Проектирование нижнего лесного склада

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Федеральное агентство по образованию (Рособразование)

Архангельский государственный технический университет

Кафедра робототехнических систем, машин и оборудования лесного комплекса

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине

Технология и оборудование лесопромышленных производств

На тему

Проектирование нижнего лесного склада

Архангельск 2009

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Нижний лесной склад с годовым грузооборотом 10 тыс. мі. На склад поступают деревья (ель, сосна) диаметром 14−28 см. Средний объем хлыста Vср = 0,5 мі.

РЕФЕРАТ

Проект нижнего лесного склада с годовым грузооборотом 10 000 мі.

Ключевые слова: нижний лесной склад, гидравлический дровокольный станок, раскалывание.

Цель работы: разработка технологических решений, механизация процесса раскалывания древесины.

На основании выполненного обзора литературы предложен выносной приводной роликовый транспортер. Выполнены кинематический, прочностной и другие необходимые расчеты.

Предложенное решение позволяет повысить производительность и механизировать работу станка.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Составление схемы нижнего склада и подбор оборудования для различных его участков

1.2 Расчет производительности всех участков и определение места установки буферных магазинов

1.3 Вывод о путях повышения производительности

2. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

2.1 Классификация оборудования

2.2 Анализ конструкции оборудования

2.3 Краткие технические характеристики

2.4 Выводы о достоинствах и недостатках конструкций

3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ МОДЕРНИЗАЦИИ МАШИНЫ

3.1 Патентные исследования

3.2 Техническое задание на модернизацию

4 КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ

4.1 Описание конструкции модернизируемого узла

4.2 Гидромеханическая и электрическая схема колуна

4.3 Определение основных параметров роликового транспортера

4.4 Выбор электродвигателя

4.5 Кинематический и энергетический расчеты

4.6 Расчет закрытой зубчатой передачи

4.7 Расчет цепной передачи с роликовой приводной цепью

4.8 Конструирование звездочек

4.9 Расчет валов

4. 10 Подбор подшипников качения

4. 11 Подбор шпонок и проверочный расчет их на смятие

4. 12 Подбор муфты

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Лесозаготовительная промышленность является одной из важнейших индустриальных отраслей народного хозяйства нашей страны.

Производственный процесс лесозаготовительного предприятия состоит из трех основных фаз: лесосечных работ, вывозки леса и работ на нижнем складе.

Генеральным направлением развития лесозаготовительной промышленности СССР явился переход на вывозку хлыстов и деревьев с переносом на нижние склады таких трудоемких операций, как очистка деревьев от сучьев, раскряжевка хлыстов и сортировка круглых лесоматериалов. При такой технологии нижний склад становиться одним из основных производственных подразделений лесозаготовительного предприятия; при этом наиболее рационально используют древесину и отходы, может быть осуществлена комплексная механизация и частичная автоматизация производственных процессов, дающее значительное повышение производительности труда.

Нижние слады лесозаготовительных предприятий характеризуются постоянством рабочих мест, концентрацией производства, единой устойчивой энергетической базой.

Все операции, выполняемых на лесных складах можно разделить на переместительные (выгрузка, сортировка, штабелевка, внутрискладской транспорт, погрузка и др.) и операции по первичной обработке и частичной переработке заготовленного леса (очистка от сучьев, поперечная и продольная распиловка, окорка, раскалывание, измельчение в щепу и др.)

В течение последних нескольких десятков лет динамика развития производства пиломатериалов претерпела большие изменения. В мировой практике рамное пиление уступило место фрезерному, круглопильному. Лесопильные станки стали оснащаться системами оптимизации и планирования раскраивания бревен на пиломатериалы.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Составление схемы нижнего склада и подбор оборудования для различных его участков

Сущность работы лесного нижнего склада заключается в том, что при поступлении на склад деревьев происходит переработка сырья, погрузка на лесовозный транспорт и отправка потребителю. В последнее время большое распространение получил автомобильный транспорт.

В соответствие с заданием деревья уложены в штабеля непосредственно возле склада. Первой операцией является очистка деревьев от сучьев. Так как годовой грузооборот всего 10 тыс. мі, то для этой операции можно использовать передвижную сучкорезную установку ЛП-33. Рядом с ЛП-33 располагается двухниточный транспортер и погрузочная площадка, с которой хлысты будут поступать на раскряжевку. Для раскряжевки целесообразно использовать однопильную раскряжевочную установку ЛО-15С. ЛО-15С оснащена двухстреловым манипулятором ЛО-13С, с помощью которого хлысты укладываются на приемный транспортер. Хлыст распиливается на сортименты длиной 4 м. Далее сортименты поступают в буферный магазин ЛТ-80А. Сортировка сортиментов после раскряжевки происходит посредством сортировочного транспортера ЛТ-182. После раскряжевки часть идет на дрова, часть на необрезные доски и горбыль. К лесопильной раме РК-1А бревна поступают по транспортеру БА-3М. После распиловки, полученные доски и горбыль по роликовому транспортеру сбрасываются в карманы. Затем готовая продукция укладывается в штабеля.

Часть бревен меньшего диаметра из буферного магазина по лесотранспортеру поступают в гидравлический дровокольный станок ЛО-46. Перед поступлением в ЛО-46 бревна распиливаются на поленья длиной 1 м. Полученные дрова по транспортеру поступают в карманы, а затем отправляются потребителю. Другая часть поленьев поступает к рубительной машине МРНП-10−1, где перерабатывается в технологическую щепу. Щепа по скребковому транспортеру ТОЦ -16−5 поступает в скиповый погрузчик ЛВ-175.

Рисунок 1 — Схема лесного нижнего склада

1.2 Расчет производительности всех участков и определение места установки буферных магазинов

Для того чтобы определить, возможна ли работа склада при данных условиях и при установленном оборудовании необходимо произвести расчет производительности всех участков склада. Полученная производительность должна быть выше заданного грузооборота.

Для определения производительности технологического оборудования используем справочные материалы [2].

Производительность рассчитываем исходя их режима работы: 8-ми часовой рабочий день, 250 рабочих дней в году. Сначала находим сменную производительность установок, а затем годовую.

Производительность ЛП-33А.

(1. 1)

где — время смены, принимаем = 8ч. ;

— коэффициент использования рабочего времени,;

— коэффициент использования оборудования, =0,85;

— средний объем хлыста, =0,5 мі;

— время цикла обрезки сучьев.

, (1. 2)

где — время на наклон стрелы и захват и подъем дерева, [3];

— время на протаскивание дерева через сучкорезную головку, = 48,14 с [3];

— время, затрачиваемое на холостой ход, = 2,47 с [3];

— время на переезды вдоль штабеля, = 5,48 с [3];

77,79 с.

