Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Проектирование станка прототипа ЦДК5-2

Министерство по образованию и науки Российской Федерации

ФГБУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

Федеральное агентство по образованию

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ

Факультет: Механической технологии древесины

Кафедра: СТИ

(СТИ.000000.076.ПЗ)

Курсовое проектирование станка прототипа ЦДК5-2

Руководитель:

_____________ Очирова Л.А.

(подпись)

Выполнил:

Студент группы 43-1

_____________ Тимофеева А.И

(подпись)

Реферат

В курсовом проекте приведены результаты разработки пятипильного прирезного станка ЦДК5-2 с гусеничной подачей для продольного пиления древесины. Целью курсового проекта является получение максимальной производительности станка при оптимальном качестве поверхности обрабатываемого пиломатериала. Как правило, станок обеспечивает максимальную производительность и оптимальную шероховатость при постоянных параметрах обрабатываемой древесины (влажность, плотность, толщина пропила и др.) и технических характеристик станка (скорость подачи, диаметр пил, скорости резания).

Содержание

Введение

Благодаря универсальности своего технологического назначения круглопильные станки используют во всех деревообрабатывающих производствах. Оборудование производств с учетом научных достижений в последнее время заметно обновляется. Традиционные станки старых моделей претерпели серьезные изменения. Были улучшены параметры рабочих процессов, усовершенствованны конструкции режущих инструментов, повысилась их прочность и надежность.

В след за улучшением конструкций и требований к организации эксплуатации станков на предприятие пришло и улучшение качественных показателей выпускаемой продукции.

ЦДК5-2 – круглопильный станок для продольного пиления древесины. Данный станок устанавливается в лесопильном цехе. Круглопильные станки это станки, в которых в качестве режущего инструмента используются круглые пилы. По техническому назначению круглые пилы разделяют на три основные группы: для продольной распиловки; поперечной распиловки; форматной распиловки.

Виды и модели круглопильных станков различаются как по схеме, так и по конструктивным признакам: по количеству пил, виду подачи (ручная или механическая), типу механизма подачи (вальцы, конвейер, диски, суппорт), виду привода (механический, электрический, пневматический), а так же от общей композиции станка.

ЦДК5-2 – прирезной станок с гусеничной подачей, предназначен для чистовой распиловки брусков, досок и реек одновременно на несколько частей. На станине коробчатой формы размещены основные узлы станка. Механизм подачи гусеничного типа с бесступенчатым изменением скорости подачи. Поверхность пластинчатых звеньев гусениц рифленая. Для точного, направления и базирования распиливаемого материала на поверхности стола установлена передвижная линейка.

Пильный вал расположен в верхней секции шарнирно закрепленной станины. Впереди пил и за ними расположены прижимные ролики, оси которых закреплены на суппорте. Распиливаемый материал дополнительно удерживается прижимом, установленным перед пилами.

Верхняя часть станины вместе с пилами и 2 парами прижимных вальцов двигаются по высоте и зависит это от толщины распиливаемой древесины. Пилы установлены по высоте таким образом, что верхняя часть зубьев всегда выступает за нижнюю поверхность распиливаемого материала. В связи с этим гусеничная лента движется по специальным направляющим, которые делают ее «ныряющей» па участке, расположенном напротив пилы. Во избежание выброса мелких срезков и дощечек из станка на входе материала установлена двухрядная когтевая защита.

Общая часть

Круглопильный станок ЦДК5-2

Круглопильные станки применяются во всех деревообрабатывающих производствах и характеризуются большим числом типов и широким диапазоном технических показателей.

Техническая характеристика круглопильного станка с гусеничной подачей для продольной распиловки ЦДК5-2.

