Расчет многопильного деревообрабатывающего станка

у = 0,5…2,0 – коэффициент напряженности;

t – шаг зубьев пилы, мм:

Н – высота пропила, мм.

Из формулы (23) выражаем и находим Uz:

Искомая допустима скорость подачи определяется по формуле (17):

Из полученного ряда скоростей подач выбирается наименьшая U = 28 м/мин. В данном случае ограничение скорости подачи происходит по мощности резания.

3.6 Расчет сил и мощности резания

Функциональная схема станка совместно с планом сил изображенная на рисунке 6.

Рисунок 6 – Функциональная схема станка ЦА-2А

1 – круглая пила, 2 – нижние приводные вальцы; 3 – стол; 4 – верхний подающий валец с расклинивающимся диском; 5 – зубчатый диск; 6 – когтевая завеса.

Окружная касательная сила резания определяется по формуле по формуле:

Нормальная окружная сила резания определяется по формуле:

где m – переходный множитель от касательной силы резания к нормальной. По таблице 2 m = 0,25.

U = 28 м/мин; Uz=0,2 мм; Кт=60 Дж/см3.

Удельная работа резания k определяется по формуле (14):

Составляющая силы резания, направленная вдоль подачи, определяется по формуле (26):

Составляющая силы резания, направленная нормально к подаче, определяется по формуле (27):

Расчет потребляемой мощности на резание находится по формуле (22):

Расчет потребляемой мощности на резание электродвигателем находится по формуле (23):

3.7 Составление уравнения тягового баланса по расчетной схеме

Уравнение тягового баланса имеет следующий вид

где Т – тяговое усилие, необходимое для осуществления подачи заготовки при обработке;

Рс – суммарная сила сопротивления;

б = 1,3…1,5 – коэффициент запаса.

где Q3 – вес заготовки, Н;

f – коэффициент трения скольжения древесины о поверхность стола [2. с. 20].

где м – коэффициент сцепления рифленого вальца с заготовкой.

Приравниваем уравнения через коэффициент б:

Отсюда,

Решая это уравнение, получаем q = 163,96 Н.

Отсюда,

Потребляемая мощность двигателя механизма подачи определяется по формуле (33):

4.Технико-экономические показатели

Лесозаготовительная и деревообрабатывающая промышленность Российской Федерации, несмотря на значительные достижения в сфере техники, технологии, организации и управления производством, все еще отстает от передовых отраслей по своему техническому уровню, организацией и эффективностью.

Такие обстоятельства выдвигают перед специалистами ряд сложных и важных задач в области проектирования и расчета новых производственных систем, организации их функционирования, овладение навыками управления ими с учетом специфических особенностей деревообрабатывающего производства.

Почти все отрасли лесозаготовительной и деревообрабатывающей промышленности по своим характеристикам относятся к дискретного типа производствам. Здесь есть немало однотипных изделий. Основные определяющие параметры выпускаемой продукции имеют дискретный характер. Широко используется технологическое оборудование универсального назначения. Характерной особенностью такого дискретного производства является прежде сложность анализа показателей его эффективности. К тому же такое производство сложное в организации и управлении.

Специализация производства, характерная для современных деревообрабатывающих предприятий, позволяет использовать в широких масштабах технологические процессы массового и серийного производства. Основными технико-экономическими характеристиками технологических процессов массового и серийного производства является производительность, экономическая эффективность, надежность. Поскольку повышение производительности и экономической эффективности является одной из основных задач проектирования новых и модернизации старых технологических процессов и производственных систем, то предлагаемые инженерные и экономические решения должны направляться на выполнение именно этих актуальных задач. В соответствии с тем и в интересах всего общества перед деревообрабатывающим производством возникают такие большие и важные задачи:

- Повышение производительности труда и эффективности производства за счет повышения уровня автоматизации, рационализации оборудования и технологических процессов, внедрение новых форм организации и управления производством;

- Оптимизация технологических процессов для получения наибольшей эффективности;

- Внедрение гибкого автоматизированного производства на базе использования робототехнических устройств и вычислительной техники;

- Оптимизация организации и управления на различных уровнях производства на базе современных экономико-математических методов и компьютерных средств.

Особенность очерченных задач заключается в необходимости ускоренного развития фундаментальной для деревообработки области науки - технологии, экономики и управления на основе технической кибернетики, вычислительной техники, широкой математизации прикладных знаний.

Всякий технологический процесс обработки древесины требует определенных затрат времени, энергии, сырья, материалов и других составляющих, необходимых для нормального производственного процесса. Чтобы обеспечить целенаправленное, определенное технологией проведения процесса, необходима также соответствующая информация. В выследи взаимодействия материально, энергетической и информационной составляющих технологического процесса в рамках общей технологической схемы на выходе процесса получаем конечный продукт, имеющий определенные информационные характеристики о его свойствах.

В реальных условиях деревообрабатывающего производства невозможно локализовать в пространстве указанные выше составляющие технологического процесса - материальную, энергетическую и информационную. Сырье, например, проходит в технологическом процессе как основа материальной составляющей. Но это же сырье одновременно несет информацию о своих свойствах, определенные требования к технологическому процессу, а также характеристики будущих изделий. Аналогично система управления может выполнять общие функции с системой преобразования энергии.

