Практичні заняття №3,4

Силовий розрахунок рейсмусового верстата моделі СР6 – 9

Мета та завдання заняття

1. Мета заняття полягає у визначенні числових значень опору подачі, тягового зусилля, сили притискання заготовок та потужності на подачу.

1.2. Завдання заняття:

1.2.1. Скласти розрахункову схему.

1.2.2. Визначити сили різання.

1.2.3. Визначити опір подачі, тягові зусилля та сили притискання заготовок.

1.2.4. Визначити потужність на подачу.

 

Вихідні дані.

З технічної характеристики верстата СР6-9 знаходимо, що потужність двигуна механізму різання N_Д.Р. = 7,5 кВт, ча­стота обертання ножового вала п = 4570 хв.^-1. Діаметр корпуса ножового вала D = 125 мм. Діаметр подавальних вальців D_B =120мм. Подача заготовок здійснюється одним переднім і двома задніми вальцями. На верстаті обробляють дубові заготовки шириною 70 мм по три в закладці. Товщина шару деревини, що знімається, до 5 мм.

 

Розв’язання.

3.1. Розрахункова схема.

 

 

Рис. 3.1. Схема рейсмусового верстата для розрахунку опору подачі та тягового зусилля

3.2. Визначення сили різання.

Середню колову силу різання визначають з умови максимального завантаження двигуна механізму рі­зання:

(3.1)

(3.2)

де - ККД механізму різання; - ККД для клинопасової передачі; - ККД для підшипників кочення; - ККД, що враховує вентиляційні втрати потужності протягом обертання пилки.

У формулі (3.1) v – швидкість різання, причому

 

(3.3)

 

де D_р – діаметр кола різання визначимо за формулою

 

(3.4)

 

У формулі (3.4) мм - виступ ножів за корпус ножового вала.

Нормальна складова сили різання (середня сила відтиску заготовки для тупих ножів):

(3.5)
де m = 0,77 – для тупих ножів і товщини стружки до 0,1 мм (див. додаток табл. 1).

Горизонтальна складова сили різання:

(3.6)

де - кінематичний кут зустрічі між напрямком швидкості різання та швидкості подачі, причому

(3.7)

(3.8)

Вертикальна складова сили рі­зання:

(3.9)

 

Знак "мінус" показує, що сила Р_В для тупих ножів направлена вниз.

3.3. Визначення опору подачі, тягових зусиль та сили притискання заготовок.

Опір подачі на першій стадії - заготовка входить у верстат. Подавання здійснюється одним переднім рифленим вальцем (див. рис. 3.1).

(3.10)

або

(3.11)

де f = 0,26 - коефіцієнт тертя ковзання дуба по сталі (див. додаток табл. 2); - коефіцієнти тертя кочення, = 0,31 см, = 0,27 см (див. додаток табл. 3).

Силу притискання верхнього підпора Q₂ визначають з умови надій­ного притискання заготовок до стола під дією максимальної фактичної сили різання Р_Zmax для гострих різців:

 

(3.12)

де = 1,25 - коефіцієнт запасу.

Максимальну фактичну силу різання для фрезерування визначають за формулою:

(3.13)

 

де z = 4- кількість ножів; R =64мм - радіус кола різання; l - довжина дуги різання, причому

(3.14)

Максимальна фактична сила відтиску для гострого ножа:

(3.15)

 

де m = -0,25 – для гострих ножів (див. додаток табл. 1).

 

Знак "мінус" показує, що макси­мальна фактична сила відтиску для гострих ножів направлена вгору.

Силу притискання заднього антивібратора приймають за реко­мендаціями О. Е. Грубе, В. І. Саньова [4]:

(3.16)

Тягове зусилля верхнього подавального вальця на першій стадії подачі заготовок:

(3.17)

 

де = 0,37 - коефіцієнт зчеплення рифленого подавального вальця з заготовкою, (див. додаток табл. 12); Q₁ - сила притискання верхнього подавального вальця.

Для надійної подачі заготовок на першій стадії необхідно забезпечити умову:

. (3.18)

 

Після підстановок значень Т_І та S_{І ,}отримаємо:

(3.19)

Розв'язавши рівняння відносно Q_{1 ,} одержимо:

(3.20)

 

Силу ваги заготовок визнача­ють:

 

(3.21)

де і = 3- кількість заготовок у закладці; L = 2,2м - довжина заготовок; В = 0,07м - ши­рина заготовок; Н = 0,05м - товщина заготовок; g = 9,81м/с² - прискорення вільного падіння; = 700 кг/м³- густина сухого дуба.

Коефіцієнт запасу тягового зу­силля:

(3.22)

Це означає, що на першій стадії заготовка буде надійно подаватися органами подачі.

Опір подачі на другій стадії:

(3.23)

де Q₄ – сила притискання заднього вальця, яку визначають з рівняння надійної подачі на третій стадії — вихід заготовки з верстата, коли
передній валець уже не подає, а всю подачу беруть на себе два задні гладкі вальці:

 

(3.24)

 

(3.25)

 

Для визначення сили притис­кання заднього вальця розглядають
роботу верстата на третій стадії — вихід заготовки з верстата, коли передній валець уже не подає, а всю подачу беруть на себе два задні гладкі вальці.

Опір подачі на другій стадії:

(3.26)

де Q₄ – сила притискання заднього вальця, яку визначають з рівняння надійної подачі

(3.27)

Тягове зусилля на другій стадії:

(3.28)

Коефіцієнт запасу тягового зусилля на другій стадії:

(3.29)

 

Опір подачі на третій стадії:

 

(3.30)

Тягове зусилля на третій стадії:

 

(3.31)

Коефіцієнт запасу тягового зу­силля:

(3.32)

3.3. Визначення потужності на подачу.

Потужність на подачу:

 

(3.33)

де v_s - оптимальна швидкість подачі, яка визначена за умови повного використання потужності двигуна механізму різання.

Для визначення v_s за потужністю двигуна механізму різання обчислимо добуток К_T ·S_z:

(3.34)

де a_попр. - поправковий коефіцієнт; b=іВ=3∙70=210 мм - ширина фрезерування; h = 5 мм - товщина шару, що знімається; z =4- кількість ножів; п = 4570 хв.^-1- частота обертання ножового вала.

Поправковий коефіцієнт:

(3.35)

 

де а_n = 1,55 - для дуба (див. додаток табл. 5); а_w = 1 - для воло­гості 8-12 % (див. додаток табл. 6); = 1,42 - для часу роботи 180 хв., середня гострота (див. додаток табл. 7); = 1 - для = 60^о (див. додаток табл. 9); = 1,04 - для v = 30 м/с (див. додаток табл. 8);

За величиною К_T·S_z визначають подачу на різець S_z = 0,576 мм (див. додаток табл. 13).

Можлива швидкість подачі за по­тужністю двигуна механізму різа­ння:

(3.36)