Ширина обработанного материала, мм 10-250

Толщина обрабатываемого материала, мм 10-100

Длина обрабатываемого материла, мм 450

Количество пил, шт 5

Диаметр пил , мм 315-400

Толщина пил, мм 1,8…2,2

Частота вращения пильного вала, об/мин 3600

Скорость подачи, м/мин до 60

Норма обслуживания, чел 2

Габаритные (Д х Ш х В), мм 1935 х 1500 х 1350

Общая масса станка, кг 2750

Количество электродвигателей, шт 4

Общая установленная мощность, кВт 24,36

Технологическая часть

Характеристика обрабатываемого материала

На круглопильном станке обрабатываются необрезные доски. Материал обрабатывается путем резания. Влажность материала - качественная характеристика, определяется весовым методом путем взвешивания, либо специальными приборами – электровлагомерами.

По заданию влажность составляет 10%, шероховатость обработанной поверхности 500 мкм, порода – береза.

Размеры обрабатываемой:

Толщина a = 0,032 м;
Ширина b = 0,3 м;
Длина l = 2,5 м;

Выбор параметров инструмента (выбор круглых пил)

Рисунок 2.1 – Схема расчета диаметра пилы при верхнем расположении пильного вала.

Диаметр вала, мм:

D=2R, (2.1)

где R – радиус пилы, мм.

Радиус пилы, мм:

(2.2)

где dш – диаметр шайбы принимается от 100 до 120 мм;

Δ =50 – расстояние от шайбы до заготовки, мм;

t – высота пропила по заданию, мм;

k =5 – величина выхода пилы над заготовкой, мм.

R=315/2=157,5 мм.

Определив диаметр круглой пилы выбираю инструмент с параметрами, в соответствии с ГОСТ 980-80.

Выбираю пилу 3161-3163 со следующими параметрами: D=315 мм, d=80мм, z=36 шт, S = (1,8…2,2).

Частота вращения пилы, мин-1

(2.2)

где Vг = 50 – скорость резания, м/с;

D=315 – диаметр пилы, мм.

Скорость подачи вычисляем по заданному уровню шероховатости Rmmax=500 мкм. Подача на зуб по шероховатости определяется по справочным таблицам: Szш=0,92 мм.

(2.3)

где z – число зубьев пилы, шт;

n – частота вращения пилы.

Так как по технической характеристике станка ЦДК5-2 заданы возможные скорости подачи, то считаем, что найденная скорость приемлема.

Определение мощности резания

Угол входа и выхода (пила над столом), рисунок 2.2:

(2.4)

(2.5)

Угол контакта:

(2.6)

Угол встречи (средний угол):

(2.7)

Общий поправочный множитель aпопр, определяется по формуле: [Приложение А2]

(2.8)

где - поправочные коэффициенты соответственно на породу, влажность, толщину заготовки, угол резания, скорость резания, затупление резцов и угол встречи.

Принимаем: =1,25 для березы [Приложение А5];

=1,0 при W= 10% [Приложение А6];

=0.9 при t =32 [Приложение А7];

=1 при =60о [ Приложение А8];

=2.2 при Т=240 [Приложение А10];

=0,72 при [Приложение А10а];

=0,98 при Vг=50 м/с [Приложение А9].

Ширина пропила, мм:

(2.9)

где b1 – величина уширения пропила на одну сторону, мм, принимается по справочной таблице для W<25% зимой при D<400 b1=0,45 мм.

Длина срезаемого слоя, мм:

(2.10)

Шаг зубьев пилы, мм:

(2.11)

Среднее число одновременно режущих зубьев:

(2.12)

Средняя толщина срезаемого слоя, мм:

(2.13)

Табличная удельная работа определяется по справочным таблицам в зависимости от aср [Приложение А2]:

(2.14)

Удельная работа резания, Дж/см3:

(2.15)

Секундный оббьем измельчаемой древесины, см3/с:

(2.16)

Мощность резания, Вт:

(2.16)

Мощность двигателя механизма резания, Вт:

(2.17)

где η – КПД привода механизма резания.

(2.18)

Где - КПД подшипников качения = 0,99;

Принимаем по специальным техническим таблица трехфазный асинхронный двигатель :

Тип – 5АМ25052;
Мощность, P, кВт = 75 кВт;
Частота вращения, n, мин-1 =2960.

