В С Т У П. до виконання розрахункової роботи з дисципліни

О.Волошинський

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання розрахункової роботи з дисципліни

«Обладнання галузі»

для студентів денної і заочної форми навчання

за напрямом підготовки 6.051801 «Деревооброблювані технології»

Львів 2009

УДК 674.051

Волошинський О.О. Методичні вказівки до виконання розрахункової роботи з дисципліни “Обладнання галузі”. – Львів: НЛТУ України, 2009. – 37с.

Подано методичні вказівки до виконання розрахункової роботи з дисципліни “Обладнання галузі”. Дано структуру і зміст роботи, методичні вказівки до виконання окремих пунктів роботи, а також необхідна довідкова інформація.

Призначені для студентів ВНЗ, що навчаються за напрямком підготовки “Деревооброблювальні технології”.

Розглянуто та рекомендовано до видання методичною радою лісомеханічного факультету Національного лісотехнічного університету України

протокол № ___ “___”__________ 2009 року.

Рецензент: доцент кафедри технології деревообробки та захисту

деревини Ференц О.Б.

З М І С Т

Стор.

Вступ.............................................. 4

1. Структура і зміст РОБОТИ......................... 5

2. ОФОРМЛЕННЯ РОЗРАХУКОВОЇ РОБОТИ............... 5

3. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ

ОКРЕМИХ ПУНКТІВ РОБОТИ......................... 6

3.1. Вступ............................................. 6

3.2. Призначення і технічна характеристика машини......... 6

3.3. Опис будови і аналіз конструкції машини............... 7

3.4. Вибір різального інструменту.......................... 7

3.5. Розрахунок швидкості різання........................ 8

3.6. Розрахунок швидкостей подачі........................ 9

3.7. Побудова і аналіз суміщених графіків

швидкостей подачі.................................. 21

3.8. Висновки і пропозиції................................ 23

3.9. Перелік посилань.................................... 23

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ............... 24

ДОДАТКИ.............................................. 25

В С Т У П

Розрахункова робота з дисципліни “Обладнання галузі” є важливим етапом вивчення конструкцій дерево­обробних машин та інструментів студентами різних форм навчання. В процесі виконання розрахункової роботи студент набуває навиків прак­тичної роботи в розгляді кінематичних схем і розрахунках раціональних режимів роботи обладнання, користуванні фаховою періодичною і довід­ковою літературою.

Розрахункова робота – самостійна індивідуальна робота студента, яка ба­зується на знаннях теорії різання деревини, конструкцій дерево­різального інструменту та технології підготовлення його до роботи, конструкцій деревообробних машин, вмінні аналізувати і оцінювати технічні показники машин з позиції технолога деревооброблення. Задачею розрахункової роботи є перевірення відповідності машини призначенню і раціональних режимів оброблення.

Метою розрахункової роботи є закріплення теоретичних знань і поглиб­лення практичних навиків, одержаних під час вивчення дисципліни “Обладнання галузі”. Досконале знання конструкцій машин, техноло­гічного процесу оброблення деревини дозволить студенту розрахувати і скласти раціональні режими роботи обладнання.

1. СТРУКТУРА І ЗМІСТ ПРОЕКТУ

Розрахункова робота складається із пояснювальної записки і одного листа креслень формату А2.

Рекомендується така структура і зміст пояснювальної записки:

Вступ

1. Призначення і технічна характеристика машини

2. Опис будови і аналіз конструкції машини

3. Вибір різального інструменту

4. Розрахунок швидкостей різання

5. Розрахунок швидкостей подачі

5.1. Швидкості подачі за кінематикою машини

5.2. Швидкості подачі за потужністю двигуна механізму різання

5.3. Швидкості подачі за ємністю міжзубних западин пилок

5.4. Швидкості подачі за шорсткістю обробленої поверхні

5.5. Швидкості подачі за часом завантаження машини

6. Побудова і аналіз суміщених графіків швидкостей подачі

Висновки і пропозиції

Перелік посилань

Додатки

2. ОФОРМЛЕННЯ РОЗРАХУНКОВОЇ РОБОТИ

Пояснювальна записка пишеться чорнилом, пастою, або друкується на папері формату А4, в об’ємі, що забезпечує повне висвітлення всіх розділів розрахункової роботи і відповідає вимогам ДСТУ 3008-95.

