ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тихоокеанский государственный университет»

Кафедра «Технология деревообработки»

ОБОРУДОВАНИЕ ОТРАСЛИ

Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу

"Оборудование отрасли" для студентов специальности 250303.65

«Технология деревообработки» всех форм обучения Хабаровск 2006

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ…………………………………….

1.1. Расчет величина подачи……………………………………………..

1.2. Расчет основных параметров дереворежущего инструмента…….

1.3. Расчет скорости резания…………………………………………….

1.4. Расчет скорости подачи……………………………………………..

2. СИЛОВОЙ РАСЧЕТ…………………………………………………..

2.1. Расчет усилия резания……………………………………………….

2.2. Расчет мощности резания…………………………………………...

2.3. Расчет усилия подачи без учета сил трения……………………….

2.4. Расчет мощности подачи…………………………………………… 3. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ……………………………………..

4. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СТАНКА И ЛИНИИ……….

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………….

Приложение1. Основные параметры неровности……………………...

Приложение 2. Основные параметры сил……………………………… Приложение 3. Рекомендуемые значения скорости резания пил и подачи………………………………………………….

ВВЕДЕНИЕ

При выполнении курсового проекта по дисциплине « Оборудование и инструмент деревообрабатывающих предприятий» должны быть выполнены технологические, силовые и кинематические расчеты и определены фактические производительности станков линии. Содержание и порядок расчета подробно изложены в методических указаниях по содержанию и оформлению курсового проекта для студентов 4-го курса специальности 0902 /1/.

При расчете необходимо придерживаться следующих понятий о заготовке и детали:

заготовка – это обрабатываемый материал;

деталь – материал обработанный одним из способов механической обработки на деревообрабатывающем станке.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

1.1. Расчет величины подачи 1.1.1. Величина подачи на резец (зуб) определяется из условия обеспечения заданного качества поверхности детали Vz = f (Rz; Ra; Rm ) (1.1) где Vz – величина подачи на резец (зуб) /2,3,4/, мм Rz, Ra, Rm – параметры высот неровностей по ГОСТ 7016-82 (приложение 1), Мкм Рекомендуемые величины подачи даны в табл. 1.1-1.6.

Таблица 1. Подача на зуб при распиловке рамными пилами Наименование Мах высота Подача на зуб, мм материалов неровностей С плющением С разводом Тарная дощечка для продукции пищевой промышленности 500 0,2-0,5 0,15-0, Тарная дощечка для прочей продукции 800 0,6-1,0 0,40-0, Пиломатериалы по ГОСТ 8485-66 1200 1,1-1,9 0,80-1, Пиломатериалы пониженной чистоты 1600 2,0-2,4 1,40-1, Примечание. Большое значение подачи – для твердой, мелкослойной и промерзшей древесины, меньшее для рыхлой, крупнослойной и распаренной древесины.

Таблица 1. Подача на зуб при распиловке круглыми пилами Обрабатываемый Состояние Высота Подача на зуб, мм материал материала неровнос- Продоль- Попереч- Пиление ти, Rm ное пиле- ное пиле- под углом мкм ние ние Хвойные породы сухой 0,05-1,5 0,01-0,4 0,01-0, сырой 0,5-1,5 0,1-0,5 0,01-0, мерзлый 0,7-1,0 0,4-0,8 0,01-0, Твердые листвен- сухой 0,05-1,0 0,01-0,2 0,01-0, ные породы сырой 0,5-1,0 0,07-0,4 0,01-0, мерзлый 0,4-0,8 0,1-0,4 0,01-0, Мягкие листвен- сухой 60-800 0,07-1,5 0,01-0,4 0,01-0, ные породы сырой 0,35-1,5 0,01-0,4 0,01-0, мерзлый 0,5-1,5 0,1-0,6 0,01-0, Примечание. Высоты неровностей в пределах диапазона принимаются пропорциональными подаче на зуб.

Подача на зуб при распиловке ленточными пилами Наименование Высота Подача на зуб, мм пиломатериала неровно- Мягкая древесина Твердая и мягкая Чистопиленные Тарные дощечки для пищевой Тарные дощечки Пиломатериалы по ГОСТ Подача на зуб при распиловке круглыми пилами с Облицованные щиты Фанера Плиты Цельная сухая древесина (вдоль волокон) Подача на зуб при фрезеровании Поперечное фрезерование Расчет основных параметров дереворежущего инструмента Поперечное фрезерование 1.2.1. Расчет основных параметров круглых пил 1 – стол, 2 – заготовка, 3 – пила, 4 – фланец 1.2.1.1. Минимальный диаметр пилы определяется по формуле:

где Dmin – минимальный диаметр пилы, мм;

а – расстояние от оси вращения пилы до ближайшей поверхности заготовки (обычно а = 50-100),мм.

