Практичні заняття №7,8

Визначення можливих швидкостей різання, подачі та продуктивності круглопилкового верстата

Мета та завдання заняття

1.1. Мета заняття полягає у визначенні числових значень швидкостей різання, подачі та продуктивності круглопилкового верстата.

1.2. Завдання заняття:

1.2.1. Визначити швидкість різання та подачі за кінематикою верстата.

1.2.2. Визначити швидкість подачі за потужністю двигуна механізму різання;

1.2.3. Визначити швидкість подачі за роботоздатністю пилок;

1.2.4. Визначити швидкість подачі за шорсткістю оброблюваної поверхні;

1.2.5. Визначити силу та потужність різання;

1.2.6. Визначити продуктивність верстата.

 

Вихідні дані

На двопилковому круглопилковому верстаті виготовляють обрізні березові дошки товщиною 30мм,шириною 150 мм та довжиною 3м. Шорсткість поверхні пропилу R_max = 400 мкм, діаметр пилки D =400 мм, кількість зубців z = 48, товщина полотна пилки - 3,2 мм. Час роботи пилки між заточуванням Т = 4 години. Решту даних, що не наведені в умові задачі, вибирають з технічної характеристики верстата або кінематичної схеми.

Розв’язання.

3.1. Визначення швидкості різання та подачі за кінематикою верстата.

Швидкість різання в протягом пиляння круглими пилками визна­чають за формулою:

(3.1)

де D = 400 мм - діаметр пилки; п = 3000хв.^-1– частота обертання пилки, причому

(3.2)

У формулі 3.2: n_е.д = 1500 хв.^-1 - частота обертання вала електродвигуна механізму різання; и = 0,5- передавальне відношення пасової передачі, причому

(3.3)

де D₁ - діаметр приводного шківа, D₂ = 200мм - діаметр веденого шківа.

3.2. Визначення швидкості подачі за потужністю двигуна механізму різання

Швидкість подачіза кіне­матикою верстата (механізм подачі вальцевий) визначають за форму­лою:

(3.4)

де d_В - діаметр подавального вальця, мм; п_d - частота обертання вальця, хв.^-1; а - коефіцієнт, що враховує проковзу­вання заготівки (а = 0,96—0,98).

(3.5)

де п_е.д. - частота обертання валу елект­родвигуна механізму подачі: (п_е.д. = 1000; 1500 хв.^-1); и_заг.. - загальне передавальне відношення кінематичного ланцюга механізму подачі:

, (3.6)

де и_п.п. - передавальне відношення пасової передачі; и_з.п. - передавальне відношення зубчастої передачі.

(3.7)

(3.8)

(3.9)

(3.10)

(3.11)

 

Швидкість подачі за потужністю двигуна механізму різання, м/хв., розраховують за формулою:

(3.12)

де S_z - подача на зуб пилки, визначена з урахуванням потужності двигуна; z - кількість зубів пилки, шт.; п — частота обертання пилки, хв. ^-1.

Значення S_z знаходимо після розрахунку добутку

(3.13)

де N - потужність двигуна механізму різання, Вт; - ККД механізму різання ( = 0,96); а_поп. - поправковий множник:

(3.14)

знаходимо а_п = 1,25; = 1,0; =2,2; = 1 ( = 60°); = 1,02; = 0,9; b – ширина пропилу, мм:

(3.15)

де S - товщина пилки, мм (S = 3,2 мм); S₁ - розширення зубчастого вінця на один бік (S₁ = 0,5 мм); h - висота пропилу, мм (h = 30 мм); z - кількість зубів пилки, шт. (z = 48 шт.); п - частота обертання пилки, хв.^-1; і - кількість пилок (від одного приводу), і = 2.

При значенні К_t∙ S_z = 31,43, вибираємо К_t = 31,5 Дж/см³, S_z = 1 мм.

Це найбільша швидкість подачі, яку можна досягнути за заданих умов роботи верстата.

Швидкість подачі за працездатністю пилки, м/хв., розраховують за формулою:

(3.16)

де F_з - площа міжзубої западини, мм²

(3.17)

де - коефіцієнт форми зуба ( =0,45); t_з – крок зуба пилки, мм:

(3.18)

де = 3 - коефіцієнт стану стружки в міжзуб­ній западині.

(3.19)

Отже, за площею міжзубних западин або працездатністю пилки максимальна швидкість подачі може становити V_sF = 324,4 м/хв.

Швидкість подачі за заданою шорсткістю поверхні, м/хв., визначають за формулою

(3.20)

де S_z – подача на зуб пилки, мм (табличне значення).

