Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Даны теоретические и экономически обоснованные конструкторско-технические разработки по созданию деревообрабатывающей машины.

Может быть использована в различных отраслях народного хозяйства, имеющих основные и вспомогательные цеха по деревообработке. Расчетный экономический эффект 180504,5 тыс. руб.

Введение

Главным направлением повышения эффективности производства в современных условиях является техническое перевооружение и реконструкция предприятий на основе новой высокопроизводительной техники. В лесопильной промышленности к ней относится агрегатное оборудование, которое не только существенно повышает производительность труда, но и обеспечивает рациональное использование сырья. Одной из объективных предпосылок развития агрегатного лесопиления является то, что в лесосырьевых ресурсах различных регионов увеличивается доля тонкомерной древесины, при переработке которой эффективность эксплуатации агрегатного оборудования возрастает.

Несмотря на большую стоимость современного агрегатного оборудования, его главные преимущества - компактность, высокая производительность и максимальная автоматизация операций - позволяют получать высокие конечные экономические результаты производства пиломатериалов и технологической щепы. На сегодняшний день агрегатное оборудование включает в себя разнообразную гамму станков:

- агрегатные фрезерно-пильные линии (ЛАПБ - 1, 2, м);

- фрезерно-пильные линии (ЛФП - 2, 3);

- фрезерно-брусующие станки (ФБС - 750);

- фрезерно-обрезные станки (Ц2Д1Ф, Ц3Д7Ф).

Совершенствование фрезерно-обрезных станков идет по пути повышения точности обрезки, улучшения качества обработанной поверхности и уменьшения числа отходов. Поэтому в предлагаемом проекте поставлена задача с расширенными технологическими возможностями: увеличенной толщины обрабатываемого материала; большей производительностью; лучшим качеством поверхности обработанного материала; лучшим качеством технологической щепы, и приносящей значительный технологический эффект.

1. Технико-экономическое обоснование проекта

1.1 Обоснование темы проекта

Любой цех оснащен обрезными станками, которые из необрезных досок получают обрезные. Отходами при этом являются рейки, транспортировка и переработка которых требует дополнительных затрат и существенно усложняет технологический процесс. Постепенно обрезные станки уступают лидирующее положение фрезерно-обрезным станкам. Конструкция их во многом сходна с конструкцией круглопильных обрезных станков, однако использование в качестве режущего инструмента фрез, обеспечивающих получение технологической щепы, повышает эффективность процесса обрезки досок. Это достигается за счет снижения капитальных и текущих затрат на транспортное оборудование, а так же за счет повышения качественных показателей щепы.

В действительности внедрения этого оборудования повышает производительность рамного потока на 2-4%.

1.2 Анализ аналогов и выбор прототипа

Устройство и работа станка Ц2Д1Ф, в его конструкции предусмотрена возможность компоновки его как в левом, так и в правом исполнении. Размеры станка позволяют вписывать его в существующие лесопильные потоки. Станок имеет малую металлоемкость, прост по конструкции, ремонтопригоден и удобен в обслуживании.

Станина станка сварная, в плане имеет зигзагообразную форму. На центральной части установлен фрезерно-пильный механизм, а на боковых частях вальцовые секции. Такая конструкция станины позволяет уменьшить размеры станка по ширине и использовать его как в правом, так и в левом исполнении без переналадки.

Механизм фрезерно-пильный состоит из двух независимых фрезерных блоков, отличающихся друг от друга только направлением резьбы гаек, крепящих фрезерные диски. При установке размера обработки фрезерные головки перемещаются симметрично относительно оси просвета станка, причем подвижными являются только фрезерные диски с подшипниковыми узлами, а ведомый шкив со своими опорами неподвижен.

Отличительной особенностью инструмента является то, что пильный диск прикреплен непосредственно к крайнему фрезерному диску, причем заклепки максимально приближены к периферии пильного диска, что повышает устойчивость работы последнего.

Двигатели установлены на качающихся рамках, крепящихся к станине станка. Двигатели развернуты задними частями к оси станка, занимая пустоты в станке, что позволяет значительно уменьшить размеры станка по ширине.

Применение в приводе подачи червячных передач позволяет избежать «самозатягивания» обрабатываемого материала фрезами при попутном фрезеровании. Прижим каждого из четырех верхних вальцов осуществляется пружинами сжатия. Усилия пружин регулируют гайками. Установку верхних вальцов на необходимую высоту, соответствующую толщине обрабатываемого материала, выполняют при помощи гаек. Высоту объема вальцов контролируют по шкалам, расположенным на наружных поверхностях съемных листов корпусных коробок. Каждая пара вальцов расположена таким образом, что оси верхнего и нижнего вальцов разнесены на 50 мм, причем первым по ходу подачи расположен нижний валец, что обеспечивает при величине самовозбегания до 10 мм более легкое прохождение доки под верхний валец.

В отличие от станка Ц2Д-1Ф станок ЦЗД-7Ф предназначен для применения в потоках, перерабатывающих сырье до 700 мм. Для раскроя широких необрезных досок в станке предусмотрена возможность установки дополнительной пилы, позволяющей получить за один проход две обрезных доски стандартной ширины.