с – расстояние поверхности заготовки до главной режущей кромки зуба (обычно с = 5-20), мм.

1.2.1.2. Начальный диаметр пилы определяется по формуле:

где - запас на износ по радиусу (обычно = 35-50), мм.

Примечание. Для пил с твердоплавными пластинками Dнач.=Dmin 1.2.1.3. Определяем диаметр фланца из эмпирической зависимости:

1.2.1.4. Определяем толщину пилы из эмпирической зависимости:

где K – коэффициент устойчивости (обычно К=0,08-0,12) 1.2.1.5. Приводим полученные значения Dнач. и bn в соответствии с нормализованными значениями по ГОСТ 980-80, При этом где Dтабл. и bnтабл. – табличные значения диаметра и толщины пилы по соответствующим государственным стандартам.

1.2.1.6. Определяем ширину пропила по формуле:

1.2.1.7. Для предварительного расчета можно воспользоваться Основные параметры круглых пил и режима резания Толщина Диаметр Диаметр Толщина пилы Максимальная заготовки, пилы, мм фланци, мм мм частота вращения Уширение пропила с каждой стороны при распиловке Обрезной с гусеничной прирезной с ручной подачей 1.2.1.8.

где Н – высота пропила, мм - соотношение между площадью впадины и площадбю стружки.

- коэффициент формы зуба. Обычно = 0, Полученное значение округлить до ближайшего стандартного.

1.2.1.9. Число зубьев определяется по формуле:

где Dтабл. – диаметр пилы из стандартного ряда, мм Полученное значение Z округляется до ближайшего приведенного в приложении 2.

Расчет основных параметров рамных пил.

1.2.2.

Максимальная высота пропила определяется по формуле:

1.2.2.1.

где dk – диаметр коибия бревна, мм;

db – диаметр вершины бревна,мм;

С – сбег бревна (обычно С = 10 мм/м;

L – длина бревна, м.

Модели лесопильных рам Комлевый диаметр бревна и толщина РД и рамы с эллиптической траекторией движения 1.2.2.8. Необходимое число пил в поставе определяется по формуле:

где m – число пил;

dв – вершинный диаметр бревна, мм;

а – номинальная толщина детали, мм;

с – припуск на усушку, мм;

в – ширина пропила, мм;

Полученное число необходимо увеличить до ближайшего целого большего.

1.2.4. Расчет основных параметров шлифовальной ленты.

1.2.4.1. Размер зерна определяется по формуле:

где Rz – высота неровностей, мкм;

- плотность обрабатываемой заготовки (см. табл. 1.10), кг/м3, Ар – коэффициент затупления (обычно = 0,8-1,2).

Древесина (влажность 15%) 1.2.2.2. Длина пилы определяется по формуле:

где S – ход пильной рамки, мм.

а – припуск на крепление пилы, установку прокладок и зазоры между прокладками и бревном (обычно =300-350) мм 1.2.2.3. Толщина пилы определяется по формуле:

где К – коэффициент, учитывающий условие работы (обычно К=0,1Приводим полученное значение в соответствии с нормализованным значением по ГОСТ 5524-75 (см. приложение 2).

1.2.2.4. Ширина пропила определяется по формуле:

где b1 - величина уширителя зуба на сторону, мм.

Примечание. Максимальная величина на уширения на сторону не должна превышать 1.3 мм, т.е. b1 1.3 мм /2.3/.

1.2.2.5. Максимальная ширина пропила равна:

1.2.2.6. Минимально допускаемый шаг определяется по формуле:

где - соотношение между площадью впадины и площадью стружки.

При повышенных требованиях к качеству пиломатериала 1, при обычных требованиях 0.5.

- коэффициент формы зуба для стандартных профилей = 0,4.

Полученное значение округлить до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 5524-75 (см. приложение 2).

1.2.2.7. Ход пильной рамки определяется по формуле:

где - величина посылки, мм Рекомендуемые величины посылок приведены в таблице 1.9.

Фанера Плиты Зависимость качества поверхности от размера абразивного зерна Неровностей, Rzmax, мкм Номер зернистости по размер основной 1.2.3. Расчеты основных параметров фрез 1.2.3.1. Диаметр фрез рекомендуется выбирать из следующих рядов /5/.

