Изучение конструкции многопильного прирезного станка ЦДК 5-3

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

московский  государственный университет леса

________________________________________________________________

Кафедра станков и  инструментов

Расчетно-пояснительная  записка к курсовому проекту

по дисциплине

«Теория и конструкции деревообрабатывающего  оборудования»

на тему:

Изучение  конструкции многопильного прирезного станка ЦДК 5-3

 

 

Выполнил: студент  группы ДМ-42 Нечаев В.В.

 

 

Принял: преподаватель  Амалицкий В.В.

 

 

Москва 2009 г.

Содержание

 

Титульный лист

Содержание                                                                                                               2

Задание                                                                                                                       3

Введение                                                                                                                    4

1 Общая часть                                                                                                           5

 

1. Назначение и техническая характеристика станка                                     5
2. Описание схем (функциональной, кинематической),

      составных  частей и подготовки к работе 6

1.3 Анализ конструкций станков аналогичного типа 13

2 Расчетная часть 17

2.1 Расчёт скоростей подачи по мощности привода, по

качеству обработки, по работоспособности инструмента 17

2. Расчёт сил и мощности резания 19
3. Расчёт механизма подачи: определение тягового усилия, давления прижимных элементов, мощности привода 21
4. Кинематический расчёт цепей станка 22

2.5 Расчёт производительности станка 24 
Вывод 25 
Список использованной литературы 26

Спецификация                                                                                                         27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Без преувеличения можно  констатировать, что деревообработка  даже в условиях экономического кризиса  осталась одной из немногих отраслей продолжавших реально работать, сохранив при этом высокую привлекательность для инвестиций. В итоге, несмотря на глубокий спад российской стан-коинструментальной отрасли, передовые зарубежные технологии, оборудование и инструмент оказались востребованными отечественной лесной и деревообрабатывающей промышленностью, способной благодаря наличию богатейших запасов сырья и вековым традициям давать устойчивый социальный (создание рабочих мест, налоги) и экономический (прибыль) эффект.

Сегодня в России наблюдается  интенсивный процесс развития структуры лесной и деревообрабатывающей промышленности; открываются новые производства, растет сектор посреднических фирм и иностранных представительств. С приходом новых технологий и повышением технического уровня современных деревообрабатывающих машин впервые за последние годы возник высокий спрос на специалистов с высшим и средним образованием, операторов современных автоматизированных и компьютеризированных станков.

В качестве прототипа  в курсовом проекте выбран станок ЦДК 5-3, произведённый ОАО «Тюменский станкостроительный завод». Станок относится к классу многопильных прирезных. Многопильные прирезные станки занимают важное место среди современного деревообрабатывающего оборудования. Данный тип станков позволяет одновременно выпиливать 5 узких планок или реек, тем самым, уменьшая время обработки и экономя производственную площадь.

Целью данной работы является изучение конструкции  деревообрабатывающего оборудования, ознакомление с устройством данного станка и произведение расчётов, необходимых для полного анализа и представления

работы станка изнутри.

Выполнение  курсового проекта позволяет  получить теоретические и практические навыки расчета сложных деревообрабатывающих машин, более того, руководство над проектами студентов взяли на себя заслуженные люди, профессионалы в области деревообработки, умудренные большим опытом и знаниями.

 

1 Общая часть

1.1 Назначение и техническая характеристика станка

 

Станок прирезной многопильный ЦДК 5-3 предназначен для прямолинейной продольной распиловки в размер по ширине досок и брусков в деревообрабатывающих производствах. В станок устанавливают до 5 пил. В этом случае он может быть использован для выпиливания одновременно пяти узких планок или реек.

Многопильный станок ЦДК 5-3 применяется на лесопильных и деревообрабатывающих предприятиях высокой и средней мощности в качестве станков второго ряда, а также в мебельном и домостроительном производстве.

