Оборудование для деревообработки

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Описание конструкции станка

станок зуб пила круглопильный

Диленно-реечный станок с ролико-дисковой подачей ЦА-3 предназначен для продольной распиловки пиломатериалов (досок, брусков, и.т.п.) на лесопильных и деревообрабатывающих производствах.

На сварном основании расположены привод подачи, электродвигатель пильного вала и сварная станина. На станине - стол с механизмом подачи, ограждениями, электрошкаф, горловина для подсоединения к эксгаустерной системе. Главное движение от электродвигателя на пильный вал передается поликлиновым ремнем. Расположение пильного вала верхнее, консольное. Движение подачи передается от двухскоростного двигателя на редуктор и через цепную передачу и промежуточные звездочки на подающие выходные рябухи. Изменение скорости подачи регулируется заменой промежуточных звездочек. Настройка верхних рябух на необходимую высоту пропила осуществляется по шкале от маховичка парой винт-гайка через систему рычагов.

Особенности конструкции.

Высокая производительность станка обеспечивается мощным электродвигателем привода пильного вала (15 кВт) и большими скоростями подачи (до 102 м/мин). В отличие от других станков подобного назначения ЦА2А-1 (ЦА2A-2) может производить раскрой горбылей. С целью исключения вибраций пильного вала в шпиндельном узле применен сдвоенный радиально - упорный подшипник повышенной точности; передача вращения на вал осуществляется одним широким поликлиновым ремнем. Верхний валец и прижимные диски качаются вокруг неподвижной оси. Они прижимают заготовку собственным весом, что делает возможным распил заготовок, разных по толщине, и горбылей. Все подающие вальцы и диски - рифленые, что обеспечивает подачу даже мерзлой древесины.

Технические характеристики:

ЦА-3

Размеры обрабатываемого материала, мм:

- ширина 10-300

- толщина 10-80

- наименьшая длина 500

Количество пил, шт 1-3

Скорость подачи (регулирование ступенчатое), м/мин

20,9; 28,0; 37,3; 42,8; 50,0; 57,4; 76,4; 102,0

Подача заготовки - вальцовая

Скорость резания, м/с, не менее 60

Диаметр пил, мм 315-360

Частота вращения, об/мин 3000

Наибольшее расстояние между крайними пилами, мм 150

Общая установленная мощность, кВт 7,4

Объем отсасываемого воздуха, м3/час 1500

Диаметр вытяжного патрубка, мм 130

Габаритные размеры, мм 1400х1050х1200

Масса, кг 960

Существуют также другие конструкции станков:

- ЦДК-4, ЦДК4-1, ЦДК4-3, ЦДК-5, ЦДК5-1, ЦМР-1 и ЦМР-2- с гусеничной подачей материала;

- универсальные круглопильные станки Ц-5 и Ц-6 с ручной подачей материала.

Круглопильный универсальный станок Ц6-2 с ручной подачей материала прост по конструкции и в эксплуатации. На этом станке можно распиливать материал вдоль и поперек волокон, а также под любым углом. При применении увеличенной каретки на нем можно распиливать плитные материалы требуемого формата.

Круглопильные станки с вальцово-дисковой подачей ЦА-2, ЦА-2А и ЦА-3 с нижним расположением диска предназначены для продольного раскроя досок на бруски и рейки. Станок ЦА-3 имеет плавную (бесступенчатую) скорость подачи. Подача осуществляется при помощи гидропривода. Материал на этом станке подается вальцами и дисками, приводимыми в движение отдельным трехскоростным электродвигателем через редукторы и цепную передачу. Передний рифленый валец, находящийся перед пилой, выступает из-за плоскости стола на 1... 2 мм, а сверху над ним размещен зубчатый диск. За пилой размещены такие же устройства - внизу валец, сверху диск. Поверхность диска по окружности рифленая, а посредине по всему кругу выступает гладкий диск, суженный к периферийной части, немного большего диаметра. Этот диск выполняет функции расклинивающего ножа. Он толще за счет развода зубьев пил на 0,5 мм. Перед передним зубчатым диском подвешены тормозные упоры, предупреждающие выбрасывание распиливаемого материала из станка и обеспечивающие его безопасную работу. Для удаления опилок используется эксгаустерная воронка, присоединенная к сети пневмопривода.

