Расчет многопильного деревообрабатывающего станка

Скорость подачи материала 34, 44, 65 м/мин. При перестановке цепи с одной пары звездочек (6-8) на другую (7-9) можно получить еще три скорости подачи 42, 55 и 82 м/мин.

3.2 Расчет скорости подачи

Движение от электродвигателя передается на подающий валец. Кинематическая цепь включает две зубчатые передачи и две цепные передачи. Общее передаточное отношение i2,19:

, (2)

где:              nI – частота вращения вала I, равная частоте вращения вала двигателя;

nVII – частота вращения вала VII, на котором смонтирован подающий валец.

Так же общее передаточное отношение i2,9 может быть найдено из выражения:

. (3)

Выразив передаточные отношения кинематических пар через размеры их элементов, получаем:

, (4)

Подставляя заданные значения в выражение (4), получаем:

.

Из выражения (2):

.

На валу VII закреплен подающий валец, окружная скорость которого будет соответствовать скорости подачи U, м/мин:

, (5)

где dв – диаметр подающих вальцов, мм;

nVII – частота вращения подающих вальцов (вала VII).

3.3 Расчет скорости резания

Движение от электродвигателя передается на пильный диск. Кинематическая цепь включает клиноременную передачу. Передаточное отношение i25,26:

(1)

где:              nVIII – частота вращения вала VIII, равная частоте вращения вала двигателя;

nIX – частота вращения пильного вала IX.

Из выражения (1), получаем частоту вращения пильного вала IX:

.

На валу IX закреплена пила, окружная скорость которой будет соответствовать скорости резания V, м/с:

,

где D – диаметр пилы, мм;

n – частота вращения пильного вала, об/мин

.

Для кинематической схемы табличные и полученные значения вносим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 Расчет кинематической цепи

3.4 Расчет потерь мощности в элементах кинематической цепи

Для построения ручьевой диаграммы потерь необходимо рассчитать потери мощности в каждой передаче кинематической цепи. Расчет начинается от двигателя и заканчивается исполнительным органом (для механизма резания и механизма подачи). Потери в каждом элементе определяют через его КПД. Мощность N, отводимая после каждого элемента, и потери в нем N определяются:

, (7)

, (8)

где:              i – порядковый номер элемента;  – КПД элемента кинематической цепи (табличное значение) Расчет потерь мощности в механизме привода подачи оформим в виде таблицы 3.2

Таблица 3.2 Расчет потерь мощности

Общий КПД механизма подачи определяется по формуле (9):

Мощность, необходимая на подачу определяется по формуле (10):

Рисунок 3.1 – Ручьевая диаграмма потерь мощности в механизме привода подачи.

Расчет потерь мощности в механизме привода резания оформим в виде таблицы 3.3.

Таблица 3.3 Расчет потерь мощности

Рисунок 3.2 – Ручьевая диаграмма потерь мощности в механизме привода резания

Общий КПД механизма резания определяется по формуле (11):

Мощность, необходимая на резание определяется по формуле (12):

3.5 Решение обратной задачи по резанию

Методика выбора скорости подачи состоит в следующем. С привлечением справочных материалов рассчитывают наибольшую скорость подачи исходя из условий:

−   полного использования мощности привода механизма резания U;

−   обеспечения заданного уровня шероховатости обработанной поверхности по ГОСТ 7016-82 − U.

−   работоспособности инструмента (для пил – из условия нормального заполнения емкости впадины между зубьями) − Uд.

К назначению должна рекомендоваться минимальная из полученного ряда расчетных значений скорости подачи.

Выбранная скорость подачи U должна находиться в пределах кинематических возможностей станка, то есть

Umax < U < Umin, где Umax … Umin

– диапазон скоростей подачи станка (по кинематическому расчету). Если скорость подачи ограничивается кинематикой станка, делается заключение о целесообразности модернизации механизма подачи.

3.5.1 Расчет скорости подачи по мощности резания

Мощность резания Nрез, кВт, определяется по «объемной» формуле (13):

где k – удельная работа резания, Дж/см3;

В – ширина пропила, мм;

Н – высота пропила, мм,

U – скорость подачи, м/мин.

Удельная работа резания определяется по формуле (14):

где kт – табличное значение удельной работы резания, Дж/см3;

a0 – поправочный коэффициент.

Поправочный коэффициент определяем по формуле (15):

где поправочные коэффициенты оформим в виде таблицы 3.4:

Таблица 3.4 Поправочные коэффициенты

Ширина пропила определяется по формуле (16):

,

где b – толщина пилы, мм;

b′ - развод зубьев пилы на сторону, мм.

Скорость подачи определяется по формуле (17):

где Uz – подача на зуб, мм; z – число зубьев пилы;

n – число оборотов пилы, об/мин.

Подставляем (14), (15),(16), (17) в формулу (13) и выражаем Кт·Uz:

По таблице определяется [2, с. 22] Uz = 0,2, Кт = 60 Дж/см3.

Тогда скорость подачи найдется по формуле:

3.5.2 Расчет скорости подачи по заданному уровню шероховатости обрабатываемой поверхности

Для определения скорости подачи при пилении воспользуемся зависимостью шероховатости поверхности пропила от подачи на зуб Uz при различных углах цвых и способах подготовки инструмента. По найденному в соответствии с заданной шероховатостью Rz max значению Uz определяем скорость подачи по формуле:

Рисунок 3.3 – Пиление со встречной подачей

Определяем угол выхода пилы из заготовки по формуле (18):

где R – радиус пилы, мм;

Н – толщина заготовки, мм;

h – расстояние от центра пилы до поверхности заготовки.

(19)

где h3 – высота зуба, мм;

t – шаг зубьев пилы, мм:

………. (20)

где D – диаметр пилы, мм;

z – число зубьев пилы.

Принимаем h3 = 12 мм.

Угол входа определяется по формуле (21):

Средний угол определяется по формуле (22):

Зубья пилы разведенные, по таблице определяем Uz = 0,75, так как цвых = 61,64 и Rz max =500 мкм.

Отсюда определяем скорость подачи по формуле (17):

3.5.3 Расчет скорости подачи по работоспособности инструмента

Напряженность работы впадины между зубьями пилы характеризуется коэффициентом напряженности:

где и = 0,35…0,55 – коэффициент формы зуба;