Пояснительная записка
к курсовому проекту по курсу:
«Детали машин иосновы конструирования»
на тему:
«Разработкаконструкции мобильной ленточной пилорамы»
Группа: 5ТМ 32
Выполнил: Нуриахметов Т.Х., Лопаков А.С., Иванов В.Н.
Нормоконтроль: Проверил: Колесов Ю.Б.
______________ ПолуэктоваО.К.
Аннотация
Иванов В.Н., Лопаков А.С.,Нуриахметов Т.Х. Разработка конструкции мобильной ленточная пилорама.
Трехгорный: ТТИ МИФИ, ТМ,2005, 17 л. Библиография литературы 8 наименований, 2 листов формата А1.
В данном курсовом проекте произведеноконструирование мобильной ленточной пилорамы, приведены характеристики типовыхленточных пилорам. В мобильной ленточной пилораме приведены приближенныехарактеристики, показан общий вид. Также проделаны расчеты узлов пилорамы:ременная передача, червячная передача, основной вал. Спроектированатранспортировка к месту работы и организация площадки под пилораму.Освещен экологический фактор и техника безопасности.
Содержание1 Характеристика существующих пилорам. Общие сведения о пилении
4 1.1 Конструкция типовых ленточных пилорам
7 1.2 Производительность типовых ленточных пилорам
8
2 Мобильная ленточная пилорама
9
2.1 Технические характеристики
9
2.2 Конструкция пилорамы
10
2.3 Транспортировка к месту работы. Организация площадки под пилораму
11
3 Расчет узлов пилорамы
12
3.1 Расчет ременной передачи
12
3.2 Расчет основного вала
15
4 Техника безопасности. Экологический фактор
16
Список используемой литературы
17
Приложение
Графическаячасть на 2 листах формата А1
1
Распиловкабревен на пиломатериалы в настоящее время осуществляется на лесопильных рамах(пилорамах), круглопильных и ленточнопильных станках. Около 90% бревенобрабатывается на пилорамах, а остальные 10% – на станках. Исходя изтехнологического назначения и принципиальных конструктивных особенностейпилорамы разделяют на маховые и ленточные. Из-за больших размеров и большихзатрат электроэнергии маховые пилорамы глобально вытесняются ленточными, таккак ленточные занимают меньше площади и относительно маховых потребляют меньшеэлектроэнергии. Еще одно преимущество ленточных над маховыми – не требуетсяфундамент. Ленточные пилорамы в свою очередь разделяют на горизонтальные ивертикальные.
В настоящеевремя существует острая проблема мобильности. Топливо становится дорогим, а,следовательно, и перевозки тоже довольно дорогостоящими. Выход был найден вмобильных пилорамах: бревна распиливаются на месте. Т.е. чтобы не возить бревна в лесопильный цех, а потом толькопотребителю, распиловка бревен происходит на месте.
Мобильныепилорамы – пилорамы, специально предназначенные для кратковременной работы вразных местах; и в связи с этим можно быстро транспортировать на новое место.
Рассмотримнекоторые ленточные пилорамы.
Представленытехнические характеристики брянской мобильной пилорамы СЛП, которая такжепредназначена для распиловки бревен на доски и брусья заданной толщины. Дляустановки ленточной пилорамы не требуется специальных помещений, фундамента.Она может быть установлена на открытом воздухе на ровную и твердую поверхность.Для обреза сучков и коры предназначено дополнительное устройство – аккорочнаяфреза (дебаркер).
Таблица 1.1Габариты обрабатываемых бревен, м: — длина
6,5
— диаметр
0,6
Масса станка, кг
1500
Скорость подачи, м/мин
5
Скорость пилы, м/с
32
Потребляемая мощность, кВт
— главного привода
11
— привода подъема пильного механизма
0,5
— привода передвижения каретки
0,75
— привода аккорочной фрезы (дебаркера)
1,1
Характеристикибелгородской ленточной горизонтальной пилорамы ПЛГ-80, котораяпредназначена для продольной горизонтальной распиловки бревен и брусьевразличной длины и толщины как обрезной так и необрезной древесины хвойных илиственных пород. Тип – стационарный.
