Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет мощности круглопильного раскряжевочного станка

Раскряжевочные станки предназначены для раскроя фанерных кряжей по длине на чураки. Кряжи диаметром 16…60 см распиливаются в поперечном направлении пилами диаметром до 1250; 1500 мм и толщиной 5,0…5,5 мм. Зубья пил разводят с уширением на сторону до 1,5…2,0 мм, так что ширина пропила достигает 8 мм, а иногда до 12 мм. Мощность электродвигателей механизмов главного движения современных раскряжевочных станков составляет 30…40 кВт. При этом в технической литературе нет четких рекомендаций по расчету мощности подобных станков.

Для поперечного раскроя кряжей на чураки используют станки с механизмом надвигания маятникового типа, балансирные, суппортные.

На рис. 1, а приведена расчетная схема пути надвигания пилы в направлении подачи для раскряжевочного станка маятникового типа. На схеме показан роликовый конвейер 1, на котором перемещается и базируется при поперечной распиловке кряж 2. Маятник 4 с круглой пилой 5 шарнирно закреплен на верхней стойке 3 и может совершать от отдельного привода качательное движение относительно кряжа. Пила показана в положении врезания в древесину и выхода из кряжа.

Верхняя стойка расположена над роликовым конвейером на высоте Н, мм:

пила кряж древесина резание

, (1)

где - длина маятника , мм;

- диаметр пильного диска, мм.

Рис. 1. Расчетная схема деления кряжа на чураки: а - к расчету пути надвигания пилы на кряж; б - к расчету дуги контакта пилы с лревесиной; 1 - конвейер; 2 - кряж; 3 - стойка маятника; 4 - маятник; 5 - пила

Путь надвигания пилы равен отрезку дуги = между центрами пилы в крайних положениях. Для ее нахождения отметим:

- расстояние =, где - радиус пилы, мм; - радиус кряжа, мм;

- расстояние =;

- расстояние =.

Угол

. (2)

Используя теорему косинусов [1], получим значение углов, рад.:

; (3)

. (4)

Тогда путь надвигания пилы равен, мм:

. (5)

Из полученных формул следует, что величина пути надвигания пилы зависит от нескольких факторов: длины маятника, высоты расположения стойки маятника, радиусов пилы и распиливаемого кряжа. Только при оптимальном выборе указанных параметров можно сократить путь надвигания и уменьшить мощность механизма главного движения станка.

Длина дуги контакта зубьев пилы с древесиной кряжа изменяется от нуля в момент врезания пилы в кряж до максимального значения АВ (рис. 1,), когда дуга окружности пилы проходит через центр поперечного сечения кряжа. В расчетах удобно пользоваться средним значением дуги контакта, которое равно половине дуги АВ и равно длине дуги .

Из треугольника получим

.

Отсюда угол контакта, рад.:

.

Тогда средняя длина дуги контакта

.

Расчет мощности механизма главного движения начинают с определения удельной силы резания F_уд, МПа, количественно равной значению удельной работы резания К, Дж/см³. Для поперечного пиления острыми круглыми пилами свежесрубленной древесины сосны значение удельной работы резания можно принять по табл. 1, 2.

Таблица 1. Значения удельной работы резания по данным Гороховского К.Ф. [1]

Таблица 2. Значения удельной работы резания по данным Шелгунова Ю.В. [2]

По данным А.Л. Бершадского, после обработки экспериментальных результатов А.А Смирнова, для расчета удельной работы резания при поперечном пилении древесины сосны влажностью 15…20% и угле боковой заточки 65 предложено уравнение, Дж/ см³:

. (6)

Наконец, значение удельной силы резания по обработанным данным ЦНИИМОД можно найти по формуле

, (7)

где - касательное давление древесины на переднюю грань зуба, МПа;

- фиктивная сила резания, Н/мм;

- коэффициент затупления зуба;

- поправочные коэффициенты на породу и влажность соответственно.

Значения p и k при поперечном пилении древесины сосны приведены ниже [3]:

- р = 1 Н/мм;

- значение , МПа:

, (8)

где - ширина пропила, мм; при поперечном пилении толщина срезаемого слоя ;

- передний угол, град;

₁ - угол заточки боковой кромки (угол заострения измеряется в теле зуба).

Коэффициент затупления [4]

, (9)

где - величина затупления зубьев пилы, мкм;

- величина радиуса закругления боковых режущих кромок зубьев восстановленных (острых), мкм; = 10 мкм.

Из приведенных табл. 1 и 2 и формул (6), (7), (8) следует, что с увеличением подачи на зуб пилы и ширины пропила значение удельной работы резания убывает.

Проведем сопоставительный анализ значений удельной работы резания, принимаемой по выше предложенным способам. Для этого выполним расчет значений удельной работы резания (или примем табличное значение) для ширины пропила =8,0 мм, передний угол зуба = 0, угол боковой заточки зубьев = 65 и полученные данные сведем в табл. 3.

Данные табл. 3 позволяют сделать вывод, что значение удельной работы резания для расчета мощности при поперечной распиловке фанерных кряжей следует брать по табл. 1 или 2.

