Расчёт режимов резания древесины на ленточнопильных станках

Федеральное агентство по науке и образованию РФ (РОСОБРАЗОВАНИЕ)

Архангельский государственный технический университет

Расчёт режимов резания древесины на лесопильных рамах     

Выполнил: ст-т МТД-III-3

Волкова И.А.

Проверил: Коробовский А.А.

Архангельск, 2006

Таблица 1

Исходные данные

Наименование параметров и их размерность	Обозначение	Числ. Значение
Модель рамы	2Р75-1
Порода древесины	лиственница
Состояние древесины	талая
Влажность древесины, %	W	сплавная
Диаметр бревен, см	dб	32
Высота распиливаемых брусьев, см	hбр	--
Длина бревен, м	Lб	5,4
Вид распиловки	В развал
Параметр шероховатости поверхности, мкм	Rmmax	800
Число пил в поставе	i	8
Уширение зубьев, мм	δо	0,8
Время работы пил между переточками, ч	Т	4
Провес пильной рамки, мм	В	750
Ход пильной рамки, мм	Н	600
Частота вращения коленчатого вала, мин-1	n	320
Конструктивная посылка, мм/об	∆к	9…50
Мощность эл/дв механизма резания, кВт	Nэ	75
Длина рамных пил, мм	L	1600
Толщина пил, мм	S	2,2

Рис. 1. Схема пиления древесины на лесопильных рамах

Выбор размеров полотен и шага зубьев пил.

Свободная длина пил

            L_c=H+h_max+l₁;

где Н – величина хода пил, мм, принимается согласно характеристике рам;

       h_max – максимальная высота пропила, мм

       l₁ – технологический припуск, l₁=150мм

            L_c=600+384,8+150=1134,8 мм

При распиловке бревен в комлевом отрезе

            h_max=10(d_б+CL_б);

где d_б – диаметр  бревен в вершине, мм

       L_б – длина бревен, м

       С – величина сбега в бревнах, см/м

            h_max =10(32+1,2*5,4)=384,8 мм

Максимальная высота пропила на середине длины бревна

           

Определение оптимальной скорости подачи распиливаемого материала.

Скорость подачи, м/мин

            U=∆n/10³

где n – частота вращения кривошипа вала лесопильной рамы, мин^-1

          ∆ - посылка (подача за один оборот кривошипа), мм

1. Посылка по шероховатости поверхности п/м

            ∆1=U_z1H/t ;

где t – шаг зубьев пил, мм

       U_z1 – подача на зуб, мм

            ∆1=1,8*600/26= 41,5 мм

2. Посылка, ограниченная заполнением впадин зубьев рамных пил опилками

           

Где θ – коэффициент формы зубьев;

       δ – коэффициент напряженности впадин зубьев от их заполнения опилками

3. Максимальная нормальная сила в начальный момент холостого хода

           

Где b – ширина пропила, мм

                        b=S+2Sо;

            S – толщина пил, мм

            Sо – уширение на сторону, Sо=0,7…0,8 мм

                        b=2,2+2*0,7=3,6 мм

            а – поправочный коэффициент, учитывающий затупление зубьев а_ρ=1,15 и породу древесины а_n=1,2 для лиственницы; а= а_ρ* а_n=1,15*1,2=1,38

            Р_кр – критическая нормальная сила, при достижении которой пила теряет устойчивость, Н

                       

            N – сила натяжения рамных пил, Н N=50…60 кН

В – ширина полотна пилы, мм В=105мм

Lc – свободная длина пилы, мм

G – модуль упругости при кручения, для стали G=8*10⁴ МПа

           

                        U_z3=19,23 мм             U_z3=1,57мм

           

           

           

4. Посылка ограниченная мощностью двигателя

,

где      N₃ – мощность электродвигателя, кВт;

            h - кпд привода механизма резания, принимаем h=0,8;

i – число пил в поставе;

            h_ср –средняя высота пропила для всего постава пил, мм

hср=10α_ф(d_б+0,5LC);

hср =10*0,8(32+0,5*1,2*5,4)=281,92;

α_ф – коэффициент, учитывающий вид распиловки и структуру постава, α_ф=0,8

            n – частота вращения коленчатого вала, мин^-1;

            а_м – поправочный коэффициент, учитывающий состояние древесины (а_м = 1,0);

а_р – коэффициент, учитывающий затупление зубьев

а_р = 2,0;

            р – фиктивная средняя удельная сила резания по задней грани зуба, H/мм

                        (принимаем по табл. 1.6 р = 8,5 Н/мм);

            К_n – фиктивное среднее давление передней грани зуба на стружку, МПа

                        (принимаем по табл. 1.6 К_n=43 МПа);

            a - удельное сопротивление резанию от трения опилок о стенки пропила

                        (принимаем a=0,2 МПа);

=16,93мм

5. Минимальная посылка D_min = D₄ = 16,93мм.

