Разработка рациональных режимов резания при эксплуатации пил круглых (стр. 5 из 5)
2. Расчетная часть
2.1 Кинематический расчет механизмов резания и подачи (Vр, Un)
Скорость главного движения V, м/с:
Определим наибольшую скорость подачи по мощности резания.
Pдв.=3,2 кВт;
Pрез= Pдв.∙ηп.п= 3,2.∙0,99=3,168 кВт
2.2 Расчет полезной мощности механизма резания и подачи, исходя из технических характеристик привода станка, построение ручьевой диаграммы
Мощность двигателя привода пильного вала:
Pдв.=3,2 кВт
Полезная мощность двигателя привода пильного вала:
P= Pдв∙ηп.п.
P= 3,168 кВт
где ηп.п − КПД одной пары подшипников, 0,99.
P1 = Pдв∙ηм.=3,2∙0,99=3,168 кВт
Δ= Pдв- P1=3,2-3,168=0,032 кВт
Ручьевая диаграмма
2.3 Расчет и анализ предельных режимов обработки (использование полной полезной мощности) из условия качества поверхности и производительности инструмента
Оптимальные режимы резания должны обеспечивать высокую
производительность, необходимую точность и класс шероховатости поверхности обработки при наименьших затратах древесины, труда и энергопотреблении.
1) определяем кинематический угол встречи θ и sinθ:
sinθ = 57 h/[R(arcsin(a + h)/R – arcsin a/R)],
где:
а – подъем стола над центром вала, мм;
а = R – 70 – 10 = 200 – 70 – 10 = 120 мм.
sinθ = 57*70/[200(arcsin(120+70)/200 – arcsin120/200)] = 0.57
θ = arcsin0.57 = 35°
2) приращение затупления резца за время его работы:
∆ ρ = ε * n * h * T/(1000 * sinθ),
где,
ε – коэффициент затупления резца на пути резания 1 м,
для сосны – ε = 0.001 мкм/м
∆ρ = 0.001 * 3000 * 70 * 480/(1000 * 0.57) = 176 мкм.
∆ρ = 176 что слишком велико. При 40-60 мкм образуется ворсистость стенок пропила. Найдем оптимальное время пилы до переточки с условием, чтобы
25мкм. 
;Коэффициент, учитывающий затупление резца:
(0,2 ∙25)/10=10;3) подача на резец:
Uz = 1000 * U/(z * n),
где:
U – скорость подачи (U = 5÷33 м/мин).
Uzmax = 1000 * 33/(72 * 3000) = 0.15 мм,
Uzmin = 1000 * 5/(72 * 3000) = 0.02 мм
4) удельное сопротивление резанию по передней поверхности резца:
к = 62 – 14 * b + (0.42 – 0.006 * γ)* β1,
где:γ – передний угол; γ = 90° – δ = 90° – 115° = – 25°;
b – ширина пропила (b = S + 2 * S’ = 2.5 + 2 * 0.5 = 3.5 мм);
β1 – угол заточки боковой кромки резца, β1 = 45°.
к = 62 – 14 * 3.5 + (0.42 – 0.006 * (–25°))* 45° = 38.65 Н/мм2.
Удельная сила резца по задней поверхности резца p = 1 Н/мм
5) среднее условное давление резания:
К = к + аρ * p/Uz = 38.65 + 1.5 * 1/0.15 = 48,5 Н/мм2
6) мощность резания:
Pрез= Pдв.∙ηп.п= 3,2.∙0,99=3,168 кВт
7) сила резания
Fк = 1000 * Pрез /V = 1000 *3,168/62.8 = 50 Н
8) сила сопротивления подаче:
Q = 0.5 * Fк = 0.5 * 64 = 25 Н
9) определим скорость подачи по шероховатости. Для обеспечения шероховатости Rzmax = 315-500 мкм(класс шероховатости 3-4) для пил с разведенными зубьями подачу на зуб по шероховатости принимаем Uz = 0.2 мм
U(Rzmax)= Uz * z * n/(60 * 1000) = 0.2 * 72 * 3000/(60 * 1000) =0,72 м/мин
Построим график скоростей подачи при полном использовании мощности механизма резания.
Подача на резец определяется по следующей формуле:
Uz = [6*107 * Ррез/(b * h * n * z) – аρ * p]/к, мм.
Uz = [6*107 * 3,168/(3,5 *70 * 3000 * 72) – 1,5 * 1]/38,65=0,05мм
UN = Uz * z * n/1000
UN=0,05*72*3000/1000=12 м/мин
Все расчеты сведем в таблицу.