мі.

Тогда,

мі

Производительность однопильной раскряжевочной установки ЛО-15С

, (1. 3)

где — затраты времени на раскряжевку среднего хлыста.

(1. 4)

где — время на подачу хлыста или бревна = 3 с [4];

— время на пиление; - время на продольное перемещение;

— время на удаление отрезка;

— время на команду;

Время цикла раскряжевки хлыста объемом

= 0,5 мі = 60 с [5].

мі;

мі.

Производительность сортировочного транспортера ЛТ-182.

, (1. 5)

где — средняя длина хлыста (или кряжа), = 4 мі;

— объем кряжа, =0,14 мі

мі;

мі.

Производительность буферного магазина бункерного типа ЛТ-80А

Производительность буферного магазина находится по формуле (1. 1). Время цикла определяем по справочной литературе [2], = 2,5 с.

мі;

мі.

Производительность цепного лесотранспортера БА-3М

Производительность находится аналогично производительности ЛТ-182.

мі;

мі.

Производительность лесопильной рамы РК-1А

, (1. 6)

где — частота вращения вала привода рамы, =215 об/мин [2];

— величина посылки, = 22 мм/об [2];

— длина бревна, = 4 м

мі;

мі.

Производительность станка для продольной распиловки АЦ-3С

Производительность определяется по формуле (1. 3).

, (1. 7)

где — время выполнения одного пропила;

— число пропилов, = 4;

— время включения и выключения механизма надвигания пилы, = 2,5 с [5];

— время продольной подачи лесоматериала, t = 2 c [4].

, (1. 8)

где — путь надвигания до начала пиления, = 0,1 м [5];

— путь надвигания в процессе пиления, м;

— скорость надвигания до пиления, = 0,93 м/с [5];

— средняя скорость пиления в процессе пиления, = 0,031 м/с[5];

— скорость движения пилы при обратном ходе, = 1,7 м/с [5].

с.

с;

мі;

мі

Производительность гидравлического дровокольного станка ЛО-46

, (1. 9)

где — время цикла

, (1. 10)

где , — время рабочего и холостого хода

,, (1. 11)

где — скорость при раскалывании, = 0,35 м/с;

— скорость в обратном направлении = 0,57 с;

с;

с;

с;

мі;

мі.

Производительность дисковой рубительной машины МРНП-10−1

, (1. 12)

где — угловая скорость ножевого диска, = 62 рад/с [2];

— длина щепы, = 0,17 м [2];

— ширина измельчаемого материала, принимаем b = d = H = 0,14 м;

— коэффициент использования рабочего времени, = 0,80;

— коэффициент загрузки оборудования, = 0,70;

— коэффициент плотности подаваемого материала, принимаем = 0,5;

мі.

мі.

Производительность скребкового транспортера ТОЦ-16−5

, (1. 13)

где — коэффициент угла наклона транспортера, = 0,85 [2];

— скорость цепи, = 0,6 м/с [2];

— объем массы транспортера, перемещаемой одним скребком, = 0,04 мі [2];

— расстояние между скребками, = 0,8 м [2];

— коэффициент разрыхления, = 0,5 [2],

мі.

мі.

Таблица 1 — Результаты расчета производительности оборудования

Наименование оборудования

Годовая производительность, мі

Самоходная сучкорезная установка ЛП-33А

33 375

Раскряжевочная установка ЛО-15С

51 000

Сортировочный лесотранспортер ЛТ-182

107 000

Буферный магазин ЛТ-80А

291 250

Цепной лесотранспортер БА-3М

109 000

Лесопильная рама РК-1А

861 000

Дисковая пила АЦ-3С

21 250

Гидравлический дровокольный станок ЛО-46

49 250

Дисковая рубительная машина МРНП-10−1

65 000

Скребковый транспортер ТОЦ-16−5

146 750

Для устранения перебоев в работе поточных линий, происходящих из-за недостаточной надежности составляющих их технологических установок, между последними располагаются буферные магазины, содержащие межоперационные запасы лесоматериалов. Буферный магазин представляет собой устройство, имеющее определенную вместимость, способное принимать заготовки от предыдущей технологической установки и поштучно передавать их последующей. В буферном магазине всегда должно оставаться свободное место для приема заготовок, поступающих от предыдущей установки, а так же должен находится некоторый запас, обеспечивающий работу последующей установки при остановке предыдущей. Необходимость установки буферных магазинов в поточные линии лесных складов обусловлена также специфическими особенностями лесоматериалов, которые существенно отличаются друг от друга по длине, диаметру, весу, форме поперечного сечения, степени кривизны ствола и т. д.

Конструкция буферного магазина должна удовлетворять следующим основным требованиям: достаточная вместимость, исключающая его переполнение или опорожнение в периоды кратковременных остановок; возможность приема и выдачи различных по размерам, форме и качеству заготовок; поштучная выдача заготовок.

Буферные магазины устанавливают: между разгрузочной и сучкорезной (при вывозке деревьев) или раскряжевочной (при вывозке хлыстов) установками; между сучкорезной и раскряжевочной установками; между двумя раскряжевочными установками типа ЛО-15С и продольно сортировочным лесотранспортером; между окорочным станком и разделочной установкой.

Деревья из-за наличия сучьев и кривизны стволов, после выгрузки на приемную эстакаду, располагаются неупорядоченно, часто перекрещиваясь и переплетаясь друг с другом, что существенно затрудняет их поштучную подачу к последующей установке. Поэтому одной из основных функций буферного магазина, расположенного непосредственно за разгрузочной установкой, является разделение пачек деревьев для поштучной подаче к сучкорезной установке. Такие буферные магазины называются разобщителями или разделителями.

1.3 Выводы о путях повышения производительности

В данной курсовой работе склад по грузообороту является малым, поэтому при укладке продукции в штабель применяется ручной труд. Применение ручного труда снижает производительность, поэтому можно применять колесные погрузчики. Так же повышения производительности можно добиться путем модернизации отдельного оборудования. Например, механизировать и автоматизировать как можно большую часть процессов. Используемый на складе дровокольный станок ЛО-46 можно оснастить транспортером. Этим можно обеспечить автоматическую уборку готовой продукции.

2. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

2.1 Классификация головного оборудования цеха

Низкокачественные круглые лесоматериалы для дальнейшего использования подвергают обработке, т. е. раскряжевке на чурбаки длиной до 1,25 м, из которых получают колотые дрова, балансы и технологическое сырье.

На раскалывание древесины применяют дровокольные станки. Наибольшее распространение на лесных складах получили цепные и гидравлические колуны.