Фрезерные станки с нижним расположением шпинделя:

легкие D = 60, 80, средние D = 100, 120, тяжелые D = 140, Четырехсторонние строгальные станки:

калевочные D = 120, 140, пропускные D = 160, 1.2.3.2. Посадочное отверстие фрезы определяется по формуле:

где К – коэффициент соотношения диаметров ( обычно К = 0,25-0,33). Полученное значение округляется до стандартного размера из ряда по ГОСТ.

1.2.3.3. Число зубьев из практического опыта рекомендуется принимать для фрезерных станков с нижним расположением шпинделя:

при ручной подаче Z = 2, 4;

при механической подаче Z = 4, 6;

Для четырехсторонних строгальных станков:

калевочных Z = 4, 6;

пропускных Z = 6 и более.

1.2.3. Расчет скорости резания 1.2.3.1. Скорость резания вращающегося режущего инструмента где D – диаметр пилы, мм;

n – частота вращения режущего инструмента, мин.

Примечание. Для расчета принять D = D нач, n = nmax (см. табл. 1.7) 1.2.3.2. Скорость резания ленточной пилой определяется по где D – диаметр шкива, мм;

n – частота вращения шкива (см. приложение ПЗ), мин – 1.2.3.3. Средняя скорость резания рамными пилами определяется где S – ход пильной рамки, мм;

n – частота вращения коленчатого вала, мин –1 (см. приложение 3) 1.2.3.4. Скорость резания при сверлении определяется по формуле:

1.3.5. Скорость резания при шлифовании определяется по формуле:

где Dв – диаметр приводного шкива, вальца, цилиндра (бобины), мм.

N – частота вращения приводного шкива, вальца, цилиндра (бобины) см. приложение 3), мин –1.

1.3.6. Полученные скорости резания не должны превышать значения, приведенных в таблице 1. Лесопильная рама 5-8 Сверлильный:

Ленточнопильный станок: для твердой породы 0,2-0, Делительный 35-40 Сверлильно-пазовальный Круглопильный 40-80 Долбежный с долотами 0,5-1, Фуговальный 20-40 Долбежный с фрезерными Примечание. Если расчетные скорости резания больше табличных, то частота вращения пильного механизма должна быть уменьшена до значения, при котором расчетная равна или меньше табличной.

1.1.4. Расчет скорости подачи.

1.1.4.1. Скорость подачи при распиловке круглыми пилами определяется по формуле:

где Vs – средняя скорость подачи, м/мин;

Vz – подача на зуб, мм;

Z – число зубьев пилы;

n – частота вращения пилы, мин- 1.1.4.2. Скорость подачи при распиловке рамными пилами определяется по формулам:

где S – ход пильной рамки, мм где - величина посылки, мм 1.1.4.3. Скорость подачи при распиловке ленточными пилами определяется по формуле:

где D – диаметр шкива, мм;

n – частота вращения шкива, мин- 1.4.4. Скорость подачи при фрезеровании определяется по формуле:

где D – диаметр фрезы, мм aw – коэффициент, учитывающий влажность древесины.

Значения Кт при продольном пилении круглыми пилами, мн/м Примечание: 1. При распиловке пилой, выступающей над заготовкой в пределах 30 мм и при верхнем ее расположении, Кт снижаются на 10%.

2. При распиловке плоской пилой с плющеными зубьями и строгальной пилой Кт увеличивается на 10%.

3. При распиловке канонической пилой Кт увеличивается на Значения Кт при поперечном пилении круглыми пилами, МН/м пропила, 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,1 0,15 0,2 0,3 0, Значения Кт при пилении ленточными пилами, МН Uz 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,40 0,50 0,60 0, Примечание. При пилении плющеными зубьями Кт увеличивается на 10%.

Примечания. 1. При полузакрытом фрезеровании увеличить Кт на 10%.

на 20%, при глубине фрезерования до 20-25 мм Кт увеличить на (для сосны) и на 30% (для дуба).

сверл, мм Примечания. 1. При сверлении спиральными сверлами с конической заточкой поперек волокон Кт увеличивается в 1,5 раза, вдоль волокон – в 2,5 раза.

2. При сверлении центровыми сверлами с подрезателями вдоль волокон Кт увеличивается в 2,5 раза.

Примечание. В числителе – для сосны, в знаменателе – для дуба.

Относительная влажность аw Относительная влажность аw Продолжительность Наименование режущего инструмента Продолжительность Наименование режущего инструмента работы Круглые пилы Ленточные пилы Фрез Сверл 2.1.2.1 Усилие резания на окружности сверления определяется по формуле:

где D – диаметр сверла.