 

Технические характеристики станка ЦДК 5-3

Технические данные станка приведены в таблице 1

                                                                                                    Таблица1

Показатели	Значение
Ширина выпиливаемых деталей, мм: максимальная минимальная	260 10
Толщина обрабатываемого  материала, мм: максимальная минимальная	120 6
Минимальная длина  заготовок, мм	400
Наибольшее  количество пил	5
Наибольшая  скорость резания, м/с	60*
Скорость подачи, м/мин: максимальная минимальная	30 6,6\5
Диаметр пил, мм: максимальный минимальный	400 315
Ширина конвейерной  цепи, мм	300
Диаметр посадочной шейки вала под инст- румент, мм	60h7
Расстояние от пола до рабочей поверхности стола, мм	920
Количество  обслуживающих рабочих, чел	2
Габаритные  размеры станка, мм	1925х1780х1625
Масса станка, кг	2150

                   * При диаметре пилы 400мм

      Продолжение табл. 1

Показатели	Значение
Электрооборудование
Род тока питающей сети	переменный трехфазный
Частота, Гц	50
Напряжение, В        силовых цепей        цепей управления	380 110
Двигатель привода  пильного вала       мощность, кВт        частота вращения, мин-1	30 2950
Мощность привода подачи, кВт	1,4/2,4
Вытяжное устройство
Диаметр патрубка, подключаемого к эксгаустерной  системе, мм	170
Количество  отсасываемого воздуха, м3/ч	1800
Коэффициент сопротивления  приемника	1,2

 

1.2 Описание схем (функциональной, кинематической), составных частей и подготовки к работе.

 

Для описания конструкции  станка используются функциональная (технологическая) и кинематическая (чертёж 15КП.СД03072.010ФК) схемы станка.

Функциональная схема

Процесс продольной распиловки заготовки 2 осуществляется поставом пил 1, установленных на одном из концов пильного вала. Подача заготовки производится широкой конвейерною цепью 3, приводящейся в движение двумя ведущими звёздочками 4 и движущейся по направляющим 10. Прижим заготовки к плоскости конвейерной цепи осуществляется подпружиненными прижимными роликами 5, вмонтированных в суппорт попарно спереди и сзади пил. Для направления доски служит стол 6. Позади пил устанавливаются расклинивающие ножи 11. Для обеспечения безопасности работы в поперечном пазу передней части стола установлен ряд нижних когтей 7 противовыбрасывателя. Верхние когти 8 многозубчатые, что обеспечивает заклинивание заготовок всех толщин. Сбоку заготовка базируется по направляющей линейке 9.

Кинематическая схема

От двигателя 1 через упругую муфту вращение передается пильному валу I с установленным на нем набором пил 9. Подача осуществляется от привода 14 через сменную звездочку 13, втулочно-роликовую цепь на звездочку 12, соединенную через срезной предохранительный штифт с осью V. Звездочками 11 приводится в движение цепь конвейера.

Прижим материала осуществляется подпружиненными вальцами 10. Для прижима конца распиливаемой доски перед пилой укрепляется специальный башмак 15. Подъем и опускание пильного вала осуществляется маховичком 5 и червячной парой 2, 3; подъем и опускание суппорта — маховичком 4 через коническую зубчатую пару 6, 7, винт и гайку 8.

В зависимости от диаметра применяемых пил производится вертикальное перемещение пильного вала.

 

 

Краткое описание устройств  станка

Станина состоит из литого корпуса, основания и двух кронштейнов. Внутри корпуса смонтированы привод подачи, корпус пильного вала. На корпусе станины смонтированы суппорт, противовыбрасыватель, механизм подачи, механизм управления суппортом и пильным валом, направляющая линейка, шкаф с электроаппаратурой.

Пильный вал 1 (чертёж 15КП.СД03072.010СБ) вращается в шарикоподшипниках 2, 3 от двигателя 4 через упругую муфту 5. 

На валу установлен набор  пил 7, закрепленных с помощью гайки-шестерни 8. Между пилами установлены втулки 9, изготавливаемые в зависимости от ширины выпиливаемых деталей.

Подъем и опускание  пильного вала осуществляется поворотом  его корпуса во втулках станины  за счет эксцентриковых втулок 6. Смещение оси пильного вала должно быть в сторону прижимного башмака и предохранительных упоров.