Раскалывание древесины производится путем внедрения двугранного клина по плоскости волокон. В начале внедрения клин своим лезвием сминает древесину и перерезает стенки волокон, при этом усилие на клине возрастает пропорционально глубине его внедрения. При дальнейшем внедрении клина площадь соприкосновения его граней с древесиной увеличивается, удельное давление падает и смятие прекращается; внутри древесины быстро накапливается потенциальная энергия. При дальнейшем продвижении клина потенциальная энергия и сила раскалывания достигают максимального значения, которое способно разрушить древесину в поперечном направлении, вдоль волокон у лезвия клина появляется опережающая трещина и усилие раскалывания резко падает. Если в отогнутых частях древесины потенциальная энергия обеспечивает распространение щели на всю длину раскалываемого полена, то полено раскалывается до самого конца; если она недостаточна, необходимо продвинуть еще дальше до конца полена. Из рассмотренного видно, что наибольшая сила раскалывания достигает своего максимального значения в начале появления трещины перед клином. Дальнейшее отделение частей полена происходит за счет действия распорных сил на гранях клина. В этом случае увеличение распорных сил может быть обеспечено за счет увеличения угла между щеками клина. Клин имеет два угла. Начальный угол, равный 15…20 град., обеспечивает с наименьшей силой появления трещины, а далее грани клина расходятся под углом 30…50 град., обеспечивающим распорные силы. В результате достигается наименьшее усилие раскалывания при небольшой глубине внедрения клина. При раскалывании поленьев на четыре и более частей конструктивно выполняют расстановку клиньев таким образом, чтобы процесс раскалывания не начинался одновременно всеми клиньями, чем исключается появления максимального усилия на раскалывание. У крестообразного клина горизонтальные ножи несколько сдвинуты назад по отношению к вертикальному и вступают в работу позже, т. е., тогда, когда уже появилась трещина в полене от первого ножа.

Станки для раскалывания древесины делятся на цепные и гидравлические станки. По подвижности клина станки делятся на станки с поступательно-вращательным движением клина и станки с неподвижным клином. В первых из них раскалывающий клин совершает прямолинейное поступательно-возвратное движение, у вторых клин не подвижен, а чурбак на него надвигается штоком гидроцилиндра или упором цепного транспортера.

В станках с поступательно-возвратным движением клин приводится в движение от двигателя кривошипно-шатунным механизмом или от гидроцилиндра. При рабочем ходе клина происходит раскалывание чурбака, а при обратном — подача его под клин и уборка колотых частей. Применяются два типа станков: вертикальные и горизонтальные. У первых клин при рабочем ходе движется сверху вниз чурбак ставиться под него вертикально, что позволяет применять крестообразный или звездчатый клин для раскалывания на четыре и шесть частей. Такие станки применяются для раскалывания дров длиной от 0,2 м до 0,5 м. Горизонтальные станки с поступательно-возвратным движением клина применяют для раскалывания круглых чурбаков диаметром до 1 м и длиной до 1,25 м.

В станках для раскалывания с неподвижным клином надвигание чурбаков на неподвижный клин осуществляется цепным транспортером или с помощью штока гидроцилиндра.

2.2 Анализ конструкции оборудования

Цепные колуны могут раскалывать поленья диаметром до 0,6 м и длиной 1,25 м. Цепной колун КЦ-6 раскалывает поленья на две и четыре части при помощи крестообразного клина. Вертикальный клин неподвижный, горизонтальные ножи подвижны, т. е. могут перемещаться вверх и вниз, занимая положение по центру раскалываемого полена. Такое положение ножей обеспечивается копиром, который при помощи шарнирно-рычажной системы связан с горизонтальными ножами. Копир в зависимости от диаметра полена перемещает ножи в указанное положение. Полено надвигается на клинья специальным упором, шарнирно закрепленным на цепи транспортера. Горизонтальные ножи вступают в работу только при раскалывании полена на четыре части; при раскалывании на две части работает вертикальный клин, а горизонтальные клинья в то время находятся выше полена. Для устойчивого положения полена и его ориентации по отношению к вертикальному клину оно движется в специальном желобе, а лезвие вертикального клина имеет вертикальный уклон верхней части в сторону полена. Величина угла уклона лезвия равна 10…15 град. Такой уклон необходим для того чтобы составляющая силы на лезвии клина при раскалывании действовала на полено вниз, прижимая его к лотку и предотвращая скольжение вверх по клину. Скорость цепи транспортера 0,55 м/с. Мощность электропривода станка 10 кВт.

Рисунок 2 — Схема рабочего устройства колуна КЦ-6

1 — подвижный вертикальный клин; 2 — подвижный горизонтальный клин; 3 — направляющая; 4 — копир; 5 — ось; 6 — клиновидный щиток; 7 — каретка с роликом; 8 — предохранительная пружина; 9 — противовес; 10 — блок; 11 — полено; 12 — упор; 13 — педаль; 14 — система рычагов и тяг

Одноцепной колун КЦ-7 имеет электродвигатель мощностью 10 кВт, который приводит в действие бесконечную пластинчатую втулочно-роликовую цепь с упорами, движущейся со скоростью 0,55 м/с; расстояние между упорами 2,5 м. Клин неподвижно закреплен на раме станка и имеет два угла заострения: первый 20 град. и второй 30 град. Станок снабжен маховиком для сглаживания пиковх нагрузок.

Рисунок 3 — Схема цепного станка КЦ-7

1 — раскалывающий клин; 2 — полено; 5 — цепной транспортер с упорами

Гидравлический дровокольный станок ГК-2 раскалывает чурбаки на две и четыре части. В отличие от цепного механического дровокольного станка механизмом надвигания в этом станке является гидроцилиндр с толкателем.

Колун состоит из основных узлов: подвижной крестовины (клиньев), толкателя с гидроцилиндрами, питателя, лотка, измерительного устройства для за мера диаметров чурбаков, смонтированного на кронштейне, исполнительных гидроцилиндров питателя и вертикального перемещения крестовины.

Гидроколун имеет 2 гидроцилиндра. Один гидроцилиндр является основным, другой выполняет роль усилителя. В работу усилитель включается только после подачи сигнала оператором. Усилитель создает дополнительное усилие на толкателе до 196,2 кН.

Принцип работы гидроколуна ГК-2 основан на работе реле, гидрораспределителей, которые управляют гидрораспеределителями и выключателей. Такое устройство полностью автоматизирует процесс получения дров.