2.1.3. Усиление резания при выборке пазов цепным долбяком определяется по формуле:

где b – ширина выбираемого паза, мм;

l – длина выбираемого паза, мм;

Vs/ - скорость подачи суппорта, м/с.

2.1.3.1. Усиление резания при боковой подаче где Н – глубина долбления, мм;

Vs// - скорость подачи долбяка, м/с.

2.1.3.1. Усилие действующее на цепь определяется по формуле.

где f – коэффициент трения цепочки о линейку. Обычно = 0.3.

R – усиление отжима. R Р.

2.1.4. Усилие резания при шлифовании определяется по следующим формулам:

где Р - усилие резания горизонтальной лентой, Н;

f – коэффициент трения тыльной стороны ленты о стол (утюжок) К = 0.3 – 0. К – коэффициент шлифования: 0.2 – для мелкозернистых шкурок, 0.4 – для крупнозернистых шкурок;

F – площадь контакта шкурки с заготовкой, м2;

М – масса обрабатываемой заготовки, кг;

g – удельное давление шкурки на деталь (табл. 2.10), Мпа где Р// - усилие резания вертикальной ленты, Н Тип станка Черновое шлифование Чистовое шлифование Ленточный:

с неподвижным где Р - усилие резания для цилиндровых станков, Н g1 – давление на 1 см контакт ( 1.2-3.0 – для древесины; 1.2-2.0 – для фанеры; 1.2-2.0 – для щитов), Па/см;

В – ширина шлифования, см где Р1v – усилие резания для дисковых станков, Н.

Нормальная сила резания определяется по формуле:

где - коэффициент пропорциональности ( 1).

2.2.1. Мощность резания определяется по формуле:

где Np – мощность резания, КВт;

Р – усилие резания, Н;

V – скорость резания, м/с.

2.3. Расчет усилия подачи без учета сил трения 2.3.1. При распиловке круглыми пилами и строгании фрезами:

где R – усилие отжима древесины режущим инструментом, зависящее от степени затупления зубьев пилы, формы зуба и толщины стружки. Обычно R = 0,2Р при острых и R = 0,8Р при тупых зубьях пилы;

- угол образованный векторами сил Pn и R. = arcsin (H Dср/D) R = (0.2-0.4)Pдля острых и R = (0.8-1.2)P для тупых резцов.

2.3.2. При распиловке рамными пилами и ленточными пилами определяется по формуле:

где R – усилие горизонтального отжима и равно R = 0,2Р для острых, R =0,5P для тупых зубьев, Н.

2.3.3. При сверлении определяется по формуле:

где 2.3.4. При долблении определяется по формуле:

2.4.1. Мощность подачи определяется по формуле где М – масса заготовки, кг;

g = 968 – ускорение свободного падения, м/с Рн – усилие нажима на деталь, Н Рн = (1.5-2.0)Р при ручной подаче, Рн = (3-4)Р при механизированной подаче;

- коэффициент трения или сцепления. = 0.35-0.4 при трении древесины по столу; = 0.34-0.4 при сцеплении древесины с гладкими вальцами, = 0.5-0.6 с рифлеными вальцами и = 0.6-0.8 при сцеплении с 2.4.2. Мощность привода механизма резания и подачи определяется по формуле:

где - общий к.п.д. механизма резания или подачи. Обычно 0 = 0.8-0. механизма резания, 0 = 1, 2, 3…..n механизма подачи (см. табл. ) – мощность резания или подачи, КВт.

Средние значения к.п.д. отдельных передач 3.1. Общее передаточное число определяется по формуле:

где nдв – частота вращения электродвигателя, выбранного по Np и Nn из справочников /7.8./;

n – частота вращения коленчатого вала лесорам, шпинделя, пильного диска и т.д., мин- 3.1.1. Основным условием подбора двигателя является:

Nдв > Np для механизма резания, Nдв > Nn для механизма подачи.

3.2. Передаточное число зубчатого зацепления определяется по формуле:

где Z1, Z2 - числа зубьев ведущего и ведомого колеса, соответственно.

3.3. Передаточное число червячной передачи определяется по формуле:

где Zk1 – число зубьев колеса, Zr – число заходов червяка.

3.4. Передаточное число фрикционной передачи определяется по формуле:

где D1, D2 – диаметр ведущего и ведомого колеса соответственно, мм.

