Оборудование отрасли (стр. 4 )

Для построения ручьевой диаграммы потерь необходимо рассчитать потери мощности в каждой передаче кинематической цепи. Расчет начинается от двигателя и заканчивается исполнительным органом (для механизма резания и механизма подачи). Потери в каждом элементе определяют через его КПД. Мощность N, отводимая после каждого элемента, и потери в нем N′ определяются:

,  (7)

,  (8)

где:        i – порядковый номер элемента;

       η – КПД элемента кинематической цепи (табличное значение)

Расчет потерь мощности  в механизме привода подачи оформим в виде таблицы 3.

Таблица 3 – Расчет потерь мощности

Наименование элемента	КПД элемента	Мощность, отводимая после элемента, кВт Ni=Ni-1⋅ηi	Потери мощности в элементе, кВт N’i=Ni-1-Ni
1. Зубчатая передача	0,983=0,94	N1=0,8⋅ 0,94=0,75	N’1=0,8-0,75=0,05
2. Подшипники качения	0,995=0,95	N2=0,752⋅ 0,95=0,71	N’2=0,75-0,71=0,04
3. Цепная передача	0,965=0,81	N3=0,714⋅ 0,81=0,58	N’3=0,71-0,58=0,13

Рисунок 3 – Ручьевая диаграмма потерь мощности в механизме привода подачи.

Общий КПД механизма подачи определяется по формуле (9):

Мощность, необходимая на подачу определяется по формуле (10):

Расчет потерь мощности в механизме привода резания оформим в виде таблицы 4.

Таблица 4 – Расчет потерь мощности

Наименование элемента	КПД элемента	Мощность, отводимая после элемента, кВт Ni=Ni-1⋅ηi	Потери мощности в элементе, кВт N’i=Ni-1-Ni
1. Клиноременная передача	0,96	N1=10·0,96=9,6	N’1=10-9,6=0,4
2. Подшипники качения	0,992=0,98	N2=9,6·0,98=9,4	N’2=9,6-9,4=0,2

Рисунок 4 – Ручьевая диаграмма потерь мощности в механизме привода резания

Общий КПД механизма резания определяется по формуле (11):

Мощность, необходимая на резание определяется по формуле (12):

4. Решение обратной задачи по резанию

Методика выбора скорости подачи состоит в следующем. С привлечением справочных материалов рассчитывают наибольшую скорость подачи исходя из условий:

полного использования мощности привода механизма резания U; обеспечения заданного уровня шероховатости обработанной поверхности по ГОСТ 7016-82 − U∇. работоспособности инструмента (для пил – из условия нормального заполнения емкости впадины между зубьями) − Uд.

К назначению должна рекомендоваться минимальная из полученного ряда расчетных значений скорости подачи. Выбранная скорость подачи U должна находиться в пределах кинематических возможностей станка, то есть Umax < U < Umin, где Umax … Umin – диапазон скоростей подачи станка (по кинематическому расчету). Если скорость подачи ограничивается кинематикой станка, делается заключение о целесообразности модернизации механизма подачи.

4.1. Расчет скорости подачи по мощности резания

Мощность резания Nрез, кВт, определяется по «объемной» формуле (13):

где k – удельная работа резания, Дж/см3;

В – ширина пропила, мм;

Н – высота пропила, мм,

U – скорость подачи, м/мин.

Удельная работа резания определяется по формуле (14):

где kт – табличное значение удельной работы резания, Дж/см3;

a0 – поправочный коэффициент.

Поправочный коэффициент определяем по формуле (15):

где поправочные коэффициенты оформим в виде таблицы 5:

Таблица 5 – Поправочные коэффициенты

Обозначение	Значение
Поправочный коэффициент на породу	ап	сосна	1,00
Поправочный коэффициент на влажность	аw	W=65 %	1,1
Поправочный коэффициент на угол резания	ад	д=55	0,86
Поправочный коэффициент на затупление	ас	Т=360 мин.	2,8
Поправочный коэффициент на высоту пропила	аН	Н = 40 мм	0,9
Поправочный коэффициент на скорость резания	av	V=61 м/с	1,02

Ширина пропила определяется по формуле (16):

,

где b – толщина пилы, мм;

b′ - развод зубьев пилы на сторону, мм.

Скорость подачи определяется по формуле (17):

где Uz – подача на зуб, мм;

z – число зубьев пилы;

n – число оборотов пилы, об/мин.

Подставляем (14), (15),(16), (17) в формулу (13) и выражаем Кт·Uz:

По таблице определяется [2, с. 22] Uz = 0,2, Кт = 60 Дж/см3.

Тогда скорость подачи найдется по формуле:

4.2. Расчет скорости подачи по заданному уровню шероховатости обрабатываемой поверхности

Рисунок 5 – Пиление со встречной подачей

Для определения скорости подачи при пилении воспользуемся зависимостью шероховатости поверхности пропила от подачи на зуб Uz при различных углах цвых и способах подготовки инструмента. По найденному в соответствии с заданной шероховатостью Rz max  значению Uz определяем  скорость подачи по формуле:

Определяем угол выхода пилы из заготовки по формуле (18):

где R – радиус пилы, мм;

Н – толщина заготовки, мм;

h – расстояние от центра пилы до поверхности заготовки.

  (19)

где h3 – высота зуба, мм;

t – шаг зубьев пилы, мм:

  ……….  (20)

где D – диаметр пилы, мм;

z – число зубьев пилы.

Принимаем h3 = 12 мм.

Угол входа определяется по формуле (21):

Средний угол определяется по формуле (22):

Зубья пилы разведенные, по таблице определяем Uz = 0,75, так как цвых = 61,64 и Rz max =500 мкм.

Отсюда определяем скорость подачи по формуле (17):

4.3. Расчет скорости подачи по работоспособности инструмента