Дипломная работа на тему "Привод торцовочного станка"

ГлавнаяПромышленность, производство → Привод торцовочного станка




Не нашли то, что вам нужно?
Посмотрите вашу тему в базе готовых дипломных и курсовых работ:

(Результаты откроются в новом окне)

Текст дипломной работы "Привод торцовочного станка":


Введение

Древесина издавна является одним из наиболее распространенных материалов, применяемых в различных отраслях народного хозяйства. Это объясняется тем, что она легко поддается обработке. При небольшом удельном весе древесина обладает сравнительно высокой прочностью, малыми теплопроводностью, звукопроводностью и другими положительными качествами.

Деревообрабатывающая промышленность чрезвычайно многообразна, но в этом многообразии производств ведущее место занимает ле сопиление. Продукция лесопильного производства – пиломатериалы используются или непосредственно, или как сырье и полуфабрикаты (доски, брусья, бруски и т. п.) на самых различных предприятиях нашей страны.

Общая площадь Вологодской области составляет 145,7 тыс. км, из них леса занимают 117 тыс. км2 с общим запасом древесины 1,6 млрд. кубометров, в том числе эксплуатационный фонд составляет 649 млн. кубометров, из них хвойных пород – 318 млн. кубометров. Ежегодная расчетная лесосека – 19,5 млн. кубометров.

Лесной комплекс области представляют более 200 предприятий с общей численностью около 50 тыс. человек, в него входят лесохозяйственные, лесозаготовительные, деревообрабатывающие, целлюлозно-бумажные и мебельные предприятия.

Предприятиями лесопромышленного комплекса производится свыше 100 наименований лесобумажной продукции. Это – лесоматериалы, пиломатериалы, столярные изделия, бумага, целлюлоза, фанера, древесноволокнистые и древесностружечные плиты, обои, спички, мебель, жилые и садовые дома, различная лесохимическая продукция и другие товары народного потребления. Вологодская область является одним из крупнейших в России поставщиков лесопродукции.

Разнообразие оборудования и режущего инструментов деревообрабатывающих предприятий объясняется большим числом методов механической обработки древесины и древесных материалов, применяемых при изготовлении продукции.

Обработка древесины и древесных материалов резанием занимает ведущее место в деревообрабатывающих предприятиях, она является наиболее сложной и дорогостоящей частью процесса производства изделий из древесины.

Современные деревообрабатывающие станки являются сложными технологическими машинами, в их состав входят механизмы резания, подачи, базирования, настройки и регулирования, загрузки и разгрузки заготовок.

Многообразие технологических операций, выполняемых деревообрабатывающими станками, полуавтоматами, автоматами и станочными линиями, предопределяет разнообразие и дереворежущих инструментов, используемых в деревообрабатывающих производствах.

Новые экономические условия третьего тысячелетия, в свою очередь, требуют сегодня от нас и внедрения новой техники, и применение новых технологий в области деревообработки, в виду изменившегося характера производства. Как результат, в данный момент нам необходимы и новые подходы в области лесного станкостроения, потому что со всей остротой стоит вопрос о повышении производительности деревообрабатывающих машин, добиваясь при этом повышения показателей характеризующих качество выпускаемой продукции. Это приводит к потребности лесного станкостроения в высококвалифицированных специалистах, имеющих те знания и те навыки, которые позволяют им принимать вполне адекватные решения для достижения поставленных целей.

В предлагаемой работе разработана конструкция торцовочного станка модели Т1 для производства заготовок из древесины.

1. Состояние вопроса, анализ литературных источников, цель и задачи проекта

Главные задачи лесопильной и деревообрабатывающей промышленности – это повышение производительности труда за счет внедрения прогрессивной технологии и комплекса технических средств на всех стадиях производства; повышение комплексного использования пиловочного сырья путем применения рациональных технологий раскроя, сокращения потерь древесины при транспортировке и хранении, использование отходов лесопиления на технологические цели и частично в качестве топлива; улучшение качественной структуры и повышение качества продукции путем увеличений объема выпуска сухих, обрезных, строганых пиломатериалов и заготовок целевого назначения, организации производства новых видов пилопродукции с улучшенными потребительскими свойствами. Одно из основных направлений развития лесопиления – повышение технического уровня производства путем внедрения прогрессивной технологии и новых видов высокопроизводительного оборудования.

В настоящее время на деревообрабатывающих предприятиях ведущее место занимает обработка древесины и древесных материалов резанием. Она является наиболее сложной и дорогостоящей частью процесса производства изделий из древесины.

Заказать написание дипломной - rosdiplomnaya.com

Актуальный банк готовых оригинальных дипломных работ предлагает вам написать любые проекты по требуемой вам теме. Оригинальное написание дипломных проектов под заказ в Волгограде и в других городах России.

Современные деревообрабатывающие станки являются сложными технологическими машинами, в их состав входят механизмы резания, подачи, базирования, настройки и регулирования, загрузки и разгрузки заготовок. Многообразие технологических операций, выполняемых деревообрабатывающими станками, полуавтоматами, автоматами и станочными линиями, предопределяет разнообразие и дереворежущих инструментов, используемых в деревообрабатывающем производстве.