Рисунок 4 — Гидромеханическая и электрическая схемы колуна ГК-2

1 — подвижная крестовина; 2 — двуплечий рычаг; 3 — гидроцилиндр крестовины; 4,12, — тяга; 5,15,17 — рычаг; 6 — конические шестерни; 7 — толкатель; 8,9 — гидроцилиндр; 10 — питатель; 11 — щуп; 13 — кронштейн; 14 — двуплечий рычаг; 16 — шина; 18 — лоток; 19 — гидроцилиндр питателя; 20 — гидрораспределитель; 21 — напорная магистраль; 22,23,24 — гидрораспределитель

Станок КГ-8А состоит из станины, лотка для чурбаков, ограждения, имеет только звездчатый клин. Толкатель станка приводится в движение с помощью двух силовых стандартных гидроцилиндров, мощ ность двигателя гидропривода 16,5 кВт, масса станка около 4 т.

Рисунок 5 — Схема станков для раскалывания с гидравлическим надвиганием KГ-8А.

1 — станина; 2 — звездчатый клин; 3 — лоток; 4 — толкатель; 5 — силовые гидроцилиндры; 6 — ограждение

Колун предназначен для раскалывания чурбаков диаметром до 1 м за один ход толкателя. Клин может перемещаться в вертикальном направлении в зависимости от диаметра чурбака. Лесоматериал гидравлическим толкателем подаются на клинья, в результате чего и происходит раскалывание. Колун снабжен гидроусилителем, создающим повышенное давление в поршневой полости гидроцилиндров раскалывания, что и позволяет раскалывать особо толстые чурбаки.

Колун ЛО-46 является более совершенной моделью, чем колун ГК2, позволяющий раскалывать чурбаки в зависимости от их диаметра на две, четыре или шесть частей за один прием. Колуны предполагается использовать как в полуавтоматических линиях для разделки низкокачественной древесины, так и в качестве самостоятельных механизмов с индивидуальным управлением.

Клоун включает в себя раму, лоток, толкатель, направляющую толкателя, блок клиньев, силовой гидроцилиндр, усилитель, маслонасос, электродвигатель привода маслонасоса, маслобак, гидроцилиндра подъема клиньев, верхний корпус клиньев, нижний корпус клиньев.

Рисунок 6 — Дровокольный гидравлический колун ЛО-46

1 — рама; 2 — лоток; 3 — толкатель; 4 — направляющая толкателя; 5 — блок клиньев; 6 — силовой гидроцилиндр; 7 — усилитель; 8 — маслонасос; 9 — электродвигатель; 10 — маслобак; 11 — гидроцилиндр подъема клиньев; 12 — верхний корпус клиньев; 13 — нижний корпус клиньев

Гидроусилитель применен на станке для создания больших усилий, необходимых при раскалывании крупномерных чурбаков. Нижний корпус клиньев в виде ножевой крестовины, служит для раскалывания чурбаков на две или четыре части. Верхний корпус, имеющий звездообразную форму, позволяет раскалывать крупномерные чурбаки за один прием на шесть частей. Оба корпуса клиньев перемещаются в вертикальной плоскости по специальной направляющей гидроцилиндром. Установку клиньев относительно центра раскалываемых чурбаков проводит станочник.

2.3 Краткие технические характеристики рассмотренных станков

Таблица 1 — технические характеристики цепных дровокольных станов

Параметры

КЦ-6

КЦ-7

Наибольшие размеры раскалываемых кряжей:

диаметр, м

длина, м

Число поленьев, получаемых из кряжей за один ход толкателя, шт

Наибольшее усилие раскалывания, кН

Скорость надвигания кряжа на клин, м/с

Угол наклона вертикального клина, рад

Угол заострения клина, рад

Мощность электропривода, кВт

Габаритные размеры:

длина, м

ширина, м

высота, м

Масса, кг

0,6

1,25

2; 4

50

0,55

р/36,0

р/12 и р/9

10

5,100

2,000

2,050

2600

0,6

1,25

2

50

0,55

р/22,5

р/10 и р/7

10

4,370

1,575

1,380

2660

Таблица 2 — Технические характеристики гидравлических дровокольных станков

Параметры

ГК-2

КГ-8А

ЛО-46

Скорость надвигания кряжа на клин, м/с

Угол наклона вертикального клина, рад

Угол заострения клина, рад

Угол встречи горизонтальных клиньев, рад

Мощность электропривода, кВт

Средняя продолжительность цикла раскалывания, с

Габаритные размеры:

длина, м

ширина, м

высота, м

Масса, кг

0,42

р/60

р/9 и р/6

р/12

17

10

4,485

1,874

2,432

3416

0,53

р/60

р/9 и р/6

р/6 и р/12

17

10

5,030

1,100

1,540

3500

0,22

р/60

р/9 и р/6

р/6 и р/12

17

10

5,030

1,050

1,540

-

2.4 Выводы о достоинствах и недостатках конструкций

Проанализировав конструкции некоторых цепных и гидравлических дровокольных станков можно выделить их достоинства и недостатки. Одним из достоинств цепных дровоколов является простота конструкции, в то время как гидравлические станки более сложны. Соответственно цепные станки в какой-то степени надежнее гидравлических. Кроме того цепные станки проще в обслуживании нежели гидравлические и не требуют больших затрат на ремонт. В настоящее время такие станки практически не используются. Это связано в первую очередь с созданием этими станками значительных рабочих усилий на исполнительных органах при относительно малых габаритных размерах станка и отсутствии громоздких и сложных механических передач. Преимуществом гидропривода является простота осуществления бесступенчатого регулирования скоростей и высокая степень редукции.

Гидравлические дровокольные станки могут использоваться для раскалывания пней и крупных кряжей. Производительность гидравлических станков выше чем у цепных. Эту разницу можно увидеть если, например сравнить цепные колуны КЦ-5 и КЦ-6 с гидравлическим ЛО-46.

3 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ МОДЕРНИЗАЦИИ МАШИНЫ

3.1 Патентные исследования

Изучив конструкцию и работу дровокольных станков мною был проведен патентный поиск по российским изобретениям. Область поиска зависит от предмета поиска и имеющегося в распоряжении патентного фонда. Одна из самых полных баз находится на сайте www. fips. ru. По алфавитно-предметному указателю я определил индекс МКИ и ознакомился с изобретениями соответствующими индексу B 27L 7/00. Глубина патентного поиска: самый старый 12. 02. 1975 B 27L 7/00 «Гидравлический дровокольный станок», самый новый 02. 03. 2005 B 27L 7/00 «Станок для раскалывания древесины».