За задоною R_mmax =400 мкм, знаходимо

Таким чином, є розраховані швид­кості подачі за основними критеріями:

— за кінематикою верстата:

v_sК1 = 84,2 м/хв.; v_sК2 = 127,2 м/хв.;

— за потужністю двигуна меха­нізму різання:

v_sN = 144 м/хв.;

— за працездатністю пилки: v_sF = 324,4 м/хв.;

— за шорсткістю обробленої по­ верхні: v_sRm = 86,4 м/хв.

Аналізуючи результати розрахун­ків, видно, що розпилювання можна вести на першій кінематичній швид­кості подачі:

v_sk = 84,2 м/хв.,

яка є оптимальною при заданих умо­вах.

Розрахунок потужності та сили різання. Потужність різання, Вт, визначається за формулою:

(3.21)

де К_t - табличне значення питомої робо­ти різання, Дж/см³; а_поп. = 2,5 - поправковий множник; b = 4,2м— ширина пропилу, мм; h = 30мм- висота пропилу, мм; v_s - швидкість подачі (оптимальна), м/хв.; і = 2 шт., від одного приводу— кількість пилок.

Питома робота різання К_t є функ­цією від подачі на зубів S_z.

Значення S_z, мм, визначаємо із залежності:

(3.22)

тоді з [8] вибираємо, К_t ≈ 38 Дж/см³.

Дотичну силу різання в Н визнача­ють за формулою:

(3.23)

Нормальна сила різання Р_y в Н ви­значається через перехідний множ­ник т, який вибирають з таблиць [8], припускаючи, що зубці пил­ки - затуплені (Т = 4 год.).

(3.24)

Значення складових сили різання необхідні під час розрахунку сил при­тискання при базуванні заготівок, визначенні опору подачі, тягових зусиль механізму подачі та в інших розрахунках.

Розрахунок продуктивності верс­тата. Верстат працює за прохідною схемою. Фактичну продуктивність за зміну, м³, розраховують за формулою:

(3.25)

де Т = 480 хв.- тривалість зміни; К_п = 0,9і К_д =0,8– коефіцієнт продуктивності та використання робочого дня відповідно; W - об'єм однієї деталі, м³; L = 5м- довжина деталі;

(3.26)

де В і h – ширина і товщина деталі (дошки), м;

L = 3 м; В = 0,15 м; h =0,03 м.

Отже за високих значень v_s, К_п і К_д, можна досягнути високих показників роботи круглопилкових верстатів за відповідної організації праці в цеху.

 

 

Література

1.	Авдеев Э.Д. и др. Оборудование для лесопиления и сортировки бревен: Учебник для ПТУ.- М.: Высш. школа, 1989.-224 с.
2.	Амалицкий В.В., Санев В.И. Оборудование и инструмент деревообрабатывающих предприятий:Учеб. для ВУЗ.-М.: Экология, 1992.-480 с.
3.	Войтович І.Г. Основи технології виробів з деревини: Навч. посіб.– Л.: УкрДЛТУ; Інтелект – Захід, 2004. – 224 с.
4.	Грубе А.Э., Санев В.И. Основы теории и расчета деревообрабатывающих стаканов, машин и автоматических линий: Учеб. для ВУЗ. – М.: Лесн. пром-сть, 1973. – 384 с.
5.	Деревообробні верстати загального призначення: Підручник /В.В. Шостак, Я.І. Савчук, А.С. Григор’єв та ін.; За ред. В.В. Шостака. – К.: Знання, 2007. – 279 с.
6.	Кірик М.Д. Механічне оброблення деревини та деревних матеріалів: Підручник для ВНЗ.- Л.: Кольорове небо, 2006. – 412 с.
7.	Коротков В.І. Деревообробні верстати: Підручник ПТУ: Пер. з рос. - К.: Будівельник, 1994.- 200 с.
8.	Лаптев А.Т. Станки и инструменты по обработке древисины: Пособие к выполнению курсового проекта. – Л.: Лесотехническая академия, 1966.-180 с.
9.	Любченко В.И., Дружков Г.Ф. Станки и инструменты мебельного производства: Учеб. для техникумов. – М.: Лесн. пром-сть, 1990. – 360 с.

 

Додаток

Таблиця 1.

Перехідний множник т від дотичної до нормальної складової сили різання

 

Різці	Множник т
Поздовжнє пиляння рамними та круглими пилками для Sz, мм	Пиляння стрічковими пилками для Sz, мм	Поперечне пиляння круглими пилками для Sz,мм	Фрезерування циліндричне поздовжнє для hсер.т ., мм
0,20	0,60	1,00	0,04 —0,33	0,05—0,2	0,1	0,3	0,5	0,7
Гострі	0,25	-0,11	-0,16	0,25—0,3	0,4	-0,13	-0,22	-0,25	-0,27
Середньої гостроти	0,50	0,00	-0,06	—	0,6	0,35	0,09	0,01	0,00
Тупі	0,74	0,19	0,07	0,6—0,7	1,0	0,77	0,34	0,24	0,20

Таблиця 2.