Під час оформлення записки слід звернути увагу на правильне написання формул, посилання на довідкову літературу. Розра­хунки повинні бути обґрунтованими, виконаними в системі СІ та за необ­хідності супроводжуватися необхідними ілюстраціями. Результати розрахунків на ПЕОМ (роздрук) поміщаються в записці.

Графічна частина розрахункової роботи складається з одного листа формату А2 виконаного у відповідності з вимогами ЄСКД на якому необхідно побудувати суміщені графіки швидкостей подачі за результатами розрахунків, згідно розділу 5.

Завдання на розрахункову роботу видається викладачем на практичних заняттях.

3. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ ОКРЕМИХ РОЗДІЛІВ РОЗРАХУНКОВОЇ РОБОТИ

Вступ

У вступі студент описує задачі, які поставлені перед окремими виробниками або галуззю виробництва на теперішній і найближчий період часу, шляхи здійснення програм у межах країни, регіону чи окремого підприємства. Необхідно пов’язати тему роботи з рішенням загальних задач тієї області деревообробної промисловості, до якої належить машина і продукція, яка на ній виготовляється. Відмітити напрями вдосконалення машин, аналогічних до тих, що аналізуються. Показати зв’язок розрахункової роботи з проблемами наукового-технічного прогресу, екологією і охороною довкілля.

3.2. Призначення і технічна характеристика машини

В розділі вказується призначення машини, область її використання, місце в технологічному процесі оброблення деревини. Необхідно навести схему планіровки робочого місця в цеху, показати машину, яка аналізується з необхідним для її роботи обладнанням, проходами, підстопними місцями. Зробити короткий опис схеми робочого місця, тощо.

Технічна характеритика машини наводиться на підставі даних її паспорта або іншої довідкової літератури за формою (табл. 3.1).

Таблиця 3.1 Технічна характеристика ________________________

(назва та модель машини)

Під час складання технічної характеристики машини її показники рекомендується розміщати в такій послідовності:

n технологічні параметри (найбільша, найменша довжина, ширина, товщина оброблюваної заготовки);

n параметри, які характеризують механізм різання (характеристика інструменту, кількість, частота його обертання та інше);

n параметри та основні дані, що характеризують механізм подачі (швидкість подачі, спосіб регулювання);

n технологічні та конструктивні дані допоміжних механізмів і пристроїв налагодження, регулювання;

n характеристика приводу механізмів;

n тип, серія електродвигунів, їх параметри.

В кінці переліку показників вказують габаритні розміри машини, її масу та вартість.

3.3. Опис будови і аналіз конструкції машини

Під час опису конструкції наводиться назва, розшифровується індексація машини, перечисляються її основні механізми, функціональні вузли, деталі та інші конструктивні елементи.

Користуючись принциповою, кінематичною, гідравлічною, пневма­тичною або іншими схемами описується принцип роботи машини. Будова, конструктивні особливості машини описуються послідовно, починаючи з характеристики основних механізмів, і закінчуючи описом допоміжних механізмів, вузлів, тощо. Опис механізмів необхідно супроводжувати схемами, малюнками, фотографіями.

3.4. Вибір різального інструменту

Дереворізальний інструмент вибирається студентом враховуючи такі вихідні умови:

n тип, модель верстата;

n вид технологічної операції (оброблення);

n фізичні і механічні властивості оброблюваного матеріалу, його стан на час оброблення;

n вимоги до якості оброблення, протизношувальну тривкість інструменту, умови і режими його роботи.

В пояснювальній записці наводять ескіз вибраного різального інструменту. На ескізі вказують лінійні і кутові параметри, які характе­ризують вибраний інструмент. Цифрові значення лінійних і кутових пара­метрів вибирають із довідкової літератури або стандарту на даний інструмент [2, 3, 4, 5] і заносять у таблицю. Приклад оформлення наведений в табл. 3.2.

