Станок СР4-1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ И ИНСТРУМЕНТЫ

Введение

Настоящее издание содержат методические указания по выполнению курсовой работы, предусмотренной рабочей программой дисциплины «Деревообрабатывающие станки и инструменты» для студентов 3 курса специальности 250403 «Технология деревообработки».

Курсовая работа по дисциплине «Деревообрабатывающие станки и инструменты» является заключительным этапом изучения дисциплины, позволяющим студенту проявить и закрепить свои знания, полученные по данному курсу как на лекциях и при выполнении лабораторных работ, так и по другим общетехническим и специальным дисциплинам - машиностроительному черчению, деталям машин, гидравлике, технической механике и т.д.

Целью данного издания является освоение методики анализа конструкций деревообрабатывающих станков с различными исполнениями механизмов резания и подачи. Такой анализ базируется на технологических и кинематических расчетах, позволяющих оценить и рационально использовать технологические возможности станка, вскрыть недостатки конструкции, дать возможные направления его модернизации.

В курсовой работе студент проводит конструктивный анализ одного из типовых деревообрабатывающих станков. Такой анализ включает:

- описание назначения станка и его техническую характеристику;

- описание функциональной, кинематической и пневматической (гидравлической) схем станка;

- кинематический расчет станка, расчет баланса расхода мощности и составление ручьевой диаграммы;

- технологические расчеты (расчеты скоростей подачи по мощности привода, по качеству обработки и работоспособности режущего инструмента, расчеты сил и мощности резания, тягового усилия механизма подачи, давления прижимных элементов, требуемой мощности двигателя);

- расчет параметров пневматической (гидравлической) схем станка;

- расчет производительности станка.

В ряде случаев курсовая работа может быть посвящена модернизации отдельных узлов станка с целью улучшения его технических показателей - производительности, точности и качества обработки, безопасности эксплуатации, надежности, снижения энергозатрат и т.д.

Курсовое проектирование проводится, в основном, с использованием альбомов чертежей деревообрабатывающего оборудования в пяти частях, разработанных на кафедре станков и инструментов МГУЛ.

1. Содержание курсовой работы

Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.

Расчетно-пояснительная записка включает в себя следующие основные разделы:

1. Задание на курсовую работу (бланк задания заполняет преподаватель).

2. Оглавление.

3. Введение (цель и задачи работы, ее актуальность).

4. Общая часть (назначение и техническая характеристика станка). Описание конструкции станка с составлением спецификации к общему виду.

5. Описание схем станка.

6. Анализ конструкций станков аналогичного технологического назначения.

7. Расчетная часть. Технологические и конструкторские расчеты.

8. Расчет производительности станка.

9. Выводы (Заключение).

10. Список использованной литературы.

Графическая часть выполняется на листе формата А1 и включает вид общий станка, функциональную, кинематическую и гидро - (пневмо) схему.

2. Оформление курсовой работы

2.1 Оформление пояснительной записки курсовой работы

При оформлении записки руководствуются положениями ГОСТ 2.105-95 [6], ГОСТ 2.106-95 [7], ГОСТ 7.32-2001 [11]. Формат бумаги А4 (210х297) по ГОСТ 2.301-68 [9].

Текст располагается на одной стороне листа. На листе оставляются поля: левое - не менее 30 мм, правое - не менее 10 мм, верхнее - не менее 15 мм, нижнее - не менее 20 мм. В связи с тем, что курсовая работа выполняется в учебных целях, основная надпись и рамка на листах пояснительной записки могут отсутствовать.

Нумерация страниц и размещение на них текста должны соответствовать требованиям ГОСТ 7.32-2001 [11]. Страницы должны быть пронумерованы от титульного листа до последней страницы, включая все рисунки и таблицы, которые расположены на отдельных страницах. На титульном листе номер не ставится, на последующих страницах номер проставляется арабскими цифрами в правом верхнем углу. Точку после номера страницы не ставят.

При составлении и оформлении записки следует руководствоваться национальными стандартами, входящими в системы проектно-конструкторской и технологической документации (ЕСКД, ЕСТД, ЕСТПП), систему стандартов в области охраны окружающей среды, безопасности труда (ССБТ), системой стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу.

Расчетно-пояснительная записка может содержать и перечень условных обозначений, символов, единиц и терминов, а также приложения.

Титульный лист выполняют по ГОСТ 2.105-95 [7] (Приложение А).

Содержание включает наименование всех разделов, подразделов пунктов и приложений пояснительной записки с указанием номеров страниц, на которых размещается начало материала разделов (подразделов, пунктов и приложений).

Перечень условных обозначений, символов, единиц и терминов представляется в виде отдельного списка. Он располагается столбцом, в котором слева (в алфавитном порядке) приводят, например, сокращение, справа - его детальную расшифровку.

Введение должно содержать краткую оценку современного состояния решаемой при курсовом проектировании задачи, обоснование выполнения работы, ее цель и основные задачи, данные об актуальности и новизне. Содержание введения должно непосредственно относиться к разрабатываемой теме.

Основная часть записки делится на разделы, подразделы и пункты, которые должны содержать описание и обоснование принятых в работе решений, необходимые расчетные и справочные материалы. При этом исходные данные, принятые в обоснованиях и расчетах, подтверждаются ссылками на чертежи графической части работы. Разделы по своей структуре определяются особенностями темы. Каждый раздел начинается с новой страницы.

Нумерация разделов, подразделов и пунктов, написание и размещение в тексте их названий, нумерация формул, оформление и нумерация таблиц и иллюстраций, а также ссылки на источники, формулы, иллюстрации и таблицы должны соответствовать требованиям ГОСТ 7.32-81 [12].

