Практичні заняття №7,8 Визначення можливих швидкостей різання, подачі та продуктивності круглопилкового верстата

1. Мета та завдання заняття

1.1. Мета заняття полягає у визначенні числових значень швидкостей різання, подачі та продуктивності круглопилкового верстата.

1.2. Завдання заняття:

1.2.1. Визначити швидкість різання та подачі за кінематикою верстата.

1.2.2. Визначити швидкість подачі за потужністю двигуна механізму різання;

1.2.3. Визначити швидкість подачі за роботоздатністю пилок;

1.2.4. Визначити швидкість подачі за шорсткістю оброблюваної поверхні;

1.2.5. Визначити силу та потужність різання;

1.2.6. Визначити продуктивність верстата.

2. Вихідні дані

На двопилковому круглопилковому верстаті виготовляють обрізні березові дошки товщиною 30мм, шириною 150 мм та довжиною 3м. Шорсткість поверхні пропилу R_max= 400 мкм, діаметр пилки D=400 мм, кількість зубців z = 48, товщина полотна пилки - 3,2 мм. Час роботи пилки між заточуванням Т = 4 години. Решту даних, що не наведені в умові задачі, вибирають з технічної характеристики верстата або кінематичної схеми.

3. Розв’язання.

3.1. Визначення швидкості різання та подачі за кінематикою верстата.

Швидкість різання в протягом пиляння круглими пилками визна­чають за формулою:

(3.1)

де D = 400 мм - діаметр пилки; п = 3000 хв.^-1 – частота обертання пилки, причому

(3.2)

У формулі 3.2: n_е.д = 1500 хв.^-1 - частота обертання вала електродвигуна механізму різання; и = 0,5 - передавальне відношення пасової передачі, причому

(3.3)

де D₁ - діаметр приводного шківа, D₂ = 200мм - діаметр веденого шківа.

3.2. Визначення швидкості подачі за потужністю двигуна механізму різання

Швидкість подачі за кіне­матикою верстата (механізм подачі вальцевий) визначають за форму­лою:

(3.4)

де d_В - діаметр подавального вальця, мм; п_d - частота обертання вальця, хв.^-1; а - коефіцієнт, що враховує проковзу­вання заготівки (а = 0,96—0,98).

(3.5)

де п_е.д. - частота обертання валу елект­родвигуна механізму подачі: (п_е.д. = 1000; 1500 хв.^-1); и_заг.. - загальне передавальне відношення кінематичного ланцюга механізму подачі:

, (3.6)

де и_п.п. - передавальне відношення пасової передачі; и_з.п. - передавальне відношення зубчастої передачі.

(3.7)

(3.8)

(3.9)

(3.10)

(3.11)

Швидкість подачі за потужністю двигуна механізму різання, м/хв., розраховують за формулою:

(3.12)

де S_z - подача на зуб пилки, визначена з урахуванням потужності двигуна; z - кількість зубів пилки, шт.; п — частота обертання пилки, хв. ^-1.

Значення S_z знаходимо після розрахунку добутку

(3.13)

де N - потужність двигуна механізму різання, Вт; - ККД механізму різання ( = 0,96); а_поп. - поправковий множник:

(3.14)

знаходимо а_п = 1,25; = 1,0; =2,2; = 1 ( = 60°); = 1,02; = 0,9; b – ширина пропилу, мм:

(3.15)

де S - товщина пилки, мм (S = 3,2 мм); S₁ - розширення зубчастого вінця на один бік (S₁ = 0,5 мм); h - висота пропилу, мм (h = 30 мм); z - кількість зубів пилки, шт. (z = 48 шт.); п - частота обертання пилки, хв.^-1; і - кількість пилок (від одного приводу), і = 2.

При значенні К_t∙ S_z = 31,43, вибираємо К_t = 31,5 Дж/см³, S_z = 1 мм.

Це найбільша швидкість подачі, яку можна досягнути за заданих умов роботи верстата.

Швидкість подачі за працездатністю пилки, м/хв., розраховують за формулою:

(3.16)

де F_з - площа міжзубої западини, мм²

(3.17)

де - коефіцієнт форми зуба ( =0,45); t_з – крок зуба пилки, мм:

(3.18)

де = 3 - коефіцієнт стану стружки в міжзуб­ній западині.

(3.19)

Отже, за площею міжзубних западин або працездатністю пилки максимальна швидкість подачі може становити V_sF = 324,4 м/хв.

Швидкість подачі за заданою шорсткістю поверхні, м/хв., визначають за формулою

(3.20)

де S_z – подача на зуб пилки, мм (табличне значення).

За задоною R_mmax =400 мкм, знаходимо

Таким чином, є розраховані швид­кості подачі за основними критеріями:

— за кінематикою верстата:

v_sК1 = 84,2 м/хв.; v_sК2 = 127,2 м/хв.;

— за потужністю двигуна меха­нізму різання:

v_sN = 144 м/хв.;

— за працездатністю пилки: v_sF = 324,4 м/хв.;

• за шорсткістю обробленої по­ верхні: v_sRm = 86,4 м/хв.

Аналізуючи результати розрахун­ків, видно, що розпилювання можна вести на першій кінематичній швид­кості подачі:

v_sk = 84,2 м/хв.,

яка є оптимальною при заданих умо­вах.

Розрахунок потужності та сили різання. Потужність різання, Вт, визначається за формулою:

(3.21)

де К_t - табличне значення питомої робо­ти різання, Дж/см³; а_поп. = 2,5 - поправковий множник; b = 4,2м — ширина пропилу, мм; h = 30мм - висота пропилу, мм; v_s - швидкість подачі (оптимальна), м/хв.; і = 2 шт., від одного приводу — кількість пилок.

Питома робота різання К_t є функ­цією від подачі на зубів S_z .

Значення S_z, мм, визначаємо із залежності:

(3.22)

тоді з [8] вибираємо, К_t ≈ 38 Дж/см³.

Дотичну силу різання в Н визнача­ють за формулою:

(3.23)

Нормальна сила різання Р_y в Н ви­значається через перехідний множ­ник т, який вибирають з таблиць [8], припускаючи, що зубці пил­ки - затуплені (Т = 4 год.).

(3.24)

Значення складових сили різання необхідні під час розрахунку сил при­тискання при базуванні заготівок, визначенні опору подачі, тягових зусиль механізму подачі та в інших розрахунках.

Розрахунок продуктивності верс­тата. Верстат працює за прохідною схемою. Фактичну продуктивність за зміну, м³, розраховують за формулою:

(3.25)

де Т = 480 хв. - тривалість зміни; К_п = 0,9 і К_д =0,8 – коефіцієнт продуктивності та використання робочого дня відповідно; W - об'єм однієї деталі, м³; L = 5м - довжина деталі;

(3.26)

де В і h – ширина і товщина деталі (дошки), м;

L = 3 м; В = 0,15 м; h =0,03 м.

Отже за високих значень v_s , К_п і К_д , можна досягнути високих показників роботи круглопилкових верстатів за відповідної організації праці в цеху.