Одним из основных видов резания древесины является пиление. Это операция деления древесины на части многорезцовыми зубчатыми инструментами – пилами, которые способны удалять из бревна или заготовки слой древесины, превращая ее в стружку. Существует три основных вида пил – рамные, ленточные и дисковые. Ленточные пилы представляют собой стальную бесконечную (в виде кольца) полосу с зубьями на одной (реже двух) кромке. У всех пил зубья расположены на полотне, которое, кроме того, имеет присоединительные конструктивные элементы: концы у рамных пил и отверстие у дисковых, служащие для связи с рабочим органом станка и создания в пиле определенного напряженного состояния. Ленточная пила располагается в станке на двух шкивах.

Важнейший размер пилы – толщина ее полотна. Толщина рамных пил S=1,6–2,5 мм при длине полотна L=100–1950 мм, для дисковых пил S=1–5 мм при диаметре D=125–1600 мм и для ленточных S=0,6–2,2 мм при длине, определяемой размерами шкивов станка и расстоянием между ними.

При пилении всегда возникают силы, нормальные к боковой поверхности полотна пилы. Эти силы уравновешиваются внутренними силами упругости полотна пилы, возникающими при поперечной его деформации. При постоянной величине деформации упругие силы тем больше, чем толще полотно и меньше свободная длина рамных и ленточных и диаметр дисковых пил. Утолщение полотна приводит к большому отходу древесины в стружку, поэтому поперечную жесткость пилы увеличивают продольным растяжением внешними силами (полотна рамных и ленточных пил) или центробежными силами инерции (полотна дисковых пил), а также организацией предварительного напряженного состояния полотна или диска вальцовкой и проковкой. Теория и практика пиления установили указанные величины толщины пил в зависимости от длины полотна и диаметра диска.

Зубья пилы – резцы. При пилении работают три режущих кромки, причем зубья пилы не только срезают стружку, но и транспортируют ее из закрытого пропила. В этом сложность резания при пилении. Между зубьями пилы располагаются впадины, заполняемые стружками по мере движения зуба в древесине. В некоторых станках от полезной емкости впадины зависит производительность пилы. Форма (конструкция) зубьев различна при разных видах пиления.

Совершенствование конструкции пил, инструментов и деревообрабатывающих станков ведет к повышению качества пиления, то есть качества поверхности пропила, приближая его к качеству поверхности резания. Решение этой задачи позволит использовать пилы для конечного формирования заготовок и деталей. На лесопильных рамах распиливаются сырые бревна. Получаемые на них доски при сушке меняют форму и размеры, поэтому конечное формирование заготовок и деталей в подобном случае невозможно. Дисковые пилы широко используются для раскроя сухих досок на заготовки. В этом случае пиление должно быть усовершенствовано в такой степени, при которой получаемая после пиления поверхность не требует дополнительной обработки. Значительную роль играет правильное соотношение диаметра пилы и размера заготовки, а также их относительное положение.

Пилы – пока единственный инструмент, являющийся делителем бревна на доски и досок на заготовки и детали. Они далеки от совершенства, и в то же время у них есть качество, делающее их способными выдержать конкуренцию других возможных делителей древесины. Это качество заключается в малой поперечной силе, с которой древесина действует при пилении на пилу, потому что незначительна сумма боковых поверхностей зубьев, скользящих по плоскости пропила.

Существует два вида пиления древесины – продольное и поперечное пиление (торцевание). Для торцевания чаще всего используются дисковые пилы – дереворежущий инструмент высокой производительности, которая определяется большой скоростью резания. Диаметр дисковых пил в зависимости от их назначения изменяется от 125 до 1600 мм. Число зубьев пилы равно z = 26–72, шаг их t = 10–65 мм, толщина полотна S = 1–5 мм. Прочность диска допускает повышение скорости резания до 200–250 м/с. В действительности V=100–120 м/с. Скорость подачи возрастает с развитием механизации и автоматизации операций по загрузке станков заготовками, приему их и передаче в следующий по потоку станок.

Дисковые пилы при поперечном пилении бревен, досок, заготовок на короткие части образуют торцовые поверхности. Если при продольной распиловке поток заготовок в станок непрерывный, при поперечном пилении – прерывный. В круглопильных станках при поперечной распиловке скорость подачи в некоторых случаях переменна и по величине, и по направлению. Изменение скорости подачи связывается с изменением высоты пропила при надвигании доски на пилу или пилы на доску.

Размеры пил при поперечной распиловке зависят от размеров распиливаемых заготовок и близки к размерам пил для продольной распиловки. Менее жесткие требования предъявляются только к толщине полотна. Это объясняется тем, что отход древесины в стружку (опилки) при поперечном распиливании незначителен по сравнению с отходом при продольной распиловке.

Поверхность пропила, образуемая при поперечной распиловке, и торцовая поверхность детали в большинстве случаев не являются конструкционными, так как при торцевании древесина оказывает наибольшее сопротивление, что влияет она качество поверхности. Отношение к торцовой поверхности меняется в связи с целесообразностью и необходимостью сращивать короткие отрезки заготовок в длинные доски и бруски. Это сращивание возможно при соответствующей структуре поверхности, получаемой при пилении. Торцовая поверхность не удовлетворяет в полной мере требованиям к склеиваемым поверхностям. Совершенствование поперечного резания должно привести к получению такой торцовой поверхности, которая может быть склеена с любой другой поверхностью заготовки при достаточной прочности клеевого шва.