Таблиця 3.2. Лінійні та кутові параметри різального інструменту

Наз- ва інст- ру- мен- ту	Параметри
лінійні, мм	кутові, град	Чис-ло різ- ців
дов­жи­­на, або ді­аметр	ши-ри-на	тов­щи­на	ви­со­­та зу­бів	крок зубів	зад­ній кут	кут за­­гос­т­рен­ня	пе­ред­ній кут	кут різа-н­ня
L (D)	B	S	h­3	t­3					z

Вибраний інструмент повинен мати оптимальні розміри. Для цього спо­чатку слід провести необхідні обчислення мінімальних значень параметрів інст­рументу. Наприклад, розрахувати зовнішній діаметр пилки чи фре­зи, довжину рамної чи стрічкової пилки. Пізніше вибрати інструмент стандартних розмірів, значення яких найближче до розрахованих.

Для інструмента необхідно вказати: стандарт, що регламентує його роз­мі­ри, матеріал з якого він виготовлений, основні технічні вимоги. Опи­сати технологію підготовлення інструменту до роботи, установлен­ня та закріплення його на верстаті.

3.5. Розрахунок швидкості різання

На механізмах різання із зворотньо-поступовим рухом швидкість переміщення різального інструменту змінюється від нуля до максимуму. При розрахунках показників роботи машин використовують середнє або максимальне значення швидкості різання.

Максимальна швидкість різання в м/с розраховується за формулою

, (1)

а середня швидкість

, (2)

де - хід пилкової рамки або супорта, мм;

- частота обертання головного валу, хв^-1.

де - частота обертання валу двигуна приводу механізму різання, хв^-1;

- загальне передавальне відношення в кінематиці механізму різан-

ня.

В механізмах різання з обертовим або поступовим рухом різального інструменту швидкість різання в м/с визначається за формулою

, (3)

де - діаметр кола різання (пилки, фрези) діаметр шківа на якому насаджена стрічкова пилка, мм;

- частота обертання інструменту або шківа, хв^-1.

3.6. Розрахунок швидкостей подачі

3.6.1. Швидкість подачі за кінематикою машини

В існуючих конструкціях деревообробних машин регулювання швидкості подачі здійснюється з допомогою різних за конструкцією пристроїв і механізмів, які регулюють її ступінчасто або безступінчасто (плавно). При ступінчастому регулюванні розраховують значення швидкостей на всіх ступенях, при безступінчастому - їх мінімальне і максимальне значення.

При вальцьових механізмах швидкість подачі в м/хв визначають за формулою

, (4)

де - діаметр подаючого вальця, мм;

- частота обертання подаючого вальця, хв^-1;

- коефіцієнт, що враховує проковзування заготівки, = 0, 9 для гладких вальців. Якщо вальці мають рифлені або гумові поверхні, то значення коефіцієнта приймають 0, 95, з шипами - 0, 98.

Частоту обертання подаючих вальців визначають за формулою

, (5)

де - частота обертання вала двигуна приводу механізму подачі, хв^-1;

- загальне передавальне відношення механізму подачі.

У випадку здійснення подачі гусеничним або ланцюговим конвейєром швидкість подачі в м/хв розраховують за формулою

, (6)

де - кількість зубів приводної зірки або туєра конвейєра, шт;

- крок зубів приводної зірки або туєра, мм;

- частота обертання приводної зірки або туєра, хв^-1;

Якщо виконавчі органи механізму подачі приводяться в рух гідроприводом, то швидкість подачі визначають за продуктивністю насоса та площею перетину гідроциліндра. Швидкість переміщення в м/хв штока гідроциліндра можна визначити із співвідношення

, (7)

де - розхід рідини в л/хв, який забезпечує помпа;

- площа поршня гідроциліндра, см².

Розрахунок швидкості подачі ведеться при мінімальній і максимальній границях витрат робочої рідини за одиницю часу, тобто за продуктивністю гідропомпи.

Одержані значення кінематичних швидкостей подачі аналізують після побудови суміщених графіків швидкостей подачі.

3.6.2. Швидкість подачі за потужністю двигуна механізму різання

Основна мета розрахунків - визначити швидкість подачі, при якій найбільш повно використовується машина, тобто установлена потужність двигуна приводу механізму різання.

У випадку одного спільного двигуна на різання і подачу 5...7% загальної потужності використовується на подачу, а решта - на привод механізму різання.

Також слід пам’ятати, що потужність різання не рівна установленій потужності на двигуні. Її вираховують за формулою

, (8)

де - потужність на різання, кВт;

- потужність двигуна механізму різання, кВт;

- ККД механізму різання.

