3597
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Воронежская государственная лесотехническая академия»
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОЗАГОТОВОК
Методические указания для практических работ для студентов по направлению подготовки
151000.62 – Технологические машины и оборудование
Воронеж 2014
УДК 630*945. 3
Свиридов, В.Г. Технология и оборудование лесозаготовок [Текст]: методические указания для практических работ для студентов по направлению подготовки 151000.62 – Технологические машины и оборудование/В. Г. Свиридов, А. И. Серебрянский, А. Ю. Гудков, Л.Д. Бухтояров, Д.С. Кутищев.
Печатается по решению учебно-методического совета |
|
ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № от |
2014 года) |
Рецензент профессор ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет имени Петра I» Д.Н. Афоничев
2
ВВЕДЕНИЕ
Вусловиях рыночных отношений в работе инженеров возникает необходимость в решении задач, связанных с повышением эффективности операционных и комплексных технологических процессов. Решение таких задач невозможно без соответствующего математического, программного и информационного обеспечения. Поэтому целью практических занятий при изучении технологии и оборудовании лесозаготовок является освоение методики и приобретение практических навыков решения инженерных задач, научиться анализировать полученные результату и принимать правильные решения.
Методическое указание предназначено для студентов специальностей 151000.62 которые изучают технологию и технику, применяемую на всех фазах лесозаготовительного производства. Методические указания содержат: методическое руководство к решению прикладных производственных задач, методические указания к выполнению индивидуальных заданий и список используемых источников.
Вметодическом указании даются рекомендации по выполнению задач. Решение большинства из них направлено на определение основных параметров технологического оборудования, используемого на лесосечных и лесоскладские работах. Решение задач выполняется с использованием программируемых микрокалькуляторов или ЭВМ. При решении задач особое внимание заслуживает обоснование значений величин, применяемых в расчетах.
До начала выполнения каждой практической задачи студенты должны изучить соответствующий материал на лабораторных занятиях, в лекционном курсе, а также ознакомиться с содержанием практической работы. Перед началом практического занятия преподаватель проводит проверку подготовленности студентов и после этого допускает их к выполнению.
Рекомендуемые студентам литературные источники включают помимо учебных и методических разработок также и нормативно-справочные материалы, применяемые в отраслях лесного комплекса.
Отчет по работе выполняется в соответствии с требованиями к оформлению технической и технологической документации и должен содержать ответы на все вопросы по содержанию практического занятия.
3
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1 ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ БЕНЗИНОМОТОРНОЙ ПИЛЫ
Цель работы: определение основных параметров цепных пильных аппаратов
На ручных инструментах применяют прямоугольную форму пильной шины. Для уменьшения потерь мощности на трение цепи о шину на носке шины устанавливается направляющая звездочка, которая вместе с подшипниковым узлом крепится с помощью заклёпок непосредственно на шине или на сменном элементе с пружинным амортизатором.
Для определения размеров пильной шины и цепи составляем расчётную схему (рис. 2).
Межосевое расстояние цепной передачи:
, мм, |
(1.1) |
где: Lp – длина рабочей части пильного аппарата, мм;
l – длина нерабочего участка шины в месте ее крепления (l = 80…100 мм на ручных моторных пилах и сучкорезках), мм;
a – зазор между пильной шиной и ведущей звёздочкой (a = 20...30 мм),
мм.
Рисунок 1. Размеры пильного цепного аппарата
Длину рабочей части пильного аппарата ручной моторной пилы, предназначенной для валки деревьев, определяем из условия:
4
, мм, |
(1.2) |
где Dmax – максимальный диаметр пропила, мм.
Максимальный диаметр пропила Dmax определяется по диаметру дерева на высоте груди D1,3:
, · ,мм |
(1.3) |
где КК – коэффициент, учитывающий форму комля, табл. 2 [1]. Шаг пильной цепи определяем из условия:
Ц |
… |
,мм |
(1.4) |
В связи с тем, что пильный аппарат будет использоваться на лесосеке, выбираем для него универсальную цепь ПЦУ-10,26, tЦ = 10,26 мм.
Ведущая звездочка пильного цепного аппарата для пильной цепи с хвостовиками имеет профиль (рис. 2).