Механизм подачи служит для осуществления механической подачи распиливаемого материала. Подача заготовок производится широкой (300 мм) конвейерной цепью, движущейся по текстолитовым призматическим направляющим. В районе расположения пил направляющие имеют разрыв. Здесь установлены два сектора, обеспечивающие «ныряние» цепи. Благодаря этому зубья пил  выходят из пропила.

Противовыбрасыватель с нижними предохранительными упорами обеспечивает защиту от обратного вылета заготовок и обрезков. Верхняя предохранительная завеса состоит из двух рядов упоров. Упоры установлены на осях и могут свободно опускаться под действием собственной массы. Зазор между упорами регулируется винтами и фиксируется гайками. Верхние и нижние упоры связаны между собой тягами через систему рычагов. Подъем и опускание упоров осуществляется рукояткой. Возможна регулировка расстояние концов упоров от поверхности стола специальными винтами. После регулирования винты фиксируются гайками. Боковая защита состоит из щитков, опускающихся после прохождения материала под действием своей массы.

Прижимной суппорт состоит из литого корпуса, четырех подпружиненных роликов, лотка, прижимного башмака. Корпус суппорта может передвигаться в направляющих станины при настройке на толщину обрабатываемого материала.

Направляющая  линейка служит для базирования обрезных пиломатериалов. При настройке она передвигается по Т-образным направляющим переднего стола и фиксируется рукояткой.

 

Подготовка станка к  работе

 

Прежде всего, необходимо изготовить межпильные втулки, рассчитанные на получение деталей заданной ширины. Втулки должны быть изготовлены в соответствии с рисунком 1.2.1.

Толщина втулок рассчитывается по формуле L=b+2S1, где:

- b - ширина выпиливаемых деталей;

- S1 - уширение зубьев пилы на сторону.

Изготавливаются втулки из алюминия или текстолита. При  толщине втулок менее 10 мм они должны изготавливаться из стали 45.

 

Рис. 1.1.2. Втулка.

 

 

 

Далее следует изготовить втулку, обеспечивающую зажим постава  пил гайкой. Она изготавливается по рисунку 1.1.2, но с одной выточкой диаметром 100 мм. Ее толщина берется в зависимости от ширины устанавливаемого постава пил.

После этого необходимо закрепить постав пил гайкой с  помощью специального ключа, имеющегося в комплекте поставки станка. Гайку необходимо зафиксировать болтом М6х16 ГОСТ 7805-70, чтобы она не раскрутилась при торможении пильного вала в момент остановки станка.

 

При установке ножей  следует обращать особое внимание на правильность их установки (чтобы ножи располагались в одной плоскости с пилами), на тщательную затяжку винтов крепления кронштейна ножей к станине и затяжку гайки крепления ножей.

При распиливании толстых  пиломатериалов для уменьшения сопротивления  подаче вместо расклинивающих ножей  допускается устанавливать направляющие ножи.

Позади пил необходимо установить расклинивающие и направляющие ножи. Расклинивающие ножи устанавливаются  за крайними пилами постава, направляющие - за остальными пилами.

Толщина расклинивающих ножей должна превышать ширину пропила (зубчатого венца пилы) на 0,5 мм. Зазор между каждым ножом и зубчатым венцом пилы должен быть не более 10 мм.

Чертеж ножа приведен на рисунке 1.2.2.

 

 

Рис. 1.2.2. Нож. Материал – сталь 45.

Справочные размеры при  изготовлении ножей:

B=S+2+0,5 —для расклинивающего ножа; B=S+2

- для направляющего ножа, где S - толщина пилы,

S+2+5 - развод или плющение, мм

 

 

В зависимости от количества пил в поставе, ширины выпиливаемых деталей необходимо изготовить и  поставить между ножами промежуточные втулки (Рис. 1.2.3). Их длина должна быть равна ширине выпиливаемых деталей. Необходимо изготовить также втулки, обеспечивающие зажим ножей. Они выполняются по рисунку 1.2.3 с учетом ширины постава пил.

 

Рис. 1.2.3. Втулка.

1. Материал - сталь 45. 2. Фаски 0,5x45º

 

 

В прижимном башмаке необходимо сделать прорези для пил по рисунку 1.2.4 в соответствии с набранным поставом пил. После этого башмак необходимо закрепить на рычагах второго (по ходу подачи) прижимного ролика суппорта.

