Расчёт мощности резания при обработке брёвен на фрезерно-брусующем станке, типа ФБС-750

Страницы работы

9 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Федеральное агентство по образованию (Рособразование)

Архангельский государственный технический университет

Кафедра лесопильно-строгальных производств

Пятовская Юлия Петровна

Факультет механической технологии древесины

Курс III   группа  3

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

По дисциплине:    Фрезернопильное оборудование для комплексной переработки пиловочного сырья

На тему:  Расчёт мощности резания при обработке брёвен на фрезерно-брусующем станке, типа ФБС-750

Отметка о зачёте       _______________________________       ____________

                                                                                                                  (дата)

Руководитель       __________________        ____________      ____________

                                                                 (должность)                                         (подпись)                           (и.,о.,фамилия)

                                  _______________

                                                                        (дата)

Архангельск,

2006

Введение

Фрезерно-брусующие станки предназначены для переработки брёвен на двухкантные брусья и технологическую щепу для Целлюлозно-бумажной промышленности.

Таблица 1 – Технические параметры ФБС-750

Параметры

Размерность

Числовые данные

Вершинный диаметр

см

8…18

Скорость подачи

м/мин

50

Наибольшая кривизна

%

2

Общая установленная мощность

кВт

120

Длина станка

м

3,4

Масса

т

9

Загрузочное устройство, типа «горка», ориентирует брёвна кривизной в вертикальной плоскости выпуклостью вниз, центрирует его и подаёт в станок. Кантование брёвен выполняется автоматически, за счёт участка с наклонно-расположенными вальцами, центрирование брёвен – за счёт седловидной формы вальцов, для фиксации бревна устройство имеет прижимной валец с приводом от пневмоцилиндра.

ФБС имеет литую конструкцию, на которой установлены две каретки (суппорты). Каждая каретка опирается на две цилиндрические направляющие и имеет возможность поднастройки на размер, посредством, винтовой передачи или с помощью гидропозиционера. На каждой каретке установлен горизонтальный вал с фрезерной головкой, электродвигатель привода, клиноремённая передача и тормозное устройство.

Фрезы малоножевые, конические, с прорезным пильным диском на торцах. Корпус фрезы сварной, на котором установлены четыре однокромочных ножа.

За фрезами установлены направляющие стенки, ограничивающие поперечное перемещение бруса. Зазор между стенками и брусом не более 0,8 мм. На выходе из станка брус перемещается двумя парами подпружиненных вертикальных вальцов. Привод вальцов через червячные редукторы, которые обеспечивают снижение надёргивания обрабатываемого материала на инструмент.

Расчёт мощности и режимов резания ФБС

Требуется определить мощность и режимы резания при обработке брёвен на фрезерно-брусующем станке, оснащённом малоножевыми коническими фрезами с прорезными пильными дисками.

Диаметр брёвен в вершине, Dв = 18 см;

Порода – сосна;

Длина, L = 5,5 м;

Величина сбега, С = 1 см/м;

Высота вырабатываемого бруса, hбр = 100 мм;

Высота подъёма оси вала фрез над направляющей линейкой, а = 250 мм;

Диаметр прорезных пил, Dп = 575 мм;

Толщина пил, S = 3,6 мм;

Расчётный диаметр резания ножей, Dр = 565 мм;

Частота вращения фрез, n = 750 мин-1;

Скорость подачи, U = 40 м/мин;

Число ножей на фрезе, Zн = 4;

Число зубьев прорезной пилы, Zп = 56.

1.  Мощность резания ФБС.

При обработке древесины малоножевыми коническими фрезами с прорезными пильными дисками мощность резания на один комплект инструмента, кВт, будет определяться:

N = N1 + N2,

где  N1 – мощность резания при фрезеровании (перерабатывается сбеговая зона бревна ножами фрезы в технологическую щепу);

N2 – мощность резания при пилении прорезными пильными дисками (формируются пласти бруса).

В целом на ФБС мощность резания, кВт:

Nрез = 2N.

2.  Расчёт мощности и силы резания при фрезеровании.