Для поперечного раскроя пиломатериалов в лесопильном производстве применяются одно - и многопильные торцовочные станки. Однопильные торцовочные станки выпускаются четырех вдов: с неподвижным суппортом, маятниковые, балансирные и с прямолинейным перемещением плиты (суппортные). К многопильным торцовочным станкам относятся многопильные торцовочные агрегаты: триммеры и слешеры. Примерами многопильных торцовочных станков могут служить Ц27К, ЦЗТ-2М, однопильных – ЦКБ-5, ЦМЭ-3, ЦПА-2, ТС-1, ЦКБ-40.

Торцовочный 27-пильный агрегат Ц27К предназначен для торцовки и одновременно для поперечного раскроя досок на стандартные размеры по длине (при градации через 250 мм) с вырезкой дефектных мест.

Агрегат состоит из следующих основных узлов: станины, пильных головок, конвейера подачи, привода конвейера, командноаппарата, привода рольганга и электрооборудования. В агрегате установлены 27 пил, каждая из которых может подниматься и опускаться на проходящую под ней доску независимо от других пил по команде оператора с пульта управления. Пильные головки приводятся в движение через цепные передачи от общего приводного вала, смонтированного на станине.

Технические характеристики агрегата Ц27К приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Технические характеристики агрегата Ц27К

--------------------------------------------------

Наименование параметра

|

Значение

|
---------------------------------------------------------

Размеры обрабатываемых досок, мм:

длина

ширина

толщина

Количество пил, шт.

Диаметр пил, мм

Частота вращения пилы, мин-1

Производительность досок, шт./мин

|

3000–6500

80–300

13–100

27

600

2080

30–40

|
--------------------------------------------------------- --------------------------------------------------

Торцовочная установка ЦЗТ-2М оборудована транспортером с шестью цепями, двумя рольгангами, рольгангом мерных упоров и тремя пилами с отдельными электродвигателями. Обрабатываемый материал подается на пилы транспортером, шесть цепей которого приводятся в движение от отдельного трехскоростного электродвигателя через редуктор и цепную передачу. Пилы установлены непосредственно на валах специальных электродвигателей. Первая по ходу транспортера пила торцует комлевый конец доски, а две другие, расположенные за рольгангами, торцуют вершинный конец и вырезают дефектные места.

Технические характеристики установки ЦЗТ-2М приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Технические характеристики установки ЦЗТ-2М

--------------------------------------------------

Наименование параметра

|

Значение

|
---------------------------------------------------------

Размеры обрабатываемых досок, мм:

длина

ширина

толщина

Количество пил, шт.

Диаметр пил, мм

Частота вращения пилы, мин-1

Окружная скорость пилы, м/с

|

3000–7000

60–300

12–100

3

500

2930

76

|
--------------------------------------------------------- --------------------------------------------------

Торцовочный станок ЦКБ-5 предназначен для поперечного распиливания досок, горбылей, брусков, реек. Станок состоит из станины, пильного вала и гидропривода подъема пилы. Пильный вал станка вращается в шарикоподшипниках, установленных в гнездах чугунной рамы станины. Пильный вал приводится во вращательное движение через ременную передачу от электродвигателя, установленного на чугунной плите. Плита поднимается нажатием ноги на педаль механизма гидросистемы, в которой через систему рычагов поворачивается заслонка цилиндра на определенный угол для прохода жидкости под плунжер, и одновременно включается электродвигатель.

Технические характеристики станка ЦКБ-5 приведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3. Технические характеристики станка ЦКБ-5

--------------------------------------------------

Наименование параметра

|

Значение

|
---------------------------------------------------------

Наибольшая ширина распиливаемого материала, мм

Наибольшая высота пропила, мм

Наибольший диаметр пилы, мм

Частота вращения пилы, мин-1

Скорость резания, м/с

Наибольшая скорость движения суппорта, м/мин

|

350

150

700

1637

60

20–24

|
--------------------------------------------------------- --------------------------------------------------

Торцовочный станок ЦПА-2 с прямолинейным движением пилы и автоматической подачей состоит из станины, в головной части которой вертикально перемещается и поворачивается цилиндрическая направляющая колонна, на которой напрессован корпус.

В корпусе смонтировано 12 подшипников, которые служат направляющими для горизонтального суппорта. В головной части суппорта находится электродвигатель, на валу которого установлена пила.

Технические характеристики станка ЦПА-2 приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4. Технические характеристики станка ЦПА-2

--------------------------------------------------

Наименование параметра

|

Значение

|
---------------------------------------------------------

Наибольшая ширина распиливаемого материала, мм

Наибольшая высота пропила, мм

Наибольший диаметр пилы, мм

Частота вращения пилы, мин-1

Скорость резания, м/с

Наибольшее число двойных ходов

|

500

100

400

1910

62

35

|
--------------------------------------------------------- --------------------------------------------------

Проектируемый торцовочный станок Т1 предназначен для поперечной распиловки досок на планки по длине заготовок бельевых зажимов. При обработке заготовок столь малых размеров на типовых деревообрабатывающих станках происходит перерасход электроэнергии, мощности. Торцовочный станок модели Т1 отличается несложной конструкцией, небольшими габаритами (см. чертеж ДП. 151001.10.23.113.02.00.000), малой мощностью, простотой в управлении и безопасностью в работе. Это однопильный станок. Его уникальность заключается в возможности перемещения каретки стола, на котором располагается заготовка, а также в наличии системы упоров, ограничивающих ход каретки и служащих для фиксации заготовок на столе. Станок снабжен двухкнопочной системой управления, что исключает возможность попадания рук рабочего в зону пиления.