Таблица
| Показатели | |||||
| h, мм | sinθ | ∆ρ, мкм | аρ | Uz, мм | UN, м/мин |
| 10 | 0,37 | 25 | 1.5 | 0,6 | 132 |
| 30 | 0,46 | 25 | 1.5 | 0,17 | 38 |
| 50 | 0.52 | 25 | 1.5 | 0.09 | 20 |
| 70 | 0.57 | 25 | 1.5 | 0.05 | 12 |
По данным таблицы построим график UN= f (h):
График показывает как должна изменяться скорость подачи при поперечной распиловке на круглопильном станке с высотой пропила, изменяющейся в пределах 10÷70 мм при полном использовании мощности привода механизма резания.
2.6 Расчет потребного количества дереворежущего и абразивного инструмента на год
Различают три вида исчисления потребности в режущем инструменте: годовую потребность; переходящий запас инструмента на складе предприятия; оперативный фонд инструмента в работе и заточке.
Годовой расходный фонд (в шт.), можно вычислить из количества и длительности работы основного технологического оборудования
по формуле:
где Т – время работы инструмента в году, ч;
z=4 – число одинаковых инструментов в комплекте на один станок;
a=7 мм – величина допускаемого стачивания рабочей части режущего инструмента;
b=0.22 мм – величина уменьшения рабочей части инструмента за одну переточку;
а/b= 29 – возможное число переточек за срок службы инструмента;
t=2 ч – продолжительность работы инструмента между двумя переточками;
k=0.15 – коэффициент, учитывающий поломку и непредвиденные расходы инструмента (по данным из [2] таблица 11.1).
Для определения длительности работы инструмента на планируемый период времени необходимо установить календарный фонд времени в соответствии с принятым режимом работы предприятия и учитывать время не только на технологические операции, но и на техническое обслуживание станка:
Т= l ∙ m ∙ Tсм ∙ η ;
l= 252 – число рабочих дней в году,
m= 2 – число смен,
Tсм =7 ч – продолжительность смены,
η= 0.8 – коэффициент загрузки, тогда:
Т=252∙2 ∙ 7 ∙ 0,8=2822,4 ч;
В итоге получим:
А=2822,4∙4∕ [31∙30∙(1-0,15)]= 12 шт;Потребное число абразивных инструментов в год для заточки данного вида дереворежущего инструмента определяется по формуле:
где ba=0,110 шт. (по данным [2] таблица 11.2) – расход абразивного инструмента на одну заточку (круги алмазные):
Аа=2822,4∙4∙0,110∕ [30∙(1-0,15)]= 51 шт.
Основной резерв уменьшения расхода пил – сокращение коэффициента случайной (аварийной) убыли, что требует правильной подготовки инструмента и эксплуатации.
2.7 Выводы по разделу
В этом разделе была получена скорость подачи, позволяющая получить поверхность заданного класса шероховатости. Произведены расчеты силовых показателей, а также получены количество дереворежущего (А=12 шт) и абразивного инструмента, нужного для заточки (Аа=51 шт).
Список использованной литературы
1. Ф.М. Манжос. Дереворежущие станки.
2. А.Э. Грубе, В.И. Санев. Основы теории и расчета деревообрабатывающих станков, машин и автоматических линий.
3. А.Л. Бершадский, Н.И. Цветков. Резание древесины.
4. И.З. Винников, М.И. Френкель. Устройство сверлильных станков и работа на них.
5. П.С. Афанасьев. Конструкции деревообрабатывающих станков.
6. М.Д. Бавельский. Гидропневмоавтоматика деревообрабатывающего оборудования.
7. В.В. Амалицкий, В.В. Амалицкий. Оборудование отрасли.
8. Кузнецов. Атлас конструкций деревообрабатывающего оборудования.
9. Зотов. Подготовка и эксплуатация дереворежущего инструмента.
10. Н.В. Маковский. Теория и конструкции деревообрабатывающих машин.
11. Паспорт станка.
1 – педаль, 2 – маховичок подъема колонки, 3 – рукоятка зажима колонки, 4 – стол с роликами, 5 – ограждение, 6 – пила, 7 – электродвигатель, 8 – направляющая линейка, 9 – суппорт, 10 – гидроцилиндр, 11 – колонка, 12 – станина, 13 – электродвигатель гидропривода подачи