При расчёте мощности при фрезеровании принимается условие переработки в комлевой части бревна.

N1 = РкV , кВт

         1000

где  Рк – средняя касательная окружная сила резания, Н (за один оборот),определяется:

Рк = аn∙РlкZн∙(QвхQвых) ,

                   360

где  аn – коэффициент, учитывающий породу древесины, аn = 1;

Рlк – средняя касательная сила на дуге резания, Н, определяется по эмпирической формуле:

Рlк = - 678 + 38,6hср + 50,7Uz ,

где  hср – средняя ширина фрезерования в рассматриваемом сечении, мм, определяется:

hср = (10Dк)2∙πφ/1440 – 0,25В∙hбр ,

                             В

где  Dк – диаметр бревна в комле, см, определяется:

Dк = Dв + L∙C,

где  Dв – диаметр в вершине, см;

L – длина бревна, м;

С – сбег бревна, см/м;

Dк = 18 + 5,5∙1 = 23,5 см;

φ – центральный угол, соответствующий фрезеруемому сегменту в рассматриваемом сечении, град., определяется:

φ = 2arcsin(B/10Dк),

где  В – диаметр бревна в комле, см, определяется:

В = Вmax = ((10Dк)2 – hбр2)0,5,

где  hбр – высота вырабатываемого бруса, мм;

В = ((10∙23,5)2 – 1002)0,5 = 212,7 мм;

φ = 2arcsin(212,7/(10∙23,5)) = 129,7;

hср = (10∙23,5)2∙3,14∙129,7/1440 – 0,25∙212,7∙100 = 48,5 мм;

                                  212,7

Uz – подача на нож фрезы, мм, определяется:

Uz = 1000U ,

          n∙Zн

где  U – скорость подачи, м/мин;

n – частота вращения фрез, мин-1;

Zн – число ножей на фрезе;

Uz = 100040 = 13,33 мм;

          750∙4

Рlк = - 678 + 38,6∙48,5 + 50,7∙13,33 = 1869,9 Н;

Qвх, Qвых – кинематические углы встречи, соответственно на входе и выходе ножа из древесины, град;

Qвх = arccos(2(a – B – f)/Dp),

Qвых = arccos(2(a – f)/Dp),

где  а – высота подъёма оси вала фрезы над опорной балкой, мм;

В – ширина пласти бруса в рассматриваемом сечении (для случая фрезерования – это ширина пласти бруса в комлевой части бревна), мм;

f – расстояние от нижней образующей бревна до нижней образующей пласти бруса в рассматриваемом сечении, мм, определяется:

f = 0,5(10Dк – В),

f = 0,5(10∙23,5 – 212,7) = 11,15 мм;

Dp – расчетный диаметр резания ножей, мм;

Qвх = arccos(2(250 – 212,7 – 11,15)/565) = 84,7;

Qвых = arccos(2(250 – 11,15)/565) = 32,3;

Рк = 1∙1869,9∙4(84,7 – 32,3) = 1088,7 Н;

                     360

V – расчётная скорость резания при фрезеровании, м/с, определяется:

V =   π Dp n ,

        60∙1000

V = 3,14∙565∙750 = 22,18 м/с;

           60∙1000

Мощность резания при фрезеровании будет равна:

N1 = 1088,7∙22,18 = 24,2 кВт.

              1000

3.  Расчёт мощности и силы резания при пилении прорезными пильными дисками.

Расчёт при пилении выполняется в среднем сечении бревна.

