Материал: 056-03-18_20881_414344d84720c3caeb835486fa369ceb

Контрольное домашнее задание

по дисциплине «Процессы формообразования и инструменты»

для студентов заочной формы обучения

по специальности 151031 «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям)»

Вариант № 10

1) Перечислите и охарактеризуйте элементы резца. Ответ поясните эскизом.

2) Что следует понимать под шероховатостью поверхности? Каким образом она определяется?

3) Каковы особенности стружкообразования при торцовом резании?

4) Поясните действие резца на древесину при срезании стружки, какие возникают при этом силы и напряжения?

5) Область применения легированных сталей. Укажите их марки и качественный состав.

6) Опишите операции подготовки рамных пил к работе. Какие дефекты встречаются при их подготовке, меры по устранению дефектов. Порядок установки в пильную рамку.

7) Составить кинематическую схему механизма резания круглопильного станка, если известно, что привод осуществляется через клиноременную передачу с диаметром ведущего шкива 200 мм, ведомого шкива 120 мм от электродвигателя с частотой вращения 1490 мин^-1. Определите силу и мощность резания при поперечном пилении сухих березовых заготовок высотой 50 мм со скоростью подачи 20 м/мин. Инструмент проработал 3 часа после заточки. Диаметр пилы 450 мм, число зубьев 72, толщина пилы 2,8 мм, уширение на сторону 0,7, угол резания 70 град.

8) Определить подачу на один оборот коленчатого вала (посылку) при распиловке бревен с брусовкой, диаметром в вершине 20 см пилами с разведенным зубом на лесопильной раме 2Р75-1 (ход пильной рамки 600 мм, частота вращения коленчатого вала 325 мин^-1), если требуемая шероховатость пропила 1200 мкм, шаг зубьев пил 26 мм (количество пил в поставе принять самостоятельно). Проверить посылку по шероховатости, по работоспособности пил и мощности привода.

Примеры решения задач Задача 1

Дано:

Составить кинематическую схему механизма резания круглопильного станка, если известно, что привод осуществляется через клиноременную передачу с диаметром ведущего шкива 80 мм, ведомого шкива 140 мм от электродвигателя с частотой вращения 1450 мин^-1. Определите силу и мощность резания при продольном пилении сухих сосновых заготовок высотой 150 мм со скоростью подачи 10 м/мин. Инструмент проработал 2 часа после заточки. Диаметр пилы 600 мм, число зубьев 36, толщина пилы 4,0 мм, уширение на сторону 0,7, угол резания 70 град.

Решение:

Составим, согласно условию задачи, расчетную кинематическую схему механизма резания круглопильного станка

Рисунок 1 – Кинематическая схема механизма резания круглопильного станка

Мощность резания (Вт) определяется по формуле

Р_р = К_т*а_попр*В_пр*Н*V_s / 60, (1.1)

где К_Т – табличное значение удельной работы резания, Дж/см³ (принимаем

по таблице ……. приложения А);

а_попр – общий поправочный множитель, учитывающий условия резания;

В_пр – ширина пропила, мм;

Н – высота пропила, мм;

V_s – скорость подачи, м/мин.

Для определения табличного значения удельной работы резания К_т необходимо определить подачу на один резец (зуб пилы) S_z, мм, по формуле:

S_z = 1000*V_s / (Z*n), (1.2)

где n – частота вращения пильного вала механизма резания, мин^-1;

Z – число резцов (зубьев), расположенных на корпусе пилы, шт.

Для определения подачи на резец необходимо, воспользовавшись составленной кинематической схемой, рисунок 1, определить скорость резания, м/с, и частоту вращения пильного вала по формулам:

V = π*D*n / 60000, (1.3)

где D – диаметр режущего инструмента (пилы), мм.

n = n_дв *(d _{ведущего} / d _{ведомого}) (1.4)

Подставим значения в формулы (1.4; 1.3; 1.2)

n = 1450*(180 / 140) = 1864 мин^-1,

V = 3,14*600*1864 / 60000 = 58,5 м/c

S_z = 1000*10 / (36*1864) = 0,15 мм

Используя рассчитанное значение S_z , по таблице 9 приложения А определим табличное значение удельной работы резания К_т . При S_z = 0,15 мм, К_т = 68 Дж/см³.

Дальнейшим расчетом определим общий поправочный множитель а_попр, который для пиления круглыми пилами определяется по формуле:

а_попр = а_п*а_w*а_р*а_δ*а_ν*а_н , (1.5)

а_п – поправочный множитель на породу древесины (таблица 1 приложения);

а_w – поправочный множитель на влажность древесины (таблица 2);

а_р – поправочный множитель на затупление резца (таблица 4 приложения);

а_δ – поправочный множитель на угол резания (таблица 6 приложения);

а_ν – поправочный множитель на скорость резания (таблица 7 приложения);

а_н – поправочный множитель на высоту (глубину) обработки (таблица 5).