Фрезерно-пильный вал состоит из двух суппортов, установленных на плоских направляющих. Правый суппорт перемещается гидропозиционером. Левый в зависимости от ширины выпиливаемых досок перемещают вручную при помощи винтовой пары с последующей фиксацией. Левый суппорт на своем шпинделе имеет приспособление для установки делительной пилы.

Верхние вальцы станка прижимные. Механизм подъема и опускания вальцов служит для своевременного их подъема и опускания во время прохождения доски через станок. Перед передними вальцами на лицевой стенке станка установлены фотодатчики, которые при поступании доски отдают приказ на прижим ее роликами.

Фрезерно-обрезной станок Ц2Д-5АФ создан на базе обрезного станка Ц2Д-5А и предназначен для одновременного получения обрезных пиломатериалов и технологической щепы для ЦБП.

Станок состоит из подвижной коретки и неподвижной, на которых установлены торцово-конические фрезы с зачистными пилами. Верхние подающие вальцы снабжены дополнительными грузами путем заливки их внутренних полостей бетоном. Гидроцилиндр подвижной коретки вынесен из внутренней части станка наружу. В зоне резания установлены подпружинные прижимы, исключающие вибрацию доски в процессе обработки.

Применение фрезерно-обрезного станка позволяет увеличить на 10-12% выход кондиционной щепы по сравнению с рубительными машинами за счет исключения крупной фракции, а также снизить энергозатраты (до 20%) по сравнению с существующими станками и рубительными машинами.

В таблице 1.1 приведены технические показатели фрезерно-обрезных станков описанных выше конструкций.

станок режущий фреза точность

Таблица 1.1 - Технические показатели обрезных станков

Параметры	Модели станков
	Ц3Д-7Ф	Ц2Д-5АФ	Ц2Д-1Ф
1	2	3	4
1. Просвет, мм 2. Размер заготовок, мм толщина длина ширина 3. Диаметр инструмента, мм: пила фреза 4. Частота вращения инструмента, мин-1 5. Скорость подачи, м/мин 6. Суммарная мощность электродвигателей, кВт 7. Точность установки головок на размер, мм 8. Шероховатость обработанной поверхности, , мм 9. Категория ремонтной сложности, ЕРС: механической части электрической части 10. Ресурс станка по точности, час 11. Степень точности изделия 12. Габаритные размеры станка, мм: длина ширина высота 13. Масса станка, кг	860 13-50 1500-7500 60-620 500 450, 480 1375 110 120,7 1 700 8,5 9,9 5974 15…16 4330 3620 1310 7850	480 13-85 1500-7500 60-200 315-260 520 1800 80, 120 106 1,2 900 8,7 10,1 5600 15…16 1940 1735 1400 2800	630 13-32 1850-7500 75-300 500 450, 480 1445 147 121 1,2 700 9,2 10,4 6340 13…14 2340 2200 1300 4500

1.3 Описание и обоснование выбранной конструкции прототипа

За прототип выбираем станок Ц2Д-1Ф, техническая характеристика которого дана в таблице 1.1. Данный станок был выбран в качестве прототипа исходя из его возможностей. Из таблицы 1.1 видно, что станок во многом превосходит свои аналоги и по соотношению затрат к результатам занимает наивыгоднейшее место среди аналогов.

Подробное описание устройства и принципа действия станка изложено в пункте 1.2. Остается добавить, что ограждение фрезерно-пильного механизма сварное, коробчатой формы, съемное, крепится к станку и полностью изолирует зону фрезерования от других механизмов. На входе и выходе ограждения имеются окна, закрытые резиновыми шторами, служащие для подачи заготовки. Внутренняя поверхность ограждения имеет шумоизолирующее покрытие. Ограждение вальцовых секций коробчатой формы, быстросъемное. Главные двигатели ограждены от вальцовых групп съемными щитками.

Станок отвечает современному техническому уровню.

1.4 Постановка задачи

В данном дипломном проекте поставлена цель: спроектировать фрезерно-обрезной станок с расширенными технологическими возможностями: увеличенной толщиной обрабатываемого материала, улучшенным качеством поверхности обработанного материала, большей производительностью, отвечающий всем техническим и экономическим требованиям, соответствующий уровню современных стандартов.

2. Технологические решения

2.1 Структурная схема технологического процесса

Структурная схема технологического процесса это последовательность расположения технологического оборудования в порядке прохождения технологического процесса с указанием конфигуратора технологической характеристики, геометрической, технологической, параметрической точности.

Рисунок 1 - Структурная схема технологического процесса

2.2 Эскиз заготовки и детали

Заготовка:

Деталь:

Рисунок 2 - Эскиз заготовки и детали

2.3 Описание технологического процесса

Со склада сырья бревна по транспортеру поступают в лесопильный цех, где проходят через окорочный станок. Поштучно бревна подаются в лесопильную раму первого ряда 2Р75, где из бревна выпиливается двухкатный брус и необрезные доски. Двухкатный брус по транспортеру поступает в лесопильную раму 2Р75 второго ряда, где из него получают обрезные и необрезные доски. Все необрезные доски поступают на фрезерно-обрезной станок модели СТИ 09 06, где из необрезных досок получают обрезные и технологическую щепу. Все обрезные доски поступают на сортплощадку. С площадки погрузчиками доски доставляют в деревообрабатывающий цех. В цехе доски обрабатываются на четырехстороннем станке модели С25-4, на котором и получают доски.

2.4 Определение класса точности станка

По ГОСТ 64.49.1-82 определяем допуски линейных размеров по квалитету точности

где - допуск размера

Определяем шероховатость



Определяем параметр Т по методике Московского лесотехнического университета [26].

Исходя из полученных данных параметра определяем, что класс точности станка по нормативным документам - П (станок повышенной точности).

По методике определяем класс точности, назначаем:

радиальное биение не более 15 мкм

степень точности изделия 13…14

класс точности опор: передняя 5

задняя 6

класс точности балансировки 2,3

2.5 Расчет ресурса по точности

Ресурс станка по точности Рт, ч, определяем по формуле[26]

(2.1)

где - постоянная, отражающая ремонтный цикл, для станков ДО: ч;

- коэффициент ремонтной особенности, ;

- коэффициент долговечности, для станков, выпущенных после 1988 г, ;

- коэффициент точности станка, для станков повышенной точности ;

- число средних ремонтов, для станков с массой до 5 тонн, .

часов.

2.6 Выбор режущего инструмента

Правильный выбор типа и конструкции инструмента предопределяет эффективность процесса обработки. Инструмент оптимальной конструкции должен обеспечить высокую производительность и качество обработки, быть износостойким, иметь простое и точное изготовление, подготовку к работе, установку в станок и обладать длительным сроком службы.

В научно-исследовательской части был проведен анализ режущего инструмента и выбран наилучший (Малоножевая торцово-коническая фреза ЦИИИМОД).

По выбранному типу фрезерного инструмента. Принимаем зачистную пилу 0244-0246 Тип А Исполнение I по ГОСТ 980-80. мм, мм, или шт.

Определяем максимально допустимую подачу на зуб по шероховатости. По таблице 2 ([21] стр. 44) определяем , при этом угол выхода, , град определяется из отношения

, (2.2)

где - расстояние от оси вращения до заготовки, мм;

- толщина заготовки, мм;

- радиус режущего инструмента, мм.

мм

Подача на зуб по заполнению межзубовой впадины , мм, определяем по формуле [21]

, (2.3)

где - коэффициент формы зуба ();

- коэффициент напряженности впадины ();

- шаг зуба, мм;

- глубина резания, мм.

мм

Подача на зуб по мощности резания , мм, определяем по формуле

(2.4)

где - средняя толщина срезаемого слоя, мм.



Рисунок 3 - Схема сил резания процесса пиления круглой пилой

Время стойкости режущего инструмента мин.

Поправочный множитель определяем по формуле[21]:

(2.5)

где - поправочный множитель на скорость резания

(по табл. 10 [21] стр. 47) ,

- поправочный множитель на глубину обработки

(по табл. 8 [21] стр. 47) ,

- поправочный множитель на породу древесины

(по табл. 7 [21] стр. 46) ,

- поправочный множитель на затупление резцов

(по табл. 12 [21] стр. 48) ,

- поправочный множитель на угол резания зубцов

(по табл. 9 [21] стр. 47) ,

- поправочный множитель на влажность древесины

(по табл. 11 [21] стр. 48) .

Угол входа резца в заготовку , град, определяем по формуле [21]:

, (2.6)

Средний угол, , град, определяем по формуле [21]:

, (2.7)

Угол контакта , град, определяем по формуле [21]:

, (2.8)

Единичную силу, , Н/мм, определяем по формуле

, (2.9)

где - ширина пропила, мм;

- число пил, шт.

 Н/мм

По таблице 16 [21] стр. 50 определяем мм

мм

Получаем, что наименьшей подачей на зуб является подача по шероховатости .

По данной подаче на зуб и определяем скорость подачи заготовки.

, (2.10)

м/мин,

частота вращения шпинделя n, мин -1,определяется по формуле:

,

мин -1

Малоножевая торцово-коническая фреза ЦНИИМОД мм, мм, мм, шт., .



Рисунок 4 - Схема сил резания процесса фрезерования торцово-конической фрезой

Для получения щепы нормальной фракции принимаем подачу на зуб мм и по ней определяем скорость подачи для фрезы.

, (2.11)

, м/мин.

По произведенным расчетам принимаем м/мин.

Тогда , мм, для фрезы будет равно

мм

2.7 Расчет мощности и сил резания

Расчет производится с использованием «объемной» формулы мощности резания [21].

2.7.1 Круглая пила

Мощность резания , Вт, определяем по формуле

, (2.12)

где - удельная работа резания для заданных условий обработки, Дж/см3;

- объем материала, превращаемого в стружку за 1 секунду, см3/с;

, (2.13)

см3/с

, (2.14)

где - табличное значение удельной работы (по табл. 16[21] стр. 50). Дж/см3.

Дж/см3

Вт

Рассчитываем силы резания:

Среднюю за цикл касательную силу резания, Н, определяем по формуле

, (2.15)

Н

Среднюю за цикл нормальную силу резания, Н, определяем по формуле

, Н (2.16)

где - переводной множитель от касательной к нормальной силе резания (по табл. 13 [21] стр. 49)

Н

Среднюю за цикл касательную силу резания на резце, Н, определяем по формуле

, (2.17)

где - среднее число одновременно режущих зубьев, шт., определяем по формуле

, (2.18)

шт.

где - длина срезаемого слоя, мм, определяется по формуле

 (2.19)

мм

Н

Схему сил резания смотри на рисунке 3

Среднюю нормальную силу на резце , Н, определяем по формуле

, (2.20)

Н

Среднюю за цикл силу при подаче , Н, определяем по формуле

, (2.21)

Н

Среднюю за цикл силу, нормальную к подаче, Н, определяем по формуле

, (2.22)

Н

2.7.2 Торцово-коническая фреза

Мощность резания , Вт, определяем по формуле

, (2.23)

Вт

При этом средняя касательная силы резания на дуге резания равна:

, (2.24)

Н

Средняя касательная сила резания за цикл, , Н, определяемая по формуле:

, (2.25)

Н

Угловые параметры определяются по формулам раздела 2.6.:

Среднюю за цикл нормальную силу резания ,Н, определяем по формуле

Н

Среднюю за цикл силу при подаче , Н, определяем по формуле

Н

Среднюю за цикл силу, нормальную к подаче , Н, определяем по формуле

Н

По произведенным расчетам находим общие силы, действующие на пильный вал станка (от фрезы и от пилы вместе).

Среднюю за цикл силу при подаче, Н, определяем по формуле:

, (2.26)

Н

Среднюю за цикл силу, нормальную к подаче, Н, определяем по формуле

, (2.27)

Н

На фрезу действует и сила в продольном направлении FТ, которая определяется как:

, (2.28)

где - результирующая сила на фрезе, Н

, (2.29)

Н

По полученным результатам определяем потребную мощность электродвигателя привода механизма резания.

Суммарная мощность резания, Н, определяется по формуле

, (2.30)

Вт

Мощность электродвигателя , кВт, определяется по формуле:

, (2.31)

где - КПД кинематической схемы станка.

Вт

По справочнику [2] для привода механизма резания принимаем электродвигатель 5А250S8У3 кВт, мин -1 по ГОСТ 19523-2000.

2.8 Расчет тяговых усилий

Тяговое усилие - это усилие, которое механизм подачи должен передать заготовке по направлению ее перемещения. Общее тяговое усилие складывается из тяговых усилий отдельных его элементов. Тяговое усилие должно быть больше суммы сил сопротивлений подаче, возникающих в процессе обработки заготовки.

Рисунок 5 - Схема расчета тяговых усилий и усилий прижима

Расчет усилий производится согласно методике [21].

Тяговое усилие подающего вальца , Н, определяется по формуле

, (2.32)

где - усилие прижима верхнего вальца, Н;

- часть веса заготовки, действующая на нижний прижимной элемент, Н;

- коэффициент сцепления подающего элемента с заготовкой, табл. 30 [21].

, (2.33)

где - расстояние от точки прижима до точки приложения силы , мм;

- расстояние от ближайшего подающего вальца до прижима, мм.

Н

, (2.34)

где - ширина заготовки, м;

- длина заготовки, м;

- высота заготовки, м;

- ускорение свободного падения, м/с2;

- плотность древесины (сосна кг/м3)

Н

Н

Силу трения, , определяем по формуле

, (2.35)

где - радиус вальца, мм (неприводного);

- коэффициент трения качения прижимного вальца по древесине, табл. 33 [21].

Условно для укрупненного расчета принимаем .

Н

, (2.36)

где - коэффициент трения расчета заготовки о стол, табл. 32 [21] ()

Н

Определяем суммарную силу сопротивления

, (2.37)

Н

Из вышесказанного видно, что:

,

где - коэффициент запаса, .

Н

Н

По произведенным расчетам видно, что тяговое усилие превышает величину сопротивлений при обработке и поэтому по полученному тяговому усилию рассчитываем мощность привода механизма подачи , Вт, по формуле

, (2.38)

Вт

КПД привода определяется по формуле согласно кинематической схемы станка:

, (2.39)

где - КПД ременной передачи, ;

- КПД червячной пары, ;

- КПД подшипников, ;

- число пар подшипников, ;

- количество червячных пар, .

Вт

По справочнику [2] для привода механизма подачи принимаем электродвигатель 5А112М4У3 кВт, мин -1 по ГОСТ 19523-2000

3. Конструкторские решения

3.1 Описание особенностей конструкции станка

Особенности конструкции станка рассмотрены на кинематической схеме (см. чертеж СТИ 09 06 00 00 000КЗ, графической части).

