Конструктивный анализ станка ЦДК-5

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Для выполнения разнообразных технологических операций в лесопильно-деревообрабатывающем производстве применяют большое число типов и моделей станков. Круглопильные станки, как наиболее распространённые, используются во всех производствах.

По технологическому назначению круглопильные станки делятся на группы для поперечного, продольного, и смешанного распиливания древесины, а так же для раскроя листовых и плитных древесных материалов. Ещё их делят на группы по виду обрабатываемого материала:

· Круглопильные для поперечной распиловки круглых лесоматериалов

· Круглопильные для продольного распиливания брёвен

· Обрезные для досок станок кинематический технический

· Ребровые, для досок и горбылей

· Круглопильные для поперечного раскроя досок и брусков

· Круглопильные для продольного раскроя пиломатериалов

В данном курсовом проекте рассматривается станок многопильный для продольного распиливания досок и брусков ЦДК-5 (в этом станке может быть установлено до пяти пил).

Станок ЦДК- 5 прирезной многопильный предназначен для чистой и точной прямолинейной распиловки в размер продольной распиловки в размер по ширине досок, брусков и щитов. При установке пил в подставе до 5-ти штук станок может быть использован для выпиливания реек. Станок применяется на мебельных, домостроительных и других деревообрабатывающих предприятиях.

1. Назначение и техническая характеристика станка

Станок ЦДК-5 предназначен для продольного распиливания досок и брусков.

Техническая характеристика

Основные данные:

Габаритные размеры станка, мм…………………... 193515001335

Масса станка………………………………………… 2500

Материалы:

Обрабатываемый материал…Древесина хвойных и лиственных пород

Размеры распиливаемого материала, мм:

Толщина:

Наибольшая……………………………………………………… 100

Наименьшая………………………………………………………. 10

Наибольшая ширина…………………………………………….. 315

Наименьшая длинна……………………………………………… 600

Вариатор

Скорость подачи, м/мин:

Наименьшая………………………………………………………… 8

Наибольшая………………………………………………………… 40

Пильный вал и режущий инструмент:

Пилы круглые 3420-0195, ГОСТ 980-69

Диаметр пилы, мм:

Наибольший…………………………………………………….... 400

Наименьший……………………………………………………… 250

Толщина пилы, мм……….……………………………….……… 2,5

Наибольшее число пил………….…………………………..…… 5

Частота вращения пильного вала, об/мин……………………… 3600

Привод:

Электродвигатель пильного вала:

Тип…………………………………………………………… АО2-62-2

Мощность, кВт………………………………….………….. 17

Частота вращения, об/мин………………………………….. 2930

Электродвигатель подачи:

Тип…………………………………………………………… АО2-31-2

Мощность, кВт…………………………………………….... 3

Частота вращения, об/мин………………………………….. 2880

Тип подачи……………………………………….………… конвейерный

1.1 Описание кинематической и функциональной схем, составных частей и подготовка станка к работе

Распиливаемый материал подаётся по столу 5 на пилу 1, подача материала осуществляется конвейером, представляющим собой бесконечную цепь из 56 специальных звеньев.

Цепь приводится в движение двумя ведущими туерами 3, соединёнными с осью редуктора муфтой со срезанным штифтом. Цепь движется по текстолитовым направляющим. Для предохранения оператора от вылета распиливаемого материала и срезанных частей, станок имеет ограничения (верхнего 6 и нижнего 7).

В передней части стола устанавливается направляющая линейка, снизу - механизм централизованной смазки направляющих конвейерной цепи. В зоне пил крепится два сегмента, обеспечивающие «ныряние» звеньев конвейера.

Суппорт перемещается по направляющим станины и устанавливается по высоте в зависимости от толщины распиливаемого материала. Прижим обеспечивается двумя парами подпружиненных роликов 4 и прижимным башмаком.

Для удаления опилок имеется лоток и специальный патрубок (система аспирации). Для обеспечения прямолинейности реза предусмотрена регулировка прижимных роликов относительно направления движения конвейерной цепи.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1 Функциональная схема станка.