Целью дипломного проекта является разработка конструкции торцовочного станка модели Т1. Для осуществления заданной цели необходимо решить следующие задачи:

– разработать общую компоновку станка;

– разработать конструкцию узлов станка;

– рассчитать и спроектировать привод пилы.


2. Конструкторская часть

2.1 Назначение, характеристика и описание работы станка

2.1.1 Назначение и техническая характеристика станка

Торцовочный станок модели Т1 предназначен для поперечной распиловки досок на планки по длине заготовок бельевых зажимов. Область применения станка – цеха деревообрабатывающих предприятий и цеха небольшой мощности по глубокой переработке древесины.

Техническая характеристика станка приведена в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Техническая характеристика станка

--------------------------------------------------

№ п/п

|

Наименование параметра

|

Значение

|
---------------------------------------------------------
1 | Параметры обрабатываемых досок, мм |
---------------------------------------------------------
высота в пакете | 90 |
---------------------------------------------------------
длина не более | 1500 |
---------------------------------------------------------
2 | Расчетная производительность, шт./мин | 60 |
---------------------------------------------------------
3 |

Частота вращения шпинделя, мин-1

| 3000 |
---------------------------------------------------------
4 | Скорость резания, м/с | 60 |
---------------------------------------------------------
5 | Диаметр пилы, мм | 400 |
---------------------------------------------------------
6 | Габаритные размеры станка, мм |
---------------------------------------------------------
длина | 1000 |
---------------------------------------------------------
ширина | 842 |
---------------------------------------------------------
высота | 1150 |
---------------------------------------------------------
7 | Масса станка, кг | 250 |
---------------------------------------------------------
Характеристика электрооборудования: |
---------------------------------------------------------
8 | Род тока питающей сети | Переменный, трехфазный |
---------------------------------------------------------
9 | Частота тока, Гц | 50 |
---------------------------------------------------------
10 | Напряжение, В | 380 |
---------------------------------------------------------
11 | Количество электродвигателей на станке, шт. | 1 |
---------------------------------------------------------
12 | Мощность электродвигателя, кВт | 3 |
---------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------- --------------------------------------------------

Станок оборудован двухкнопочным управлением: кнопка включения электродвигателя привода пилы («Пуск»), кнопка выключения электродвигателя привода пилы («Общий стоп»).

2.1.2 Описание работы станка

Пильный вал с пилой получает вращение от электродвигателя через клиноременную передачу и шкивы (см. чертеж ДП.151001.10.23.113.02.00.000). Пила осуществляет только вращательное движение без дополнительного перемещения.

Имеется каретка со столом для подачи материала. Каретка установлена на шарикоподшипниках с возможностью перемещения по направляющим параллельно плоскости пилы. Для ограничения хода каретки служат амортизаторы из резины и упоры, установленные на направляющих.

На столе имеется съемный торцовочный упор, используемый для фиксации обрабатываемых заготовок.

Включение электродвигателя привода пилы и перемещение стола (через микровыключатель) осуществляется одновременно от кнопки «Пуск» станка. В результате движения каретки с закрепленной на столе заготовкой происходит распил материала. Обратное движение каретки осуществляется посредством пружины.

2.1.3 Основные части станка

Основные части станка: рама, каретка со столом, механизм пиления, патрубок.

Рама представляет собой сварную конструкцию из стальных профилей (см. чертеж ДП.151001.10.23.113.02.04.000), на которой крепится электроаппаратура (выключатель, пускатель). Внутри рамы располагается механизм пиления (электродвигатель, установленный на качающейся подмоторной плите, клиноременная передача, шпиндель, пила). Для безопасной работы станка рама с трех сторон закрыта стальными листами. Для доступа к пиле и двигателю имеется дверца-ограждение.

Стол каретки выполнен в виде сварной конструкции из стальных плиты, ограждения, ребер, листов, упоров (см. чертеж ДП.151001.10.23.113.02.01.000).

Механизм пиления подробно рассмотрен в подразделе 2.2.

Элементами безопасности на станке являются: ограждение, закрывающее верхнюю часть пилы; ограждение-кожух (патрубок), закрывающее нижнюю часть пилы и являющееся одновременно стружко - и пылеприемником. Патрубок имеет сварную конструкцию, выполненную из стальных профилей.

Электрооборудование станка выполнено для питания от сети переменного трехфазного тока частотой 50 Гц и напряжением 380 В. Номинальный ток вводного выключателя – 6,3 А. Для привода станка применен трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

2.2 Расчет и проектирование привода торцовочного станка

2.2.1 Разработка и описание кинематической схемы привода

Кинематическая схема привода показана на рис. 2.1.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис. 2.1 – Кинематическая схема привода

Составные части схемы:

1 – электродвигатель;

2 – шкив ведущий;

3 – клиноременная передача;

4 – шкив ведомый;

5 – пильный вал;

6 – пила.