Рис. 1.2.4. Башмак.

1. Материал — текстолит. 2. С - 4 отв. ø 13 мм.

3. Размер L и количество пазов определяются количеством

пил в поставе и размерами выпиливаемых заготовок.

После того, как установлены  пилы, ножи, прижимной башмак, следует  продолжить размерную настройку  станка.

При помощи маховичка 8 (чертёж 15КП.СД03072.010ОВ) установливается пильный вал по высоте таким образом, чтобы нижние зубья пилы находились ниже рабочей поверхности конвейерной цепи на 2-3 мм.

При помощи маховичка 7 устанавливается суппорт на толщину распиливаемого материала, ориентируясь по шкале перемещений суппорта.

По шкале устанавливается направляющая линейка на требуемую ширину выпиливаемых первой пилой деталей. После установки направляющую линейку необходимо закрепить рукояткой фиксации направляющей линейки.

Кнопками «Пуск» подачи и «Пуск» двигателя пильного вала на пульте управления включается двигатель пилы и привод подачи. Переключателем выбора скорости электродвигателя подачи устанавливается требуемая скорость подачи.

В механизме подачи установлен привод с редуктором и двухскоростным электродвигателем. При установке звездочки на редукторе с числом зубьев Z=11 скорости подачи составят 6,5 м/мин и 13 м/мин. При установке звездочки на редукторе с числом зубьев Z=26 скорости подачи составят 15 м/мин и 30 м/мин (при первой и второй скорости вращения электродвигателя привода подачи).

Скорость подачи должна быть такой, чтобы не было перегрузки двигателя  пильного вала.

Для обеспечения точности обработки особое внимание нужно обращать на качество подготовки пил. Пилы должны быть одного диаметра, тщательно выправлены, отрихтованы, заточены и разведены.

В случае непрямолинейности реза производится дополнительная регулировка положения прижимных роликов вместе с ползунами, сдвигая их конец в сторону.

Точную ширину выпиливаемых деталей устанавливается обработкой и замером деталей и корректировкой положения направляющей линейки и размера L (рис. 1.2.1). Базовая кромка заготовок должна быть прямолинейной и при обработке плотно прилегать к направляющей линейке.

 

Уровень конвейерной  цепи относительно уровня стола станка регулируется мерными прокладками толщиной 3-4 мм, которые подкладываются под направляющие по мере их износа. Уровень конвейерной цепи должен быть выше уровня стола на 3 - 7 мм.

Регулирование зазора между  суппортом и направляющими станины  обеспечивает перемещение суппорта без рывков и заеданий. Зазор регулируется положением клина.

Усилие прижима распиливаемого материала к конвейерной цепи прижимными роликами регулируется сжатием или ослаблением их пружин, помещенных в корпусе суппорта.

Зазор между предохранительными упорами должен быть не более 1 мм. При увеличении зазора, его необходимо отрегулировать до требуемой величины винтами. Зазор между упорами нижней защиты регулируется установкой компенсационных колец.

Положение направляющей линейки относительно плоскости  пил регулируется двумя винтами на корпусе линейки при пилении пробных заготовок.

 

1.3 Анализ конструкций  станков аналогичного типа

 

Многопильный  станок ЦМ-200 (ДК-200М)

 

Станок предназначен для продольной распиловки дисковыми  пилами 2-ух кантных, и 3-х кантных  брусьев на обрезные доски и 4-х  кантный брус высотой до 200 мм.

 

Многопильный станок ЦМ-200 (ДК-200М) применяется на лесопильных  и деревообрабатывающих предприятиях высокой производительности в качестве станков второго ряда.

 Главное движение  от мощного электродвигателя (90 кВт; 110 кВт) передается либо через  упругую муфту, либо поликлиновыми  ремнями (под заказ). Пильный вал - нижнего расположения вращается в подшипниковом узле и имеет вторую опору, которая выполнена в виде подвижной пиноли. Для смены пил пиноль отодвигается. Пиление встречное. Подача заготовок осуществляется мощным вальцовым подающим механизмом, гарантирующим надежное закрепление и прямолинейную распиловку бруса.