Таблица 3. Значения удельной работы резания, полученные для сопоставительного анализа при =8,0 мм, пилы острые

Поскольку данные таблиц заметно отличаются, рекомендуется принимать средние расчетные значения удельной работы резания. Для этого табличные значения выражены графически (рис. 2), по ним построена средняя расчетная кривая, описанная математически с величиной достоверности аппроксимации 0,99:

- = 5 мм ;

- = 8 мм ; (10)

- = 12 мм .

Рис. 2. График зависимости удельной работы резания при поперечном пилении от подачи на зуб при 5 мм: 1 - по данным Гороховского К.Ф.; 2 - среднее расчетное значение; 3 - по данным Шелгунова Ю.В.

Для определения величины коэффициента затупления по формуле (9) найдем значение . Из выражения (7) для острой пилы получим для древесины сосны

. (11)

Для расчета мощности поперечного пиления предложены степенным формулам Грубе А.Э., Санева В.И., Ивановского Е.Г., эмпирические формулы А.Л. Бершадского, формулы, использующие табличные значения удельной силы резания, однако все они непригодны для решения данной задачи, так как составлены для условий отличающихся от условий раскряжевки кряжей.

Мощность поперечного распиливания кряжа может быть найдена по объемной формуле, кВт:

, (12)

где - секундный объем, образуемого пропила в кряже, см³/с.

Объем пропила, см³:

, (13)

где - диаметр чурака, см;

- ширина пропила, см.

Цикл времени выполнения одного пропила, с:

, (14)

где - скорость подачи (скорость надвигания пилы на кряж), м/мин.

Секундный объем срезаемой древесины, см³/с:

. (13)

Пример. Дано: на круглопильном станке распиливаются березовые кряжи на чураки. Диаметр пилы = 1500 мм, толщина ее диска = 5,5 мм, количество зубьев = 72 шт., уширение разведенных зубьев на сторону = 1,5 мм, частота вращения пильного вала 700 мин^-1. Диаметр отпиливаемых чураков = 52 см, скорость подачи = 20 м/мин.

Определить мощность механизма главного движения и силы резания.

Решение. 1. Находим значение ширины пропила

= 8,5 мм.

2. Скорость главного движения

= 55 м/с.

3. Находим объем пропила по формуле:

= 1804,2 см³.

4. Параметры раскряжевочной установки:

- длина маятника =1500 мм;

- высота расположения верхней стойки маятника над конвейером

= 2240 мм.

5. Угол поворота маятника при контакте зубьев пилы с древесиной кряжа:

- угол поворота маятника в момент врезания пилы в кряж

=

= 0,5131 рад.;

- угол поворота маятника в момент выхода пилы из кряжа

=

== 0,2467 рад.;

- угол поворота маятника при пилении

= 0,5131-0,2467 = 0,2664 рад.

6. Путь надвигания пилы

= 400 мм.

7. Найдем время формирования пропила

= 1,2 с.

8. Определим секундный объем срезаемой стружки по формуле

= 1503,5 см³/с.

9. Находим значение подачи на зуб

=0,397 мм.

10. Находим касательное давление древесины сосны на переднюю грань острого зуба (принимаем значение К для ширины пропила = 8 мм; значение р =1 Н/мм):

= 16,0 МПа.

11. Определим средний угол контакта пилы с кряжом, рад.:

= 0,348 рад.

12. Средняя длина дуги контакта пилы с кряжом

= 261,3 мм.

13. Находим величину затупления зубьев пилы

= 14,5 мкм.

14. Коэффициент затупления при начальном радиусе =10 мкм:

= 1,63.

15. Находим значение удельной работы резания для древесины березы при пилении затупленными зубьями пилы

= 24,13 Дж/см³.

14. Находим мощность электродвигателя механизма главного движения при КПД передачи :

= 41,0 кВт.

пила кряж древесина резание

При скорости подачи = 3,6 м/мин Р = 16,0 кВт.

10. Средние силы резания:

- касательная = 686 Н;

- радиальная F_z = (0,2 …2,7) F_x =686 Н.

Библиографический список

1. Гороховский, К.Ф. Основы технологических расчетов оборудования лесосечных и лесоскладских работ. Учебное пособие/ К.Ф. Гороховский, Н.В. Лифшиц. - М.: Лесн. пром-сть, 1987. - 256 с.

2. Шелгунов, Ю.В. Машины и оборудование лесозаготовок, лесосплава и лесного хозяйства. Учебник для вузов/ Ю.В. Шелгунов, Г.M. Кутуков, Г.П. Ильин. - M.: Леси, пром-сть, 1982, - 520 с.

3. Бершадский, А.Л. Резание древесины/А.Л. Бершадский, Н.И. Цветкова. - Минск: Вышейш. школа, 1975. - 304 с.

4. Глебов, И.Т. Резание древесины. Учебное пособие/ И.Т. Глебов. - СПб: Издательство «Лань», 2010. 256 с.

Размещено на Allbest.ru