Таблица 1.2Габариты обрабатываемых бревен, м: — длина
6,5
— диаметр
0,8
Масса станка, кг
1010
Скорость подачи, м/мин
0 – 6
Скорость пилы, м/с
31,5
Потребляемая мощность, кВт
8,25
Нижегородскаяленточная горизонтальная пилорама ЛПК-600с ручной подачей также предназначенадля продольной распиловки бревен. Она эксплуатируется в как в закрытых, так ипод навесом при температуре окружающей среды от –45°С до +40°С иотносительной влажности до 80% при +25°С. Тип – стационарный.
Техническиехарактеристики:
Таблица 1.3Габариты обрабатываемых бревен, м: — длина
0,7 – 7
— диаметр
0,6
Масса станка, кг
1300
Скорость подачи, м/мин
6
Скорость пилы, м/с
21
Потребляемая мощность, кВт
7,5
Напряжение в цепи питания двигателя 3ф, В
380
Частота тока, Гц
50
Средний срок службы, лет
не менее 10
Ленточная пилорама «Мастер2000-05» — это оборудование профессионального класса. Основное отличие ленточной пилорамы «Мастер2000-05» от других ленточныхпилорам подобного класса заключается в том, что она жестче,надежней, стабильней в работе и более ремонтнопригодна. Именно из этихсоображений все мелкие комплектующие (цепи, звездочки, подшипники, ремни ит.д.) выбраны из ассортимента автозапчастей, продающихся повсеместно инедорого, поэтому не возникнет сложностей в их приобретении и по истечениисрока гарантии. Это особенно актуально при поставках в отдаленные регионы.Гидравлический кантователь позволяет быстро поворачивать и фиксировать бревно настанине ленточной пилорамы. Применениеэтого устройства приводит к значительному повышению производительности ленточной пилорамы, устранениюручного труда персонала и ударных нагрузок на станину ленточной пилорамы. Всегидравлические механизмы управляются оператором с центрального пульта. Наоперациях, где используются более сложные варианты конструкции (гидравлика,автоматика, электроника), в любой момент можно перейти на «ручноеуправление» ленточной пилорамой.Для загрузки бревна с земли на станину предусмотрен мощный гидравлическийзагрузчик бревна, позволяющий загружать бревна диаметром до 900 мм, весом до 4т.
Техническиехарактеристики:
Таблица 1.4Габариты обрабатываемых бревен, м: — длина
7,5
— диаметр
0,9
Масса станка, кг
3600
Скорость подачи, м/с
30
Скорость пилы, м/с
40
Потребляемая мощность, кВт
15
Напряжение в цепи питания двигателя 3ф, В
380
Средний срок службы, ч
60 000
Процессраспила бревна у всех горизонтальных пилорам схож. Бревно фиксируется междудвух направляющих ленточной пилорамы. По направляющим вдоль бревна перемещаетсякаретка (портал). Толщина получаемого материала регулируетсяоператором-распиловщиком. Пила приводится в движение при помощиэлектродвигателя. U –скорость подачи пилы, V– скорость пилы. Бесконечная лента, натянутая на двух шкивах, горизонтальнораспиливает бревно.
Рис.1 – Схема резания
1.1Конструкция типовых ленточных пилорам
Ленточныепилорамы отличаются по конструкции. В горизонтальных пилорамах бревнозажимается между направляющими, а портал (каретка) подается по ним, то естьдвигается портал. В вертикальных пилорамах наоборот: бревно закладывают натележку, тележка подается на вертикально расположенную пилу. Это их главноеотличие.
Основнымиузлами вертикальной пилорамы являются: пильный механизм, станина и тележка.Пильный механизм представляет собой два шкива с пилой и электродвигатель,который через ременную передачу приводит во вращение нижний шкив. Для распилабревна его закладывают на тележку, которая имеет прорез в середине. Бревнофиксируется зажимами на самой тележке.