Станок состоит из двух одинаковых по конструкции, симметрично расположенных фрезерных узлов. Фрезерно - пильные головки приводятся отдельными электродвигателями 5А250S8УЗ, через клиноременную передачу. Ведомый шкив передачи находится на опорном стакане в подшипниковых опорах и не перемещается вместе с фрезерными головками вал ведомого шкива имеет шлицевой конец размером 52х60х10 мм, который входит в шлицевую втулку полого вала. Подшипниковый узел фрез перемещается в направляющих вместе с фрезерно-пильным механизмом при помощи гидропозиционера.

Нижние вальцы приводятся от электродвигателя 5А112М4УЗЗ через клиноременную передачу и червячные редукторы РЧУ 80-10-3-1-1 с передаточным числом (по одному редуктору на каждый валец). Верхние вальцы неприводные. Усилие прижима осуществляется пружинами, усилие которых регулируется гайками.

Механизм фрезерно-пильный состоит из двух независимых фрезерных блоков, отличающихся друг от друга только направлением резьбы гаек, крепящих фрезерные диски. При установке размера обработки фрезерные головки перемещаются симметрично относительно оси просвета станка, причем подвижными являются только фрезерные диски. При установке размера обработки фрезерные головки перемещаются симметрично относительно оси просвета станка, причем подвижными являются только фрезерные диски с подшипниковыми узлами.

Оси фрезерно-пильных валов подняты над базовой поверхностью станка на 195 мм, что обеспечивает угол встречи резца с доской в пределах 52о. Двигатели механизма главного движения установлены на качающихся рамах, крепящихся к станине станка. Двигатели развернуты задними частями к оси станка, занимая пустоты в станке, что позволяет значительно уменьшить размеры станка по ширине. Торможение электродвигателей электродинамическое.

Механизм подачи - вальцовый. Состоит из передней и задней секций. Две пары вальцов расположены до фрез и две после. Диаметр верхних вальцов 270 мм, нижних 330 мм. Все вальцы выполнены консольными, длина нижних вальцов 300 мм, верхних - 200 мм. Рабочие поверхности нижних приводных вальцов имеют параллельную и перпендикулярную оси насечку, а верхние прижимные вальцы перпендикулярную оси вращения, что обеспечивает надежное базирование доски в процессе обработки. Каждая пара вальцов расположена таким образом, что оси верхнего и нижнего вальцов разнесены на 100 мм, причем первым по ходу подачи расположен нижний валец, что обеспечивает при величине самовозбегания до 10 мм более легкое прохождение доки под верхний валец.

3.2 Описание сборочного чертежа и операции сборки

Механизм резания спроектирован с учетом точности изготовления деталей по 13 квалитету. В проекте использованы современные материалы, опоры, посадки, режимы контроля.

В чугунный корпус смонтирован пильный вал на подшипниках пятого класса точности, типа А125-7220. Посадки выбраны по рекомендации ИСО. Деревообрабатывающий инструмент установлен с учетом точности распиловки, удовлетворения качества распиливаемого материала. Крутящий момент передается с электродвигателя при помощи шлицевого соединения, выбранного по ГОСТ 1139-58.

Операция сборки состоит:

В стойку каретки 9 устанавливают стакан 5, а затем приворачивают к стойке стакан опорный 11, на который предварительно напрессованы подшипники 36, на который напрессовывают клиноременный шкив 17. На вал полый Б устанавливают манжету 34, затем напрессовывают левый подшипник 37 затем на вал 6 устанавливают втулку 12 и запрессовывают правый подшипник 37, за которым устанавливают манжету 34, и все это затягивают стопорной гайкой 28 предварительно в вал 6 запрессовывается шлицевая втулка 8. После сборки полого вала 6 он устанавливается на подшипниковых опорах в гильзу 20 и блокируется справа и слева крышкой 13 и опорой 14 соответственно. Затем гильзу 20 устанавливают в стакан 5. затем через отверстие в опорном стакане 11 в шлицевую втулку 8 устанавливают шлицевой вал 7 (стороной, на которой шлицы нарезаны на большей длине). На шлицевой вал 7 устанавливают стакан шлицевой 10, который при помощи болтов 24 крепится к клиноременному шкиву 17 и к которому при помощи болтов 22 крепится шайба 19. Через шайбу 19 при помощи болта 26 крепится конец вала 7, чтобы предотвратить перемещение шлицевого вала 7 при перемещении полого вала 6. Затем на каретку устанавливается гидропозиционер 1 при помощи крышки 16 и шток, который устанавливается в отверстие рычага 3 и фиксируется гайками 27. на консоль полого вала 6 при помощи шпонки 38 устанавливаем торцово-коническую фрезу 2 и внутрь полого вала устанавливаем виброгаситель 4.

3.3 Расчет элементов механизма резания

3.3.1 Расчет ременной передачи

Расчет производится по методике Чернавского С.А. учебное пособие [28]. Мощность на ведущем валу кВт, частота вращения этого вала мин -1, частота вращения ведомого вала мин -1.