В изобретении 517 495 B 27L 7/00 целью является повышение производительности. Для этого на раме соосно основному блоку клиньев установлен дополнительный блок клиньев с приемным лотком, а гидроцилиндр подающего органа выполнен с двумя штоками во втором из которых закреплена опорная плита. Работает дровокольный станок следующим образом. У приемных лотков при помощи околостаночных транспортных устройств накапливают кряжи, подлежащие расколке на части. После подачи очередного кряжа в первый лоток, путем подачи рабочей жидкости в исполнительный орган, занимающий крайнее правое положение поршень, а заодно с ним и двух сторонний шток перемещаются влево, осуществляя при этом надвигание кряжа на первый блок клиньев. правая часть двухстороннего штока освобождает второй лоток, после загрузки которого шток исполнительного органа, перемещаясь вправо, осуществляет надвигание кряжа на второй блок клиньев и так далее. Таким образом, осуществляют попеременное раскалывание кряжей двумя блоками клиньев.

Рисунок 7 — Гидравлический дровокольный станок

1 — первый блок клиньев; 2 — второй блок клиньев;3 — исполнительный орган; 4, 5 — приемный лоток; 6 — маховик; 7 — гидробак; 8 — рама

Целью изобретения 609 629 B 27L 7/00 также является повышение производительности и сокращение времени цикла. Гидравлическая схема станка позволяет производить раскалывание древесины в трех режимах, что уменьшает время цикла и, следовательно, обеспечивает повышение производительности станка.

Благодаря тому, что один из гидроцилиндров силового органа не соединен с толкателем и участвует в работе только в период преодоления повышенного сопротивления раскалыванию древесины, обеспечивается возможность экономии электроэнергии, уменьшение износа деталей гидроцилиндра и увеличение срока службы станка.

Изобретение 2 283 221 B 27L 7/00 отличается от предыдущего тем, что кроме двух силовых гидроцилиндров станок имеет один вспомогательный, служащий для возврата силового узла в первоначальное положение. Кроме того станок содержит два гидронасоса низкого и высокого давления и два гидроаккумулятора. Один гидроаккумулятор служит для увеличения усилия раскалывания при возрастании сопротивления и для увеличения скорости раскалывания при снижении нагрузки.

1,2 — гидроцилиндры; 3 — подвижный колющий орган; 4 — толкатель; 5 — направляющая; 6,7 — гидрораспределители; 8 — напорный золотник; 9 — обратный управляемый клапан; 10 — предохранительный клапан; 11,12 — реле давления; 13 — насос; 14 — 24 — трубопроводы; 25 — бак; 26 — лоток; 27 — чурбак

Рисунок 8 — Гидравлическая схема станка

Станок обеспечивает высокую производительность (за счет возможности одновременной подачи рабочей жидкости к силовым гидроцилиндрам гидронасосом и гидроаккумулятором), надежность, что обеспечивается работой гидроаккумулятора, который выполняя функцию амортизатора, предохраняет элементы привода от поломок, и возможность регулирования усилия на неподвижной траверсе в зависимости от сопротивления ее перемещению (при снижении сопротивления автоматически включается в работу гидронасос низкого давления, а при возрастании сопротивления — гидронасос высокого давления и один из гидроаккумуляторов.

Рисунок 9 — Гидравлическая схема станка для раскалывания древесины

Изобретение № 937 143 B 27L 7/00 так же имеет отличия от рассмотренных выше. Целью изобретения является упрощение конструкции. Н рисунке 10 изображен общий вид станка. Основное отличие заключается в наличие лотка выполненного в виде блока роликов V-образного профиля и роликовых транспортеров. Один роликовый транспортер служит для выноса готовой продукции, второй для возврата крупных поленьев. Возврат производится для повторной расколки. Транспортеры выполнены в виде рифленых роликов. Кроме того транспортеры имеют независимые приводы, а каждый крайний блок второго транспортера имеет реверсивный привод.

Рабочий орган данного станка представляет собой неподвижный блок клиньев, т. е. в отличие от модернизируемого станка ЛО-46 горизонтальный клин является неподвижным. Рабочий орган изображен на рисунках 10, 11.

Изобретение позволяет сравнительно простыми средствами механизировать повторную расколку крупных поленьев.

Серьезным минусом этого изобретения я считаю невозможность регулировать горизонтальный клин по высоте и производить центрирование бревна в лотке.

Рисунок 10 — Дровокольный станок с роликовым транспортером

1 — основание; 2 — крестообразный раскалывающий орган; 3 — привод; 4 — толкатель; 5 — электродвигатель; 6 — распределитель; 7 — швеллер; 8 — маслобак; 9 — ролики; 10 — блок роликов; 11, 12 — блок рифленых роликов

Рисунок 11 — Расколка кряжа диаметром до 0,4 м

Рисунок 12 — Расколка кряжа диаметром свыше 0,4 м

3.2 Техническое задание на модернизацию станка

3.1. Наименование и область применения

Наименование — станок гидравлический дровокольный, модель ЛО-46.

Область применения — лесокомбинаты, лесозаводы и деревообрабатывающие предприятия

Станок должен соответствовать требованиям, предъявляемым к изделиям, предназначенным для поставки на внутренний рынок. Поставка станка на экспорт не предполагается.

3.2 Основание для разработки

Задание руководителя курсовой работы

3.3 Цель и назначение разработки

Цель разработки — повышение механизации повторной расколки крупных поленьев.

Назначение разработки — Создание гидравлического дровокольного станка с наиболее высокими техническими показателями и эксплуатационными параметрами.

3.4 Источники разработки

Авторские свидетельства СССР № 374 175, № 937 143

Задание руководителя курсовой работы

Техническая документация гидравлического дровокольного станка ЛО-46

3.5 Технические требования

Состав станка и требования к конструктивному устройству.

Наименование и назначение основных частей.

В состав станка входят:

— рама станка для установки основных узлов;

— механизм подачи заготовок;

— усилитель;

— раскалывающий узел;

— привод выносного роликового транспортера;

— привод масленого насоса станка

Работа станка

Включатся электродвигатель привода масленого насоса. Посредством питателя в лоток подается чурбак. Затем происходит центрование чурбака относительно клин, за счет изменения положения клина. Толкатель, управляемый гидроцилиндром подает чурбак на раскалывающий клин. Полученные в результате дрова выносятся выносным транспортером станка.

Конструктивные требования к станку и его составным частям.

Установочные и присоединительные размеры.

Установочные и присоединительные размеры определяются при разработке технической документации.

Способы крепления.

Станок должен устанавливаться на бетонный фундамент и крепиться болтами.

Климатическое исполнение.

Климатическое исполнение УХЛ4 по ГСТ 15 150−69. При этом температура окружающей среды должна быть в переделах −30…+30°С, влажность не более 90%, высота над уровнем моря не более 2000 м.

Регулировка органов управления должна обеспечивать работу станка на различных режимах в зависимости от параметров поступающих на станок заготовок.

Станок работает в ручном режиме. Управление станком производится с пульта управления. Типы приводов исполнительных механизмов выбираются в процессе разработки изделия.