Вгоризонтальных пилорамах основными узлами являются: каркас, пильный механизм,рельсовый путь. В стационарных установках рельсовый путь – неразборный. Приразборном варианте – две секции по 4,5 метра, или при распиле семиметровыхбревен три секции по 3 метра. Каркас представлен в виде пространственной фермы(в виде куба или трапеций, соединенной перекладиной), пильный механизмвозвратно-поступательно перемещается по вертикальным направляющим с помощьючервячной или цепной передачи. Пила приводится во вращение от электродвигателячерез ременную передачу.
В некоторыхслучаях конструктивная схема ленточной пилорамы может наращиваться, то естьконструкция от самой (с ручной подачей) до сложной, оснащенной автоматическойподачей пильной головки, электронной линейкой (с помощью которой выставляетсятолщина резания) гидравлическим механизмом подачи и кантования бревен или дажепрограммируемой системой. Предлагается окорочная фреза (дебаркер), котораяснимает кору, и тельфер, подающий бревна.
Конструктивныехарактеристики стационарной пилорамы ПЛГ-80:
Таблица 1.5Длина в сборе, м
8,5
Габаритные размеры станка, мм
980х2150х1830
Длина длины по периметру, мм
4215 – 4250
Конструктивныехарактеристики брянской мобильной пилорамы СЛП:
Таблица 1.6Рельсовый путь
Две секции по 4,5 м
Габаритные размеры станка, мм
1320х2000х1800 Диаметры пильных шкивов, мм
580 – 600 Длина ленточной пилы, мм
4820
Конструктивныехарактеристики пилорамы ЛПК-600:
Таблица 1.7
Габаритные размеры станка, мм
8000х1800х2300
Диаметр пильных шкивов, мм
480
Длина ленточной пилы, мм
4020 – 3976
Конструктивныехарактеристики пилорамы «Мастер 200-05»:
Таблица 1.8
Габаритные размеры станка, мм
9000х2300х2150
Диаметр пильных шкивов, мм
850
Длина ленточной пилы, мм
6710
Пилорамазанимает место площадью 30 м2.
1.2Производительность типовых ленточных пилорам
При созданиипилорам для определения экономической целесообразности решающее значение играетпроизводительность. Производительность в СССР в 1965 году на маховых пилорамахдостигала 100 млн. м3×год-1. Производительность одной маховойпилорамы достигало 16 – 18 м3×час-1.
Представимданные по производительности ленточных пилорам. При работе на брянской пилорамепри соблюдении рекомендаций по технологии пиления одна пила позволяетраспиливать до 40 кубометров древесины в смену.
Производительностьленточной пилорамы «Мастер 2000-05» доходит до 20 м3 (в Василовкенаходится пилорама «Мастер 2000-04»). У этой пилорамы присутствуетавтоматизированный привод. Подъем и опускание пильной головки производитсяпосредством замкнутой цепной двухрядной передачи с приводом от червячногомотора-редуктора (производства Италии), обеспечивающего отсутствие люфтов,надежную фиксацию пильной головки в нужном положении и ее точную (до 0.25 мм)настройку по заданной высоте.
Упилорамы ЛПК-600 производительность всмену доходит до 12 м3 при обработке с двух сторон, а при обработкес четырех сторон – 8 м3. Срок службы пилорамы не менее 10 лет.
2
Некоторыезнания в конструировании мобильной ленточной пилорамы были получены, вследствиепосещения нескольких предприятий в городе Юрюзань. Таким образом одним изглавных критериев в конструировании является тот, что за прототип выбранапилорама ЛПУ-650 (выпуск – январь 2005), находящаяся в городе Юрюзань участного предпринимателя.
Мобильнаяленточная пилорама МЛП предназначена для распиловки бревен на пиломатериалы вусловиях полевого лесозавода.
2.1Конструкция пилорамы
Основнымиузлами ленточной пилорамы являются: скелет (каркас), пильный механизм,рельсовый путь.