Вращение передается от электродвигателя через клиноременную передачу, состоящую из ведущего и ведомого шкивов и двух ремней, к пильному валу, на который установлена пила. Пильный вал вращается на двух радиальных подшипниках.

Исходные данные для проектирования:

Мощность на выходном валу привода, кВт 3

Частота вращения шпинделя, мин-1 3000

Диаметр пилы, мм 400

Скорость резания, м/с 60

2.2.2 Энергокинематический расчет привода

Для определения общего К. П.Д. привода необходимо выполнить анализ его кинематической схемы и определить источники потерь мощности при ее передаче от электродвигателя к исполнительному органу рабочей машины. В механических приводах потери мощности возникают во всех видах передач, в подшипниках валов.

Общий К. П.Д. привода определяется по формуле (2.1) [4]:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., (2.1)

где Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.- общий К. П.Д. привода;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.- К. П.Д. клиноременной передачи, Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.= 0,94…0,96;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. – К. П.Д. пары подшипников качения, Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.= 0,99…0,995.

Подставляя значения в формулу (2.1) получаем общий расчетный К. П.Д. привода:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Для выбора электродвигателя определяем требуемую его мощность и частоту вращения.

Требуемая мощность электродвигателя определяется по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., кВт,

где Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.- мощность на выходном валу привода, кВт;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.кВт

Зная номинальные значения частот вращения валов электродвигателей, различных марок и значение частоты вращения выходного вала, определим возможные значения общего передаточного отношения привода из соотношения (2.2):

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мин-1, (2.2)

где Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. – частота вращения выходного вала привода, мин-1;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. – общее передаточное отношение привода.

Возможные значения общего передаточного отношения из формулы (2.2) равны:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Общее передаточное отношение ио согласно схеме равно икл. п. Выбираем передаточное отношение близкое к единице – ио = 1.

Следовательно, берем синхронную частоту вращения двигателя равной 3000 мин-1. Затем выбираем электродвигатель марки 4AH90L2У3 с техническими характеристиками: Р=3 кВт, nдв=3000 мин-1.

Получаемая частота вращения вала рабочего органа при использовании выбранного электродвигателя находится по формуле (2.3):

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. , мин-1 (2.3)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. мин-1

Относительная разница в скоростях выходного вала составит:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., %

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.< 5%

Условие выполняется.

Определяем частоты вращения и вращающие моменты на валах:

1) Частота вращения, угловая скорость, мощность и вращающий момент вала электродвигателя.

Частота вращения равна:

пдв =3000 мин-1

Угловая скорость вала определяется по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., рад-1 (2.4)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. рад-1

Мощность равна:

Nдв=3 кВт

Вращающий момент на валу определяется по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., Н·м (2.5)

2) Частота вращения, угловая скорость, мощность и вращающий момент пильного вала.

Частота вращения по формуле (2.3) равна:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мин-1

Мощность (резания) на пильном валу с учетом перегрузки двигателя, так как работа повторно-кратковременная определяется по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., кВт,

где к1 – коэффициент перегрузки, к1=2.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. кВт

Угловая скорость по формуле (2.4) равна:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.рад-1

Вращающий момент на валу определяется согласно формуле (2.5):

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., Н·м

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Н·м

2.2.3 Проектирование клиноременной передачи

Исходные данные для проектирования:

Мощность на ведущем валу Р: 3 кВт

Частота вращения ведущего вала n1= nдв: 3000 мин-1

Частота вращения ведомого вала n2: 3000 мин-1

Расчет проводим по методике, изложенной в [5].

Диаметр ведомого шкива определим по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мм,

где Т2 – крутящий момент на ведомом валу, Н-м

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мм

Из стандартного ряда принимаем D2 =100 мм [4, т. 2].

Передаточное отношение ирем без учета скольжения определяется по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (2.6)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Определяем диаметр ведущего шкива D1 по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мм, (2.7)

где ε – коэффициент упругого скольжения, ε = 0,01.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. мм

По ГОСТ 1284.3–89 берем ближайшее значение диаметра D1 =100 мм. Уточненное передаточное отношение определяем по формуле (2.7):

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Действительная частота вращения пильного вала из формулы (2.6) будет равна:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мин-1

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. мин-1

Находим расхождение с заданной частотой:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. < 5%

Условие выполняется. Окончательно принимаем D1 = D2 =100 мм. Определяем линейную скорость ремня по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., м/с

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.м/с

При этой скорости выбираем клиновой ремень сечением Б [6, т. 2] с площадью поперечного сечения F=138 мм2, параметры ремня – bр=14 мм, bo=17 мм, h=10,5 мм.

Минимальное межосевое расстояние определяем по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мм

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мм

Максимальное межосевое расстояние определяем по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мм

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мм

Предварительно принимаем арем = 400 мм. Расчетную длину ремня определяем по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мм

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мм

Принимаем по ГОСТ 1284.1–89 стандартное значение Lp =1400 мм. Действительное межосевое расстояние определяем по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мм

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.= 543 мм

Для возможности установки и замены ремней должна быть предусмотрена возможность уменьшения межосевого расстояния на 1%, т. е. примерно на 5,5 мм.

