Расчет тягового усилия механизма подачи

Следующим этапом курсовой работы является определение тягового усилия механизма подачи для обеспечения выполнения технологического процесса – пиления, фрезерования, сверления и т.д. В деревообрабатывающем оборудовании наибольшее распространение получили вальцовые, конвейерно-гусеничные и вальцово-гусеничные механизмы подачи фрикционного типа, обеспечивающие эффективную подачу заготовок при проходном способе обработки.

Силой тяги (тяговым усилием) называют силу F_т, Н, которую необходимо приложить к заготовке для осуществления движения подачи. Движение возможно, если

, (4.3)

где Fc – сила сопротивления подаче, Н.

Сила тяги рифленого подающего вальца F′_тв (рис. 5, а) равна

; (4.4)

гладкого подающего вальца F′′_ТВ (рис. 5, б)

; (4.5)

гладкого подающего вальца, работающего по схеме (рис. 5, в)

; (4.6)

подающего конвейера F_ТК (рис. 5, г)

, (4.7)

где F′_Q и F′′_Q – сила давления на древесину соответственно рифленого и гладкого подающих вальцов, Н;

F′_q и F′′_q – сила давления соответственно контактирующего элемента скольжения и качения, Н;

ц₁ и ц₂ – коэффициенты сцепления рифленого и гладкого вальцов с древесиной (Приложения Д и Е);

ц₃ – коэффициент сцепления гусеничного конвейера с древесиной (Приложение Ж);

G_d – сила веса детали, Н.

Силы сопротивления подаче F_c вследствие трения заготовки об элементы станка для рассмотренных выше схем соответственно определяются из уравнений:

Расчетные схемы для определения тяговых усилий механизмов подачи фрикционного типа

а) µ/r′_к; (4.8)

б) ; (4.9)

в) ; (4.10)

г) , (4.11)

где F′_св и F′′_св – усилие сопротивления подаче соответственно при рифленом и гладком вальцовом механизмах;

F_ск – то же при гусеничном;

м – коэффициент трения качения гладких вальцов (роликов) по древесине;

ѓ – коэффициент трения скольжения древесины по стали (в начале движения ѓ = 0,6, во время движения – 0,4);

ѓ₁ – коэффициент трения скольжения в направляющих (ѓ₁= 0,15 – 0.25);

r′_к – радиус к – го неприводного вальца (поддерживающего ролика), расположенного в столе станка, см;

r_i – радиус i – го прижимного ролика, см;

G_к – сила веса верхней части конвейера, Н.

Для обеспечения надежной подачи заготовки механизмом подачи станка необходимо выполнить условие:

, (4.12)

где б – коэффициент запаса, равный 1,3 … 1,5;

∑ F_c – сумма сил сопротивления подаче.

Сумма сил сопротивления подаче ∑F_c включает следующие составляющие:

, (4.13)

где ∑F_s – сумма всех составляющих сил резания, направленных навстречу подаче;

∑F – сумма сил трения, противодействующих подаче.

Методика расчета составляющих сил резания, направленных навстречу подаче, подробно представлена выше, а также в целом ряде источников [12, 13]. В данном случае мы подробно остановимся на методике расчета суммарной силы трения ∑F, противодействующей подаче.

Преобразуем функциональные схемы станков с типовыми механизмами подачи в расчетные, расставив на них действующие силы (рисунок 6).

Для станков с вальцовой подачей (рис. 6, а, б) суммарная сила трения

, (4.14)

где ∑F_св – суммарная сила трения при вальцовой подаче, Н;

– суммарная сила трения от воздействия m прижимов с контактирующими элементами скольжения, Н;

Функциональные схемы станков: а) круглопильный с вальцовой подачей; б) продольно – фрезерный с вальцовой подачей; в) круглопильный с конвейерно-гусеничной подачей

– то же от воздействия n прижимов с контактирующими элементами качения, Н;

– сила трения от воздействия на заготовку неприводных роликов, расположенных в столе станка под подающими вальцами, Н;

– сила трения детали о стол станка, Н; F′_qj – давление j – го прижима с контактирующим элементом скольжения, Н; F′′_qi – давление i – го прижима с контактирующими элементами качения, Н; m и n – соответственно общее количество прижимов с контактирующими элементами скольжения и качения; r_i – радиус i -го прижима качения (вальца), см; F_Q_к – давление к – го подающего вальца, Н; l – общее количество подающих вальцов; r_к – радиус к – го неприводного ролика (вальца), расположенного в столе станка, см.

C учетом выше изложенного

. (4.15)

При расчетах механизмов подачи следует учитывать:

1) при наличии на станке прижимов с контактирующими элементами лишь одного типа (например, только элементами качения), члены уравнения (4.15), описывающие воздействие прижимов другой конструкции (скольжения), приравниваются к нулю;

2) на практике, как правило, с целью унификации конструкции станка принимают r₁ = r₂ = … r_i, r′₁ = r′₂ = … r′_к, F′′_q₁ = F′′_q₂ = … = F′′_qj; при одинаковой конструкции подающих вальцов (например, все подающие вальцы – рифленые) допускается, что F′_Q₁ = F′_Q₂ = … = F′_Q_к.

Для рейсмусового станка, рассматриваемого в данном примере и относящегося к группе продольно-фрезерных станков, на основе его функциональной схемы составим расчетную схему сил, действующих на элементы станка в процессе обработки заготовки (рисунок 6, б):