Коефіцієнти тертя ковзання деревини по деяких матеріалах

 

№ з/п	Поверхні,що труться	Коефіцієнт тертя
На початку руху	Підчас руху
1.	Чавун по дубу паралельно до волокон: для сухих поверхонь для мокрих поверхонь	0,65 0,35	0,49 0,25
2.	Залізо по дубу паралельно до волокон: для сухих поверхонь Змащених салом	0,65 0,11	0,26 0,08
3.	Дуб по дубу паралельно до волокон, поверхні сухі	0,48—0,62	0,48
4.	Дуб по дубу поперек волокон, поверхні сухі	0,34—0,54	0,34
5.	Дуб по дубу поперек волокон, поверхні мокрі	0,71	0,25
6.	Дуб по дубу перпендикулярно волокнам, поверхні сухі	0,19—0,43	0,19
7.	Дерево по металу, поверхні сухі	0,6	0,4

Таблиця 3.

Коефіцієнт тертя кочення гладких вальців по деревині , см

 

 

Порода	Вологість, %	Коефіцієнт тертя кочення,см, для діаметрів вальців, мм
Сосна	12 65	0,45 0,58	0,50 0,63	0,55 0,67	0,58 0,71	0,60 0,76	0,63 0,80	0,65 0,84	0,69 0,89
Береза	12 65	0,52 0,60	0,56 0,67	0,64 0,73	0,68 0,78	0,70 0,81	0,73 0,84	0,75 0,87	0,77 0,90
Дуб		0,23 0,35	0,25 0,37	0,26 0,39	0,27 0,41	0,29 0,44	0,31 0,47	0,34 0,50	0,37 0,53

Примітка: для рифлених подавальних вальців коефіцієнт тертя кочення необхідно збільшити множником К = 1,15.

 

Таблиця 4.

Коефіцієнт зчеплення гусеничних конвеєрів з деревиною сосни вологістю 60%,

 

Геометрична форма виступів на гусениці	Кут нахилу бокових граней рифлів, град.
У клітку Поздовжні	0,46 0,35	0,43 0,34	0,41 0,33	0,39 0,32	0,37 0,31	0,34 0,30	0,32 0,28	0,30 0,27	0,27 0,26	0,25 0,25

Таблиця 5

Поправковий множник а_п на породу деревини

 

 

Порода	an	Порода	an
Липа	0,8	Модрина	1,1
Осика	0,85	Береза	1,25
Ялина	0,95	Бук	1,4
Сосна	1,0	Дуб	1,55
Вільха	1,05	Ясень	1,75

Таблиця 6.

Поправковий множник a_w на вологість деревини

Деревина	Волога w, %	Множник для процесів різання
Пиляння	Фрезерування, точіння
Дуже суха	5...8	0,9	1,1
Суха	10...15	1,0	1,0
Напівсуха	25...30	1,05	0,95
Сира	50...70	1,1	0,9

Таблиця 7.

Поправковий множник на затуплення різців

 

 

 

 

Тривалість роботи інструмента після загострення Т, хв	Множник для процесу
Пиляння	Фрезеру­вання цилін­дрич­ного	Точіння і сверд­ління	Довбання фрезер­ним ланцюжком при подачі
рам-ною пил-кою	стріч­ковою пил­кою	Круг-лою Пил-кою поз­довж­нього	круг­лою пил­кою попе­речно­го	осьовій	боковій
	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
	1,17	1,20	1,30	1,10	1,20	1,20	1,24	1,30
	1,32	1,40	1,50	1,15	1,30	1,30	3,40	1,52
	1,42	1,60	3,80	1,20	1,42	1,35	1,55	1,73
	1,50	1,80	2,20	1,30	1,50	1,40	1,65	1,88
	-	2,00	2,50	1,40	1,57	1,45	1,78	2,00
	-	2,20	2,80	1,50	1,60	1,50	1,86	2,10

Таблиця 8.

 

Поправковий множник a_v на швидкість різання

 

 

 

Швид­кість різання V, м/с	av для процесів	Швид­кість різання V, м/с	av для процесів
пиляння круглою пилкою по­здовжнього	фрезеруван­ня цилінд­ричного по­здовжнього	пиляння кру­глою пилкою поз­довжнього	фрезерування цилінд­ричного поздовжнього
	1,07	1,10		1,06	1,17
	1,08	1,04		1,16	1,25
	1,00	1,00		1,23	1,33
	0,98	1,00		1,34	1,42
	1,02	1,06

Таблиця 9.