Определение касательной и радиальной составляющей сил резания

Касательная окружная сила резания, Н:

(2.19)

Радиальная окружная сила резания, Н:

(2.20)

где m – переходный множитель от касательной к нормальной силе резания.

Принимаем: m = 0,09 при Sz=0,92 мм, Т=180 мин [Приложение А10]:

Определение значений и направлений составляющих сил резания Fп и Fн

Сила резания по подаче (рис 2.2) определяется по формуле, Н:

(2.21)

Составляющая Fп складывается из двух проекций сил: Fx и Fz на направление вектора скорости подачи Vs.

Сила резания нормальная к подаче, Н:

(2.22)

Составляющая Fн складывается из двух проекций сил: и на перпендикуляр к направлению вектора скорости подачи Vs.

Рисунок 2.2 – Схема сил резания процесса пиления круглой пилой (пила над столом)

Определение тяговых усилий

Целью расчета является определения потребного усилия прижима заготовки подающими элементами для обеспечения нормальных условий работы тягового усилия, мощности привода подающего механизма. Тяговое усилие механизма подачи Т – это усилие, которое механизм должен передать заготовке по направлению ее перемещения. Тяговое усилие должно быть больше суммы сил сопротивлений подаче, возникающих в процессе обработки заготовки.

Рисунок 2.3 – Схема функционально – технологическая прирезного станка ЦДК5-2.

Тяговое усилие механизма подачи, Н:

Т=Т1, (2.23)

где Т1 – тяговое усилие гусеничного конвейера, Н;

T1=F2*Y, (2.24)

где F2 – сила трения скольжения, Н;

=0,3-0,4

T1= ψ(2gв+G1+Fн+Gк), (2.26)

где Fп – сила сопротивления подачи, Н;

F1– сила сопротивления подачи трения качения, Н;

= 1,5 - коэффициент запаса ;

F1=qв*μ/r, (2.27)

(2.28)

где = 0,1 - коэффициент трения скольжения о стол, в начале движения (наиболее тяжелые условия работы) ;

r – радиус вальца, 9см;

μ=0,75 см;

- вес заготовки, Н;

G3- вес гусеницы, 3000Н.

(2.29)

где = 650 плотность заданной породы сосны, кг/м3;

= 2500 – длина заготовки, мм;

= 32 – высота пропила, мм;

= 300 – ширина заготовки, мм.

Приравняем тяговые усилия:

(2.30)

Далее подставим в выведенное равенство известные значения и вычислим усилие прижима верхнего вальца qв, Н:

Т=0,35(2*4126.53-25.425-3000+62.4)

Определение мощности двигателя механизма подачи

Мощность двигателя механизма подачи:

(2.31)

Коэффициент полезного действия привода механизма подачи:

(2.32)

где hред - КПД редуктора = 1;

hц.п.- КПД цепной передачи = 0,96;

hп.к.- КПД подшипников качения = 0,99;

hмех.подачи=0,903.

Принимаем по специальным техническим таблица трехфазный асинхронный двигатель :

Тип – АИРМ132М2;
Мощность, P, кВт = 11 кВт;
Частота вращения, n, мин-1 =2900.

3. Конструкторская часть

Описание кинематической схемы

Кинематическая схема дает наглядное представление о приводе основных механизмов станка: механизма резания и механизма подачи.

Механизм резания состоит из электродвигателя, клиноременной передачи, пильного вала с установленными на нем двумя каретками (одна из которых подвижная, вторая неподвижная) с пилой.

Механизм подачи состоит из электродвигателя, клиноременной передачи, цилиндрического редуктора, гусеничного конвейера и роликов.

Включенный двигатель приводит в движение пильный вал. В тот момент, когда двигатель набрал обороты, включают двигатель механизма подачи. Он передает вращение на клиноременную передачу и понижающий редуктор.