 Привод осуществляется  от электродвигателя через ременную  передачу редуктор и цепную  передачу на верхние и нижние  приводные подающие валы. Настройка верхних валов по высоте обрабатываемого материала - осуществляется винтом. Скорость подачи - изменяется шкивами.

Отличительные особенности  многопильного станка ЦМ-200 (ДК-200М)

- мощная и надежная  станина

- высокое качество  получаемых пиломатериалов

- базирование заготовки  - центральное, не требующее боковой  базовой поверхности;

- Разнесенные по длине вала подшипниковые опоры и отсутствие консоли позволяют обрабатывать брус шириной до 800мм.

- когтевая защита и  система блокировок обеспечивают  безопасность работы оператора.

- простота и надежность  в эксплуатации

 

 

 

 

 

 

 

Технические характеристики многопильного станка ЦМ200 (ДК200М)

Размеры обрабатываемого  материала, мм:
- толщина	50 -200
- ширина	800
- длина минимальная	1200
Диаметр пил, мм	До 630
Диаметр вала, мм	80
Количество пил, шт:
- при высоте  распила 200 мм	7
- при высоте  распила 150 мм	10
Наибольшее расстояние между пилами, мм	620
Частота вращения пильного вала, об/мин	1500(3000)
Скорость подачи, м/мин	4,2: 5,0; 6,0: 8,0
Мощность э/двигателя  пильного вала, кВт	90 -110
Мощность э/двигателя  привода подачи, кВт	2,2-5,5
Габариты, мм	2400х2500х1600
Масса, кг	4 000

 

Многопильный  станок ДК-120

 

Станок предназначен для продольной распиловки дисковыми пилами 2-х кантных, и 3-х кантных брусьев на обрезные доски и 4-х кантный брус высотой до 150 мм.

 Многопильный станок  ДК-150 применяется на лесопильных и деревообрабатывающих предприятиях высокой и средней мощности в качестве станков второго ряда.

 Конструкция предусматривает  установку до 7 дисковых пил. Главное  движение от электродвигателя  через ременную передачу на  пильный вал. Вал нижнего расположения консольного типа. Настройка на различную ширину пиления производится проставочными кольцами между пилами.

Подача материала осуществляется 2-мя верхними и 2-мя нижними приводными вальцами. Привод - от электродвигателя через ременную передачу. Настройка верхних валов по высоте обрабатываемого материала осуществляется маховиком через червячно-зубчатую передачу.

Отличительные особенности  многопильного станка ДК-150

- жесткая и мощная  станина

- подача четырехскоростная,  регулировка шкивами;

- базирование заготовки  - центральное, не требующее боковой  базовой поверхности;

- когтевая защита и  система блокировок обеспечивают  безопасность работы оператора;

- быстрота и удобство  смены пил за счет консольного  вала.

- простота в обслуживании

Технические характеристики многопильного станка ДК120

Размеры обрабатываемого  материала, мм:
- толщина	10-120
- ширина	до 460
- длина не  менее	800
Суммарная высота пропила, мм
- при подаче 4,5 м/мин	720
- при подаче 20 м/мин	500 (350*)
Диаметр пил, мм	500
Диаметр вала, мм	50
Количество пил, шт.	7
Наибольшее расстояние между крайними пилами, мм	220
Наименьшее расстояние между соседними пилами, мм	10
Скорость подачи (ступенчатая), м/мин	4,5;12;16;20
Частота вращения пильного диска, об/мин	1950
Установленная мощность, кВт	30,75
Габариты, мм	1800х1300х1600
Масса, кг	1750
*Твёрдолиственных  пород древесины

2 Расчётная часть

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

 

Дано:

     Pр=30 кВт – мощность резания;

     D=400 мм – диаметр пилы;

     t=30 мм – толщина пропила;

h=197 мм – расстояние от оси пилы до стола;

Трез=300 мин – время работы инструмента;

n=2860 мин^-1 – частота вращения пильного вала;

δ=55˚ – угол резания;

S=2,5 мм – толщина инструмента;

z=36 – число зубьев.