6. Конструктивная посылка D_к= 9..50мм.

7.  Вывод

 Лесопильная рама работает в оптимальном режиме.

Рабочая скорость подачи Uр=16,93*320/1000=5,5 м/мин

Федеральное агентство по науке и образованию РФ (РОСОБРАЗОВАНИЕ)

Архангельский государственный технический университет

Расчёт режимов резания древесины на ленточнопильных станках

Выполнил: ст-т МТД-III-3

Волкова И.А.

Проверил: КоробовскийА.А.

Архангельск, 2005

Таблица 1

Исходные данные

Наименование фактора	Обозначение	Значение
Технические данные
Порода древесины		Дуб
Состояние и влажность древесины, %	W	Древесина Талая; W>30%
Высота распиливаемого материала, мм	h	300
Параметр шероховатости поверхности пропила, мкм	Rmmax	320
Данные по режущему инструменту
Толщина пилы, мм	S	1,0
Величина уширения зубьев на сторону, мм	S0	0,6
Шаг зубьев, мм	t	40
Способ уширения зубьев пил		развод
Угол резания в зубьях круглых пил, град	d	60
Число пил в станке, шт.	i	1
Ширина полотна пилы, мм	В	100
Время работы пил, ч	T	180
Данные по станку
Модель станка	ЛД125
Диаметр пилы, мм	D	12500
Расстояние между центрами пильных шкивов, мм	L	2000
Частота вращения пильного вала, мин-1	n	600
Мощность привода механизма резания, кВт	N	20
Конструктивная скорость подачи, м/мин	Uk	5…45

Рис. 1. Схема пиления древесины ленточными пилами

Расчёт

u - скорость резания, м/с

 

39,25м/с

1. Подача на зуб, мм

            U_z1 = 0,55 мм (по табл 2.3 [1])

2. Подача на зуб, ограниченная заполнением впадин опилками, мм

            При угле резания d=60^о

U_z2=t²/6h,

где      t – шаг зубьев, мм,

            h – высота пропила, мм

Таким образом:

U_z2=40 ²/6*300=0,89 мм

3. Подача на зуб ограниченная точностью выпиливаемых пиломатериалов, мм

где Ркр – критическая нормальная сила, Н

       b – ширина пропила, мм,  b= S+2So; b=1+0,2*0,6=2,2 мм

       S – толщина пилы, мм

        So – уширение зубьев на сторону, мм

        а – суммарный поправочный коэффициент, а=а_ρа_nа_м; a=1,3*1,4*1=1,82;

        а_ρ – коэффициент, учитывающий затупление, а_ρ=1,3

        а_n – коэффициент, учитывающий породу древесины, а_n=1,4

        а_м – коэффициент, учитывающий состояние древесины, а_м=1

Критическая нормальная сила, Н

Где В – ширина полотна без учета зубьев, мм

       l – межосевое расстояние между шкивами, мм

       Е – модель упругости при растяжении, Е=2,1*10⁵ МПа

       J_x – момент инерции сечения, мм⁴     J_x=BS³/12;      J_x = 100*1,0³/12=8,33 мм⁴

       N – сила натяжения пилы, Н   N=σ_oBS;        

        σ_o – напряжения при натяжении пил, σ_o=80 МПа; N=80*100*1,0=8000 Н

       G – модуль вига, G=8*10⁴ МПа;

       J_α – момент инерции при кручении, мм⁴,      J_α=BS³/3          J_α =100*1,0³/3=33,33 мм⁴

       r² – параметр,     r² =(S²+B²)/12;          r²=(1,0²+100²)/12=833,42

                        Р_кр=13388,36 Н

           

4. Подача на зуб ограниченная мощностью электродвигателя механизма резания, мм

,

где      N₃ – мощность электродвигателя, кВт;

            h - кпд привода механизма резания, принимаем h=0,9;

            h – высота пропила, мм;

            n – частота вращения шкивов станка, мин^-1;

            а_м – поправочный коэффициент, учитывающий состояние древесины (а_м = 1,0);

а_р – коэффициент, учитывающий затупление зубьев

(принимаем а_р = 1,3);

            р – фиктивная средняя удельная сила резания по задней грани зуба, H/мм

                        (р = 12 Н/мм);

            К_n – фиктивное среднее давление передней грани зуба на стружку, МПа

                        К_n = 52 МПа

            a_g - удельное сопротивление резанию от трения опилок о стенки пропила

                        (принимаем a=0,25 МПа);

=0,14 мм.

5. Минимальная подача на зуб  U_min = U₄ = 0,14мм.

6. Конструктивная подача на зуб U_к= 5…45мм.           

7.  Вывод

 Ленточнопильный станок работает в оптимальном режиме.