Пояснение листа 1:

I- пильный вал; II- вал опускания блока пил; III- ведущий вал гусеничного конвейера механизма подачи; 1- электродвигатель механизма изменения скорости подачи; 2- электродвигатель механизма привода подачи; 3- электродвигатель механизма резания; 4- муфта привода пильного вала; 5- стакан механизма опускания пил (МОП); 6,7- конические шестерни привода суппорта; 8- маховичок привода суппорта; 9- винтовой вал привода суппорта; 10- червяк МОП; 11- червячное колесо МОП; 12- маховичок привода МОП; 13- вариатор привода подачи; 14, 15- звездочки привода подачи; 16- муфта привода цепного конвейера подачи; 17- туер приводной цепного конвейера; 18- цепной гусеничный ныряющий конвейер механизма подачи.

3.2 Выбор диаметра вала верхнего нерифленого вальца

По условию прочности и жесткости:

, (3.1)

где Nдв- мощность двигателя механизма подачи, кВт ;

- частота вращения, мин-1.

dв=3*17,07=51,21 мм.

Выбираю из справочника диаметр вала под подшипником в опасном сечении по условию жесткости =55 мм.

3.3 Выбор подшипников и шпонок

Для нашего вала выбираем шариковые радиальные однорядные подшипники легкой серии по ГОСТ 8338-75 со следующими параметрами:

Обозначение

подшипника

мм

С0,

кН

С,

кН

кг

311

120

3,0

71,5

41,5

1,072

Подшипники выбраны согласно конструктивным особенностям вала. Шариковые радиальные однорядные подшипники применяются в опорах жестких шпиндельных узлов быстроходного действия, требующих повышенной точности.

Шпонки выбираю по диаметру вала вальца. Призматические:

мм

4,5

45-180

0,25…0,40

Техника безопасности при работе на станке

До начала работы станочник должен принять станок от предыдущей смены в чистом виде и внимательно осмотреть его. При осмотре проверить надежность крепления пил на пильном валу и прижимные винты; установить исправную работу смазочных устройств ( при отсутствии масла в маслоуказателе привода подачи включения механизмов станка недопустимо); проверить вручную работу всех механизмов станка, обратить особое внимание на исправность средств безопасности и изоляцию электропроводки. Для запуска станка необходимо включить вводный выключатель, расположенный сзади станка, затем включить привод механизма резания. После того как пильный вал наберет полное число оборотов, включают привод подачи. Во время работы станка рабочий становится впереди него и подает заготовку с помощью толкателя. За смену рабочий должен не менее 2-х раз проверить исправность станка и степень нагрева подшипников.

Заключение

В курсовом проекте была разработана конструкция четырехпильного прирезного станка ЦДК5-2 с гусеничной подачей для продольного пиления древесины.

Произведен расчет рациональной скорости подачи, мощности и сил резания. Так же были рассчитаны усилия прижима, тяговые усилия и мощности подачи, выбраны и проверены конструкторские параметры.

Список использованных источников

Нестерова И.Б Оборудование отрасли. Теория и конструкция деревообрабатывающего оборудования: учебное пособие / И.Б. Нестерова, К.А. Лейхтлинг, Ю.В. Титовец, В.В. Силин, В.В. Митрохин, В.К. Косарев – Красноярск: КПИ, 1989 – 96 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя: в 3-х т. т-3 – 5-е изд., перераб. И доп./ В.И.Анурьев – М.: Машиностроение, 1987 – 557с.
Силин В.В. Атлас конструкций деревообрабатывающего оборудования. Станки круглопильные продольного пиления: учебное пособие / В.В. Силин, В.В. Митрохин, В.К. Косарев, А.В. Егоров – Красноярск: КПИ, 1990 – 48с.
Нестерова И.Б. Резание древесины. Дереворежущий инструмент: учебное пособие по выполнению расчетно-графических работ / И.Б.Нестерова, В.В. Силин, Л.А. Очирова, К.С. Балуев – Красноярск: СибГТУ, 1999 – 84 с.
Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин / С.А. Чернавский – М.: Машиностроение, 1979 – 351 с.