Круглопильные станки с гусеничной подачей ЦДК-4 и ЦДК4-5 с верхним расположением диска предназначены для продольного раскроя пиломатериалов и щитов. Над столом размещен пильный вал, на одном конце которого закреплена пила, а на другом - ротор электродвигателя. При помощи винтового устройства с маховичками суппорт с пильным валом поднимается или опускается. Суппорт устанавливают так, чтобы пила углубилась в продольную прорезь, находящуюся посредине гусеницы, на 3...5 мм. Спереди и сзади стола гусеница охватывает два туера (звездочки); один из них является ведущим и соединен с редуктором механизма подачи, имеющим свой электродвигатель. Рабочие поверхности звеньев гусеницы рифленые, благодаря чему хорошо поддерживают распиливаемый материал. Гусеницы двигаются по направляющим в углублениях стола и находятся на 0,5... 1 мм выше его рабочей поверхности. Спереди и сзади пилы размещены прижимные ролики, которыми распиливаемая заготовка прижимается гусенице. Винтовой механизм с маховичком служит для регулировки суппорта с роликами по высоте при настройке станка на толщину заготовки. Для предупреждения выбрасывания из станка заготовок или отрезков на суппорте перед прижимными роликами подвешены упоры. На передней части стола находится направляющая линейка, которая передвигается и фиксируется вручную в зависимости от ширины распиливаемой заготовки, округляемой по измерительной шкале. Сзади стола установлен откидной щиток, закрывающий выходную часть гусеницы. Он прижимается пружиной и отодвигается заготовкой, которая движется с гусеницей. Над станком установлен эксгаустерный приемник, подсоединенный к сети пневмопривода. Станок ЦДК4-2 отличается от ЦДК-4 тем, что имеет бесступенчатую подачу материала. Круглопильные станки ЦДК-5 и ЦМР-1 аналогичны по устройству и предназначены для раскроя досок, заготовок и щитов на бруски и рейки. На станке ЦДК-5 может быть установлено 5, а на ЦМР-1 и ЦМР-2 до 10 пил, что дает возможность за один проход получить несколько брусков. Направляющие гусеницы под пилами вогнуты вниз, что дает возможность гусеницам опускаться ниже плоскости стола. Пилы также можно опускать на 3... 5 мм ниже нижней плоскости заготовки.

Вывод. Станок ЦА-3 имеет плавную (бесступенчатую) скорость подачи. Подача осуществляется при помощи гидропривода. Материал на этом станке подается вальцами и дисками, приводимыми в движение отдельным трехскоростным электродвигателем через редукторы и цепную передачу. Этот станок имеет улучшенную конструкцию механизмов настройки. [5]

2. Станочный дереворежущий инструмент

2.1 Описание инструмента

Для работы на круглопильных станках используют круглые пилы, представляющие собой диск, по периметру окружности которого насечены зубья. Пилы выпускаются двух типов: тип 1 - для продольного и тип 2 - для поперечного распиливания. Каждый тип пил выпускается в двух исполнениях. Пилы типа 1 исполнения 1 изготовляют диаметром 200...1500мм, исполнения 1 - диаметром 160...250мм. Пилы типа 2 исполнения 1 изготовляют диаметром 360...1500мм, а исполнения 2 - диаметром 125...1500мм. Толщина пил всех типов составляет 1...5,5мм. Пилы диаметром до 250мм применяют на фрезерных станках, диаметром до 500мм - на круглопильных станках, диаметром до 700мм - на педальных торцовочных станках. [5]

Рисунок 1 Профили зубьев плоских пил: D - диаметр пилы, t - шаг зубьев пилы, г - радиус закругления, равный 0,15...0,20мм

Пилы для поперечного раскроя древесины имеют двустороннюю косую заточку, что позволяет пилить ими в обе стороны. Зубья пил для продольного раскроя имеют прямую заточку, поэтому ими можно пилить только в одну сторону. Во избежание заедания пил в материале производят развод или плющение зубьев. При разводе каждый зуб отгибают примерно на 1/3 его высоты. Величина развода зубьев зависит от породы и влажности древесины. Развод зубьев круглых пил для продольного и поперечного раскроя диаметром до 500мм составляет 0,3...0,5мм на сторону, а диаметром более 500мм - 0,5...0,7мм на сторону. Вершины зубьев пил должны находиться на одной окружности. Для выравнивания вершины зубьев фугуют. Для придания пильному диску устойчивости во время работы его проковывают, в результате чего ослабляется средняя зона диена, а пильная кромка натягивается. После проковки пилы затачивают так, чтобы профиль зубьев оставался неизменным.