Угол обхвата ремня равен:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Т. к. α ³ 150°, значит, межосевое расстояние оставляем тем же. Частоту пробега ремня определяем по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., с-1

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. с-1

По ГОСТ 1284.3–89 для D1=100 mm, Lp=1400 мм, n=3000 мин-1 номинальная мощность Ро, передаваемая одним ремнем, равна 2,92 кВт.

Тогда расчетную мощность определим по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., кВт,

где Са – коэффициент угла обхвата, Са = 1;

CL – коэффициент длины ремня, CL = 0,9;

Си – коэффициент передаточного отношения, Си = 1;

Ср – коэффициент динамичности нагрузки, Ср = 1,2.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.кВт

Расчетное число ремней равно:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.,

где Cz – коэффициент числа ремней, Cz = 0,95 при z = 2…3.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Принимаем z = 2.

Предварительное натяжение каждой ветви ремня:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., Н,

где ρ – плотность материала ремня, ρ = 1250 кг/м3;

А – площадь поперечного сечения ремня, А= 138·10-6 м2.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Н

Силу давления на вал, когда ветви ремня параллельны (u=1, α=180°), определим по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., Н (2.8)

Конструктивные размеры ведомого шкива [6, т. 2]:

расчетный диаметр шкива: dp =100 мм,

диаметр отверстия под вал: d0 = 30 мм,

ширина шкива со ступицей: L = 54 мм,

расчетная ширина канавки: 1р = 14 мм,

расстояние между осями канавок: е = 19 мм,

расстояние между осью крайней канавки и торцом шкива: f = 12,5 мм,

другие параметры: b = 4,2 мм, h = 10,8 мм, b1 =17 мм, α = 34°.

Внешний диаметр шкива находим по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мм

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мм

Диаметр впадин шкива равен:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мм

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мм

Длину ступицы находим по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мм

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мм

Ширину шкива определяем по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мм,

где п – число канавок, п =2.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мм

Эскиз шкива представлен на рис. 2.2.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис. 2.2 – Шкив ведомый

2.2.4 Ориентировочный расчет и конструирование пильного вала

Целью ориентировочного вала является определение минимально возможного диаметра вала. При этом учитывается только крутящий момент, а влияние изгибающего момента компенсируется понижением допускаемых напряжений при кручении.

Минимальный диаметр находим по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мм,

где Тк – крутящий момент на пильном валу, Н·м;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. – допускаемое напряжение при кручении (15…25) МПа, принимаемРисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.=15 МПа.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мм

В соответствии с рядом линейных размеров принимаем dmin = 20 мм.

Диаметр вала находим по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мм

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мм

Принимаем ступенчатую конструкцию вала. Диаметры ступеней под подшипники находим по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мм

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мм

Значение d2, d4 должно быть кратно пяти.

Диаметр третьей ступени вала находим по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мм

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мм

Диаметр пятой ступени равен:

d5 =32 мм.

Диаметр шестой ступени равен:

d6 = 30 мм.

Эскиз пильного вала представлен на рис. 2.3.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис. 2.3 – Пильный вал

2.2.5 Эскизная компоновка узла пильного вала

Конструктивно выбираем шариковые радиальные однорядные подшипники 207 ГОСТ 1284.1–80.

Характеристики подшипника:

d=35 mm; D=72 мм; В=17 мм; г=2 мм; С=25,5 кН; Со=13,9 кН.

Длину шпонки выбирают из стандартного ряда так, чтобы она была несколько меньше длины ступицы (на 5–10 мм).

Проверка шпонок на смятие узких граней должна удовлетворять условию:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., МПа, (2.9)

где de – диаметр вала, мм;

h – высота шпонки, мм;

lр – расчетная длина шпонки, мм;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. – допускаемое напряжение при смятии, Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.= 20…30 МПа.

По формуле (2.9) расчетная длина шпонки равна:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мм

Для d1=30 мм по ГОСТ 8789–78 выбираем параметры шпонки: b=8 мм,

h=7 мм, t=4 мм, t1=3,3 мм.

Тогда 1р равна:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. мм

Длину шпонки находим по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мм

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. мм

Принимаем из стандартного ряда l = 32 мм. Принимаем шпонки для шкива – 8x7x32, для пилы – 10x8x30.

Эскиз шпоночного соединения представлен на рис. 2.4.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис. 2.4 – Шпоночное соединение

Эскизная компоновка пильного вала представлена на рис. 2.5.

2.2.6 Уточненный расчет пильного вала

Уточненный расчет вала проводится как проверочный с целью определения коэффициента запаса усталостной прочности вала в опасном сечении.

Из предыдущих расчетов имеем величину сил, действующих на вал, и размеры вала. Рассчитаем реакции опор и построим эпюры изгибающих и крутящих моментов. В расчете используем справочные данные [5].