В анализируемой структуре информация является содержательным и одновременно гибких составляющей технологического процесса. Она охватывает в себе всю начальную информацию (о сырье, режиме, необходимых параметрах и характеристики конечного продукта), рабочую или оперативную (о текущих значениях контролируемых и управляемых параметров) и управляющие, по которой ведется процесс для удержания его в заданном режиме.

Консервативной и практически неуправляемой в понимании целенаправленного изменения свойств является материально составляющая. Поэтому все управление в структуре информации следует направлять на наиболее полное использование имеющейся материально составляющей в рамках данной технологии. Однако высокоэффективные организация и управление возможны только при условии всестороннего изучения физико-механических, тепловых, химических и технологических основ рабочих процессов.

Характерной особенностью процессов обработки древесины является то, что сам объект обработки относится к предметам биологического типа, которые имеют свою историю развития.

Согласно системно-структурного метода изучения сложных систем, к которым относятся производственные и технологические процессы деревообработки, исследовать сами объекты обработки надо в их тесном взаимодействии с технологией (независимо от носителя конкретных свойств - будь это мебельная заготовка или пиловний сортимент, паркетная дощечка или фанерная сырье. Поэтому оценивать свойства и связи между элементами следует на двух совершенно отличных уровнях: первичном и вторичном, морфологическом и технологическом.

Дерево как всякий биологический объект воспринимает на себя много разнообразных влияний, сопровождают его развитие. Влияние почвы, климата, освещенности, водного режима, наследственные и другие особенности развития предопределяют определенную четко выраженную индивидуальность технических свойств. Большая изменчивость этих свойств наблюдается не только у деревьев разных пород, но и в пределах одной породы и одного дерева, но в разных его частях. То есть уже на первичном уровне наблюдается большое разнообразие макро-и микроструктуры, особенностей геометрических форм в пределах одного вида, не говоря уже о разнообразии этих признаков в разных видах.

Поэтому в условиях обработки древесины надо различать изменение физико-механических свойств для разных пород; для отдельных стволов одной породы; для различных сечений в одном стволе; для различных точек одного сечения и для различных направлений в одном микрообъеме. Традиционное возведения всех видов резки древесины к комбинации трех основных - продольной, поперечной и торцевых уже не позволяет детально анализировать большинство сложных видов резки. Еще до недавнего времени процессы остаточно полно описывали лишь средними значениями показателей и характеристиками условий, вызывающих их соответствующие отклонения. В современных условиях такой подход уже не может удовлетворить исследователей.

В последние годы в связи с бурным развитием и широким проникновением во все области знаний кибернетических идей, вычислительной техники и в связи с "математизации" знаний многих исследователей уже перестал удовлетворять традиционный аппарат, используемый для описания процессов обработки древесины, анализа их эффективности, организации и управления. Теперь все большее применение приобретают методы математической статистики и теории вероятностей, спектрального и корреляционного анализов, массового обслуживания и имитационного моделирования.

Лесозаготовительная и деревообрабатывающая отрасли производства имеют дело с особым предметом труда биологического происхождения. Поэтому здесь проявляется весьма специфические особенности, которые следует учитывать для успешного решения задач разработки технологических операций и производственных процессов, технологического оборудования и систем управления, а также задач организации и управления производством. Недооценка особенностей древесины как предмета труда, специфической технологии и оборудование уже прибегли знать неоднократными негативными последствиями в отрасли.

Основные особенности деревообрабатывающих производств можно условно разделить на четыре группы - свойства предмета труда (древесины), особенности технологии, оборудование и особенности систем управления.

Предмет труда (древесину) характеризуют, как отмечено ранее, следующие особенности: характеризуют, как отмечено ранее, следующие особенности: 

1. Большая неоднородность свойств даже в однородных партиях. Выражается она изменчивостью физико-механических и геометрических параметров.

2. Малая жесткость на изгиб, что обусловлено низким значением модуля упругости первого рода. Это приводит к значительной деформируемости в базировании.

3. Достаточно низкое значение удельных затрат энергии - примерно в тысячу раз меньше, чем на обработку металла.

4. Склонность к возникновению низкочастотных резонансных продольных колебаний обрабатываемого материала, обусловленное низким значением модуля упругости первого рода и периодичностью действия составляющих сил резания фрезерных головок или ножевых валов.

Согласно технологический процесс отличают следующие основные особенности:

1. Большая длина технологических потоков и коммуникаций (от потоков первичной обработки древесины до потоков изготовления плитных материалов и многих других).

2. Разнообразие видов обработки, сосредоточенных в одном производстве.

3. Массовость производства и большое количество сорто-типоразмеров деталей и полуфабрикатов, одновременно находящихся в производстве.

4. Подавляющее количество проходных технологических операций.

5. Существенно нестабильная длительность выполнения даже однородных операций. Технологическое оборудование выделяется такими своими особенностями:

1. Преимущественное место здесь занимают станки общего назначения.

2. Процессы обработки мимолетные. Скорости подачи достигают 200 м / мин, а скорости резания - 200 м / с.

3. Тяжелые условия работы; 

- Большой диапазон изменения сил резания;

- Большая запыленность, влажность, значительные перепады температур; 

- Довольно низкий уровень технологического обслуживания.

Системам управления производственными процессами свойственно следующее:

1. Широкое использование систем с оператором в контуре управления.

2. Отсутствие датчиков параметров процессов, отсутствие обоснованных должным образом метрологических основ измерения.

3. Операторы, как обычно, работают в условиях острого дефицита времени и информации.