Расчет режима распиловки на ленточнопильном станке

Расчет режима распиловки на ленточнопильном станке

Вариант 1

Дано. На вертикальном ленточнопильном станке с механической подачей распиливаются березовые брусья влажностью W = 30%при высоте пропила t = 125 мм. Диаметр шкивов D = 1260 мм, расстояние между их центрами L = 2000 мм, частота вращения шкивов n = 600 мин^–1. Время работы пилы до отказа Т = 120 мин, касательное давление стружки от трения в пропиле = 0,25 МПа. Установленная мощность механизма главного движения Р = 3 кВт, КПД привода η = 0,92. Шероховатость поверхности пиломатериалов не более R_m _max = 800 мкм по ГОСТ 701682. Материал зубьев В3КР.

Требуется определить допускаемые величины подачи на зуб, выбрать рациональную и рассчитать скорость подачи.

Решение.

Станок (рис.1) состоит из: пильных шкивов 1 и 7, тормоза 2, электродвигателя 3 привода механизма главного движения, пилы 4, механизмов натяжения пилы 5 и 6, механизма подачи 8.

Рис.1. Схема вертикального ленточнопильного станка

1. Выбираем критерии оценки режима резания и их ограничения:

1) шероховатость распиленных поверхностей:

R_{m max} 800 мкм;

2) подача на зуб по производительности пиления:

S_z₂ /(6t);

3) мощность двигателя главного движения не более 3 кВт;

4) допустимая касательная сила резания одним зубом:

F_xдзуб 0,9F_крt_з/t,

где F_кр — критическая сила растяжения пилы, Н;

5) допустимая нормальная сила резания:

F_xдзуб 0,9F_zкрt_з/t;

6) точность размеров должна соответствовать допуску по 17-му квалитету (поле допуска для высоты пропила t = 125 мм = 4,0мм).

2. Выбираем пилу (Табл. 18) ленточную делительную 3405-0041 по ГОСТ 6532-77 (тип 2): ширина пилы В = 175 мм; толщина полотна S = 1,2 мм; шаг зубьев t_з = 30 мм; передний угол лезвия = 20°, угол заострения = 50°.

Угол резания зуба пилы = 70°.

Уширение зубьев на сторону (табл.20) S' = 0,4 мм.

3. Ширина пропила b, мм:

b = S + 2S' = 1,2 +2· 0,4 = 2,0 мм.

Длина режущей кромки (длина лезвия зуба) b_л = 1,2 мм.

4. Подача на зуб с ограничением по шероховатости S_z1, мм (см. табл. 19 [1]) при R_m _max =800 мкм:

S_z1 = 1,0 мм.

5. Подача на зуб по производительности пиления S_z2, мм:

S_z2= = = 1,2 мм.

6. Скорость главного движения V, м/с:

V = = = 39,584 м/с.

7. Касательная сила резания одним зубом F_{х зуб}, Н:

F_{х зуб} = = = 16,73 Н.

8. Фиктивная сила резания для древесины сосны р, Н/мм:

р = 3,924 + 3,23 sin^1,25φ_в=3,924 + 3,23 sin^1,2590°= 7,154 Н/мм

27. Касательное давление стружки на переднюю грань зуба k, Мпа:

k = 0,55 δ + 0,196V'– 19,6,

где V' – условная скорость резания, м/с, причем если V < 50 м/с, то V' = (90 – V),

иначе V' = V, где V – скорость главного движения.

V' = 90 – 39,564 = 50,436 м/с.

k = 0,55 δ + 0,196V'– 19,62 = 0,55 ·70 + 0,196·50,436 – 19,6 = 28,785 Мпа,

28. Затупление режущих кромок зубьев , мкм:

где – затупление режущей кромки зуба на одном метре пути в древесине;

для зубьев пилы из инструментальной стали В3КР при пилении твердых

лиственных пород = 0,00130...0,00135 мкм/м;

К_р – коэффициент использования рабочего времени, К_р = 0,9...0,95;

принимаем К_р = 0,94;

К_и – коэффициент производительности станка (использования станочного

времени), К_и = 0,8...0,9; принимаем К_и = 0,9.