Рисунок 2 Ведущая звёздочка пильного цепного аппарата для цепи с хвостовиками
Число зубьев ведущей и ведомой звёздочек принимается в диапазоне:
6зв 15
Принимаем число зубьев ведущей и ведомой звёздочек равное 7. Определяем параметры звёздочек:
– шаг зубьев звездочки по начальной окружности
зв |
° |
2 Ц,мм, |
|
|
зв |
|
|
Ц |
° |
|
(1.5) |
|
|
|
зв
– диаметр начальной окружности звездочек
5
о |
Ц |
° |
,мм, |
(1.6) |
|
|
зв |
|
|
– диаметр наружной окружности звездочек
н |
Ц |
° |
2с,мм, |
(1.7) |
|
|
зв |
|
|
где с - расстояние от линии центров осей боковых звеньев цепи до верхней точки выемки, мм.
Для цепей с хвостовиками величина с = 1...2 мм, принимаем с = 2 мм. Длину пильной цепи предварительно определяем суммированием всех
размеров пильного аппарата при обходе по контуру:
Ц 2А о, мм, (1.8)
Полученная длина цепи корректируется с учетом размеров блока цепи. Длина блока цепи для цепей типа ПЦУ:
Количество блоков в цепи: |
бл |
8· Ц,мм |
(1.9) |
|
бл |
Ц |
(1.10) |
|
бл. |
|
Это значение округляется до ближайшего большего числа, причем количество блоков в цепи должно быть четным.
Длина цепи после корректировки:
|
длины цепи |
, |
|
, |
(1.11) |
||
После определения |
корректируем величину |
межосевого |
|||||
Ц |
бл · |
бл |
мм |
|
|
||
расстояния цепной передачи и уточняем все остальные размеры пильного аппарата.
Длина пильной шины (без направляющего элемента):
|
|
|
|
(1.12) |
где – зазор между |
шиной и направляющим элементом звёздочки, мм |
|||
ш |
о |
∆,мм |
|
|
( =2...3).
На участке захода цепи ширина пильной шины равняется диаметру наружной окружности ведущей звёздочки Вш=Dн=43 мм.
Толщина пильной шины выбирается из условия беззажимного движения ее в пропиле вслед за цепью и исходя из требуемой прочности и жесткости. Минимальная толщина шины в месте соприкосновения ее с цепью (толщина
6
беговой дорожки) принимается равной сумме толщин среднего и боковых звеньев цепи с хвостовиками:
где δ1 и δ2 – толщина2·боковых и |
ш |
2· ,мм |
(1.13) |
|
|
|
средних соединительных звеньев цепи,
мм;
b – ширина пропила, мм;
s – зазор между стенкой пропила и шиной, мм (s = 1,5...3,0 мм). Величину толщины боковых и средних соединительных звеньев цепи и
ширины пропила для пильной цепи ПЦУ-10,26 берем [1].
2 Расчет режимов обработки
Скорость надвигания (скорость подачи) определяется по требуемой производительности чистого пиления:
ПН ,м/с |
(1.14) |
где Пп - производительность чистого пиления, м2/с; |
|
Н - средняя высота пропила, м. |
|
Средняя высота пропила: |
|
Н 0,8· ,м |
(1.15) |
где D - диаметр пропила, м.
При заданной скорости резания частота вращения ведущей звёздочки определяется из выражения:
· · |
,м/с |
(1.16) |
откуда:
·
·
,м/с |
(1.17) |
Для определения сил и мощности при пилении необходимо рассчитать величину подачи на зуб, на основании которой определяется удельная работа резания (пиления). Величина подачи на зуб находится из уравнения кинематического соотношения при пилении:
· ,м |
(1.18) |
где V - скорость движения пильной цепи (скорость резания), м/с;
7
tZ - шаг между одноимёнными режущими зубьями цепи, м (для цепей типа ПЦУ tZ=8tц).
3 Расчет сил, действующих на рабочие органы бензиномоторной
пилы
Для определения сил, возникающих при пилении, составляется расчетная схема (рис.3).