Разделы, подразделы и пункты нумеруют арабскими цифрами. Разделы и подразделы могут состоять из одного или нескольких пунктов. Если записка не имеет подразделов, то нумерация пунктов в нем должна быть в пределах каждого раздела, и номер пункта должен состоять из номеров раздела и пункта, разделенных точкой. Если записка имеет подразделы, то нумерация пунктов должна быть в пределах подраздела, и номер пункта должен состоять из номеров раздела, подраздела и пункта, например: 2. (второй раздел), 1.3.4 (четвертый пункт третьего подраздела первого раздела), 2.1.1, 2.1.2 и т.д. В конце номера пункта точка не ставится. Если раздел или подраздел состоит из одного пункта, он также нумеруется.

Разделы и подразделы должны иметь заголовки, четко и кратко отражающие их содержание. Заголовки следует писать (печатать) с прописной буквы, без точки в конце, не подчеркивая, переносы в словах не допускаются. Расстояние между заголовком и текстом должно быть от 10 до 15 мм.

Текст пояснительной записки должен быть кратким, четким, изложенным в логической последовательности, не допускающим различных толкований.

В тексте записки не допускается:

применять обороты разговорной речи, техницизмы и профессионализмы;

применять для одного и того же понятия различные термины;

применять произвольные словообразования;

применять сокращения слов, кроме установленных правилами русской орфографии и стандартами;

сокращать обозначение единиц физических величин, если они употребляются без цифр.

При изложении обязательных требований к объекту в тексте должны применяться слова «должен», «следует», «необходимо», «требуется, чтобы», «разрешается только», «не допускается», «запрещается», «не следует». При изложении других требований - «могут быть», «как правило», «при необходимости» и т.п.

В тексте, за исключением формул, таблиц и рисунков, не допускается:

применять математический знак минус перед отрицательными значениями величин (следует писать слово «минус»);

применять знак «ш» для обозначения диаметра (следует писать слово «диаметр»);

применять без числовых значений математические знаки, а также знаки № (номер), % (процент).

В тексте перед обозначением параметра должно даваться его пояснение.

В пояснительной записке следует применять стандартные единицы физических величин в соответствии с ГОСТ 8.417 [9]. Применение в одном документе разных систем обозначения физических величин не допускается. Если в тексте приводится ряд или диапазон числовых значений, выраженных в одной и той же единице физической величины, то её указывают только после последнего числового значения.

Приводя наибольшие или наименьшие значения величин, следует применять словосочетание «должно быть не более (не менее)». Приводя допустимые значения отклонений от указанных норм - «не должно быть более (менее)».

Округление числовых значений величин до первого, второго и т.д. десятичного знака должно быть одинаковым. Например, если градация толщины ленты 0,25 мм, то весь ряд толщин ленты должен быть указан с таким же количеством десятичных знаков, например 1,50; 1,75.

Формулы, за исключением формул, помещаемых в приложении, нумеруются сквозной нумерацией в пределах каждого раздела арабскими цифрами, которые записывают на уровне формулы справа в круглых скобках. Номер формулы состоит из номера раздела и порядкового номера формулы, разделенных точкой, например «(5.3)» (третья формула пятого раздела). Ссылки в тексте на порядковые номера формул дают в скобках.

В качестве символов в формулах применяют обозначения, установленные соответствующими стандартами или общепринятые в технической литературе.

Пояснения значений символов и числовых коэффициентов следует приводить непосредственно под формулой в той же последовательности, в какой они даны в формуле. Значения каждого символа и числового коэффициента следует давать с новой строки. Первая строка расшифровки должна начинаться со слова «где», без двоеточия после него.

Пример написания формул.

Плотность каждого образца с, кг/м³, вычисляют по формуле

, (1.1)

где m - масса образца, кг;

V - объём образца, м³.

Допускается не приводить значения символов, упоминаемых в тексте ранее.

Формулы следует выделять из текста свободными строками. Выше и ниже каждой формулы должно быть оставлено не менее одной свободной строки. Формулы, представляющие собой уравнения или неравенства, пишут с красной строки. Переносить формулы допускается только на математических знаках.

Если необходимы пояснения или справочные данные, то в тексте приводятся примечания. Примечания следует помещать непосредственно после текста, таблиц или графического материала, к которым относятся эти примечания, и печатать с прописной буквы с абзацного отступа. Примечания к таблицам располагаются над линией окончания таблицы.

Если примечание одно, то после слова «Примечание» ставится тире, и текстовая часть примечания печатается с прописной буквы. Одно примечание не нумеруется. Несколько примечаний нумеруются по порядку арабскими цифрами с абзацного отступа. В этом случае после слова «Примечания» никакого знака не ставится.

При ссылках в тексте записки на нормативные документы, в первую очередь - ГОСТы, указывается только их обозначение, при этом допускается не указывать год их утверждения при условии записи обозначения с годом утверждения и наименованием в разделе «Список использованной литературы».

Рисунки, за исключением рисунков приложений, следует нумеровать арабскими цифрами сквозной нумерацией в пределах каждого раздела. Номер рисунка состоит из номера раздела и порядкового номера, разделенных точкой, например, «Рисунок 2.5» - пятый рисунок второго раздела. При ссылках на рисунки следует писать»… в соответствии с рисунком 2.5».

Слово «Рисунок» и наименование помещают ниже пояснительных данных и располагают следующим образом: Рисунок 1 - Кинематическая схема. Рисунки каждого приложения обозначают арабскими цифрами с добавлением перед цифрой обозначения приложения.