Вид покрытий.

Покрытие станка должно соответствовать ГОСТ 22 133–76 «Покрытия лакокрасочные станков, кузнечно-прессовых и литейных машин, инструмента. Требования к внешнему виду», ГОСТ 25 223–82 (СТ СЭВ 2155−80) «Оборудование деревообрабатывающее. Общие технические требования» и ОСТ 2 Н06−2-77 «Покрытия лакокрасочные. Общие технические требования».

Требования к средствам защиты от влаги, вредных испарений, коррозии и др.

Специальные требования не предъявляются

Требования к взаимозаменяемости составных частей станка. Для сменных деталей, узлов, принадлежностей и инструмента должна быть обеспечена взаимозаменяемость по сопряженным размерами посадкам.

Устойчивость к моющим средствам, топливу, маслам и др.

Специальные требования не предъявляются.

Требования к помехозащищенности и исключение помех, влияющие на другие объекты.

Станок не должен являться источником помех, влияющих на другие объекты.

Требования к виду и составу запасных частей, инструмента и принадлежностей.

Показатели назначения и экономного использования сырья, материалов, топлива и энергии.

Основные технические параметры станка указаны в табл. 1.

Таблица 2 — Основные технические параметры

Наименование параметра

Значение

1

Мощность двигателя станка, кВт

17

2

Мощность двигателя выносного транспортера, кВт

2,2

3

Наибольший диаметр раскалываемых чурбаков, см

100

4

Наибольшая длина раскалываемых чурбаков, см

125

5

Усилие раскалывания в нормальном режиме, тс

9,0

6

Скорость перемещения толкателя, м/с

0,35

7

Скорость возврата толкателя, м/с

0,57

8

Высота ножевого блока, мм

1500

9

Угол наклона вертикального клина, град

3

10

Угол заострения клиньев, град

20 и 30

11

Угол встречи горизонтальных клиньев, град

17

12

Масса, кг

3200

13

Габаритные размеры, мм

длина

ширина

высота

5030

1050

1280

Примечание — окончательные значения параметров здесь и далее по тексту уточняются в процессе разработки станка.

Требования к надежности.

Показатели долговечности:

— средний срок службы до капитального ремонта при двухсменной работе — не менее 6 лет;

— средний ресурс по точности — не менее 6000 ч.

Показатели безотказности.

Средняя наработка на отказ — не менее 8 ч.

Показатели ремонтопригодности.

Среднее время восстановления — не более 2 ч.

Требования к технологичности и метрологическому обеспечению разработки, производства и эксплуатации.

При разработке линии обеспечить выполнение требования стандартов ЕСТПП по отработке конструкции на технологичность, ГОСТ 14. 201−83, ГОСТ 12. 202−73, ГОСТ 14. 203−73, ГОСТ 14. 204−73, ОСТ 2 ДОО-7−82, «Кратких методических указаний по анализу и отработке конструкций деревообрабатывающего оборудования на технологичность» (ГПТИ древстанкопром, 1972).

Выбор конструкций базовых деталей производить в соответствии с «Нормативами (уточненными) применения сварных металлоконструкций при проектировании и изготовлении базовых деталей, станков и машин», утвержденными приказом Минстанкопрома от 10. 12. 76 г. № 471.

Удельная материалоемкость линии (отношение массы в кг к радиусу криволинейных опор в мм) 5,33 кг/мм.

При проектировании линии должны быть уточнены производ ственные возможности и ограничительные стандарты завода-изготовителя.

Конструкторская документация должна быть подвергнута метро логической проработке в соответствии с требованиями ОСТ 2 БВ-10−1-81.

Основные технические параметры по п. 5. 2, пп. 1−14, 16, 18, 20, 21 должны измеряться методом непосредственной оценки с помощью универсальных средств измерения.

При необходимости применения в процессе эксплуатации специальных измерительных средств эти средства должны входить в комплект станка.

Основные требования к методам и средствам измерения должны соответствовать ГОСТ 25 338–82.

Требования к уровню унификации и стандартизации

При разработке линии необходимо обеспечить максимальное использование стандартных, унифицированных и заимствованных сборочных единиц и деталей.

Значение коэффициентов применяемости и повторяемости линии определяются в процессе разработки. При разработке линии учесть ограниченные нормали завода-изготовителя.

Требования безопасности и требования по охране природы.

Устройство должен отвечать требованиям:

— ОСТ 2 ДМОО-3−82 «Оборудование деревообрабатывающее. Шумовые характеристики»;

— ГОСТ 12.1. 004−76 «ССБТ. Пожарная безопасность»;

— ГОСТ 12.1. 005−76 «ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования»;

— ГОСТ 12.1. 019−79 «ССБТ. Электробезопасность. Общие требования»;

— ГОСТ 12.2. 003−74 (СТ СЭВ 1085−78) «ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности»;

— ГОСТ 12.2. 026. 0−77 (СТ СЭВ 2156−80) ССБТ. Оборудование деревообрабатывающее. Общие требования безопасности к конструкции"; ГОСТ 12.2. 086−83 «ССБТ. Гидроприводы объемные и системы смазочные. Общие требования безопасности к монтажу, испытаниям и эксплуатации»;

ГОСТ 12.3. 002−75 «ССБТ. Процессы производственные. Общие требования безопасности»;

— ГОСТ 12.3. 007−75 «ССБТ. Деревообработка. Общие требования безопасности «;

— ГОСТ 12.2. 026. 17−82 «ССБТ. Оборудование деревообрабатывающее. Устройства для сортирования бревен по диаметру. Требования безопасности»;

— «Правил техники безопасности и производственной санитарии в деревообрабатывающей промышленности» (М.: Лесн. пром-сть, 1979);

— «Санитарных правил организации технологических процессов производства и гигиенических требований к производственному оборудованию», утвержденных Минздравом СССР 04. 04. 73 г. № 1042−73; «Правил устройства электроустановок». ПУЭ-76.

Эстетические и эргономические требования. Линия должна соответствовать требованиям:

— ГОСТ 12.2. 033−78 «ССБТ. Рабочее место при выполнении работ стоя. Общие эргономические требования»;

— ГОСТ 21 752–76 «Система „человек-машина“. Маховики управления и штурвалы. Общие эргономические требования»;

— ГОСТ 21 753–76 «Система „человек-машина“. Рычаги управления. Общие эргономические требования»;

— ГОСТ 22 269–76 «Рабочее место оператора. Взаимное расположение элементов рабочего места»;

— ГОСТ 23 000–78 «Система „человек-машина“. Пульты управления. Общие эргономические требования»;

— «Методических указаний по оценке эстетических показателей качества промышленной продукции» / ВНИИТЭ (М., 1975 г.);

— «Разработки нормативных показателей эргономики для деревообрабатывающих станков общего назначения» (отчет по теме 2−73 /ВНИИДмаш, 1975 г.).