При более высоких требованиях к качеству распиловки используют пилы круглые строгальные диаметром 160...400м, толщиной 1,2...3,6мм. Пилы выпускаются одно- и двухконусные для продольного раскроя и двухконусные для поперечного раскроя. Для раскроя древесины и древесных материалов используют пилы дисковые дереворежущие с пластинами из твердого сплава. Эти пилы более устойчивы в работе.

2.2 Подготовка пил к работе

При пилении стенки пропила упруго восстанавливаются и могут зажать плотно пилы. Для предотвращения зажима пилы в пропиле зубья ее плющат и разводят.

Развод зубьев - поочередный отгиб вершинных частей зубьев в разные стороны. Различают развод прямой и с поворотом. При прямом разводе зубья отгибают в направлении, перпендикулярном к плоскости пилы; такой способ рекомендуется при поперечной распиловке древесины. При разводе с поворотом зубья отгибают и одновременно поворачивают передней гранью в сторону отгиба. Перед разводом пилу необходимо очистить от смолы, опилок и выравнить искривленные зубья.

Плющение - процесс раздавливания вершинки зуба пилы с целью его уширения. Для этого к кончику зуба со стороны задней грани подставляют упор, а со стороны передней грани подводят плющильный валик. При повороте плющильного валика он внедряется в материал зуба и выдавливает металл. После плющения зуб формуют и придают ему правильную форму, после чего зуб затачивают. [2,3,5]

Также, когда необходимо изменить профиль зубьев или восстановить сломанные зубья, выполняют насечку зубьев. Для насечки применяют ручные или механические модели пилоштампов.

3. Расчет режимов резания

Исходные данные:

Толщина заготовок h= 32, 40, 50 мм;

толщина пильных дисков S= 2; 2,2; мм.

порода древесины - сосна, влажность W=30%,

шероховатость - не более 400 мкм.

1. Для работы выбираем пилу3420-0195 по ГОСТ 980-80.С учетом переточки принимаем диаметр пилы D=400мм. Число зубьев z=60шт., передний угол лезвия , зубья разведены, величина уширения зубьев
мм. Принимаем период стойкости Т=4ч или Т=240мин.[2,3].

Окружной шаг зубьев

t_з = /z = 3,14400/60 = 20,9 мм

2. Ширина пропилаb=S+2

b₁ = 2+ =3,4 мм

b₁ = 2,2+ =3,6 мм

b₂= 2,5+ =3,9 мм,

длина режущей кромки b_л = 2мм; 2,2 мм; 2,5 мм.

3. Максимально допустимая подача на зуб, ограниченная требованием к шероховатости распиленных поверхностей при _вых = 40= 0,70 рад и R_m =400мкм S_z1=0,45 мм

4. Максимально допустимая подача на зуб S_z2, мм, ограниченная вместимостью впадин зубьев:

S_z2 = t_з² / () = 20,9² / (5 32) = 2,7 мм,

где - коэффициент формы зуба;

- коэффициент напряженности впадины зуба ( для разведенных зубьев).

5. Максимально допустимая подача на зуб S_z3, ограниченная мощностью привода.

5.1. Скорость главного движения

V = Dn / 60000 = 3,14 / 60000 = 61,1 м/c

5.2. Фиктивная сила резания древесины сосны

p = 3,924 + 0,0353_в= 3,924 + 0,0353 22,3 = 4,7H/мм

5.3. Касательное давление стружки на переднюю поверхность зуба

k = (0,196 + 0,00392_в) + (0,0686 + 0,00147_в)V₁ - (5,39 + 0,147_в) =

= (0,196 + 0,00392 22,3) 55 + (0,0686 + 0,00147 22,3)61,1 - (5,39 + 0,147 22,3) = 13,11 МПа

5.4. Величина затупления режущей кромки зуба

₁ = = = 45,75 мкм

5.5. Коэффициент затупленияпри

5.6. Касательная сила резания одним зубом

5.7. коэффициенты

Т. к. , то толщина срезаемого слоя определяется по формуле для макрослоев.