Расчетная схема пильного вала представлена на рис. 2.6.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис. 2.5 – Компоновка пильного вала

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис. 2.6. Расчетная схема пильного вала

Определим силы и моменты, действующие на пильный вал. Усилие, действующее на вал от силы резания, находим по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., Н,

где Np – мощность резания с учетом перегрузки двигателя, кН;

Vp – скорость резания, м/с.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Н

Усилие от клиноременной передачи по формуле (2.8) равно:

Qкл =781,38 Н

Длины участков находим из компоновки (см. рис. 2.5.):

l1= 70 мм, l2 = 230 мм, l3 = 55 мм

Определим реакции опор в горизонтальной плоскости XOY:

∑МВ = 0 (сумма моментов относительно точки В равна 0)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., Н

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Н

∑MA = 0: (сумма моментов относительно точки А равна 0)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., Н

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Н

Проверка: ∑Y = 0: (сумма проекций сил на ось Y равна 0)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

0=0

Проверка выполнена.

Определим реакции опор в вертикальной плоскости XOZ = 0:

∑МВ = 0 (сумма моментов относительно точки В равна 0)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., Н

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Н

∑МА = 0: (сумма моментов относительно точки А равна 0)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., Н

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Н

Проверка: ∑Z = 0: (сумма проекций сил на ось Z равна 0)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

– 186,85 + 968,23 – 781,38 = 0,

0 = 0.

Проверка выполнена.

Определим изгибающие моменты (горизонтальная плоскость XOY):

точка С: МCY =0,

точка А: М AY = FK·l1 = 90 · 0,07 = 6,3 Н,

точка В: MBY =0,

точка D: МDY = 0.

Определим изгибающие моменты (вертикальная плоскость XOZ):

точка С: MCZ=0,

точка A: MAZ = 0,

точка В: MBZ = – Qкл · l3 = -781,38 · 0,055 = – 42,98 Н,

точка D: MDZ =0.

Эпюры изгибающих моментов представлены на рис. 2.7.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис. 2.7 – Эпюры изгибающих моментов

Определяем результирующие реакции опор:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., Н

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Н

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., Н

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Н

Определяем результирующие изгибающие моменты:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., Н·м

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Н·м

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., Н·м

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Н·м

Опасным является сечение в точке В.

При одновременном действии напряжений изгиба и кручения коэффициент запаса усталостной прочности определяем по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., (2.10)

где nσ, nτ – коэффициенты запаса по изгибу и кручению;

[n] – допустимый коэффициент запаса усталостной прочности, [n]= 1,5…2,5.

Так как вал не работает на кручение, то расчет ведем только по напряжениям изгиба.

Коэффициент запаса усталостной прочности по изгибу определяем по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., (2.11)

где Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. – предел выносливости стали при изгибе; Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.=410 МПа;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.- эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе, Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.=1;

β – коэффициент влияния на предел усталости состояния поверхности вала, β = 1,6;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. – масштабный фактор для нормальных напряжений, Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. = 0,83;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. – переменная составляющая цикла напряжений;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.- коэффициент, отражающий влияние постоянной составляющей цикла напряжений на величину предела выносливости, Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.= 0,1;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. постоянное напряжение цикла, Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. = 0.

Переменная составляющая цикла напряжений равна:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., (2.12)

где Ми – изгибающий момент в опасном сечении, Н·м;

Wu – момент сопротивления изгибу, мм.

Для опасного сечения:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., мм3

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. мм3

Переменная составляющая цикла напряжений по формуле (2.12) равна:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.МПа

Коэффициент запаса усталостной прочности по изгибу определяем по формуле (2.11):

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Определяем коэффициент запаса прочности вала по формуле (2.10):

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Условие усталостной прочности соблюдается, т. е. вал обладает запасом прочности при усталостном разрушении.

2.2.7 Расчет подшипников на долговечность

Подшипник опоры В более нагружен, чем А, поэтому дальнейший расчет проводим для подшипника опоры В. В расчете используем справочные данные [7].

Эквивалентную динамическую нагрузку для радиальных подшипников определяем по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., Н,

где X, Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок, X = 1, Y = 0;

Кк – коэффициент вращения, Кк = 1 при вращении внутреннего кольца подшипника;

R – радиальная нагрузка, R = 968,62 Н (см. п. 2.2.6.);

А – осевая нагрузка, А=0;

Kσ – коэффициент безопасности, Kσ = 1,4;

Кτ – температурный коэффициент, Кτ = 1.

Тогда эквивалентную динамическую нагрузку определим как:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Н

Рассчитаем требуемую долговечность подшипников по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., ч,

где С – каталожное значение грузоподъемности, С = 25500 Н;

п – число оборотов вала, п = 3000 мин-1;

р – показатель степени наклонного участка кривой выносливости, Р = 3 для шарикоподшипников.

Расчетный ресурс подшипников будет равен:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.ч

При этом должно выполняться условие:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

36940,41 ³ 25000

Условие выполняется, подшипник пригоден. Окончательно выбираем шариковые радиальные однорядные подшипники 207 ГОСТ 1284.1–80.

3. Технологическая часть

3.1 Разработка технологического процесса изготовления пильного вала

3.1.1 Характеристика детали

Валы относятся к деталям типа тел вращения. Они широко применяются в машиностроении и служат для передачи крутящего момента в приводах, редукторах, коробках передач, двигателях и других механизмах.

Валы изготавливают из проката – сортового или специального. Ступенчатые валы с большими перепадами диаметров изготавливают из поковок и штамповок.