             - угол выхода режущего инструмента

φ_вых = 33˚;

 - угол входа режущего инструмента

φ_вх = 10˚;

 - средний угол

φ_ср = 21,5˚;

а_п=1 – поправочный множитель на породу древесины (для сосны - мягкая порода);

а_w=1 – поправочный множитель на влажность древесины (для сосны при W=15%);

a_t=0,9 – поправочный множитель на глубину обработки (при t=30 мм) ;

 - путь резания;

- длина резания;

φ_кон = φ_вых – φ_вх – угол контакта режущего инструмента

φ_кон = 23˚;

 

Lp = 68,85 м

a_ρ = 2,5 – поправочный множитель на затупление резцов;

a_δ = 0,86 – поправочный множитель на угол резания резцов (при δ=55˚);

  – скорость главного движения резания

υ= 60 м/с;

a_υ = 1,02 – поправочный множитель на скорость резания.

 

а_попр = а_п∙ а_w∙ a_ρ∙ a_δ∙ a_υ∙ a_t – общий поправочный множитель

а_попр = 1,9737.

 – касательная составляющая силы резания 

                                               (табличная),

где i = 2 шт – число пил, участвующих в пилении;

      Bпр – ширина срезаемого слоя (Bпр = S+2∙0.3= 3,1 мм);

Fxт = 17,5 Н/мм.

По таблице 8.10 [1] находим толщину срезаемого слоя в середине дуги резания  а_серед:

a_серед = 0,2875 мм;

 – средняя толщина слоя;

a_ср = 0,232 мм.

 – подача на зуб при заданной мощности резания;

Sz_р = 0,633.

 – скорость движения подачи по мощности привода

υs_р = 65,17 м/мин.

Rm max = 320 мкм – шероховатость поверхности пропила;

По таблице 8.8 [1] определяем максимальную подачу на зуб Sz_R при заданной шероховатости:

Sz_R = 0,3 мм;

 - скорость движения подачи по качеству обработки

υs_R = 30,89 м/мин.

По приложению 15-17 [2] определяем минимально допустимый коэффициент напряжённости межзубной впадины пилы σ_min:

σ_min = 1,5 (для древесины хвойной породы);

 – подача на зуб по работоспособности инструмента,

где – шаг зубьев пилы, мм;

tз = 34,89 мм;

Szσ = 0,271 мм.

 – скорость движения подачи по работоспособности инструмента

υs_σ = 27,9 м/мин.

 

2.2 Расчёт сил и мощности резания

 

Примем скорость подачи υ_s = 30 м/мин.

Подачу на один зуб  определим по формуле

 ;

Sz = 0,291 мм.

а_ср = Sz∙sinφ_ср

а_ср = 0,107 мм

a_серед = 0,132 мм.

По таблице 8.10 [1] определяем удельную работу Кт:

Кт = 85,4 Дж/см³ .

Определяем расчётную мощность резания:

Ррез = Кт∙ а_попр∙В_пр∙t∙i∙ υ_s/60;

Ррез = 15676 Вт.

 

Определяем силовую  касательную Fхц и нормальную Fzц силы резания:

Fхц = 267,27 Н

По таблице 18.12 [1] определяем переходный множитель m от касательной к нормальной силе резание:

при Sz = 0,291, m =  0.213;

Fzц = Fxц∙m;

Fzц = 55,65 Н.

Определяем среднюю касательную силу на зубе Fx ср:

Fx ср = 116,21 Н.

Определяем максимальную и минимальную силы резания:

   и   ,

где аmax и amin – соответственно максимальная и минимальная толщина слоя:

аmax = Sz∙sinφвых

аmin = Sz∙sinφвх

аmax = 0,16 мм и аmin = 0.05 мм;

Fx max = 173,77 Н

Fx min = 54,3 Н.

Определяем силу резания  на направление подачи Fs и силу резания на направление, перпендикулярное подачи, FN:

Fs = Fxц∙cosφср + Fzц∙sinφср

FN = Fxц∙sinφср - Fzц∙cosφср;

 

Fs = 268,96 Н

FN = 46,2 Н.

Определяем результирующую силу:

Fц = 272.02 Н.

 

2.3 Расчёт механизма подачи: определение тягового усилия, давления прижимных элементов, мощности привода