5.8. Средняя толщина срезаемого слоя

5.9. Подача на зуб S_z3, ограниченная мощностью привода, мм

6. Максимально допустимая подача на зуб по динамической устойчивости пилы. При продольном пилении периферийная зона пилы нагревается сильнее центральной. При достижении разности температур на линии окружности впадин и в зоне зажимных фланцев некоторого критического значения пила начинает терять динамическую устойчивость.

6.1. Пила работает без охлаждения. Значение коэффициента А:

где - коэффициент, учитывающий долю мощности резания, расходуемую на нагрев диска пилы. Для пил D500 мм без охлаждения = 0,03.

6.2. значение коэффициента m:

m=0,85/A=0,85/3,97=0,2141

6.3. Подача на зуб по динамической устойчивости

Результаты расчетов режимов пиления

Рассчитываемые параметры	Обозна-чение	Размер-ность	Высота пропила
			32	40	50	60
Углы контакта: выхода входа контакта средний Длина дуги контакта Подача на зуб: по шероховатости по производительности пилы Скорость резания Фиктивная сила резания Касательное давление Затупление режущей кромки Коэффициент затупления Сила резания одним зубом Коэффициенты для толщины диска 2,5 мм Толщина срезаемого слоя Подача на зуб: по мощности Коэффициенты Подача на зуб по динамической устойчивости Подача на зуб рабочая Скорость подачи Коэффициенты для толщины диска 2,2 мм Толщина срезаемого слоя Подача на зуб: по мощности Коэффициенты Подача на зуб по динамической устойчивости Подача на зуб рабочая Скорость подачи	l Sz1 Sz2 V p k Fxзуб d m1 ас Sz3 А m Sz4 Sp Vs d m1 ас Sz3 А m Sz4 Sp Vs	рад. рад. рад. град. мм мм мм м/с Н/мм МПа мкм - Н - - мм мм - - мм мм м/мин - - мм мм - - мм мм м/мин	0,70 0,39 0,31 31,2 62 0,45 2,7 61,1 4,7 13,11 45,75 2,1 51,86 11,76 1,90 0,96 1,19 3,97 0,2141 2,56 0,45 78,84 11,76 2,2 1,26 1,3 4,2 0,202 2,63 192,96	0,76 0,39 0,37 32,9 74 0,45 2,2 61,1 4,7 13,11 54,6 2,2 43,45 12,37 1,51 0,42 0,49 3,97 0,2141 1,78 0,45 78,84 12,37 1,7 0,72 0,75 4,2 0,202 1,85 1,5 192,96	0,83 0,39 0,44 34,9 88 0,45 1,75 61,1 4,7 13,11 64,93 2,4 36,53 13,49 1,16 0,21 0,24 3,97 0,2141 1,18 0,24 42,05 13,49 1,3 0,51 0,5 4,2 0,202 1.3 192,96	0,90 0,39 0,51 36,8 102 0,45 1,46 61,1 4,7 13,11 75,27 2,6 31,52 14,61 0,93 0,03 0,02 3,97 0,2141 0,81 0,02 3,5 14,61 1,05 0,33 0,31 4,2 0,202 0,87 1,25 160,8

7. Скорости подач

V_s= S_zpzn/1000=/ 1000 =78,84 м/мин

Из четырех значений подач на зуб для каждой высоты пропила выбираем минимальное расчетное значение S_zp:

- для толщины диска 2 мм

Высота пропила	t, мм	32	40	50	60
Подача на зуб	Sz1,мм	0,45	0,45	0,45	0,45
	Sz2,мм	2,7	2,2	1,75	1,46
	Sz3,мм	1,19	0,49	0,24	0,02
	Sz4,мм	2,56	1,78	1,18	0,81
	Szp,мм	0,45	0,45	0,24	0,02
Скорость подачи рациональная	Vs, м/мин	78,84	78,84	42,05	3,5

