Кинематический расчет механизмов резания и подачи (V, Vs)

Скорость резания определяем по формуле:

(3.1)

где Н – ход пильной рамки (400 мм);

n – число вращения коленчатого вала (285 мин^-1)

Кинематический расчет механизмов резания и подачи

Скорость подачи определяем по формуле

(3.2)

где S_z – подача на зуб (мм).

z – количество зубьев, участвующих в процессе резания за рабочий ход пильной рамки, шт.;

t – шаг зубьев, мм

- подача на один оборот коленчатого вала (двойной ход пильной рамки; рабочей-холостой) мм.

(3.3)

3.2 Расчет полезной мощности механизма резания и подачи, исходя из технической характеристики привода машины, построение «ручьевой диаграммы».

Мощность двигателя механизма резания, кВт, определяем

Мощность, расходуемая в первой кинематической паре, кВт, находим

(3.4)

где η_пп – КПД первой кинематической пары (в подшипниках).

Отсюда мощность, расходуемая на потери (трение) в первой кинематической паре, кВт, равна

Мощность, расходуемая во второй кинематической паре, кВт, определяем

(3.5)

где η_рп – КПД второй кинематической пары (ременной передачи).

Мощность, расходуемая на потери (трение) во второй кинематической паре, кВт, находим по формуле

Графические потери мощности механизма резания представим на ручьевой диаграмме:

Полезная мощность для механизма подачи, кВт, равна

(3.6)

где P – мощность двигателя механизма подачи, кВт (2,2), η_общ – общий КПД привода.

кВт.

3.3 Расчет и анализ предельных режимов обработки: использование полной полезной мощности; получения установленного качества обработанной поверхности; производительности инструмента; устойчивой работы инструмента.

Подача на один оборот коленчатого вала характеризует производительность лесопильной рамы и зависит от посылок по производительности инструмента , от устойчивости пилы от критической силы, от требований к шереховатости получаемой поверхности , от мощности привода инструмента . Все значения _{0, ,} определяются по соответствующим формулам, а за рациональную посылку (и скорость подачи ) принимается меньшая из них, т.к. она является условием выполнения установленного технологического процесса.

1. Подача на зуб в зависимости от требований к шероховатости поверхности берется из приложения 5, а соответственно ей посылка будет равна:

(3.7)

Из приложения 5 выбираем по условию задания в диапазоне для плющенного зуба :

- при

=4,6 мм/мин.

- при

= 6.2 мм/мин.

Результирующую скорость вращения определяем по формуле:

Где, технологический угол – угол между векторами

Значение скорости подачи принимаем по критерию качества из максимального диапазона , т.е. Переведем значение скорости из метров в минуту в метры в секунду: 6,2/60 = 0,10 м/с.

= 3,801 м/с

В результате незначительного различия в числовых значениях скорости главного движения и скорости резания в дальнейших расчетах вместо

2. Определяем посылку по производительности пилы .

Воспользуемся формулой из приложения 9 для II группы качества:

где – высота выпиливаемого бруса, мм.

3. В процессе резания на полотно пилы действуют вертикальные и горизонтальные составляющие силы резания. Полотно пилы находится в устойчивом состоянии под действием составляющих этой силы, пока их величина не достигнет критического значения, при котором оно теряет устойчивость плоской формы и изгибается на сторону. Чтобы избежать этого, необходимо соблюдать условие:

(3.8)

где – посылка при условии сохранения жесткости пилы, мм

– критическая сила, Н.

( ) (3.9)

где – сила натяжения полотна пилы.

где S – толщина пилы, мм.

– ширина пилы от тыльной кромки до мини впадин зубьев, мм.

В нашем случае

– средняя величина нормальных напряжений в поперечном сечении пилы от тыльной кромки до мини впадины, Н/ , для нормальной жесткости = 80-120 Н/

– свободная длина пилы: 850 мм.

(3.10)

Если производим оптимизацию процесса пиления с различными высотами пропила h, тогда для всех случаев в расчетах следует принимать максимальную свободную длину пилы (в формуле для определения )

(3.11)

где G – модуль упругости при кручении, G = 8 Н/

(3.12)

Н/

Среднее давление резания К (Н/ ), в формуле (3.8) определим по формуле:

К= (3.13)

Где – коэффициент, учитывающий радиус округления режущей кромки лезвия зуба (коэффициент затупления, по профессору А.Л. Бершадскому)

(3.14)

Где – начальный радиус округления режущей кромки,

– приращение радиуса округления режущей кромки за время Т работы пилы, мкм.:

(3.15)

Где – приращение радиуса округления лезвия на пути резания 1 м (приложение 15)

– длина контакта за рабочий цикл зуба, в нашем случае можно принять

- частота вращения коленчатого вала, n = 285

– время работы пилы, принимаем самостоятельно T = 180 мин.

=1,5

– средняя условная удельная сила резания по задней поверхности лезвия зуба, Н/мм, расчитываем по формуле (см. приложение 13):

Где , т.к. в задаче мы приняли, что направление волокон древесины параллельно движению подачи

– толщина стружки, , поэтому , т.к. при рамном пилении. Подачу на зуб находим из посылки по производительности инструментаЮ т.к. она связана с конструкцией инструмента:

=1,8 мм

= =18 шт.

– касательное давление на передней поверхности лезвия зуба, Н/ , рассчитываемое по формуле (см. приложение 14)

Н/

- коэффициент интенсивности трения, прессования и перемещения стружки во впадине зуба: для плющеных зубьев Н/ (см. приложение 8а, 8б).

b – ширина пропила; поскольку выбран зуб плющеный, толщина пропила равна длине режущей кромки лезвия зуба:

– уширение на сторону, принимаем из рекомендации (приложение 12).

= Н/

4. Определим посылку при полном использовании мощности привода на резание:

(3.17)

Средняя составляющая силы резания, приходящаяся на один зуб при рамном пилении, при условии, что , равна:

(3.18)

(3.19)

Из формулы (3.19) подача на зуб будет равна:

(3.20)

Где – средняя касательная составляющая сила резания за оборот кривошипа, приходящаяся на одну пилу:

(3.21)

Где – полезная мощность на резание одной пилой;

(3.22)

Где – мощность двигателя привода главного движения (инструмента);

= 0,94 – к.п.д. ременной передачи;

= 0,99 – к.п.д. пары подшипников;

= 0,9 – к.п.д. направляющих скольжения (2 пары).

– число пил в поставе, шт.В нашем случае ;

=3,8 м/с – скорость главного движения.

Наличие и количество передач берется из кинематической схемы.

Тогда

Необходимым условием устойчивой работы пил является:

Условие соблюдается.

Подача на зуб из условия полной загрузки двигателя привода главного движения, т.е. 100%, будет равна

Подставляем в формулу (3.17) полученное значение для определения посылки: