2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ (МОДЕРНИЗАЦИЮ) ОБОРУДОВАНИЯ

Техническое задание разрабатывается на основании заявки (задания) на проектирование и научного исследования, выполняемого в виде патентноинформационного поиска.

Для сбора нужной информации используют следующие источники:

а) реферативный журнал “Технология и оборудование деревообрабатывающего производства”;

б) описание к авторским свидетельствам на полезные модели и патентам; в) журнал "Деревообрабатывающая промышленность"; г) руководство по эксплуатации (паспорт) действующего оборудования; д) отчёты о научных исследованиях.

Пример построения, и оформления технического задания приведён в приложении 2.

3. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ, ВЫБОР СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ПРИВОДОВ

Основой для разработки кинематической схемы станка являются требования технического задания и ранее обоснованный вариант функциональной схемы оборудования.

Исходными данными на начальной стадии разработки кинематической цепи являются:

а) мощность или нагрузка (крутящий момент, сила) на рабочем органе; б) кинематические параметры выходного звена; в) закон движения рабочего органа.

Варианты структурных и принципиальных кинематических схем получают путём подбора возможных сочетаний элементов кинематики, приведённых в табл.3. 1.

10

			Таблица 3.1
	ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КИНЕМАТИКИ СТАНКОВ
	Двигатель	Передаточный механизм	Рабочий орган
	Электродвигатель	Редуктор цилиндрический	Вал
	асинхронный пере-	Планетарный
			Шпиндель
	менного тока серии 4	Червячный
			Рамка пильная
	АХД	Волновой
	Электродвигатель	Вариатор клиноременный	Диск
		Цепной	Барабан
	единой серии 4А
		Фрикционный	Стол
	Электродвигатель пе-	Дисковый	Суппорт
	ременного тока
	Электродвигатель по-	Передача ременная	Каретка
		Зубчатая
	стоянного тока		Вальцы
		Цепная
	Электродвигатель ша-	Зубчато-реечная	Конвейер гусеничный
		Канатная	Цепной
	говый
		Червячная	Ленточный
		Винтовая
	Мотор-редуктор	Карданная	Пластинчатый
		Рычажная
	Мотор-вариатор-		Штанга с упорами
	редуктор		Лоток
	Электромагнит	Кривошипно-ползунный ме-
		ханизм
	Гидромотор	Кулисный механизм
	Гидроцилиндр	Кулачковый механизм
	Гидропозиционер
	Пневмоцилиндр	Мальтийский крест
	Пнвмомотор
	Пневмогидроцилиндр
	Сила тяжести

В первом столбце выбирают тип двигателя, во второмтип передаточного механизма (может включать в себя несколько разных передач), в третьем – рабочий орган.

В качестве примера приводим расчет геометрических и кинематических параметров ленточнопильного станка для распиловки лесоматериалов.

11

Передаточное число клиноременной передачи

Передаточное число клиноременной передачи определяется исходя из следующей формулы

	i	к	=	D2	,	(3.1)
				D
				1

где D1 – диаметр шкива на двигателе; D2 – диаметр шкива вала.

Число оборотов приводного вала

Зная номинальное число оборотов двигателя и передаточное число клиноременной передачи, число оборотов приводного вала определим по формуле

	nпр =	nдв	, об/мин,	(3.2)
		iк

где nдв– номинальное число оборотов двигателя; iк – передаточное число клиноременной передачи.

Номинальная скорость ленточной пилы

Для определения номинальной скорости ленточной пилы воспользуемся формулой

	v =	πDшк.вnпр	, м/с,	(3.3)
		60

где Dшк.в.– диаметр ведущего шкива.

Число оборотов приводного вала с учетом проскальзывания клиновых ремней

Расчет производится по следующей формуле:

12

n,пр. =	nдв.	(1 − ξc ) = nпр. (1 − ξ) ,об/мин	(3.4)
	i

где ξс– относительное скольжение для кордтканевых ремней, ξс= 0,02.

Номинальная скорость ленточной пилы с учетом проскальзывания клиновых ремней рассчитывается по формуле:

v, = v(1 −ξc ), м/с,

(3.5)

где v – номинальная скорость ленточной пилы.

Диаметр ведомого шкива

D2=iкD1, мм,

(3.6)

где iк – передаточное число; D1– диаметр меньшего шкива. Уточняем передаточное отношение с учетом скольжения

i =

D2

.

(3.7)

D (1 −ξ

c

)

1

Определяем межосевое расстояние шкивов

amin= 0,55(D1+D2)+T0, мм,

(3.8)

где Т0 – высота сечения ремня.

Расчетная длина ремней определяется по формуле:

π

(D

2

−D )2

L

р

= 2a +

(D

+ D

2

)

+

1

, мм

(3.9)

2

1

4a

13

Уточненное межосевое расстояние

a =0,25[(Lр − W) + (Lр − W)2 −8y],

W=0,5π(D1+D2), мм,

y = (D2 − D1)2 , мм2. 2

Угол обхвата ремнями малого шкива

α1 =180 −57 D2 a− D1 ,

Определяем коэффициенты [8, 9]: а) угла обхвата cα= 0,98;

б) длина ремня сL= 1,01; в) режима работы ср= 1,1;

г) числа ремней сz= 0,95 (при предварительном числе ремней z = 2).