- для толщины диска 2,2 мм

Высота пропила	t, мм	32	40	50	60
Подача на зуб	Sz1,мм	0,45	0,45	0,45	0,45
	Sz2,мм	2,7	2,2	1,75	1,46
	Sz3,мм	1,3	0,75	0,5	0,31
	Sz4,мм	2,63	1,85	1,3	0,87
	Szp,мм	0,45	0,45	0,45	0,31
Скорость подачи рациональная	Vs, м/мин	78,84	78,84	78,84	54,31

4. Расчет элементов конструкции станка

4.1 Разработка кинематической схемы

Разработка кинематической схемы станка начинается с его изображения. Кинематическая схема показывает способ передачи движения от двигательных механизмов к исполнительным механизмам. При этом кинематические цепи не только обеспечивают передачу движений, но и понижают или повышают скорость рабочего органа. Кроме того, повышают или понижают крутящий момент, позволяют изменить направление и траекторию движения, а также регулировать скорость.

Кинематическую схему выполняют в соответствие с требованиями ГОСТ 2.701-68 и правилами ГОСТ 2.703-68. Кинематическую схему вычерчивают в виде развертки в ортогональных проекциях. Все элементы схемы изображают условными графическими обозначениями по ГОСТ 2.770-68. Схемы выполняют без соблюдения масштаба.

Каждому кинематическому элементу присваивается порядковый номер, начиная от источника движения. Валы нумеруются римскими цифрами, остальные элементы - арабскими. Порядковый номер проставляют на полке линии-сноски. Под полкой линии-сноски указывают основные характеристики и параметры кинематического элемента.

В случае исключения в кинематическую схему гидравлических и пневматических устройств на схеме следует указать эти устройства обозначениями по ГОСТ 2.780-68, ГОСТ 2.782-68 и проставить основные их характеристики (производительность, давление, диаметр поршня, его ход). Оформление гидравлической (пневматической) схемы осуществляют по ГОСТ 2.704-76. [4,6].

Передаточное число кинематической цепи в общем случае может быть записано следующей формулой:

где n_дв, n_ро - частота вращения соответственно двигательного механизма и рабочего органа, мин^-1;

d₁, d₂ - диаметры соответственно ведущего и ведомого шкивов, мм;

z_n-₁, z_n - число зубьев ведущих и ведомых шестерен (звездочек).

За основу берем схему станка однопильного круглопильного типа ЦА.

Принимаем передаточное число червячного редуктора 8, тогда на цепную и клиноременную передачу приходится 14,25. Принимаем передаточное число клиноременного вариатора равным 2, тогда в итоге получаем:

- передаточное число редуктора червячного U_P=8;

- передаточное число ременной передачи U_PEM=2;

- передаточные числа цепной передачи U₁ = 2 и U₂ = 3,5.

Проверим U = 40х2х2х3,5 = 560

4.2 Далее необходимо рассчитать мощность двигателя механизма подачи

кВт.

где: КПД кинематической цепи механизма подачи;

По требуемой мощности выбираем стандартный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором серии АИР71В2У3 мощностью 1,1 кВт,

где: n (синхронная частота вращения) = 3000 мин^-1;

n_а (асинхронная частота вращения) = 2805 мин^-1;

А - асинхронный;

И - серия стран Интерэлектро;

Р - привязка по первому варианту;

71 - расстояние от основания до оси вала;

В - установочный размер по длине станины;

2 - число полюсов.

Рисунок 4.1 электродвигатель АИР

Выбор типа привода, т. е. источника движения и совокупности механизмов, передающих движение рабочему органу станка. В современном деревообрабатывающем оборудовании широко применяются следующие двигатели: электрические, гидравлические, пневматические, пневмогидравлические.

4.3 Проектирование сборочной единицы

Под компоновкой сборочной единицы понимают относительное расположение ее функциональных узлов в пространстве. При компоновке добиваются такого расположения деталей, при котором достигаются заданные свойства машины (удобство при эксплуатации, наименьшие габариты и т. д.).

При компоновке сборочная единица вычерчиваются схематически, без подробностей.