Рисунки размещают сразу после ссылки на них в тексте, таким образом, чтобы их можно было читать без поворота пояснительной записки или с поворотом по часовой стрелке. Не рекомендуется помещать в пояснительной записке рисунки, размер которых превышает формат А4.

Расстояние между последней строкой предшествующего текста и рисунком, расстояние между рисунком и подрисуночным текстом, а также расстояние между подрисуночным текстом и последующим текстом раздела должно быть от 10 до 15 мм.

Рисунки не должны дублировать графическую часть работы.

Таблицы следует нумеровать арабскими цифрами сквозной нумерацией в пределах каждого раздела, за исключением таблиц приложений, нумеруемых отдельной нумерацией арабскими цифрами с добавлением перед цифрой обозначения приложения. Номер таблицы состоит из номера раздела и порядкового номера таблицы, разделенных точкой, например: Таблица 3.1 (первая таблица третьего раздела).

На все таблицы пояснительной записки должны быть приведены ссылки в тексте. Таблицу, в зависимости от её размера, помещают под текстом, в котором впервые дана ссылка на неё, или на следующей странице, а при необходимости, в приложении. Таблицу размещают таким образом, чтобы ее можно было читать без поворота пояснительной записки или с поворотом по часовой стрелке.

Слово «Таблица» следует размещать слева над таблицей, затем номер таблицы, при этом точка после номера таблицы не ставится. Наименование таблицы, при его необходимости, записывается с прописной буквы после номера через тире, при этом точка после наименования не ставится.

При переносе части таблицы на другие страницы наименование помещают только над первой частью, над другими частями пишут слово «Продолжение».

Таблицы с небольшим количеством граф допускается делить на части и помещать одну часть рядом с другой на одной странице, при этом повторять заголовок таблицы. Рекомендуется разделять части таблицы двойной линией. Графу «Номер по порядку» в таблицу включать не допускается. При необходимости нумерации показателей или параметров порядковые номера следует указывать в первой графе (боковике) таблицы непосредственно перед их наименованием.

Если все показатели, приведенные в графах таблицы, выражены в одной и той же единице физической величины, то её обозначение необходимо помещать над таблицей справа.

Включать в таблицу отдельную графу «Единицы измерений» не допускается.

Обозначение единицы физической величины, общей для всех данных в строке или графе, следует указывать после наименования строки или в заголовке графы.

Ограничительные слова «более», «не более» и др. должны быть помещены в одной строке или графе таблицы с наименованием соответствующего показателя после обозначения его единицы физической величины, при этом после наименования показателя и перед ограничительными словами ставится запятая.

Предельные отклонения, относящиеся ко всем числовым значениям величин, помещенным в одной графе, указывают в головке таблицы под наименованием или обозначением показателя.

Числовое значение показателя проставляется на уровне последней строки наименования показателя.

При отсутствии цифровых или иных данных в графах таблиц ставится тире.

Высота строк таблицы не менее 8 мм.

Допускается при небольшом числе формул, рисунков, таблиц давать их сквозную нумерацию.

При использовании в работе данных нормативной документации не следует приводить в пояснительной записке общеизвестные формулировки и переписывать нормативные требования, достаточно сослаться на первоисточник и включить его название в список используемой литературы.

При ссылке на литературный или нормативный источник ставят его порядковый номер по списку использованных источников, например [5].

2.2 Оформление графической части курсовой работы

Чертеж общего вида станка и необходимые схемы выполняются в карандаше или распечатываются на принтере в соответствии с требованиями нормативной документации, входящей в системы единой конструкторской документации (ЕСКД) и единой технологической документации (ЕСТП), как правило, на листах формата А1 (594х841) по ГОСТ 2.301-68.

При выполнении чертежей и схем небольших размеров допускается формат А1 делить на меньшие форматы в любой комбинации.

В курсовой работе общий вид станка минимум в двух проекциях представляется на половине листа формата А1 (формат А2) в соответствии с ГОСТ 2.118 и ГОСТ 2.120, выбрав соответствующий масштаб изображения. На общем виде станка (рисунок 1) должны быть представлены его габаритные, присоединительные, установочные и необходимые конструктивные размеры. Соответствующими позициями с выносками необходимо обозначить основные узлы станка, его органы управления и контроля. На общем виде допускаются разрезы, сечения, надписи и текстовая часть, позволяющие понять конструктивное устройство, взаимодействие частей и принцип работы станка.

К чертежу общего вида станка необходимо представить спецификацию основных узлов станка.

Далее оставшуюся свободной части листа, соответствующую формату А2, делим на два формата А3, на которых должны быть представлены схемы станка - функциональная, кинематическая, либо пневмо - (гидро-) кинематическая.

Функциональная схема выполняется с обозначением всех показанных на ней элементов, векторов скоростей резания и подачи, удаляемого припуска, усилий прижима и т.д. Допускается функциональную схему изображать в аксонометрической проекции. Масштаб изображения функциональной схемы не лимитируется, однако следует стремиться к наиболее полному заполнению поверхности листа.

Кинематическая схема вычерчивается на плоскости или в аксонометрии в соответствии с ЕСКД (ГОСТ 2.703, ГОСТ 2.721, ГОСТ 2.770).

Пневмо - (гидро-) схема вычерчивается, как правило, на плоскости в соответствии с ЕСКД (ГОСТ 2.704, ГОСТ 2.780). На схеме над штампом основной надписи располагается спецификация входящих в нее элементов. В ряде случаев допускается объединять кинематическую схему с пневматической или гидравлической, не нарушая требований соответствующих стандартов оформления. В таком случае схема будет обозначаться индексом ПК3 (пневмокинематическая принципиальная) или ГК3 в основной надписи чертежа.

Размеры и расположение граф основной надписи для чертежей курсовой работы должны соответствовать ГОСТ 2.104-95 [5].

Документы курсовой работы в основной надписи обозначаются по следующей схеме: 250403КР.23.00.000ХХ, где 250403 - код специальности; КР - курсовая работа; 23 - порядковый номер (шифр) студента по списку в группе; 00 - номер совокупности сборочных единиц (групп) или номер сборочной единицы, входящей в группу (узлового чертежа); 000 - номер детали; ХХ - вид документа; он имеет следующий шифр: ВО - чертеж общего вида; СБ - сборочный чертеж; Ф2 - схема функциональная; КЗ - схема кинематическая принципиальная.

В работе, как правило, номер совокупности сборочных единиц и номер детали не ставятся, замещаясь нулями, поскольку графическая часть включает лишь чертеж общего вида станка и его основные схемы.

Над основной надписью (штампом) может размещаться текстовая часть (технические требования, технические характеристики и т.д.), необходимые для разработки рабочих чертежей. Технические требования записываются пунктами со сквозной нумерацией.

Спецификации оформляются в соответствии с ГОСТ 2.108-95 [8] на листах формата А4 (210 х 297). Спецификации и другие конструкторские и технологические документы оформлять в виде приложений не допускается. Эти документы допускается подшивать в одной папке с пояснительной запиской после ее последней страницы. Они не вносятся в содержание.

Наличие ошибок, несоблюдение требований нормативной документации и небрежность в оформлении пояснительной записки, чертежей и другого графического материала могут существенно повлиять на оценку по курсовой работе.

Пояснительная записка и графический материал подписываются автором работы и руководителем.

3. Порядок выполнения работы

Рассмотрим порядок выполнения работы на примере конструктивного анализа одностороннего рейсмусового станка СР4-1.

3.1 Общая часть

3.1.1 Назначение и техническая характеристика станка

Деревообрабатывающий рейсмусовый станок модели СР4-1 относится к группе односторонних рейсмусовых станков. Станок предназначен для продольного фрезерования заготовок в заданный размер по толщине путем удаления материала со стороны заготовки, противоположной базовой. Станок относится к универсальному оборудованию с широкой областью применения в деревообработке - мебельные, столярно-строительные производства, судостроение, вагоностроение и др.

Станок изготовлен заводом «Красный Металлист», г. Ставрополь, Россия.

Далее следует представить в табличном виде техническую характеристику станка, как это выполнялось в лабораторных работах по курсу дисциплины.

3.1.2 Описание конструкции станка

По альбому чертежей конструкций деревообрабатывающих станков, полученному на кафедре (или другим литературным или конструктивным источникам), студент знакомится с общим видом станка, конструкцией его основных узлов, функциональной, кинематической и пневматической схемами. В соответствии с рис. 1 дается спецификация указанных узлов и механизмов станка, последовательно описывается их техническое назначение.

3.1.3 Анализ схематики станка

Функциональная (технологическая) схема (рисунок 2) показывает взаимодействие обрабатываемой заготовки с режущим (или иным) инструментом, базирующими, подающими, направляющими и другими элементами машин, в том числе и элементами безопасности - противовыбрасывателями, стружкоприемниками и т.д. Схема вскрывает технологическую сущность рабочих процессов, но не содержит данных, каким образом достигаются необходимые движения элементов машины.

Кинематической называют схему, изображающую способ передачи движений от двигательного механизма к исполнительному. По ней прослеживаются все кинематические связи и рассчитываются скорости перемещения, частоты вращения и т.д.

Пневматическая (гидравлическая) схема показывает состав и соединения элементов, входящих соответственно в пневматические (гидравлические) системы машины.

Эти схемы используются для описания конструкции станка и принципа его работы. Поскольку данный станок не оснащен пневмо- или гидрооборудованием, то и соответствующие схемы у него отсутствуют, и естественно в данном анализе рассматриваться не будут.

Как видно из функциональной схемы, данной рисунке 2, процесс продольного фрезерования заготовки 1 выполняется ножевым валом 4 при движении подачи заготовки по столу 2 (подвижное базирование). Расстояние от рабочей поверхности стола 2 до окружности резания ножевого вала 4 определяет размер получаемой детали по толщине. Толщина срезаемого слоя равна t.

Подача заготовки выполняется верхними рифленым 8 и гладким 6 приводными вальцами. Нижние вальцы 3 устанавливаются в столе 2 станка так, что их цилиндрическая поверхность возвышается над столом на 0,1 … 0,25 мм (в зависимости от материала, шероховатости поверхности, влажности материала заготовки).



Рисунок 2. Функциональная схема станка рейсмусового одностороннего модели СР 4-1

Применение вальцов 3 позволяет уменьшить коэффициент трения заготовки по столу и как следствие необходимую силу прижима вальцов 8 и 6, а также силы сопротивления подаче и мощность привода подачи. Расположение верхних и нижних вальцов «по трапеции» позволяет исключить «подрыв» заготовки при ее входе в контакт с ножевым валом и выходе из контакта.

Передний секционный и задний прижимы скольжения 7 должны обеспечивать устойчивый прижим заготовки к столу 2 станка. Одновременно они локализуют зону обработки, что улучшает процесс удаления отходов резания системой аспирации. Передний прижим предотвращает процесс образования опережающей трещины в процессе обработки.

Стол 2 имеет возможность настроечного перемещения по высоте на заданный размер обработки по толщине детали с помощью винтов 5.

Секционная «когтевая» завеса 9 предотвращает выброс заготовки 1 из зоны резания станка.