= 0,0004 = 1,5 мкм.

29. Коэффициент затупления :

1+ (1+0,1 ) =

1+ (1+0,1 ) = 1,04,

где _о – начальный радиус закругления режущей кромки зуба, _о = 10 мкм.

– касательное давление на зуб пилы от трения стружки в пропиле;

= 0,20 МПа для плющеных зубьев, = 0,25 МПа — для разведенных.

Коэффициенты

30. λ = ² + 0,2 + 0,01; = _о + ; – в мм.

λ = (0,010 + 0,00150)² + 0,2 (0,010 + 0,00150) + 0,01= 0,010;

31. d = =

=1,04·7,154 + 0,1·(28,762+ 0,25·125/2) =11,88 Н/мм;

32. m₁ = = = 1,280

где а_п – коэффициент учета породы древесины;

а_w – коэффициент учета влажности.

При m₁ > 1 подача на зуб S_z3 определяется по формуле для макрослоев

(S_z3 0,1 мм); при m₁ 1 – для микрослоев (S_z3м 0,1 мм),

S_z3м = 0,1 – .

33. Подача на зуб по мощности привода S_z3, мм:

S_z3 = = = 0, 140 мм.

34. Критическая касательная сила резания F_кр, Н, по данным А. Е. Феоктистова (ЦНИИМОД), при ширине пилы B, толщине полотна пилы S, допустимом напряжении в пиле =30 МПа и расстоянии между шкивами L вычисляется по формуле

F_кр = 10⁶S³(0,82 + 0,002B)(0,95 + 0,001 )/L =

= 10⁶1,2³(0,82 + 0,002·125)(0,95 + 0,001·30)/2000 = 990,66 Н.

35. Допустимая касательная сила резания при работе одним зубом F_xдзуб, Н:

F_xдзуб = 0,9F_крt_з/t = 0,9·990,66·30/125 = 213,98 Н.

36. Подача на зуб по устойчивости пилы от допустимой касательной силы резания S_z4, мм:

S_z₄ = = = 2,95 мм.

37. Нормальная критическая сила резания F_z_кр, Н:

При критическом значении радиальной силы резания величина прогиба полотна пилы в плоскости наибольшей жесткости достигает значения выпуклости задней кромки m, полученного при вальцевании пилы. По данным Э. В. Трухина, нормальная критическая сила резания при m = 0,2...0,35 мм, модуле продольной упругости для стали В3КР Е = 2,1·10⁵ МПа, моменте инерции I =S /12 и напряжении натяжения полотна столярной пилы = 30...50 МПа

F_z_кр = 9,72m (39,5EI + SBL²)/L³ =

=9,72·0,3 (39,5·2,1·10⁵ · (1,2· /12) + 30·1,2·125·2000²)/2000³ = 1358,0 Н.

38. Допустимая нормальная критическая сила резания при пилении одним зубом F_zдзуб, Н:

F_zдзуб = 0,9F_zкрt_з/t = 0,9·1358,0 ·30/125 = 293,33 Н.

39. Подача на зуб S_z5 по критической нормальной силе резания при угле трения = 25°, мм:

S_z5 = 0,1+ =

= =

= 79,46 мм

40. Подача на зуб по точности пиления S_z6, мм:

S_z6 = = = 0,86 мм,
где – рассеивание размера в пределах поля допуска, мм; поле допуска для

высоты пропила t = 125 мм = 4,0мм.

41.За расчетную подачу на зуб принимается наименьшее значение из подач:

S_zp = S_z3= 0, 140 мм.

42.Скорость подачи V_s, м/мин:

V_s = ,

где Z – количество зубьев, которые можно разместить по окружности шкива; при шаге зубьев пилы t_з количество зубьев

Z = D/t_з.

V_s = = = 11,07 м/мин.

Литература

1. Глебов И.Т. Решение задач по резанию древесины. - СПб.: Издательство Лань, 2012. -288 с.

https://reader.lanbook.com/book/168431#61