Выбираем сечение клинового ремня по таблице 5.6 [28], предварительно определив угловую скорость и номинальный вращающий момент М1 ведущего вала

(3.1)

(3.2)

При таком значении М1 принимаем сечение ремня - В, с площадью поперечного сечения и . Однако для обеспечения долговечности ремня рекомендуется брать шкив на 1, 2 номера больше, принимаем .

Определяем передаточное отношение без учета скольжения

(3.3)

Находим диаметр ведущего шкива, приняв относительное скольжение .

(3.4)

Ближайшее стандартное значение по ГОСТ 1284-68 .

Уточняем передаточное отношение с учетом .

(3.5)

Пересчитываем

Расхождение с заданным

Допускается расхождение до 3%.

Итак, принимаем мм, .

Задаемся межосевым расстоянием, это необходимо для того, чтобы двигатель стоял при надетом ремне:

мм

Расчетная длина ремня

(3.6)

мм

Ближайшее стандартное значение мм.

Угол обхвата меньшего шкива

Окружную скорость ремня V, м/с, определяем по формуле

(3.7)

м/с.

По табл. 5.7 [ ] находим величину окружного усилия , передаваемое одним клиновым ремнем сечения В при , мм и мм, м/с, Н.

Допускаемое окружное усилие на 1 ремень:

(3.8)

- коэффициент, учитывающий влияние длины ремня.

, т.к.

- коэффициент режима работы,

Н

Определяем окружное усилие

Н

Расчетное число ремней

ремня

3.3.2 Расчет шлицевого вала

Расчет валов производится для определения диаметра вала и дальнейшего подбора элементов.

Рисунок 6 - Расчетная схема шлицевого вала

Определяем крутящий момент на ведомом валу

(3.9)

Определяем момент сопротивления в опасном сечении, см3

, (3.10)

где - допускаемое напряжение, кгс/м2 (табл. 9[28]), ( кгс/см2).

см3

Диаметр вала определяем по формуле:

, (3.11)

см

Т.к. вал имеет шлицевое соединение, то принимаем наружний диаметр вала мм.

3.3.3 Расчет полого вала

Для определения диаметра вала необходимо определить крутящий и изгибающий моменты.

Рисунок 7 - Расчетная схема полого вала

Определяем опорные реакции, расчет ведем по методике Чернавского С.А. учебное пособие [28].

В плоскости XZ

 (3.12)

Проверка

(3.13)

В плоскости YZ

(3.14)

(3.15)

Проверка:

(3.16)

Построение эпюр изгибающих моментов:

см

(3.16)

(3.17)

см

(3.18)

(3.18)

Построение эпюр крутящего момента: Н*см.

Определяем момент сопротивления в опасном сечении

, (3.19)

где - суммарный изгибающий момент, .

(3.20)

см3

Определяем диаметр полого вала:

, (3.21)

где - толщина стенок полого вала, см.

см

По конструкторским соображениям принимаем вал мм.

3.3.4 Подбор и проверка подшипников на долговечность

Для ременного шкива принимаем подшипник роликовые радиальные с короткими цилиндрическими роликами Тип А125-2220 по ГОСТ 8328-75 мм, мм, кгс, кгс.

Эквивалентная нагрузка определяется по формуле [28]

, (3.22)

где - коэффициент радиальной нагрузки (табл. 52 [28]), .

- коэффициент осевой нагрузки (табл.52 [28]), .

- постоянная по величине и направлению радиальная нагрузка, кгс.

- постоянная по величине и направлению осевая нагрузка ().

, (3.26)

где - усилие в ременной передаче, Н

, (3.27)

где - площадь поперечного сечения ремня, мм2;

- предварительное натяжение ремня ()

Н

- количество ремней, шт.;

- угол обхвата меньшего шкива, град.;

- коэффициент вращения, при вращении наружного кольца .

Определяем долговечность в часах

, (3.28)

где - степенной показатель, для роликовых подшипников .

часов.

Определяем долговечность в млн. оборотов:

, (3.29)

млн. об.

По полученным данным принимаем подшипник, выбранный ранее.

Для полого вала выбираем подшипники роликовые однорядные конические по ГОСТ 333-71 Тип А125-7220 мм, мм, кгс, кгс, , .

Определяем суммарные реакции:

 (3.30)

Осевые нагрузки подшипников (см. табл. 7.6 [28]).

В нашем случае ; ; тогда , .

Рассматриваем левый подшипник:

Отношение , поэтому следует учитывать осевую нагрузку.

Определяем эквивалентную нагрузку:

, (3.31)

где - коэффициент безопасности, .

- температурный коэффициент, .

По табл. 52 [28] ; .

Определяем долговечность в млн. оборотов:

, (3.32)

млн. об.

Определяем долговечность в часах:

, (3.33)

часов

Рассмотрим правый подшипник: отношение , поэтому осевая нагрузка не учитывается.

Определяем эквивалентную нагрузку

, (3.34)

Н

Определяем долговечность в млн. оборотах:

млн. об.

Определяем долговечность в часах

часов

Принимаем выбранный подшипник.

3.3.5 Расчет шлицевого соединения

Расчет производится на смятие

, (3.35)

где - число шлицов

- расчетная площадь смятия, мм

, (3.36)

где - длина ступицы, мм;

- величина фаски, мм.