Механизм главного движения состоит из пильного вала, который смонтирован на двух опорах в жёстком корпусе, шарнирно закреплённом в верхней части станины. На одном конце пильного вала насажен шкив, на другом устанавливаются пилы. Привод пильного вала включает в себя электродвигатель типа АО-62-2 и клиноремённую передачу. Натяжение ремня осуществляется электродвигателем по продольным пазам.

Привод механизма подачи осуществляется электродвигателем типа АО2-31-2, вариатором, одноступенчатым и трёхступенчатым редукторами и цепью конвейера.

1.2 Настройка и наладка станка

Настраивать станок на выпиливаемый размер необходимо в следующей последовательности:

1. Расстопорить вал перемещения пильного вала.

2. При помощи маховика управления опустить суппорт в нижнее крайнее положение, а пильный вал поднять на такую высоту, что бы зубья пил вышли из прорезей прижимного башмака на 5-10 см.

3. Торцевым ключом отвернуть гайки крепления пильной оправки, съёмником снять оправку, установить её на упорный фланец, отвернуть гайки крепления, снять пилы и проставные кольца.

4. Снять прижимной башмак.

5. Изготовить проставные кольца.

6. В обратной последовательности установить оправку с пакетом пил на пильный вал.

7. В башмаке сделать прорези.

8. Пильный вал по высоте установить так, что бы нижние зубья пил находились ниже базовой поверхности конвейерной цепи на 3-4 мм.

9. Ориентируясь по шкале, поднять суппорт прижимных Роликов на высоту распиливаемого материала.

10. По двум шкалам установить направляющую линейку на требуемый размер детали.

11. Установить скорость подачи при помощи маховичка управления.

1.3 Анализ конструкции

В деревообрабатывающих производствах для продольного раскроя пиломатериалов применяют круглопильные станки с одной или несколькими пилами, имеющими верхнее или нижнее расположение вала.

Станки с верхним расположением пил имеют, по сравнению со станками с нижним, преимущества:

· Пила более доступна для обслуживания.

· Возможна установка нескольких пил на пильном валу,

Собственно при применении конвейерных механизмов подачи.

Все многопильные станки имеют механическую подачу.

Технические требования:

Шероховатость поверхности Rm, max ? 500мкм.

Дереворежущий инструмент:

Для распиловки бруска применяют пилы круглые плоские для продольной распиловки древесины диаметром d =400 мм, толщиной b = 2 мм. Для настройки толщины или ширины изготовляемых деталей применяют штангенциркуль или калибры.

2. Расчётная часть

2.1 Расчёт скорости подачи по мощности привода, по качеству обработки, по работоспособности инструмента

А) Расчёт по мощности привода: по

Fхт = , Н/мм (2.1.1)

= = = 36,870 - угол выхода режущего элемента (при расположении пилы НАД столом) (2.1.2)

R = = = 200 мм (2.1.3)

= = = 18,190 - угол входа режущего элемента (при расположении пилы НАД столом) (2.1.4)

= = = 27,530 - средний угол (2.1.5)

= = = 18,680 - угол контакта режущего элемента (2.1.6)

апопр = - общий поправочный множитель

(2.1.7)

aп - поправочный множитель на породу древесины

aп = 1 (для сосны)

aW - поправочный множитель на влажность

aw = 1 (для сосны при W = 15%)

ац- поправочный множитель на угол встречи с волокнами

ац = 0,7 (для сосны при = 27,530)

ат - поправочный множитель на температуру древесины

ат = 1 (для сосны при Т = 200 С )

ар - поправочный множитель на остроту инструмента

ар = f(П;LС)

д = 550 - угол резания

ад - поправочный множитель на угол резания

ад = 0,86 (при д(г) = 550 (350))

н = = = 75 м/с (D =400мм, n = 3600 об/мин) - скорость главного движения резания (2.1.8)

ах - поправочный множитель на скорость резания

ах = 1,11 (при н = 75 м/с)

аt - поправочный множитель на высоту пропила

аt = 0,86 (при t = 30 мм - исходные данные)

апопр = = 0,88

tср = = = 65,2 мм - путь резания (2.1.9)

Fхт = = = 7,6 Н/мм

Определяем подачу на зуб:

Sz(p) = , где (2.1.10)

b - ширина пилы,

аср - толщина срезаемого слоя.