Е – коэффициент скольжения (Е = 0,005-0,03) 3.5. Передаточное число ременной передачи определяется по формуле:

где D1,D2 – диаметр ведущего и ведомого шкива соответственно, мм;

Е = 0,01-0,045 /9/ 3.6. Общее передаточное число уточняется по формуле:

4.1. В общем случае производительность станка определяем по формуле:

где Псм – сменная производительность, шт/см;

Тсм – продолжительность смены, мин;

Кg – коэффициент использования рабочего времени;

n – количество одновременно обрабатываемых заготовок, шт;

tp – оперативное время обработки заготовок, мин;

Кс – коэффициент использования машинного времени.

4.1.1. Время обработки заготовки определяется по формуле:

где kp – коэффициент, учитывающий особенности технологического процесса;

Vs – средняя скорость подачи заготовки, м/мин;

m – число проходов;

L – длина заготовки, м.

Значения Кс и Кg для различных типов станков даны в табл. 4.1. Значение tp для практических расчетов можно приравнять к нормативной времени обработки заготовки различного вида, приведенным в таблицах /6/.

Значения коэффициентов Кg и Кс.

Круглопильные станки Лесопильная рама Ленточнопильный станок Четырехсторонний строгальный 0.80-0.85 0.90-0. Фрезерный станок с шипорезной кареткой 0.9 0.5-0. Универсальный станок с механической 0.9-0.93 0.9-0. подачей Шипорезный станок для формирования Шипорезный станок для формирования Шипорезный двухсторонний для рамных Сверлильно – присадочный Узколенточные шлифовальные станки с ручным перемещением стола Станки:

Производительность линии с непрерывным перемещением заготовки определяется по формуле:

где - промежуток между заготовками (обычно 0 = 0.5), м Производительность линии с обработкой заготовки на позиции 4.3.

определяется по формуле:

где R – расчетный ритм работы линии, мин.

Список использованных источников.

1. Деревообрабатывающее оборудование и инструмент. Методические указания по содержанию и оформлению курсовых проектов для студентов 6 курса специальности 0902: Составил Д.Ф.Бачурин. – Хабаровск, ХПИ, 1987. – 21с.

2. Фонкин В. Ф. Справочник мастера – инструментальщика деревообрабатывающих предприятий. – 4-е изд., перераб.- М.: Лесн. пром-сть, 1984. – 176с.

3. Зотов Г. А., Швырев Ф.А. Подготовка и эксплуатация дереворежущего инструмента. – М.: Лесн. пром-сть, 1986. - 301с.

4. Кутуков Л.Г. Конструкции и расчет деревообрабатывающего оборудования: Учебник для техникумов. – М.: Лесн. пром-сть, 1985. – 263с.

5. Малышев В. В. Методическое руководство к выполнению расчетно – графической работы № 2 (для студентов факультета механической технологии древесины). – Л.: ЛТА, 1960. – 63с.

6. Справочник мебельщика / Под ред. В.П. Бухтиярову. – М.: 1976. – 336с.

7. Апурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: В 3-х томах – 6-е изд., перераб. и доп. –М.: Машиностроение, 1982. – 736с.

8. Маковский Н.В. Проектирование деревообрабатывающих машин:

Учебник для вузов. – М.: Лесн. пром-сть, 1982. – 304с.

9. Куклин Н.Г., Куклина Г.С. Детали машин: Учебник для техникумов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1987. – 383с.

Предельные значения параметров неровности.

Материал, изделие и способ Значения параметров, мк/м Пиломатериалы после пиления 40- дисковыми пилами Древесина массивная, продольное Основные параметры пил по ГОСТ 980- Пилы круглые плоские для распиловки древесины Основные параметры пил по ГОСТ 9769- Рекомендуемые значения скорости резания и подачи Базовые значения скоростных и режимных параметров машин Ленточнопильные для Фрезерные с нижним Шипорезные рамные со шпинделями:

Шипорезные ящичные для Основные параметры пил по ГОСТ 5524- Пилы для вертикальных лесопильных рам Основные параметры пил по ГОСТ 6532- Пилы ленточные для распиловки древесины Токарные с высотой центра, мм:

Круглопалочные при Диаметре обработки, мм:

Шлифовально – Шлифовально – Шлифовально – Таблица П.3.2.

Скорости резания при обработке древесных материалов и пластиков твердосплавными дереворежущими инструментами Пиление круглыми Фрезерование Фрезерование Примечание: 1 – высоколегированные стали 12 Ф и быстрорежущие стали Р-18,