Расчетная мощность определяется по формуле:

Nр = N0 cαcL кВт, cр

где N0 – номинальная мощность, передаваемая одним ремнем.

Рассчитаем число ремней по формуле

z = Nдв ,

Nрcz

где Nдв– номинальная мощность двигателя.

Полученное значение округляем до целого числа. 14

(3.10)

(3.11)

(3.12)

(3.13)

(3.14)

(3.15)

Скорость вращения ремней определяем по формуле

	v =	πD1nдв	, м/с,	(3.16)
		60

где nдв– номинальное число оборотов двигателя.

Натяжение каждой ветви одного ремня
		S0 =	850NдвcрcL	+ θv2,	(3.17)
			zvcα
где		θ– коэффициент, усиливающий влияние			центробежных сил,
θ=0,1	Hc2	[9].
	м2

Сила, действующая на валы, определяется по формуле

Q = 2S0zsin	α1 .	(3.18)
	2

что приемлемо [8, 9].

Коэффициент полезного действия составляет ηк=0,9.

Рабочий ресурс Но передачи определяется по формуле

H0	= N0Ц	Lр		,	(3.19)
		60πD n
			дв
		1

где N0Ц– число циклов, выдерживаемых ремнем N0Ц=4,6 106 [9]. Возможные варианты структурных кинематических схем изображают в

виде рисунков на листах записки и описывают их принцип действия. Отобранные на данном этапе варианты отличается друг от друга типом

мощностью, массой и стоимостью двигателя, коэффициентом полезного действия и габаритами передач. Прежде чем производить оценку вариантов для выбора из них оптимального, определяют общий КПД передач и мощность

15

двигателя. Мощность резания или подачи рассчитывают по методике теории резания древесины [10].

Технологическими называют расчеты, непосредственно связанные с осуществлением технологического процесса и являющиеся исходными для выполнения других частей конструкторских расчетов. Для станков механической обработки резанием к ним относятся расчеты величины и направления сил резания, скорости резания, толщины и длины снимаемой стружки, подача на один зуб режущего инструмента uz, скорости подачи, мощности приводов, усилие прижимов, и т. д. Так как эти расчеты выполняются в начале проектирования, некоторыми исходными данными приходится задаваться, например диаметр режущего инструмента D и числом его зубьев z, частотой вращения этого инструмента n допускаемой подачей на один зуб uz, мм и др.

Для выбора перечисленных данных в проекте должны даваться обоснования, основывающиеся на теоретических или практических соображениях. Так, при выборе диаметра режущего инструмента D стремятся по возможности уменьшить, чтобы уменьшить шпиндель узел и улучшить его динамическое ка-

чество. Скорость подачи материала в станках (м/мин)
U =uznz/1000.	(3.20)

Отсюда видно, что она зависит от наибольшей допускаемой подачи на зуб uz, частоты вращения инструмента n и числа его зубьев z. В общем случае предпочтительнее увеличивать не число зубьев, а частоту вращения инструмента, так как это приводит также к компактности шпиндельного узла. Однако в некоторых случаях, например для снижения уровня шума, увеличивают число зубьев и снижают частоту вращения.

Ввиду трудности выявления действительных мгновенных усилий при резании обычно в расчетах исходят из средней сосредоточенной силы Fo, действующей со стороны инструмента на среднюю часть обрабатываемого участка (рис.3.1, а, б) древесины, разлагая ее на две составляющие: касательную Fк, которую обычно называют силой резания, и нормальную Fn, называемую в зависимости от ее направления силой отжима (+Fn) или силой затягивания (-Fn).

16

17

Рис. 3.1 Эпюры сил при резании древесины на станках

Таким образом, в общем случае (Н)
Fo=Fk±FH.	(3.21)

Силу резания Fk определяют по объемной (или степенной ) формуле (или таблицам) в зависимости от вида и условий резания. Нормальную составляю-

щую (силу отжима или затягивания) часто определяют по формуле
FH=mFk,			(3.22)
где m=0,2…1 ( меньшее значение относится к острым, а большее- к приту-
пленным резцам ).
Таким образом, общую среднюю силу Fo , зная силу резания Fk , можно
определить по формуле (Н)
			(3.23)
Fo=√F2k±F2H =√F2k(1±m2).

Для выявления действия сил резания на вал при круглопильном пилении и фрезеровании удобнее найти горизонтальные и вертикальные проекции касательной Fk и нормальной FH сил резания. В соответствии с обозначениями рис.3.1, в находим:

горизонтальная проекция силы Fk
Fk”=Fkcosφ;	(3.24)
вертикальная ее проекция
Fk’=Fksinφ,	(3.25)

где φ-угол, фиксирующий положение точки приложение средней силы.

Горизонтальная проекция силы FH
FH”=FHsinφ;	(3.26)
вертикальная проекция
FH’=FHcosφ.	(3.27)
Сумма горизонтальных проекций этих сил
Fk+Н”= Fk”+ FH”=Fkcosφ+ FHsinφ;	(3.28)
Сумма вертикальных проекций
Fk+Н’= Fk’+ FH’= Fksinφ+FHcosφ.	(3.29)

18