Требования к патентной чистоте

Обеспечить патентную чистоту в отношении СССР, России.

Требования к составным частям станка, сырью, исходным и эксплуатационным материалам.

Составные части, качество материалов, обработки и сборки должны соответствовать требованиям ГОСТ 25 223–82 (СТ СЭВ 2155−80) «Оборудование деревообрабатывающее. Общие технические условия» и рабочей документации на составные части станка.

Применение составных частей (включая покупные), сырья и материалов должно соответствовать действующим отраслевым стандартам (ОСТ), стандартам и руководящим материалам предприятия (СТП и РТМ) ВПО «Союздревстанкопром», ГКБД и завода-изготовителя.

Покупные изделия по качеству должны применяться не ниже первой категории.

Требования к эксплуатационным материалам — маслам, сжатому воздуху и т. п. — определяются в процессе разработки рабочей документации на устройство и при его эксплуатации должны соответствовать этой документации.

Условия эксплуатации, требования к техническому обслуживанию и ремонту.

Категория условий эксплуатации — УХЛЧ по ГОСТ 15 150–69*. 3.5. 10.2 Класс помещения ПП согласно ПУЭ-76, категория производства «В» согласно таблице I СНиП П-М, 2−72.

Станок обслуживается одним рабочим

Условия привязки

Род тока питающей сети — переменный, трехфазный, частота 50 Гц, напряжение 380 В.

Дополнительные требования. Дополнительные требования не предъявляются.

Требования к маркировке и упаковке

Маркировка и упаковка должны соответствовать требованиям ГОСТ 25 223–82 (СТ СЭВ 2155−80) и ГОСТ 14 192–77.

Маркировку на фирменной табличке производить согласно ОСТ 2 Д91−1-81 и ОСТ 2 Д91−2-75.

Временная противокоррозионная защита (консервация) должна соответствовать требованиям ГОСТ 9. 014−78 и ОСТ 2 Н89−30−79.

Установка устанавливается на эстакаду.

Требования к транспортированию и хранению.

Транспортирование и хранение установки должно соответствовать требованиям ГОСТ 25 223–82 (СТ СЭВ 2155−80).

Требования к условиям транспортирования, местам и условиям хранения, условиям складирования и обслуживания во время хранения определяются на стадии разработки технической документации.

Гарантийный срок хранения устанавливается на стадии разработки технической документации.

Специальные требования. Специальные требования не предъявляются.

Требования к категории качества

Станок должен соответствовать высшей категории качества.

Стадии и этапы разработки

Стадии разработки станка:

— технический проект;

— рабочая конструкторская документация на экспериментальный образец.

Этапы выполнения работ должны соответствовать ГОСТ 2. 103−68 «ЕСКД. Стадии разработки».

Предприятие-изготовитель разрабатываемого устройства- Свердловское П О «Лесмаш»

Порядок контроля и приемки

Перечень конструкторских документов, подлежащих согласованию и утверждению, и перечень организаций, с которыми следует согласовывать конструкторскую документацию, приведён в таблице 3.

Комплектность конструкторской документации — в соответствии с РТМ 2. 14. 01−82.

Таблица 3 — Перечень конструкторских документов.

Наименование документа

Организация, согласующая документ

Организация, утверждающая документ

Технический проект

Свердловский опытный завод, ЦНИИМОД

ГКБД

Рабочая конструкторская документация

ГКБД

Технические условия

ЦНИИМОД

Свердловский опытный завод (СОЗ)

Порядок проведения испытаний опытного образца по ГОСТ 15. 001−73 и ОСТ 2 Н02−3-81. 5]

4. КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ

4.1 Описание конструкции модернизируемого узла

На основе изобретения B 27L 7/00 № 937 143 были сделаны некоторые изменения в конструкцию. Использование роликового выносного транспортера с рельефными роликами позволяет механизировать уборку готовой продукции. Привод транспортера конструктивно не отличается от привода сортировочных транспортеров и состоит из электродвигателя, предохранительных муфт, редуктора, ведущей и ведомой звездочек, рельефных роликов сидящих на валах.

Рисунок 13 — Кинематическая схема привода выносного роликового транспортера

1 — электродвигатель; 2 — муфта; 3 — редуктор; 4 — ведущая звездочка; 5 — ведомая звездочка; 6 — вал; 7 — цепь; 8 — звездочка; 9 — ролик; 10 — подшипник

4.2 Гидромеханическая и электрическая схема колуна

Гидромеханическая и электрическая схемы гидроколуна ЛО-46 схожи со схемами колуна ГК-2. В данном курсовом проекте электрическая схема модернизированного станка отличается от схемы прототипа тем, что в нее включен еще один электродвигатель, управляющий выносным транспортером.

Рисунок 14 — гидромеханическая схема колуна

При диаметре чурбака от 15 до 25 см по окончании пропила балансирной пилой, производящей разделку долготья на метро вые отрезки, подлежащие раскалыванию на две части, подается сигнал на реле РПН. Нормально открытый (н.о.) контакт РПН замыкается, включается электромагнит МПО гидрораспределителя, питатель опускается и нажимает на выключатель ВП. Сбрасыватель пилы сталкивает чурбак на питатель и в конце своего хода нажимает на выключатель ВС, в результате чего включаются: реле РПП и РЗ и электромагнит МПП, питатель поднимается и перекладывает чурбак в лоток, при этом замыкается контакт выключателя ВП и включается реле РТВ. чурбак раскалывается на две части вертикальным клином.

Рисунок 15 — Электросхема станка

чурбаки диаметром свыше 25 см при загрузке их в лоток задевают и отклоняют щуп, который при помощи тяги поворачивает двуплечий рычаг с микропереключателем ВЗ на угол, соответствующий диаметру загружаемого чурбака, и затормаживается в этом положении. На выключатель ВЗ воздействует дугообразная шина и через реле РКО включается электромагнит МКО гидрораспределителя и крестовина опускается. Одновременно через двуплечий рычаг, тягу, рычаг, конические шестерни, рычаг и тягу поворачивается по часовой стрелке рычаг с укрепленной на нем шиной. При сходе шины с выключателя ВЗ реле РКО обесточивается, электромагнит МКО выключается и крестовина останавливается в положении горизонтального ножа по центру кряжа, а электромагниты МТ и МТВ включаются, в результате чего одновременно соединяются поршневая и штоковая полости гидроцилиндра с напорной магистралью гидросистемы.