Поправковий множник на кут різання

Кут різання , град.	Множник для процесів
пиляння стріч­ковою пилкою	поздовжнього фрезу­вання і пиляння круг­лою пилкою*	поздовжнього точіння
	-		0,93
	-	-	1,00
	-	0,78	-
	-	0,86	1,22
	0,72	1,00	-
	0,85	1,16	2,00
	1,00	1,34	-
	1,20	1,55	-
	1,42	1,80	-
	1,65	2,10	-

* - для поперечного пиляння деревини приймають

Таблиця 10.

Поправковий множник a_h на висоту пропилу для поздовжнього пиляння круглою пилкою

 

Висота пропилу, мм	ah	Висота пропилу, мм	ah
	0,84		1,03
	0,90		1,07
	0,95		1,11
	1,00	-	-

Таблиця 11.

Значення К_Т і для поздовжнього пиляння круглими пилками со­сни

 

Sz, мм	КТ, Дж/см3	КТ· Sz,Н/мм	Sz, мм	КТ, Дж/см3	КТ· Sz, Н/мм
0,05		5,5	0,5	40,5	20,2
0,10		8,0	0,6	38,0	22,8
0,15		10,2	0,8	34,5	27,6
0,20		12,0	1,0	31,5	31,5
0,25		13,5	1,2	29,0	34.8
0,30		14,7	1,4	27,5	38,5
0,40		17,4	-	-	-

Таблиця 12

Коефіцієнт зчеплення рифлених подавальних вальців з деревиною

 

 

 

Порода	Вологість, %	Коефіцієнт зчеплення залежно від діаметра вальців, мм
Сосна	12 65	0,48 0,55	0,46 0,52	0,44 0,50	0,42 0,48	0,40 0,46	0,38 0,44	0,36 0,41	0,34 0,39
Береза	12 65	0,49 0,56	0,47 0,54	0,45 0,52	0,43 0,49	0,41 0,47	0,39 0,45	0,37 0,42	0,35 0,40
Дуб	12 65	0,43 0,49	0,41 0,47	0,39 0,45	0,37 0,43	0,36 0,41	0,34 0,39	0,32 0,37	0,31 0,35

Таблиця 13

Значення К _T і К _T ·S_Z для циліндричного поздовжнього фрезерування

сосни

Подача на різець SZ, мм	КT, Дж/см3, для глибини фрезерування h, мм	КTSZ, Н/мм, для глибини фрезерування h, мм
0,1	37,5	31,5	28,5	3,7	3,1	2,9
0,2	34,0	29,0	26,5	6,8	5,8	5,3
0,3	31,5	27,0	24,5	9,4	8,1	7,3
0,4	29,0	25,5	23,0	11,6	10,2	9,2
0,5	27,5	24,0	21,5	13,7	12,0	10,7
0,6	26,0	22,5	20,5	15,6	13,5	12,3
0,7	24,5	21,5	19,5	17,2	15,1	13,6
0,8	23,5	20,0	18,5	18,8	16,0	14,8
0,9	22,0	19,0	17,5	19,8	17,1	15,7
1,0	21,0	18,0	17,0	21,0	18,0	17,0
1,2	19,8	17,0	16,0	23,4	20,4	19,2
1,4	18,0	16,0	15,0	25,2	22,4	21,0
1,6	17,0	15,0	14,0	27,2	24,0	22,4
1,8	16,0	14,0	13,0	28,8	25,2	23,4
2,0	15,0	13,0	12,0	30,0	26,0	24,0
2,5	13,5	11,0	10,0	33,8	27,6	26,0
3,0	12,0	10,0	9,0	36,0	30,0	27,0

Таблиця 14

Значення К _T і К _T ·S_Z для рамного пиляння сосни, зуби гострі розведені*

 

 

Подача на зуб SZ, мм	КT, Дж/смЗ при середній висоті пропилу, мм	КTSZ, Н/мм при середній висоті пропилу h, мм
0,2
0,4						ЗО
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6

* Для плющених зубів S_Z необхідно множити на 0,8.

ТЕОРІЯ ТА КОНСТРУКЦІЇ ДЕРЕВООБРОБНОГО УСТАТКУВАНЯ

методичні вказівки до практичних занять для студентів

спеціальності 6.090200

“Обладнання лісового комплексу”

машинобудівного факультету денної та заочної форм навчання

 

 

Комп’ютерний набір та верстка: М.М. Обломський

 

 

Редактор: Л. Тиха

 

 

Підписано до друку. Формат 60х84/16. Папір офс.

Гарн. Таймс. Ум. друк. арк. 3. Обл.-вид. арк. 2,5

Тираж 100 прим. Зам. 1778

 

 

Редакційно-видавничий відділ

Луцького державного технічного університету

43018 м. Луцьк, вул. Львівська 75

Друк – РВВ ЛДТУ