Все выше перечисленные множители для решения формулы 1.5 выбираем, в зависимости от условий задачи, из справочных таблиц, приложение А.

а_попр = 1,0*1,0*1,5*1,34*1,02*1,11 = 2,28

Ширина пропила В_пр, мм, определяется по формуле:

В_пр = в + 2в₁ , (1.6)

где в – толщина корпуса пилы, мм;

в₁ – уширение на сторону, мм.

В_пр = 4,0 + 2*0,7 = 5,4 мм

Полученные значения подставляем в формулу 1.1 и определяем мощность резания:

Р_р = 68*2,28*5,4*80*10 / 60 = 11162,9 Вт = 11,2 кВт

Сила резания, Н, определяем по формуле:

F = P_р / V (1.7)

F = 11162,9 / 58,5 = 190,8 Н

Ответ:

Мощность резания при заданных условиях обработки составляет 11,2 кВт, а сила резания 190,8 Н.

Задача 2

Дано:

Определить подачу на один оборот коленчатого вала (посылку) при распиловке бревен с брусовкой, диаметром в вершине 20 см пилами с разведенным зубом на лесопильной раме 2Р75-1 (ход пильной рамки 600 мм, частота вращения коленчатого вала 325 мин^-1), если требуемая шероховатость пропила 1200 мкм, шаг зубьев пил 26 мм (количество пил в поставе принять самостоятельно). Проверить посылку по шероховатости, по работоспособности пил и мощности привода.

Решение:

Принимаем условно породу распиливаемого материала – сосну, сорт сырья – второй.

Определим расчетную посылку ограниченную требуемой шероховатостью поверхности распила

Δ₁ = S_z*H*m_n*m_c / t , (2.1)

где S_z – подача на резец, мм (определяется по таблице 12 приложения А);

Н – ход пильной рамки, мм (принимается по технической характеристике

лесопильной рамы, таблицы 13, 14 приложения А);

m_n – коэффициент, учитывающий породу (кедр, сосна, ель – 0,9;

лиственница, береза – 1,0; осина – 0,85);

m_c – коэффициент, учитывающий сорт сырья (1сорт – 1,1;

2 и 3 сорт – 1,0);

t – шаг зубьев пилы, мм.

Определяем по таблице величину подачи на резец. Для пиления пилами с разведенными зубьями и шагом зубьев t = 26 мм, при требуемой шероховатости пропила R_{z max} = 1200 мкм, принимаем подачу на зуб S_z = 1,4 мм. Так как в качестве распиливаемого материала были приняты бревна сосны второго сорта, то коэффициент, учитывающий породу и сорт сырья, принимаем равными: m_n = 0,9, m_c = 1,0. Полученные значения подставляем в формулу 2.1 и проводим расчет.

Δ₁ = 1,4*600*0,9*1,0 / 26 = 29,1 мм

Определим расчетную посылку ограниченную работоспособностью пил

Δ₂ = Q*H*t / (δ*(h_{max ср} – t)*K) , (2.2)

где Q – коэффициент формы зуба;

δ – коэффициент напряженности впадин;

h_{max ср} – наибольшая высота пропила в середине длины бревна, мм;

К – коэффициент корректировки посылки.

Принимаем коэффициент формы зуба Q = 0,42, коэффициент напряженности впадин δ = 0,83 и коэффициент корректировки посылки К = 1 Для решения формулы 2.2 необходимо также определить наибольшую высоту пропила h_max , по формуле

h_{max ср} = D_в + (10 * (L/2)) , (2.3)

где D_в – диаметр бревна в вершине, мм;

L – длина бревна, м.

Диаметр бревна в вершине дан в условии задачи и равен 20 см или 200 мм, длина распиливаемых бревен может колебаться от 4 м до 6,5 м, но наиболее часто распиливаются бревна длиной 6 м, поэтому принимаем L = 6 м. Для определения максимальной высоты пропила подставляем указанные значения в формулу 2.3

h_{max ср} = D_ср = 200 + (10 * (6/2)) = 230 мм

Δ₂ = 0,42*600*26 / (0,83*(230 - 26)*1) = 38,7 мм

Определим расчетную посылку ограниченную мощностью привода

Δ₃ = 140*N*10³ / (∑h*n) , (2.4)

где N – мощность привода, кВт;

∑h – сумма высот пропилов, мм;