мм

мм

Н/мм2

Прочность шлицев обеспечена.

Допускаемое напряжение при подвижном соединении Н/м2.

Проверяем подвижное соединение

Н/мм2

мм

Прочность обеспечена.

3.4 Монтаж, техническое обслуживание

Своевременная смазка узлов станка и применение рекомендуемых марок масел, значительно увеличивают срок службы станка.

Обслуживают следующим образом. Перед пуском станка все смазочные места должны быть заполнены смазкой согласно карте смазок, находящейся в паспорте станка.

В редукторы масло заливается до верхней риски маслоуказателя.

В подшипники смазка закладывается на заводе изготовителе на весь срок службы.

Заливной бак гидросистемы заполняется маслом по 2/3 объема и контролируется визуально через маслоуказательное стекло. После заполнения заливное отверстие бака должно быть тщательно запечатано.

Смазку подшипников электродвигателя следует менять один раз в три года независимо от того, работает электродвигатель или не работает.

Смену смазки редукторов производить: первую - через 100 часов работы; вторую - через 500 часов работы; третью и последующие - через каждые 1000 часов.

Запрещается производить смазку во время работы станка. Не допускается замена масел другими не соответствующими по назначению и смазочным свойствам.

Уход и обслуживание гидростанции осуществляется в соответствии с паспортом станции.

4. Безопасность и экологичность проекта

4.1 Безопасность проекта

4.1.1 Безопасность производственного оборудования

Безопасность производственного оборудования обеспечивается:

1. Выбором принципов действия, конструктивных схем, безопасных элементов конструкции и т.д.

2. Применением в конструкции безопасных материалов и веществ.

3. Применением в конструкции средств механизации, автоматизации и дистанционного управления.

4. Выполнением эргономических и эстетических требований.

5. Выбором безопасных органов управления.

6. Применением в конструкции средств защиты.

7. Соблюдением требований безопасности при эксплуатации, монтажных работ, транспортировании и хранении.

8. Размещением оборудования на площадке.

9. Профессиональным отбором и обучением работающих.

10. Выбором электрооборудования и конструкции станка с учетом пожарной безопасности.

11. Контролем за соблюдением требований безопасности, правил эксплуатации и трудового законодательства по охране труда.

4.1.2 Требования безопасности к конструкции

Возможность случайного повреждения трубопроводов и кабелей исключена в результате применения защитных оболочек для кабелей и защитных ограждений для гидро-трубопроводов. Возможность травмирования от движущихся, вращающихся частей исключена в результате применения ограждений (см. лист 9 графической части проекта). Повышенный уровень шума снижен благодаря применению звукопоглощающего покрытия. Весь механизм резания изолирован от окружающей среды корпусом станка со звукоизолирующим материалом. Вибрация гасится массивной рамой танка и фундаментом, а на механизме резания предусмотрены виброгасители. Весь корпус станка герметичен, а получаемые в процессе обработки щепа и опилки поступают под станок на ленточный конвейер. Станок заземлен и все его механизмы подключены к общему периметру заземления цеха. Запуск электродвигателей при снятом ограждении исключен вследствие применения контактных выключателей. При падениях напряжения в сети, перегрузках и падения давления в гидросистеме станок автоматически отключается от сети питания.

4.1.3 Требования безопасности к исходным материалам

При проектировании станка его безопасность обеспечена использованием в конструкции безопасных материалов и веществ. В таблице 6.1 приведены материалы, которые используются в конструкции станка, их ПДК и способ воздействия на человека и окружающую среду.

Таблица 6.1 - Вещества и материалы, входящие в конструкцию фрезерно-обрезного станка

Наименование материалов и веществ	Класс опасности	Воздействие на человека и окружающую среду	ПДК в рабочей зоне и атмосферном воздухе, мг/м3	Наличие сертификата по безопасности
Масла минеральные	III	Ф	5/-	Да
Медь	II	Ф	/0,002	Да

4.1.4 Механизация и автоматизация технологических операций

Подача материала производится автоматически, вручную регулируется только расстояние между фрезерными головками, которое зависит от ширины обрабатываемого материала. Регулировка ведется с вынесенного пульта управления.

4.1.5 Требования эргономики и технической эстетики

Общие эргонометрические требования по ГОСТ 12.2.049-80 [6] они устанавливают его соответствие антропометрическим, физиологическим, психофизическим и психологическим требованиям с целью сохранения здоровья человека и достижения высокой эффективности труда. Рабочее место, при выполнении работы в положении стоя, разработано по ГОСТ 12.2.033-78 [8].

Цветовое решение в окраске составных частей станка, органов управления и т.п. по ГОСТ 12.4.026-76 [7]. Корпус станка покрасить в светло-зеленый цвет. Отключающие устройства, внутренние поверхности крышек шкафов с токопроводящими элементами электрооборудования, внутренние поверхности кожухов и ограждений покрасить в красный цвет.