Мощность резания при пилении, кВт, определяется:

N2 = РкzlкZnn

            6∙107

где  Ркz – средняя касательная сила резания на один зуб, Н, определяется:

Ркz = anawapaB(pb + UzsinQcp(KnS + αHcp)),

где  an – коэффициент, учитывающий породу древесины, an = 1;

aw – коэффициент, учитывающий влажность древесины, aw = 1,19 (при влажности больше 70% и наличии бассейна);

ap – коэффициент, учитывающий вид резания (для полузакрытого резания пила установлена на торце фрезы ap = 0,75);

aB – коэффициент, учитывающий вид пиления (для попутного пиления aB = 1,1);

p – фиктивная удельная сила резания по задней грани зуба, Н/мм, определяется:

p = 3,92 + 0,0353Qср,

где  Qср – средний кинематический угол встречи, град., определяется:

Qср = QвхQвых ,

                2     

где  Qвх, Qвых – кинематические углы встречи, соответственно на входе и выходе зуба пилы из древесины в среднем сечении бревна, град;

Qвх = arccos(2(a – Bср – fср)/Dp);

Qвых = arccos(2(a – fср)/Dp);

где  а – высота подъёма оси вала фрезы над опорной балкой, мм;

Вср – ширина пласти бруса в среднем сечении бревна, мм, определяется:

Вср = ((10Dср)2 – hбр2)0,5,

где  Dср – диаметр бревна в среднем сечении, см, определяется:

Dср = Dв + 0,5L∙C,

hбр – высота вырабатываемого бруса, мм;

Dср = 18 + 0,5∙5,5∙1 = 20,75 см;

Вср = ((10∙20,75)2 – 1002) = 181,8 мм;

f – расстояние от нижней образующей бревна до нижней образующей пласти бруса в среднем сечении, мм, определяется:

f = 0,5(10Dср – Вср),

f = 0,5(10∙20,75 – 181,8) = 12,85 мм;

Qвх = arccos(2(250 – 181,8 – 12,85)/575) = 78,9;

Qвых = arccos(2(250 – 12,85)/575) = 34,4;

Qср = 78,9 – 34,4 = 56,65;

                2     

p = 3,92 + 0,0353∙56,65 = 5,92 Н/мм;

b – ширина пропила, мм, определяется:

b = S + 2S0;

S – толщина пил, мм;

S0 – уширение на сторону, мм, S0 = 0,6…0,8 мм;

b = 3,6 + 2∙0,8 = 5,2 мм;

Uz – подача на зуб пилы, мм, определяется:

Uz = 1000U

          n∙Zn

где  U – скорость подачи, м/мин;

n – частота вращения фрез, мин-1;

Zн – число зубьев прорезной пилы;

Uz = 1000∙40 = 0,952 мм;

          750∙56

Kn – фиктивное давление передней грани зуба на стружку, Н/мм2, определяется:

Kn = (0,196 + 0,00392Qср)δ + (0,0686 + 0,00147Qср)(90 – Vn) – (5,4 + 0,167Qср),

где  δ – угол резания зубьев пилы, град. (для продольной распиловки δ = 60º);

Vn – скорость резания при пилении, м/с, определяется:

Vn = πDn ,

         60∙1000

где  Dn – диаметр прорезных пил, мм;

Vn = 3,14∙575∙750 = 22,6 м/с;

           60∙1000

Kn = (0,196 + 0,00392∙56,65)60 + (0,0686 + 0,00147∙56,65)(90 – 22,6) – (5,4 + 0,167∙56,65) = 50,64 Н/мм2;

α – удельное сопротивление резанию от трения стружки о стенки пропила, α = 0,57 (плющение);

Hcp – средняя высота пропила, мм, Hcp = Вср;

Ркz = 1∙1,19∙0,75∙1,1(5,92∙5,2 + 0,952∙sin56,65(50,64∙3,6 + 0,57∙181,8)) = 252,9 Н;

lк – длина дуги контакта зуба пилы с древесиной, мм, определяется:

lк = π Dn(Qвх – Qвых)/360,

lк = 3,14∙575(78,9 – 34,4)/360 = 223,2 мм;

Мощность резания при пилении прорезными пильными дисками будет равна:

N2 = 252,9∙223,2∙56∙750  = 39,5 кВт;

                   6∙107

Мощность резания на один комплект инструмента, кВт, будет равняться:

N = 24,2 + 39,5 = 63,7 кВт;

В целом на ФБС мощность резания, кВт, будет равняться:

Nрез = 2∙63,7 = 127,4 кВт.

Похожие материалы

Информация о работе