Рисунок 3. Расчетная схема сил при пилении пильным цепным аппаратом
Сила резания при пилении определяется по формуле Денфера:
|
|
|
· |
· · |
|
|
,Н |
|
|
(1.19) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
где К – удельная работа при пилении, Дж/м3; |
|
|
||||||||
b – ширина пропила, м; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Н – средняя высота пропила, м; |
|
|
|
|
|
|
|
|||
u – средняя скорость подачи (скорость надвигания), м/с; |
|
|||||||||
V – скорость резания, м/c. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Удельная работа при пилении: |
|
|
|
|
|
|
|
|||
где К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1.20) |
О – основное |
значение удельной работы при пилении воздушно- |
|||||||||
|
О · |
П · |
· |
|
· |
· |
,Дж/м |
|
||
сухой сосны острой пильной цепью, Дж/м3; |
|
|
|
|
|
|||||
КП, КW, Kρ, KV, Кt – поправочные коэффициенты, учитывающие породу древесины, ее влажность, затупление зубьев пилы, скорость резания и температуру.
Величина КО рассчитывается по формуле:
8
, · · , ,Дж/м (1.21)
где b – ширина пропила, м.
Значения поправочного коэффициента КП, учитывающего породу древесины, берем из [1].
Коэффициент, учитывающий влажность древесины, определяется по
формуле: |
|
|
1 |
0,001· |
|
где W - абсолютная |
|
(1.22) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
влажность древесины, %. |
|
||
Коэффициент, учитывающий затупление зубьев цепи, зависит от числа |
|||||
часов работы и определяется по по формуле: |
|
||||
где h |
|
|
|
|
(1.23) |
ц - количество часов |
работы цепи после заточки, час. Берем 1 час. |
||||
|
1 |
0,25· ц |
|
||
При скоростях резания V ≤ 60 м/с величина КV = 1,0.
Определив поправочные коэффициенты, находим удельную работу и силу резания при пилении:
Сила подачи (сила надвигания) определяется по формуле: |
|
||||
|
|
|
|
|
(1.24) |
где α – коэффициент |
отношения силы подачи к силе резания (для цепей |
||||
|
П |
· |
,Н |
|
|
ПЦУ α = 0,2...0,5). |
|
|
|
|
|
Величина коэффициента α может быть определена по формуле: |
|
||||
Сила отжима Р |
|
подачи (силе надвигания), |
(1.25) |
||
|
|
||||
О равна силе |
О |
0,2· |
58 Н |
|
|
|
|
П |
(1.26) |
||
Сила, затрачиваемая на преодоление трения цепи о шину:
где μ – коэффициент трения цепиТ |
|
|
(1.27) |
шину (при работе цепи с постоянной |
|||
оП ·μ,Н |
|
||
смазкой μ = 0,1...0,15). |
|
|
|
Силой трения цепи на нерабочем участке шины можно пренебречь, тогда |
|||
общее тяговое усилие на ведущей звездочке: |
зв,Н |
|
|
Т |
Т |
(1.28) |
|
9
где РЗВ – сила на преодоление сопротивлений в подшипниках ведомой звездочки, Н.
Сила РЗВ = 0,08 Рм, где Рм – сила монтажного натяжения цепи, Н (на ручных мотопилах Рм = 150...200 Н.
4 Расчет мощности и выбор приводного двигателя
Мощность, затрачиваемая на пиление и преодоление всех сопротивлений:
Т· · |
,кВт |
(1.29) |
где η – общий кпд передачи от двигателя на цепь (η = 0,86...0,9).
По этой мощности выбирается приводной двигатель – внутреннего сгорания.
Мощность двигателя внутреннего сгорания выбирается с учетом его перегрузочной способности:
,кВт |
(1.30) |
С
где КС - коэффициент перегрузочной способности двигателя внутреннего сгорания (КС = 1,25).
После расчет по справочной литературе выбираем двигатель внутреннего сгорания.
Отчет по практической работе должен содержать:
1.Исходные данные к работе.
2.Расчеты основных параметров цепных пильных аппаратов.
3.Вывод о проделанной работе.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ СУЧКОРЕЗНОЙ МАШИНЫ Цель работы: Определение основных режимов работы технологического
оборудования сучкорезной машины Режущие устройства самоходных сучкорезных машин, а также
полуавтоматические линии и сучкорезно-раскряжовочные машины установки и другие выполнены в виде клиновидных фигурных ножей бестружечного резания. Так как не только отдельные деревья, но даже и один ствол имеют
10