Впр = = 3,7 - ширина пропила (2.1.11)

Sz(p) = = = 0,146 мм

Определяем скорость подачи:

нs(p) = = = 12,6 м/мин (2.1.12)

Б) Расчёт по качеству обработки:

нs(R) = (2.1.13)

Sz(R) - допустимая подача на зуб,

Rm, max = 500 мкм - шероховатость,

Sz(R) для шероховатости 50 и угле выхода до 600 равно 0,8 мм.

нs(R) = = = 69,12 м/мин

В) Расчёт по инструменту:

Sz(у) = (2.1.14)

уmin = 1,5 (т.к. сосна - хвойная порода древесины) - коэффициент напряженности междузубной впадины пилы минимально допустимый = 0,35 - коэффициент формы зуба круглой пилы Sz(у) = = 21 мм/зуб (подача на зуб, найденная по критерию предельного заполнения междузубной впадины) t = 30 мм;

t3= = = 52,36 мм - шаг зубьев (D = 400 мм и Z = 24 шт) (2.1.15)

хS(у) = = = 1814 м/мин - (скорость движения подачи, найденная по критерию предельного заполнения междузубной впадины). (2.1.16)

В дальнейшем принимаем скорость подачи 12,6 м/мин.

2.2 Расчёт сил и мощности резания

А) Расчёт мощности резания:

РР = (2.2.1)

К = - удельная работа резания (2.2.2)

КТ = f(аср) - удельная работа резания (табличная)

КТ = 92 Дж/см3

V1с = - секундный объем срезаемого слоя (= 12,6 м/мин, i = 5 шт) (2.2.3)

ѓn = - площадь поперечного сечения срезаемого слоя (tср = 65,2 мм) (2.2.4)

ѓn = = 241,24 мм2

V1с = = 223,3 мм3/сек

К = = 80,96 Дж/см3

РР = = 16,5 кВт

Б) Расчёт сил резания:

m1 = f(аср;ар)

m1 = 0,6 (при аср = 0,1 мм и ар = 1,22)

m2 = f(д)

m2 = -0,07 (при д(г) = 550(350))

m = m1+m2 = 0,6-0,07 =0,53 - переходной множитель от касательной силы резания к нормальной (2.2.5)

Fxц = = = 273 Н - средняя за цикл касательная сила (2.2.6)

Fzц = = = 144,7 Н - нормальная цикловая сила (2.2.7)

Fц = = = 412 Н (2.2.8)

Fs = = = 309 Н - сила по подаче (2.2.9)

Fn = = = 2 Н - сила нормальная к подаче. (2.2.10)

2.3 Расчёт механизма подачи

Определение тягового усилия.

Тяговая сила подающего конвейера: по [2]

Fтк = (2.3.1)

Fq” - сила давления прижима, Н,

ц3 - коэффициент смещения гусеничного конвейера с древесиной,

GД - сила веса заготовки, Н.

Расчётная схема для определения тягового усилия:

Fтк = (2.3.2)

а - коэффициент запаса, а = 1,4

Fск - суммарное сопротивление подачи, Н

Fск = (2.3.3)

Fs - суммарная сила по подаче, Н,

Fq” - сила давления прижима с контактирующим

элементом качения, Н,

µ- коэффициент трения качения

r - радиус ролика,

GД - сила веса заготовки, Н,

GК - сила веса конвейера, Н,

FN - суммарная составляющая силы резания,Н.

Fск = = 1955 Н.

Fтк = = 2737 Н.

Сила давления прижимных элементов:

Fq1” = Fq2”=Fq3”=Fq4”=Fq”

Fq” = = = 6495,6 Н (2.3.4)

Мощности привода механизма подачи:

РS = = =0,728 кВт (2.3.5)

VS - скорость подачи, м/мин,

зn - КПД подачи.

2.4 Расчёт производительности станка.

А = = = 32 м3 (2.4.1)

Vs - скорость подачи, м/мин,

Tсм - продолжительность сменяя, ч,

К1 - коэффициент использования станка, К1 = 0,66

К2 - коэффициент использования смены, К2 = 0,89

q - средний объём заготовки, м3,

L - средняя длинна заготовки, м.

