obzirom na veliki praktični zna- SI. 7 |
| ŠUMARSKI LIST 1-2/1965 str. 37 <-- 37 --> PDF |
čaj ovog pitanja, sagledati ovo u celini i detaljnije. Najbolju sliku o ovoj zavisnosti dobićemo na osnovu matematičke analize. Na si. 7 prikazan je presek horizontalnog dela sečiva i oštrice, kao i presek turpije. Tačka u kojoj se dodiruju »teoretska oštrica« (presek prednje i zadnje strane sečiva) i turpija obeležena je sa »M« i ima koordinate »x« i »y«. Koeficijent pravca prave koja prolazi kroz tačku »M« i centar kruga (koordinatni početak) je y Ki = —, x a koeficijent pravca tangente na krug u tačci »M« je 1 K = Ki U slici se vidi da je x = — y r2 — y2, a odgovarajuća ordinata y = r — h, gde je: — r, poluprečnik turpije, a — h, nadvišenje turpije nad oštricom. Prema tome je x = — ^ r2 — (r — h)2, a koeficijent pravca tangente r2 — (r — h)2 CD (r — h)2 Ako umesto apsolutnog nadvišenja (h) turpije nad oštricom uzmemo relativnu vrednost (u delovima od poluprečnika )i stavimo da je h = c r, onda se posle odgovarajuće zamene u jednačini I dobije r2 — (r — c r)2 K (r — c r)2 Sređivanjem prethodnog izraza dobije se da je 2c — c2 K = (2) 2c + c2 Jednačina 2 pokazuje da je pri istom relativnom nadvišenju turpije »h«, u delovima od poluprečnika turpije, tangentni ugao oštrenja konstantna vred2 nost bez obzira na prečnik turpije. Na primer za (nadvišenje) c = —, dobije se 5 da je K = 1,333, što odgovara uglu od 53°. |
| ŠUMARSKI LIST 1-2/1965 str. 38 <-- 38 --> PDF |
Pomoću jednačine 2 možemo izračunati tangentni ugao oštrenja za bilo koje nadvišenje turpije izraženo u delovima prečnika turpije. Zavisnost tangentnog ugla od nadvišenja »h« prikazana je u si. 8. ´ 90 80 s 70 60 < 50 I 40 UJ w 30 O 20 < o 10 01 02 04 Q6 08 1.00 NADVIŠENJE U DELOVIMA OD POLUPREČNIKA TURPIJE SI. 8 Na si. 8 vidimo da tangentni ugao može imati, u zavisnosti od nadvišenja turpije, sve vrednosti od 0—90°. Kada je ugao oštrenja veliki to ne znači da se režim rezanja proporcionalno pogoršava, ali kao što je poznato zavisnost postoji. S druge strane kad je nadvišenje sasvim malo tada je tangentni ugao vrlo mali. Pri malom uglu oštrenja realna oštrica se obrazuje na većem odstojanju od tzv. teoretske oštrice, take da se vrlo brzo naruši uspostavljeni optimalni odnos visine oštrice i ograničivača dubine. Uz to nepotrebno se troši zub. U vezi sa intenzivnijim zatupljivanjem sečiva kad je tangentni ugao oštrenja vrlo mali, da istaknemo još da pojmom »tangentni ugao« nije obuhvaćen najkarakterističniji ugao, s obzirom na otpore drveta rezanju. Što je tangentni ugao manji sečivo se brže zatupljuje, a to ima za posledicu povećanje realnog početnog ugla oštrenja. Što je sečivo zatupljenije realni početni ugao oštrenja je veći. Zavisnost tangentnog ugla oštrenja od nadvišenja turpije je vrlo velika pa iz toga proističe i značaj preciznosti oštrenja. Jasno je da precizno oštrenje nije moguće obaviti bez preciznih naprava kojima bi se odredio ugao turpije prema smeru kretanja lanca i nadvišenje turpije nad horizontalnom oštricom. Nažalost |
| ŠUMARSKI LIST 1-2/1965 str. 39 <-- 39 --> PDF |
u nas je česta praksa, da zbog nedostatka pomenutih naprava, radnici oštre zube lanaca bez upotrebe naprava, što se negativno odražava na produktivnost rada, trajanje lanca, oštećuje se motor i dr. Pri upotrebi naprava za oštrenje treba imati u vidu da su naprave namenjene samo za određeni prečnik turpije, jer se nadvišenje turpije »h« ne može regulisati; ono je konstantno bez obzira na prečnik turpije. Negativne odlike prednje strane sečiva — konkavnost i dr. — mogle bi se otkloniti upotrebom specijalnih turpija, čija bi izrada bila jednostavna kao i običnih turpija koje su u upotrebi. Turpija bi trebalo da ima naizmenično ravne i steine površine. Ravnim stranama turpije obrazovala bi se prednja ravan horizontalnog dela sečiva, a sfernim površinama bi se obrazovala prelazna i vertikalna oštrica. Još bolje je rešenje mehanizovano oštrenje brusnim pločama koje bi imale sličan profil. Pri oštrenju valjkastim turpijama, s obzirom da turpija ne zauzima upravan položaj na šinu pile, horizontalna oštrica ne stoji upravno na smer rezanja već koso, približno pod uglom oštrenja vertikalnog dela sečiva. Ovaj ugao ne sme se shvatiti kao ugao oštrenja horizontalnog dela sečiva. Sva dosadašnja razmatranja odnose se na horizontalni i vertikalni deo sečiva. Pitanje elemenata oštrenja prelaznog dela sečiva je još složenije. Ono što je rečeno za horizontalni deo sečiva važi i za prelazni deo samo kao jedan granični slučaj, a ono što je rečeno za vertikalni deo sečiva važi kao drugi granični slučaj. Drugim recima elementi oštrenja prelaznog dela sečiva zavise od svih faktora od kojih zavise elementi oštrenja horizontalnog i vertikalnog dela sečiva. Prelazni deo oštrice je lučnog oblika. Tačnije, i vertikalni deo oštrice je u vidu luka, s tim što je njena projekcija na profilnici vertikalna. Prečniku luka prelaznog dela oštrice treba da odgovara prečnik turpije, što je još jedan momenat koji potencira značaj prečnika turpije. ZAKLJUČAK Sečiva lanaca savremenih