Вследствие разности площадей, на которые действует давление жидкости в цилиндре, жидкость, вытесненная из штоковой полости, поступает через гидрораспределитель в напорную магистраль, а затем через гидрораспределитель в поршневую полость этого цилиндра. За счет увеличенного количества жидкости, поступающей в эту полость, по сравнению с тем, что дает насос, скорость толкателя увеличивается, что ускоряет процесс раскалывания.

После раскалывания толкатель, заняв заднее крайнее положение, нажимает на выключатель ВТ, затем на ВТП, который через реле выключает электромагнит МТН и включает МТН, жидкость поступает в штоковую полость цилиндра и толкатель движется назад, одновременно включается электромагнит МЗ, двуплечий рычаг растормаживается, щуп за счет собственного веса возвращается в исходное положение, а выключатель ВЗ через реле РКО включает электромагнит МКП-- крестовина поднимается.

При возвращении толкателя в исходное положение нажимается выключатель ВТН и через реле РТН отключает электромагниты МТ и МТН -- толкатель останавливается и цикл заканчивается.

Особо толстые чурбаки раскалывают нажатием на кнопку КУ. Через реле РУ включается электромагнит МТУ и выключается МТ и МТВ, включается усилитель, который создает большее усилие на толкателе.

В связи с тем, что конструкция станка усложнилась роликовым транспортером в электросхеме произошли некоторые изменения. Кроме еще одного двигателя в схему включена блокировка транспортера. Суть ее работы заключается в том, чтобы при остановке процесса раскалывания выключать транспортер, а при раскалывании — включать. Включение и выключение производится за счет переключателя ВК2, установленного таким образом, чтобы он мог контактировать с толкателем станка.

4.3 Определение основных параметров роликового транспортера

Исходные данные для расчета:

масса груза кг; объем груза мі; ширина груза м; диаметр ролика принимаем мм; наименьшая длина груза м; длина транспортера м.

Рисунок 16 — Расчетная схема

Определяем длину ролика

, (4. 1)

м.

Масса ролика

, (4. 2)

кг.

Расстояние между роликами

, (4. 3)

м.

Число роликов на транспортере

, (4. 4)

шт.

Скорость движения груза

, (4. 5)

где — производительность станка в смену, = 49 мі;

— время смены, = 8 ч. ;

— коэффициент заполнения тягового органа;

— коэффициент использования рабочего времени, = 0,85 [6].

, (4. 6)

где — разрыв между соседними единицами продукции, принимаем = 0,8 м,

.

м/с.

Угловая скорость роликов

, (4. 7)

рад/с.

Находим тяговое усилие на рабочем органе

, (4. 8)

где — коэффициент трения качения в цапфах роликов, = 0,04;

— коэффициент трения скольжения груза по роликам, = 0,4;

кН

Определяем мощность электродвигателя

, (4. 9)

где — КПД привода, = 0,87,

кВт

4.4 Выбор электродвигателя

Мощность на рабочем валу транспортера

, (4. 10)

кВт

Коэффициент полезного действия привода

, (4. 11)

где — КПД цилиндрического редуктора, = 0,97 [12];

— КПД цепной передачи, = 0,93 [12];

— КПД муфты, = 0,98 [12];

— КПД подшипников качения, = 0,99 [12];

Потребная мощность привода

, (4. 12)

кВт

Мощность двигателя подбираем из ряда мощностей при условии, что

Принимаем

Ориентировочное назначение передаточных чисел

Частота вращения рабочего вала

, (4. 13)

Ориентировочная частота входного вала привода при ориентировочных передаточных числах передач

, (4. 14)

Фактическую частоту вращения входного вала привода (вала электродвигателя) в соответствии с Рэ =-2,2 кВт принимаем:

.

Основные характеристики выбранного двигателя: Марка — АИР 112МА8; Рэ =2,2 кВт;

4.5 Кинематический и энергетический расчеты

Уточненное передаточное число

, (4. 15)

Уточняем передаточное число цепной передачи

, (4. 16)

Частоты вращения валов привода

;

;

, (4. 17)

;

, (4. 18)

Угловые скорости валов и привода вычисляют по формуле

, (4. 19)

где n — частота вращения вала;

рад/с;

рад/с;

рад/с;

1 рад/с.

Мощности на валах привода

кВт;

, (4. 20)

кВт;

, (4. 21)

кВт;

, (4. 22)

кВт.

Вращающие моменты на валах определяются по формуле

, (4. 23)

где — мощность на валу;

;

;

;

.

4.6 Расчет закрытой зубчатой передачи

Исходные данные: вращающий момент на ведомом валу передачи; угловые скорости рад/с, рад/с; передаточное число, передача нереверсивная, срок службы принимаем ч.

4.6.1 Выбор материала зубчатых колес и определение допускаемых напряжений

Материал для изготовления зубчатых колес — сталь 45. Свойства: твердость 240 НВ; предел прочности МПа; предел выносливости МПа.

Определение числа цикла нагружения зубьев

для зубьев шестерни:

; (4. 24)

для зубьев колеса:

, (4. 25)

где — срок службы механизма

Определение допускаемых напряжений

Допускаемые напряжения при расчете зубьев на усталостную контактную прочность

— для шестерни (4. 26)

— для колеса (4. 27)

где — предел выносливости зубьев при контактном нагружении;

— коэффициент безопасности Sн = 1,1[12];

— коэффициент долговечности;

— для шестерни (4. 28)

— для колеса (4. 29)

, (4. 30)

где — базовое число циклов нагружения;

.

, (4. 31)

Допускаемые напряжения при расчете зубьев на усталостную изгибную прочность.

— для шестерни (4. 32)

— для колеса, (4. 33)

где — предел выносливости зубьев при изгибном нагружении;

МПа — для шестерни; (4. 34)

МПа — для колеса (4. 35)

— коэффициент долговечности

; (4. 36)

, 4. 37)

где — базовое число циклов нагружения,

.

.

4.6.2 Межосевое расстояние из условия контактной прочности

, (4. 38)

где — коэффициент, для прямозубых передач = 495;

— коэффициент ширины зубчатого венца, = 0,40;

= 1050 МПа;

— коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине зуба, =1,0

мм.

Принимаем стандартное значение мм

4.6.3 Модуль зубьев

, (4. 39)

.

Принимаем.

4.6.4 Суммарное число зубьев шестерни и колеса

, (4. 40)

где — угол наклона зубьев, = 0є

.

4.6.5 Число зубьев шестерен

, (4. 41)

.

4.6.6 Число зубьев колеса

, (4. 42)

4.6.7 Фактическое передаточное число

, (4. 43)

.

4.6.8 Диаметр делительной окружности

— для шестерни; (4. 44)

— для колеса. (4. 45)

мм;

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой