Дипломная (вкр): Модернизация механизма резания фрезерно-брусующего станка ФБС-400

 (17)

Углa:

 (18)

Площадь сегмента

 (19)

Ширина сегмента, равная средней ширине фрезерования

 (20)

Средняя высота срезаемого слоя

 (21)

.1.3 Расчет режимов резания для конической фрезы

Расчеты представлены на рисунках 3.1 и 3.2.

Рисунок 3.1 - Размеры срезаемого слоя при пилении

Рисунок 3.2 - Схема к расчету ширины и высоты фрезерования

Скорость главного движения при фрезеровании

 (22)

Угол встречи зубьев фрезы с волокнами древесины

 (23)

Угол контакта зуба фрезы с древесиной

 (24)

Длина дуги контакта фрезы с заготовкой

 (25)

Режущая кромка конической фрезы выполняет продольно-поперечно-торцовое резание с углами φн = 60º (острый угол между режущей кромкой и волокнами древесины), φв = 68,75º

Фиктивная сила резания

 (26)

Касательное давление срезаемого слоя на переднюю поверхность зуба фрезы при продольно-поперечно-торцовом резании

Величина затупления режущей кромки зуба

 (28)

Коэффициент затупления зуба пилы при  = 6 мкм

 (29)

Толщина срезаемого слоя при фрезеровании

 (30)

Удельная сила резания при фрезеровании

 (31)

Мощность фрезерования при длине режущей кромки зуба bзф = 15 мм

 (32)

Общая мощность на пильно-фрезерном шпинделе равна

 (33)

.1.4 Расчет шпинделя на кручение и изгиб

Расчет представлен на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Схема и эпюра изгибающих моментов.

Из расчетов сил резания получаем;

 (34)

Из чертежа фрезерно-пильного механизма нам известны расстояния:

Произведем необходимые расчеты.

; (35)

; (36)

 (37)

; (38)

; (39)

 (40)

; (41)

; (42)

 (43)

 (44)

 (45)

 (46)

Определим максимально допустимый крутящий момент на валу фрезерно-пильного узла и проверим, превысит или нет значение существующего момента.

 (47)

где:  - предел прочности материала,  МПа;- больший диаметр вала, мм;- меньший диаметр вала, мм.

Определим значение существующего момента.

 (48)

 (49)

где:  - общая мощность пиления и фрезерования, кВт;

 - частота вращения электродвигателя, об/мин.

Крутящий момент при максимальной толщине обработки не превышает допустимого.

Расчет режимов резания для сварной торцово-конической фрезы

Расчет режимов резания для подрезной пилы

Находим окружной шаг зубьев пилы

 (50)

Высота пропила при формировании пласти бруса

 (51)

Угол контакта пилы с бревном

 (52)

Угол встречи зубьев пилы с волокнами древесины

 (53)

Длина дуги контакта пилы с заготовкой

 (54)

Ширина пропила

 (55)

Скорость главного движения примем равной 50 м/с, тогда найдем число оборотов

 (56)

 (57)

Удельное сопротивление резанию при пилении

 (58)

где  - угол резания зуба, град; V' - условная скорость резания, м/с, причем если V < 50 м/с , то V' = (90 - V ), иначе V' = V, где V - скорость главного движения.

Величина затупления режущей кромки зуба

 (59)

Коэффициент затупления зуба пилы при = 10 мкм

 (60)

При подаче на зуб фрезы Szф = lщ = 13,33 мм найдем скорость подачи бревна

 (61)

Подача на зуб пилы

 (62)

Толщина срезаемого слоя

 (63)

Удельная сила резания при продольном пилении

 (64)

Мощность пиления

 (65)

Находим размеры фрезеруемого сегмента

Радиус поперечного сечения на середине длины бревна

 (66)

Угол a:

 (67)

Площадь сегмента

 (68)

Ширина сегмента, равная средней ширине фрезерования

 (69)

Средняя высота срезаемого слоя

 (70)

Расчет режимов резания для конической фрезы.

Скорость главного движения при фрезеровании

 (71)

Угол встречи зубьев фрезы с волокнами древесины

 (72)

Угол контакта зуба фрезы с древесиной

 (73)

Длина дуги контакта фрезы с заготовкой

 (74)

Режущая кромка конической фрезы выполняет продольно-поперечно-торцовое резание с углами φн = 60º (острый угол между режущей кромкой и волокнами древесины), φв = 77,12º

Фиктивная сила резания

 (75)

Касательное давление срезаемого слоя на переднюю поверхность зуба фрезы при продольно-поперечно-торцовом резании

Величина затупления режущей кромки зуба

 (77)

Коэффициент затупления зуба пилы при  = 6 мкм

 (78)

Толщина срезаемого слоя при фрезеровании

 (79)

Удельная сила резания при фрезеровании

 (80)

Мощность фрезерования при длине режущей кромки зуба bзф = 15 мм

 (81)

Общая мощность на пильно-фрезерном шпинделе равна

 (82)

Исходя из результатов выбираем электродвигатель АИР 280S4 с характеристиками:

Мощность электродвигателя - 110 кВт

Частота вращения вала - 1500 об/мин

Напряжение 380 В

Степень защиты - IP 54

Климатическое исполнение - У3

Масса электродвигателя - 590 кг

Расчет шпинделя на кручение и изгиб

Расчеты представлены на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - Эпюра моментов

Из расчетов сил резания получаем;

 (83)

Из чертежа фрезерно-пильного механизма нам известны расстояния:

Произведем необходимые расчеты.

; (84)

; (85)

 (86)

; (87)

; (88)

 (89)

; (90)

; (91)

 (92)

 (93)

 (94)

 (95)

Определим максимально допустимый крутящий момент на валу фрезерно-пильного узла и проверим, превысит или нет значение существующего момента.

 (96)

где:  - предел прочности материала,  МПа;- больший диаметр вала, мм;- меньший диаметр вала, мм.

Определим значение существующего момента.

 (97)

 (98)

где:  - общая мощность пиления и фрезерования, кВт;

 - частота вращения электродвигателя, об/мин.

Крутящий момент при максимальной толщине обработки не превышает допустимого.

.3 Описание конструкции торцово-конической фрезы

Фрезерная головка ФБС-400 состоит из ступицы, фланца, приваренного к ступице, 8 ножедержателей и двух ободов. Каждый ножедержатель приварен к ободам и соединительным листам. 4 нижних держателя привариваются к нижнему и центральному ободу. 4 других привариваются к центральному ободу и диску подрезной пилы. Ножи устанавливают на ножедержателях с нижней стороны и крепятся к ним прижимными планками и болтами. Подрезная пила крепится к фрезерной головке на болты с потайными головками. Ножи изготавливают из инструментальной стали.

Заключение

В представленной выпускной квалификационной работе был произведен обзор лесоперерабатывающего оборудования ведущих мировых производителей, включая: «EWD» (Германия), «LINCK» (Германия), «SODERHAMN» (Швеция), «HEINOLA» (Финляндия).

Было произведено исследование зависимости размеров щепы от скорости вращения и числа ножей, были произведены расчеты режимов резания, произведена оптимизация кинематических параметров, разработана конструкция торцово-конической фрезы и вала пильного механизма и произведены расчеты на его прочность.

Все эти данные свидетельствуют о том, что представленная в данной выпускной квалификационной работе модернизация является оправданной и целесообразной.

Список использованных источников

1.      Анурьев, В. И. Справочник конструктора машиностроителя: в 3 т. Т.2/ В. И.Анурьев. - 8-е изд. - Москва: Машиностроение, 2001. - 912 с.

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