Деталь, для которой разрабатывается технологический процесс – пильный вал торцовочного станка модели Т1. Он используется в приводе главного движения и служит для передачи крутящего момента от клиноременной передачи к дисковой пиле. Вал устанавливается в специальном корпусе, крепящемся к раме станка, и вращается на двух радиальных однорядных шарикоподшиниках.

Пильный вал является многоступенчатым (ступень 030 мм, две ступени 035 мм, ступень 042 мм, ступень 032 мм), имеет наружную резьбу М30 и 3 шпоночные канавки (одна для крепления ведомого шкива, две для крепления дисковой пилы), также имеется квадрат для крепления дисковой пилы.

Материал, из которого изготовлен вал – сталь 40Х (легированная хромистая) – очень распространенный и не содержит дефицитных и дорогостоящих добавок, поэтому считается недорогим. Сталь имеет высокий предел текучести и выносливости, достаточный запас вязкости, хорошие механические свойства (особенно, сопротивление хрупкому разрушению).

Химический состав и механические свойства стали приведены в табл. 3.1. и табл. 3.2.

Таблица 3.1. Химический состав стали 40Х, %

--------------------------------------------------
|

Si

| |

не более

|

Ni

| |
---------------------------------------------------------
S | Р |
---------------------------------------------------------
0,37–0,4 | 0,17–0,37 | 0,5–0,8 | 0,045 | 0,045 | 0,3 | 1,5 |
--------------------------------------------------------- --------------------------------------------------

Таблица 3.2. Механические свойства стали 40Х

--------------------------------------------------

σт, МПа

|

σb, МПа

|

d5, %

| ψ, % |

αн, Дж/см2

| НВ (не более) |
---------------------------------------------------------
не менее | горячекатаной | отожженной |
---------------------------------------------------------
52 | 75 | 15 | 50 | 6 | 285 | 230 |
--------------------------------------------------------- --------------------------------------------------

3.1.2 Анализ технологичности детали

Одним из факторов, существенно влияющим на характер технологических процессов, является технологичность конструкции изделия и соответствующих его деталей.

При конструировании отдельных деталей необходимо достичь удовлетворения не только эксплуатационных требований, но также и требований наиболее рационального и экономичного изготовления изделия. В этом и состоит принцип технологичности конструкции.

Технологическая конструкция изделия должна предусматривать:

– создание деталей наиболее рациональной формы с легкодоступными для обработки поверхностями и достаточной жесткостью с целью уменьшения трудоемкости и себестоимости механической обработки деталей и всего механизма (необходимая жесткость деталей позволяет обрабатывать их на станках с наиболее производительными режимами резания);

– наличие на деталях удобных базирующих поверхностей или возможность создания вспомогательных (технологических) баз в виде бобышек, поясков и т. д.;

– наиболее рациональный способ получения заготовок с размерами и формами, возможно более близкими к готовым деталям, т. е. обеспечивающими наиболее высокий коэффициент использования материалов и наименьшую трудоемкость механической обработки.

Пильный вал изготавливается из стали 40Х и имеет несколько ступеней с небольшими перепадами диаметров, три открытые шпоночные канавки, наружную и внутреннюю резьбу, квадрат. Для обточки вала возможно применение проходных резцов. Для токарной обработки целесообразно применение станков с числовым программным управлением. При обработке вала не требуется использование специальных станков и приспособлений. Сложность представляет установка заготовки, так как вал имеет большую длину. Деталь нежесткая (Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. > 2…4) и должна обрабатываться в центрах или с поджатием задней бабки. Рабочий чертеж содержит все сведения, дающие полное представление о детали. На чертеже указаны все размеры с необходимыми отклонениями и требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей. Конфигурация наружного контура и внутренних поверхностей не вызывает значительных трудностей при обработке заготовки.

В целом конструкция детали является технологичной.

3.1.3 Выбор заготовки

Метод выполнения заготовок для деталей машин определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления.

Вопрос о целесообразности определенного вида заготовки может быть решен только после расчета технологической себестоимости детали по сравниваемым вариантам. Предпочтение следует отдавать той заготовке, которая обеспечивает меньшую себестоимость детали. Расчет выполнен по методике, изложенной в [8].

Себестоимость заготовок из проката определяем по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., руб.,

где Q – масса заготовки, кг;

S – цена 1 к

Здесь опубликована для ознакомления часть дипломной работы "Привод торцовочного станка". Эта работа найдена в открытых источниках Интернет. А это значит, что если попытаться её защитить, то она 100% не пройдёт проверку российских ВУЗов на плагиат и её не примет ваш руководитель дипломной работы!
Если у вас нет возможности самостоятельно написать дипломную - закажите её написание опытному автору»


Просмотров: 660

Другие дипломные работы по специальности "Промышленность, производство":

Технология и организация производства молока

Смотреть работу >>

Изготовление фужера 150 мл методом литья под давлением

Смотреть работу >>

Расчет и конструирование лифтов и комплектующего их оборудования

Смотреть работу >>

Выбор электродвигателя установки и его назначение

Смотреть работу >>

Техническое обслуживание и ремонт холодильного шкафа ШХ-0,8 м

Смотреть работу >>