Годовая производительность:

Qгод = = = 7200 м3. (2.4.2)

А - сменная производительность, м3.

bсмен - количество смен в году,

Kr - поправочный коэффициент на среднегодовые условия.

2.5 Кинематический расчёт цепей станка, расчёт баланса расхода мощности и составление ручьевой диаграммы

2.5.1 Кинематический расчёт цепей станка

По рекомендации преподователя Кишенкова В.В. мною в схему станка, для обеспечения необходимых выходных параметров, были внесены некоторые изменения, как то:

· Изменены диаметры шкивов d4= 178мм, d5 = 50мм.

· Изменено количество зубьев на зубчатых колёсах Z7 =19,

Z6 = 50, Z12 = 19, Z11 = 38.

Привод подачи:

Уравнение кинематического баланса:

Для начала рассчитаем диапазон вариатора:

Dв = = (2.5.1.1)

Рассчитываем минимальную скорость подачи:

nmin - минимальная частота вращения подающей звёздочки, об/мин

nmin = = = 10 об/мин (2.5.1.2)

nsДВ - частота вращения двигателя подачи, об/мин,

di - диаметры, мм

Zi - число зубьев, шт.

Vs min = = = 7,6 м/мин. (2.5.1.3)

Рассчитываем максимальную скорость подачи:

nmax = = = 50 об/мин (2.5.1.4)

Vs max = = = 38 м/мин. (2.5.1.5)

Привод пильного вала:

Рассчитываем скорость вращения пильного вала:

nпилы = = = 3606 об/мин, (2.5.1.6)

Vs max = = = 75,5 м/сек. (2.5.1.7)

2.5.2 Расчёт потерь мощности

№	Наименование 1 -го элемента	КПД 1 - го Эл-та	Мощность отводимая после 1-го элемента, кВт	Потеря мощности в 1-м элементе, кВт
1 2 3 4 5	Ремённая передача Вариатор Редуктор Редуктор 3-х ступенч. Цепная передача	0,96 0,98 0,96 0,91 0,96	Р1 = = = 2,88 Р2 = =2,82 Р3 = =2,71 Р4 = =2,47 Р5= =2,37	Р1' ===0,12 Р2' = =0,06 Р3' = =0,11 Р4' = =0,24 Р5' = =0,10

КПД механизма подачи:

зобщ = = 0,79 (2.5.2.1)

Мощность подачи:

Рs = = = 2,37 кВт (2.5.2.2)

Вывод и рекомендации

В ходе выполнения данной курсовой работы мною была освоена методика проведения анализа конструкций деревообрабатывающего станка ЦДК-5 с конвейерно-гусеничной подачей. Являясь одной из основных частей технического предложения на проектируемый станок, такой анализ базируется на кинематических и технологических расчётах, с помощью которых вскрываются технологические возможности станка, недостатки конструкции и возможные направления модернизации отдельных элементов станков.

Курсовая работа ставит своей целью закрепить знания, получаемые студентами на лекциях и при выполнении лабораторных работ, посвящённых изучению конструкции деревообрабатывающего оборудования, и оценки технологической стабильности его работы.

Хотелось бы внести предложение о предоставлении большей свободы действия студентам во время выполнения курсовой работы, а именно возможность вносить изменения в конструкцию станка (модернизировать его). На мой взгляд это будет как значительно полезнее, так и интереснее.

Литература

1. Кишенков В.В., Суханов В.Г. «Резание древесины и дереворежущий инструмент». - М.:ГОУ ВПО МГУЛ, 2005.-168с.

2. Зимин Б.В., Кутуков Л.Г. «Практикум по деревообрабатывающим станкам».- М.: МЛТИ, 1990. - часть I и часть II.

3. Амалицкий В.В., Амалицкий В.В. «Оборудование отрасли».- М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2006. - 564.:ил.

4. Паспорт и инструкция по эксплуатации «Станок ЦДК - 5».-М.: В/О «Станкоимпорт».

Размещено на Allbest.ru

...