Заключение

Данный проект фрезерно-обрезного станка произведен на основании анализа существующих конструкций. В проекте произведен расчет основных элементов конструкции станка (механизм резания), проведена научно-исследовательская работа, разработаны графики, схемы, таблицы.

Изготовленный по проекту станок экологической опасности не представляет. Все требования к безопасности рассмотрены на основании стандартов.

При применении на практике разработанного в дипломном проекте станка позволит:

1. Увеличить производительность в 1,12 раза

2. Улучшает качество обработанной поверхности

3. Увеличить высоту обрабатываемого материала в 1,25 раза

4. Получить экономический эффект за год 180505 тыс. руб.

5. Окупить станок за 1,57 года

6. Увеличить срок службы механизма резания

Список использованных источников

1. Амалицкий В.В., Комаров Г.А, Монтаж и эксплуатация деревообрабатывающего оборудования. - М.: Лесная промышленность. 1982. 336 с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х томах.

Т.1 - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 736 с.

Т.2 - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. - 559 с.

Т.3 - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1978. - 557 с.

3. Бершадский А.Л., Цветкова Н.И. Резание древесины. Минск, «Высшая школа», 1975. - 304 с.

4. ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования.

5. ГОСТ 12.2.003-74 ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности.

6. ГОСТ 12.2.049-80 ССБТ. Оборудование производственное. Общие эргонометрические требования.

7. ГОСТ 12.2.026-77 ССБТ. Оборудование деревообрабатывающее. Общие требования безопасности.

8. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1983. - 464 с.

9. Боровиков Е.М., Фефилов Л.А., Шестаков В.В. Лесопиление на агрегатном оборудовании. - М.: Лесная промышленность, 1985. - 216 с.

10. Грубее А.Э. Дереворежущие инструменты. Изд. 3-е, перераб. и доп. «Лесная промышленность», 1971. - 344 с.

11. Иванищев Ю.П,, Балдин Н.А. Справочник механика лесопильно-деревообрабатывающего предприятия. - М.: Лесная промышленность, 1980. 328 с.

12. Косилова А.Г. Справочник технолога-машиностроителя:

В 2-х томах:

Т1 - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 656 с.

Т2 - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 496 с.

13. Кузьмин А.В., Марон Ф.Л. Справочник по расчетам механизмов подъемно-транспортных машин. - 2-е изд., перераб. и доп. - Мн.: Высшая школа, 1983. - 350 с.

14. Лапкаев А.Г. Безопасность и экологичность проекта: Методические указания к выполнению раздела в дипломных проектах для студентов специальности 17.04.02 всех форм обучения Красноярск: СГТУ, 1998. - 16 с.

15. Любченко В.И. Резание древесины и древесных материалов: Учебное пособие для вузов. - М.: Лесная промышленность. 1986. - 296 с.

16. Маковский Н.В. Проектирование деревообрабатывающих машин: Учебник для вузов. - М.: Лесная промышленность, 1982. - 304 с.

17. Маковский Н.В, Амалицкий В.В. и др. Теория и конструкции деревообрабатывающих машин.: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: Лесная промышленность, 1984. - 552 с.

18. Масков Г.С. Расчеты колебаний валов: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. - 151 с.

19. Мугандип С.И., Мосягин В.И, Организация, планирование на деревообрабатывающих и лесохимических предприятиях. - М.: Лесная промышленность, 1990. - 352 с.

20. Нестерова И.Б., Лейхтлинг К.А. и др. Оборудование отрасли. Теория и конструкции деревообрабатывающего оборудования.: Учебное пособие. - Красноярск: КПИ, 1989. - 96 с.

21. Нестерова И.Б., Карлов Г.П. и др. Резание древесины и дереворежущие инструменты: Методические указания к решению «прямой» и «обратной» задач по процесса резания древесины для студентов специальности 0519 всех форм обучения. - Красноярск: СТИ, 1987. - 60 с.

22. Реферативный журнал. М. 1997. №6 - 50 с., ил.

23. Технология машиностроения: Методические указания по разработке технологического процесса изготовления деталей для студентов специальностей 0516, 0519, 0558. Красноярск: СТИ. - 64 с.

24. Технология машиностроения: Справочные таблицы к выполнению курсовой работы и заданий на проектирование технологических процессов механической обработки для студентов специальностей 17.04, 17.05, 17.06 всех форм обучения. - Красноярск: КГТА, 1996. - 104 с.

25. Технология машиностроения: Методические указания по выполнению курсовой работы и заданий на проектирование технологических процессов механической обработки для студентов специальностей 17.04, 17.05, 17.06 всех форм обучения. - Красноярск: КГТА, 1996. - 60 с.

26. Филиппов Ю.А. Машины и оборудование лесного комплекса: Дипломное проектирование: Учебное пособие для студентов специальности 17.04.02 всех форм обучения. - Красноярск: СТИ, 1993. - 124 с.

27. Фонкин В.Ф. Справочник мастера инструментальщика деревообрабатывающего предприятия. - 4-е изд., перераб. - М.: Лесная промышленность, 1984. - 176 с.

28. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для техникумов. - М.: Машиностроение, 1970. - 351 с.

Размещено на Allbest.ur