При эскизной компоновке шпиндель разрабатывают на базе кинематической схемы. При этом вычерчивают эскиз подшипника, установленного в корпусе, крышки корпуса и другие детали. На эскизе проставляют размеры деталей, зазоров, формирующих длину каждой консоли.

Длины консолей b и c принимаются по возможности максимальными. Расстояние между опорами l принимается из условия l > 2c, длину ступицы назначают (1,5-2)d, длину шеек под подшипники качения - (0,3-0,5)d, длину шеек под подшипники скольжения - (0,8-1,0)d, где d - диаметр вала в шейке подшипника. Диаметром вала пока задаются приближенно по аналогии с валами действующих станков или проектов.

На основании компоновки составляется расчетная схема шпинделя, на которой проставляются необходимые размеры. Наиболее широко применяются следующие две схемы шпинделей (рис. 2):

– шпиндель на двух опорах с консольным закрепленным режущим инструментом;

– ножевой вал на двух опорах, с инструментом, расположенным между опорами.

4.4 Расчет валов шпинделей

Валы рассчитываются на динамическую прочность и на жесткость. Диаметр вала, полученный при расчете на прочность, по величине бывает меньше, чем при расчете на жесткость. Поэтому расчет валов на динамическую прочность рекомендуется вести приближенно.

При расчете вала на прочность строятся эпюры изгибающих моментов в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также эпюра крутящих моментов. Затем для опасного сечения вала находится момент сопротивления по формуле, мм³:

где M_{x max}, M_{y max} - максимальные изгибающие моменты в горизонтальной и вертикальной плоскости опасного сечения вала, Нмм;

М_кр- максимальный крутящий момент в опасном сечении вала, Нмм;

[_-1и] - допускаемое напряжение на симметричный изгиб для стали 45 по ГОСТ 1050-88, МПа.

При закалке в воде и твердости 42HRC_э [у_-1и] = 200 МПа.

Момент сопротивления W 0,1d³, откуда

При расчете валов механизмов резания (шпинделей) на жесткость добиваются, чтобы прогиб в месте закрепления режущего инструмента не превышал бы допускаемой величины. Считают, что допустимый прогиб вала от действующих на него сил равен:

где [r] - допуск на радиальное биение шпинделя в месте крепления инструмента.

При проектировании современных станков допустимое радиальное биение шпинделя назначают следующим:

- для круглопильных станков продольной распиловки [r] = 0,04 мм;

4.5 Нагрузка на вал от шкивов ременной передачи

При параллельных ветвях ремня и полуторном запасе натяжения на вал действует сила, Н

где у₀ - напряжение растяжения ремня, у₀ = 1,6 МПа - при малом межосевом расстоянии и угле наклона передачи к горизонту не более 60?; у₀ = 2,0 МПа - для передач с автоматическим натяжением;

S_р - площадь поперечного сечения ремня, мм²;

z - количество ремней;

б - угол обхвата меньшего шкива, град.

где а - межосевое расстояние, мм;

d_max, d_min - диаметры шкивов соответственно максимальный и минимальный, мм;

[] - минимальный допускаемый угол обхвата для меньшего шкива. Для клиноременной передачи [] = 120.

Площадь поперечного сечения клиновых ремней

Сечение ремня	0	A	B	C	D	E	EO
Площадь поперечного сечения ремня, мм2	47	81	138	230	476	692	1170

Библиографический список

1. Глебов И.Т. Методические указания для выполнения курсового проекта по дисциплине «Оборудование отрасли» для студентов специальности 656300, Ек. 2003, с. 31.

2. Глебов И.Т Оборудование отрасли: конструкции и эксплуатация деревообрабатывающих машин. Учеб. Пособие; Ек. 2004, с. 284.

3. Сулинов В.И. Методические указания для выполнения курсового проекта по дисциплине «Оборудование отрасли» для студентов специальности 656300, Ек. 2004, с. 38.

4. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для техн. спец. вузов. 6-е изд., исп. М.: Высш. шк., 2000. 447 с., ил.

5. Глебов И.Т. Резание древесины: Учеб. пособие. Екатеринбург, 1997. 135 с.

6. Проектирование механических передач: Учебно-справочное пособие для вузов / С.А. Чернавский и др. М.: Машиностроение. 1984. 560 с.

Размещено на Allbest.ru