Швидкість подачі за потужністю двигуна на різання можна визначити з об’ємної формули потужності різання в Вт

, (9)

Швидкість подачі в м/хв

, (10)

де - питома робота різання, Дж/см³.

де - табличне значення питомої роботи різання, Дж/см³, (додаток Б);

- поправочний множник, який враховує конкретні умови різання,

(додаток Б);

- площа поперечного перерізу зрізуваної частини матеріалу (пропилу,

отвору, знятого припуску), мм²;

- швидкість подачі, м/хв.

У виразі (10) невідома величина “К”. Для її знаходження необхідно знати подачу на різець , яка обчислюється через швидкість подачі , поки що невідому. Швидкість подачі в м/хв можна визначити знаючи подачу на один різець

, (11)

де - подача на різець (поки-що невідома), мм;

- число різців, які приймають участь у різанні, за один цикл

головного руху;

- частота обертання інструмента, приводного шківа стрічкопилко­-

вого верстата, або головного валу лісопильної рами, хв^-1.

Для виходу з цього кола невизначеності прирівняємо вирази (10, 11). У вираз (10) замість “ ” підставимо , отримаємо

Невідомі величини і в Н/мм перенесемо у ліву частину рівняння

, (12)

Після одержання значення добутку з таблиць знаходимо окремо числове значення (додаток Б). Підставивши значення () у формулу (10) визначимо швидкість подачі за потужністю двигуна приводу механізму різання .

Пиляння на лісопильних рамах

При пилянні на лісопильних рамах рівняння (12) буде мати вигляд

, (13)

де - потужність різання, Вт;

- поправочний множник на породу деревини;

- поправочний множник на гостроту інструменту;

- ширина пропилу, мм;

- середня висота пропилу, (мінімум 5 значень), мм;

і - кількість пилок в поставі, шт.

Для побудови графіка необхідно мати декілька (мінімум 5) значень швидкості подачі, а отже, і таку ж кількість значень треба знайти . Їх знаходять змінюючи висоту пропилу в межах технічної харак­те­ристики верстата.

Середню висоту пропилу при пилянні колод вираховують в мм за співвідношенням

,

де - діаметр колоди на середині її довжини в мм

,

де - діаметр колоди у вершині, мм;

- збіг колоди, мм/м;

- довжина колоди, м.

Найбільший діаметр колоди (у вершині), приймають із технічної характеристики лісопильної рами або із завдання на курсовий проект.

При розпилюванні бруса, висота пропилу рівна його висоті.

Число різальних зубів пилки в шт, які одночасно приймають участь в різанні при русі пилкової рамки приблизно можна визначити із співвідношення

,

де H - хід пилкової рамки, мм;

- крок зубів пилки, мм.

Після визначення , його значення та значення підставляємо у формулу (10) і знаходимо перше значення . Дальше розраховуються ін­ші значення . Для цього необхідно змінити значення висоти пропилу розрахувати послідуючі значення . Процедура повторюється п’ять разів.

Поздовжнє пиляння на стрічкопилкових верстатах

При пилянні стрічковими пилками формула (12) має вигляд

, (14)

де - потужність на різання, Вт;

- поправочний множник на вологість деревини;

- поправочний множник на кут різання;

- висота пропилу (мінімум 5 значень), мм;

- число різальних зубів пилки, шт.

де - діаметр пилкового шківа верстата, мм.

Змінюючи значення висоти пропилу і підставляючи його у вираз (14), вичислимо декілька значень добутку , за якими знайдемо стільки ж значень .

Підставляємо всі одержані значення і у формулу (10) розраховуємо швидкість подачі .

Поздовжнє пиляння на круглопилкових верстатах

При поздовжньому різанні круглими пилками з повним використанням потужності установленого двигуна механізму різання формула (12) має вигляд

(15)

де - потужність на різання, Вт;

- ширина пропилу, мм;

- висота пропилу («і» значень), мм;

- число зубів пилки;

- частота обертання пилки, хв^-1.

де - поправочний множник на швидкість різання;

- поправочний множник на висоту пропилу.

Міняючи значення висоти пропилу в межах технічної характеристики конкретного верстата, розраховують “і” значень добутку . Тоді за таблицями знаходять значення , після чого за формулою (10) розраховують стільки ж значень .