motornih pila, uzevši u celini, znatno su savršenija od sečiva nemehanizovanih pila. Glavne prednosti su: 1. mogućnost oštrenja pod manjim uglom onog dela sečiva koji ima ulogu kratke oštrice, odnosno zuba strugača (horizontalnog dela sečiva); 2. Znatno manji ugao rezanja horizontalnog dela sečiva i 3. Manji broj elemenata oštrenja i s tim u vezi olakšano oštrenje. Upotreba valjkastih turpija za oštrenje ima za posledicu obrazovanje konkavne forme prednje strane sečiva, što smatramo nedostatkom s obzirom da prednja strana sečiva treba da bude konveksna ili bar ravna. Ovaj nedostatak se može otkloniti upotrebom turpija odgovarajuće forme ili specijalnih brusnih ploča. Pojam ugla oštrenja zuba lanaca savremenih motornih pila znatno je složeniji nego što je to slučaj u nemehanizovanih pila. Ugao oštrenja vertikalnog dela sečiva zavisi od ugla koji zauzima turpija prema smeru kretanja lanca, a ugao oštrenja horizontalnog dela sečiva zavisi od prečnika turpije i od nadvišenja turpije nad horizontalnom, oštricom. Pri istom relativnom nadvišenju isti je tzv. početni (tangentni ugao), ali je različit stepen konkavnosti, odnosno sledstveno tome različit je ugao oštrenja u celini. J"z ovoga proistiće veliki značaj preciznosti oštrenja, koje se ne može obaviti bez odgovorajućih naprava za |
| ŠUMARSKI LIST 1-2/1965 str. 40 <-- 40 --> PDF |
oštrenje. Zavisnost ugla oštrenja od prečnika turpije i nadvišenja »h« je jako izražena, što se pri oštrenju bez upotrebe odgovarajućih naprava negativno odražava na kvalitet oštrenja. Ovim razmatranjima obuhvatili smo najvažnije faktore u vezi sa oštrenjem zuba lanaca motornih pila koje se danas upotrebljavaju u eksploataciji šuma. Iz izloženog dovoljno je jasno da je mišljenje o težini oštrenja zuba motornih pila relativno i da se više odnosi na vreme i napor, a mnogo manje na složenost oštrenja i potrebnu preciznost. LITERATURA 1. Anikin , B. P.: Mehanizacija lesorazrabotok, 1940. 2. Popović , V.: Iskorišćavanje šuma, 1954. 3. Beršadskij , A. L.: Rezanie drevesini, Moskva, 1956. THE CUTTER AND THE ELEMENTS OF SHARPENING POWER-SAW CHAINS Summary The author deals with the elements and the significance of the cutter and with the sharpening of power-saw chains used in logging. He points out the superiority of the new tooth form (Fig. 2) over the old tooth form of non-mechanized saws (Fig. 1). In the introduction he explains the role of individual elements of the cutter in the light of the theory of the wood-cutting process. On a tooth edge the author distinguishes three parts: horizontal (Ho), vertical, transition (Po). On explaining the role of the individual parts of the cutter or the edge, he points to the rough notion of the elements of sharpening in practice, and after some critical comments gives the definitions of the sharpening angles for the individtial parts of the cutter. The major part of the paper is engaged with the question of the dependence of the sharpening angle of the individual part on the file diameter and other factorj. The author stresses that sharpening angle of the vertical part of cutter depends on the angle which takes the file axis towards the direction of the chain motion, but ho likewise points to the fact that the sharpening angle of the horizontal part of the cutter does not depend on the file angle mentioned towards the direction of the chain motion. He illustrates this in Figs. 5, 6, and 8, presenting also a matematical expression for these relations. Equation 1 represents the dependence of the sharpen´n^ angle of the horizontal cutter part (minimum angle) on the file diameter and the tile superelevation above the cutter edge. Equation 2 indicates the dependence of the sharpening angle of the horizontal cutter part on the so-called relative file superelevation above the cutter edge only, while the diagrammatic representation of this dependence is given in Fig. 8. According to the author, the sharpening angle of the horizontal part does not depend at all on the angle which the files towards the direction of the chain motion, but only on the file superelevation above the cutter edge. In this connexion the author introduces the concept of the so-called minimal or tangent angle of sharpening from which he distinguishes the over-all angle of sharpening — the concavity of the cutter front-side. When the file superelevation above the cutter edge remains the same in the relative amount (in parts of file diameter), then also the initial sharpening angle remains the same (Fig. 5b). On the basis of an analysis of the elements and role of the indicidual parts of the cutter edge, the author draws the conclusion about the superiority of the new cutter over the teeth of non-mehanized saws, and in doing so he especially points to a smaller cutting angle and the sharpening angle of the horizontal cutter part. Then he stresses the significance of precision sharpening, and the drawbacks when the sharpening operation is performed without adequate devices. He also points to the imperfections of sharpening with cylindrical files. |