На кинематической схеме, представленной на рисунке 3, показаны механизмы резания, подачи и размерной настройки стола станка.

В качестве режущего инструмента на одностороннем рейсмусовом станке используется ножевой (рабочий) вал. Необходимость установки инструмента между опор определяется использованием инструмента значительной длины со сменными ножами, а также большими массой инструмента и силами резания.

Ножевой вал 16 станка приводится во вращение от асинхронного электродвигателя 23 (n =2900 мин^-1) через шкивы 22 и 21 клиноременной передачи. Шкив 13 колодочного тормоза с электромагнитным приводом обеспечивает останов ножевого вала после выключения механизма резания.

Механизм подачи станка состоит из электродвигателя, передаточного механизма и приводных вальцов. Передний рифленый 17, а также задний гладкий 18 вальцы приводятся во вращение от двухскоростного (n/n = 700/1430 мин^-1) асинхронного электродвигателя М2 (1) через коробку перемены передач с зубчатыми шестернями, и звездочки 28, 24, 20, 19 цепной передачи. При включении электромагнитной муфты 34, крутящий момент передается через шестерни 36, 35, 2, 4, 30, 25, 26, 3, 29, 27 на звездочку 28 и звездочки 19 и 20 привода подающих вальцов. При включении электромагнитной муфты 33, крутящий момент передается через шестерни 32, 31, 2, 4, 30, 25, 26, 3, 29, 27 на звездочку 28 и звездочки 19 и 20 привода подающих вальцов. Звездочка 24 является натяжной.

Размерная настройка стола станка по высоте выполняется маховиком 8. Вращение от маховика 6 передается через цепную передачу со звездочками 9 и 7 на червячный редуктор 10 и далее через конические шестерни 6 и 23, 5 и 26 на винты 11, 12. Вращение винтов преобразуется винтовой передачей в поступательное движение гаек, смонтированных в основании стола. В результате чего стол перемещается по высоте.

3.1.4 Кинематические расчеты станка

Кинематические расчеты частоты вращения ножевого вала, скорости резания, скоростей вальцовой подачи и механизма размерной настройки стола по высоте выполняются по кинематической схеме (рис. 3).

Частота вращения ножевого вала, n (мин^-1)

 (3.1)

Во всех механизмах резания с вращательным движением режущего инструмента скорость V_Г (м/с) главного движения зависит от частоты вращения n16 (мин^-1) инструмента и его диаметра D16 (мм)

(3.2)

Использование двухскоростного электродвигателя и двухскоростной коробки перемены передач обеспечивает получение четырех частот вращения n_в1, n_в2, n_в3, n_в4 подающих вальцов, мин^-1:

;

;

; ;

; .

Перемещение стола по высоте при повороте маховика на один оборот может быть рассчитано по формуле

.

Рассчитанные параметры кинематической схемы заносятся в сводную таблицу (пример оформления расчета для абстрактного станка с кинематической схемой по рисунку 4, а, дан в таблице 1).

Таблица 1 - Результаты кинематического расчета

Наименование элементов	Характеристика элемента схемы	Передаточное число, U?	Частота вращения вала n, 1/мин	Скорость подачи Vs, м/мин	Скорость резания Vг, м/с
	D, мм	Z
Вал І эл/двигат.				1500
Шкив D1	181		1,56
Шкив D2	116		1,56
Вал ІІ				2340
Шестерня Z1		22	0,286
Зубч. колесо Z2		77	0,286
Вал ІІІ				668
Звездочка Z3		26	0,351
Звездочка Z4		74	0,351
…		…	…	…
Вал Х (подающ)	120			32	12
ВалХІ (эл/двигат.)				3000
Шкив D3	176		1,76
Шкив D4	100		1,76
ВалХІІ (ножевой)	128			5280		35,4

В процессе работы станка часть мощности двигателя теряется на элементах кинематики при движении энергетического потока от двигательного механизма к исполнительному. Наглядную картину потерь мощности на различных элементах кинематической схемы дает ручьевая диаграмма потерь. Для построения диаграммы последовательно проводятся расчеты мощности, отводимые после каждого элемента кинематической схемы с учетом его КПД (з_i). Затем определяются потери в каждом из них. Расчет производится в табличной форме (таблица 2). Значения КПД отдельных звеньев и передач приведены в таблице приложения Г.

Общий коэффициент полезного действия з передаточного механизма, состоящего из К элементов, равен:

з = з₁ з₂ з₃ …з_к. (3.3)

Мощности на отдельных элементах передаточного механизма уменьшаются пропорционально величинам потерь по ходу движения потока мощности от двигателя до рассматриваемого элемента.

Мощность на валу исполнительного механизма P_s составляет:

P_s =P_дв * з. (3.4)

3.1.5 Общая характеристика функциональных узлов станка

Устройства базирования. На станке используется подвижное (скользящее) базирование заготовки 1 (рисунок 2). Рабочая плоскость стола 2 является главной установочной поверхностью станка, по которой при подаче перемещается главная технологическая база заготовки 1.

Устройства прижима. Устройствами прижима на станке являются верхние подающие вальцы 6 и 8, а также прижимы скольжения 7.

Механизм главного движения. По конструктивному признаку механизм резания станка выполнен в виде рабочего вала с расположением инструмента между опор. По характеру движения ножевой вал относится к инструменту с вращательным движением, выполняющим функции фрезерования.

Механизм подачи. Механизм подачи рифленым и гладким приводными вальцами относится к группе механизмов прямолинейного поступательного движения с фрикционной связью рабочего органа с заготовкой.

3.1.6 Анализ конструкций станков аналогичного типа

Станок СР4-1 является представителем гаммы отечественных односторонних рейсмусовых станков, объединяющей станки с различной шириной фрезерования 415 (СР4-1), 630 (СР6-10), 810 (СР8-2) и 1320 мм (СР12-3). Станки выполнены по одной функциональной схеме.

Однако кинематика таких станков может отличаться. У станков с шириной стола от 630 мм вводится наряду с ручным перемещением стола и механизированное его перемещение от отдельного электродвигателя.

Существуют станки, у которых вальцы, установленные в столе станка, выполняются приводными для повышения тяговой способности механизма подачи. С этой же целью некоторые фирмы выпускают станки, в которых базовая поверхность стола покрыта тефлоном для снижения трения заготовки по столу.

Скорость подачи у рейсмусовых станков может регулироваться плавно с помощью вариатора или регулируемого электропривода, либо ступенчато, как в рассматриваемом станке.

Как правило, передний подающий валец у более тяжелых станков выполняется секционным для обеспечения возможности одновременной обработки заготовок в несколько ручьев с целью повышения производительности.

При изменении толщины обрабатываемых деталей на рейсмусовых станках положение стола относительно пола изменяется, что создает определенные трудности при встраивании таких станков в линии.

Таблица 2 - Расчеты потерь мощности в кинематической цепи

Наименование i - го элемента	КПД i-го элемента, з	Мощность, отводимая после i - го элемента, кВт Pi=Pi-1* з	Потери мощности в i - том элементе, кВт P?i = Pi-1 - Pi
Ременная передача	0,96	Р1 = Рдв * 0,96 = 1,2 * 0,96 = 1,15	Рдв - Р1 = 1,2 - 1,15 = 0,05
Подшипник качения	0,99	Р2 = 1,15 * 0,992 = 1,13	Р?2 = 1,15 - 1,13 = 0,02
…	…	…	…
Цилиндрическая зубчатая передача	0,98	Pi = Pi-1 * 0,98	P?i = Pi-1 - Pi-1* 0,98 = Pi-1 * (1 - 0,98)
…	…	…	…
Подшипник скольжения	0,98	Pк = Pк-1 * 0,98	P?к = Pк-1 * (1 - 0,98)
…	…	…	…

Подобным образом в курсовой работе проводится анализ конструкций аналогичных станков других типов и другого технологического назначения.

4. Расчетная часть

Расчетная часть курсовой работы включает в себя следующие расчеты:

Технологические (задачи технолога, позволяющие определить возможности станка)

- скорость подачи по мощности установленного двигателя привода механизма резания;

- скорость подачи по заданному качеству обработанной поверхности;

- скорость подачи по работоспособности режущего инструмента;

- силы и мощность резания;

- производительность станка.

Конструкторские

- определение тягового усилия механизма подачи (МП);

- определение давления прижимных элементов МП;

- определение мощности привода МП;

- кинематический расчет цепей станка;

- расчет баланса мощности и составление ручьевой диаграммы;

- расчет параметров гидравлической (пневматической) системы.

4.1 Технологические расчеты

Выполнение технологических расчетов производится в соответствии с методиками, изложенными в цикле лекций первой части дисциплины «Оборудование отрасли», посвященной вопросам резания древесины и дереворежущему инструменту в соответствии с алгоритмами решения таких задач. Подробно методики решения инженерных задач по типовым процессам резания изложены в разделе 3 учебного пособия [10].

4.1.1 Алгоритмы решения типовых расчетных задач для процессов резания

При составлении алгоритма для заданной расчетной задачи и ее решения рекомендуется пользоваться учебным пособием [10]. Для этого следует придерживаться следующей последовательности:

Однозначно уяснить цель расчета и выбрать (по смыслу, памяти, учебнику или справочнику) конечную расчетную формулу и описание ее символов.

Наметить путь решения задачи и, анализируя его, убедиться, что избранный путь вполне однозначен.

Четко установить для каждого шага действий, что должно стать результатом.

Далее приведены алгоритмы решения типовых задач в общем виде.

1. Расчет мощности резания Р_р.

В табл. 8 показана последовательность действий, необходимых и достаточных для составления алгоритма расчета мощности резания в любом конкретном процессе. Составителю требуется только уточнить зависимость для величин 3-й колонки таблицы и подготовить справочные материалы для выбора а_попр и К_т (зависимости, требующие обращения к справочным материалам, помеченным знаком «С» в рамке).

2. Расчет сил резания F_x,F_y,F_z,F_s,FN.

Для расчета координатных сил резания студент должен составить простейшие алгоритмы, руководствуясь основными представлениями о конкретном расчетном процессе и методическими положениями табл. 9.

3. Расчет мощности подачи P_П = F_s · v_s 60.

4. Прогнозирование качества обработки R_{m max}.

В современных инженерных расчетах резания оценка качества обработки ограничивается одним из параметров шероховатости - обычно R_{m max} по ГОСТ 7016-82. Составляемый алгоритм для конкретного процесса должен в результате давать:

- оценку ожидаемого уровня шероховатости обработанной поверхности по кинематическим неровностям (глубине волн, рисок);

- то же, по неровностям разрушения (глубине вырывов).

Общие методические рекомендации по составлению алгоритмов содержит табл. 10.

5. Расчет наибольшей допустимой скорости подачи Vs_(p) no заданной мощности резания.

Логика расчета проста: по известной величине Р с помощью расчетной формулы для табличной касательной силы (расчетная формула для F_хт есть преобразованная «объемная» формула мощности резания) и справочных таблиц, однозначно связывающих F_хт с а_ср, устанавливается наибольшая допустимая толщина срезаемого слоя; далее по а_ср вычисляется подача на режущий элемент S_z(p) и скорость подачи v_s(p). Правильно составить подробный алгоритм расчета помогут указания табл. 11.

6. Расчет наибольшей допустимой скорости подачи v_s(R) по заданному уровню шероховатости обработанной поверхности.

Очевидно, что эта задача, обратная рассмотренной в пункте 3. Соответственно, обратным должен быть и порядок действий (табл. 12).

7. Расчет наибольшей допустимой скорости подачи v_s(a) no работоспособности (предельным возможностям) режущего инструмента.

Расчеты такого рода конкретны, поэтому алгоритмы должны составляться с учетом цели расчета, процесса резания, типоразмера режущего инструмента.

станок графический резание

4.1.2 Составление рабочего алгоритма решения задачи для конкретного процесса резания и порядок его реализации

Приступая к решению задачи по заданному процессу резания, студент должен самостоятельно составить рабочий алгоритм, т.е. выписать все расчетные формулы (с учетом принятых размерностей величин), однозначно указать порядок вычислений по этим формулам (стрелками), включая обращения к справочным материалам (в алгоритме должны быть указаны шифры справочных материалов, под которыми они даны в приложениях к настоящему пособию).

Для этого необходимо:

а) установить тип решаемой задачи;

б) в § 26 [10] найти общие методические рекомендации по решению задачи данного типа и изучить их;

в) выписать необходимые расчетные формулы для данного процесса резания;

г) установить величины, подлежащие определению с помощью справочных материалов, отыскать эти справочные материалы в приложениях и выписать их шифры;

д) записать рабочий алгоритм решения задачи и сравнить его с контрольным;

е) из рабочих алгоритмов выбрать расчетные формулы, начиная с конца алгоритма, подставить в них исходные данные, провести вычисления и к полученным ответам написать соответствующую размерность;

ж) по выполненным расчетам построить поясняющие рисунки: схемы процессов резания, в масштабе, с указанием заданных параметров и полученных сил резания.

4.1.3 Расчет производительности станка

Деревообрабатывающее оборудование может работать в проходном и цикловом режимах. Производительность определяется: для оборудования проходного типа

, шт.; (4.1)

для позиционного оборудования

, шт.; (4.2)

где Т - продолжительность наблюдения (мин, час, смена); К_П - коэффициент производительности; К_И - коэффициент использования; V_S - скорость подачи, м/мин; L - длина заготовки, м; Z - число одновременно обрабатываемых заготовок, шт.; t_ц - время цикла, мин.

Время цикла определяется как сумма продолжительности вспомогательных операций и рабочего времени, затрачиваемого непосредственно на выполнение технологической операции при обработке (резание, шлифование, прессование и т.п.)

Значение коэффициентов К_П и К_И для различных видов оборудования можно рассчитать по формулам, данным в главе 28 [13]. В технической литературе эти коэффициенты могут быть названы соответственно: использования машинного времени и использования рабочего времени.

В нашем примере расчет производительности станка ведем по формуле (32), поскольку рейсмусовый станок СР4-1 является станком проходного типа.

На этом станке можно обрабатывать одновременно только одну заготовку, поскольку подающий валец несекционный, т.е. Z = 1. При подаче торец в торец заготовок длиной L = 1,5 м на скорости V_S =12 м/мин (как пример) и наиболее типичных К_П = 0,75 и К_И = 0,80 при продолжительности смены Т = 480 мин, получим:

П_СМ = (480 · 12 · 1 · 0,75 · 0, 80) / 1,5 = 2304 штук в смену.

4.2 Конструкторские расчеты

4.2.1 Расчет тягового усилия механизма подачи

Следующим этапом курсовой работы является определение тягового усилия механизма подачи для обеспечения выполнения технологического процесса - пиления, фрезерования, сверления и т.д. В деревообрабатывающем оборудовании наибольшее распространение получили вальцовые, конвейерно-гусеничные и вальцово-гусеничные механизмы подачи фрикционного типа, обеспечивающие эффективную подачу заготовок при проходном способе обработки.

Силой тяги (тяговым усилием) называют силу F_т, Н, которую необходимо приложить к заготовке для осуществления движения подачи. Движение возможно, если

, (4.3)

где Fc - сила сопротивления подаче, Н.

Сила тяги рифленого подающего вальца F?_тв (рис. 5, а) равна

; (4.4)

гладкого подающего вальца F??_ТВ (рис. 5, б)

; (4.5)

гладкого подающего вальца, работающего по схеме (рис. 5, в)

; (4.6)

подающего конвейера F_ТК (рис. 5, г)

, (4.7)

где F?_Q и F??_Q - сила давления на древесину соответственно рифленого и гладкого подающих вальцов, Н;

F?_q и F??_q - сила давления соответственно контактирующего элемента скольжения и качения, Н;

ц₁ и ц₂ - коэффициенты сцепления рифленого и гладкого вальцов с древесиной (Приложения Д и Е);

ц₃ - коэффициент сцепления гусеничного конвейера с древесиной (Приложение Ж);

G_d - сила веса детали, Н.

Силы сопротивления подаче F_c вследствие трения заготовки об элементы станка для рассмотренных выше схем соответственно определяются из уравнений:

Расчетные схемы для определения тяговых усилий механизмов подачи фрикционного типа

а) µ/r?_к; (4.8)

б) ; (4.9)

в) ; (4.10)

г) , (4.11)

где F?_св и F??_св - усилие сопротивления подаче соответственно при рифленом и гладком вальцовом механизмах;

F_ск - то же при гусеничном;

м - коэффициент трения качения гладких вальцов (роликов) по древесине;

ѓ - коэффициент трения скольжения древесины по стали (в начале движения ѓ = 0,6, во время движения - 0,4);

ѓ₁ - коэффициент трения скольжения в направляющих (ѓ₁= 0,15 - 0.25);

r?_к - радиус к - го неприводного вальца (поддерживающего ролика), расположенного в столе станка, см;

r_i - радиус i - го прижимного ролика, см;

G_к - сила веса верхней части конвейера, Н.

Для обеспечения надежной подачи заготовки механизмом подачи станка необходимо выполнить условие:

, (4.12)

где б - коэффициент запаса, равный 1,3 … 1,5;

? F_c - сумма сил сопротивления подаче.

Сумма сил сопротивления подаче ?F_c включает следующие составляющие:

, (4.13)

где ?F_s - сумма всех составляющих сил резания, направленных навстречу подаче;

?F - сумма сил трения, противодействующих подаче.

Методика расчета составляющих сил резания, направленных навстречу подаче, подробно представлена выше, а также в целом ряде источников [12, 13]. В данном случае мы подробно остановимся на методике расчета суммарной силы трения ?F, противодействующей подаче.

Преобразуем функциональные схемы станков с типовыми механизмами подачи в расчетные, расставив на них действующие силы (рисунок 6).

Для станков с вальцовой подачей (рис. 6, а, б) суммарная сила трения

, (4.14)

где ?F_св - суммарная сила трения при вальцовой подаче, Н;

- суммарная сила трения от воздействия m прижимов с контактирующими элементами скольжения, Н;

Функциональные схемы станков: а) круглопильный с вальцовой подачей; б) продольно - фрезерный с вальцовой подачей; в) круглопильный с конвейерно-гусеничной подачей

- то же от воздействия n прижимов с контактирующими элементами качения, Н;

- сила трения от воздействия на заготовку неприводных роликов, расположенных в столе станка под подающими вальцами, Н;

- сила трения детали о стол станка, Н; F?_qj - давление j - го прижима с контактирующим элементом скольжения, Н; F??_qi - давление i - го прижима с контактирующими элементами качения, Н; m и n - соответственно общее количество прижимов с контактирующими элементами скольжения и качения; r_i - радиус i-го прижима качения (вальца), см; F_Qк - давление к - го подающего вальца, Н; l - общее количество подающих вальцов; r_к - радиус к - го неприводного ролика (вальца), расположенного в столе станка, см.

C учетом выше изложенного

. (4.15)

При расчетах механизмов подачи следует учитывать:

1) при наличии на станке прижимов с контактирующими элементами лишь одного типа (например, только элементами качения), члены уравнения (4.15), описывающие воздействие прижимов другой конструкции (скольжения), приравниваются к нулю;

2) на практике, как правило, с целью унификации конструкции станка принимают r₁ = r₂ = … r_i, r?₁ = r?₂ = … r?_к, F??_q1 = F??_q2 = … = F??_qj; при одинаковой конструкции подающих вальцов (например, все подающие вальцы - рифленые) допускается, что F?_Q1 = F?_Q2 = … = F?_Qк.

Для рейсмусового станка, рассматриваемого в данном примере и относящегося к группе продольно-фрезерных станков, на основе его функциональной схемы составим расчетную схему сил, действующих на элементы станка в процессе обработки заготовки (рисунок 6, б):

.

Принимаем r?₁ = r?₂= r?.

Тогда

. (4.16)

4.2.2 Расчет силы давления подающих вальцов и прижимных элементов

Обрабатываемая заготовка, двигаясь через станок, попеременно занимает три позиции. Самый стабильный процесс подачи соответствует той позиции, когда заготовка подается одновременно передней и задней группами подающих вальцов (или прижимается к конвейеру этими группами), воспринимая усилие резания F_s, направленное против подачи. Более тяжелыми (экстремальными) режимами для механизма подачи являются позиции, когда при наличии усилия резания F_s тяговое усилие развивается воздействием либо только передней, или только задней группой подающих (прижимных) вальцов, т.е. в начале резания или в конце его. На рисунок 6 а, б, в соответствующее положение заготовки показано пунктирной линией.

Используя рассмотренные ранее положения, определим тяговые усилия, соответствующие экстремальным условиям работы станков, когда заготовка подается (прижимается) только передними или задними вальцами.

(4.17)

,

где Fтв1 - тяговое усилие, развиваемое передней группой из p вальцов, Н; Fтв2 - тяговое усилие, развиваемое задней группой из (l - p) вальцов, Н; FQк - давление к - го рифленого подающего вальца; ц1 - коэффициент сцепления рифленого вальца с древесиной (Приложение Д).

В продольно-фрезерных станках с задними гладкими подающими вальцами:

(4.18)

где - Fтв - тяговое усилие, развиваемое задней группой из (l - p) гладких подающих вальцов; FQк - давление к - го гладкого подающего вальца; ц2 - коэффициент сцепления гладкого вальца с древесиной (Приложение Е).

В станках с конвейерной подачей:

, (4.19)

где F_тк1 - тяговое усилие от передней группы pґ прижимов скольжения и pґґ прижимов качения (роликов); F_тк2 - тяговое усилие от задней группы (m - pґ) прижимов скольжения и (m - pґ) роликов; ц₃ - коэффициент сцепления конвейера с древесиной (Приложение Ж).

При F_Q1 = F_Q2 = … F_Qк, F_Q1 = F_Q2 = … F_Qк, F_q1 = F_q2 = … F_qj, F_q1 = F_q2 = … F_Qi, и одинаковом количестве подающих вальцов (прижимов), расположенных перед режущим инструментом и позади него, т.е.