Скелет состоитиз направляющих под рельсовый путь, вертикальных направляющих, по которымвозвратно-поступательно перемещается пильный механизм, двух наклонных стоек,поперечины между ними и перекладины. Вертикальные направляющие, стойки,поперечина, соединенный пильных механизм и перекладина создают жесткостьконструкции, то есть образуют ферму. На перекладине устанавливается бачок,электрощит и пульт управления, электродвигатель и червячный редуктор, которыйпреобразует возвратно-поступательное перемещение пильного механизма. Органыуправления ленточной пилорамы расположены со стороны ведомого шкива такимобразом, чтобы облегчить процесс управления установкой. Бачок предназначен дляподачи СОЖ на пилу, что продлевает ее срок службы. Стойки и основа вертикальныхнаправляющих приварены к горизонтальным направляющим, в верхней частиприваривается перекладина.
Кареткаперемещается на четырех роликах по рельсам. Очистка рельсового пути от налипающихсмолосодержащих опилок предусмотрена на каждом из четырех роликов.
Пильныймеханизм представляет собой два вращающихся шкива, на которые надевается лента.Все это закрывается дверцами, то есть предусматривается защита. На защитеустанавливается электродвигатель ременной передачи.
Центр тяжести ленточной пилорамы расположен максимально близко к земле,обеспечивая необходимую устойчивость. Рельсовый путь состоит трех секций по 3метра длиной, обеспечивающих распиловку бревен длиной 7 метров. Рельсы – стандартныетипа Р5.
Рисунок 2– Профиль рельс Р5
В одной секциипредусмотрены две поперечные стойки в виде уголка, на которые укладываютсябревна. Они также несут соединительный характер (скрепляют секцию). Значитвсего шесть стоек под бревна. Стыковочные устройства обеспечивают прочностьсоединения секций. Крепление секций происходит следующим образом: на однойсекции привариваются две пластины с отверстиями, в другой секции делаемотверстие, состыковываются секции и закрепляются с помощью болтового соединения.
Рисунок3 – Крепление рельсового пути
Ленточная пила поставляетсяв готовом виде. Ее ширина – до 60 мм.Материал зависит от толщины пропила:
- до 1,5 мм материал У10А;
- свыше 1,5 мм материал сталь 9ХФ.
2.2
Эти техническиехарактеристики будут носить предполагаемый характер. Для точного определениянужно проделать конкретные расчеты и взвешивания каждого узла, детали, а можети болта.
Таблица 2Габариты обрабатываемых бревен, м: — длина
1,5 – 7
— диаметр
0,5
Масса станка, кг
350
Скорость подачи, м/с
0,2
Скорость пилы, м/с
24
Потребляемая мощность, кВт
7,5
Напряжение в цепи питания двигателя 3ф, В
380
Частота тока, Гц
50
Габаритные размеры станка, мм
9000х1800х1900
Диаметр пильных шкивов, мм
500
Длина ленточной пилы, мм
4160 — 4190
2.3Транспортировка к месту работы. Организация площадки под пилораму
Важнымусловием при создании мобильной пилорамы является условие транспортировки наполевой лесозавод. Пилорама частями загружается на автомашины ЗИЛ (или Урал) иГазель, причем с самой пилорамы сняты электродвигатели и шкивы, которыесоставляют значительную массу пилорамы, чтобы облегчить поднятие. Для поднятияпилорамы предназначено лебедочное устройство. Шкивы и электродвигателинадеваются на месте работы.
В лесувысматривается ровная площадка. По всему периметру установки пилорамыавтомашины уплотняют грунт и кладутся доски под рельсовый путь, чтобы пилорамаустойчиво двигалась во время работы.
Предусмотрена подвеска кабеля питанияэлектродвигателей исполнительных органов ленточнойпилорамы от дизельного генератора, потому что на земле кабельбудет истоптан рабочими. Все мелкие комплектующие (болты, ремни, инструменты итак далее), выбранные из комплекта автозапчастей (продающихся повсеместно),находятся в специальном ящике. В комплект поставки пилорамы входит несколькопил. Загрузка бревен на поперечные стойки происходит при помощи специальныхкрюков.
При длительнойработе можно сделать навес из досок.
На полевомлесозаводе работают 3-4 человека.
3 Расчет узлов пилорамы
3.1 Расчетременной передачи
3.1.1 Подборэлектродвигателя
Для выбора электродвигателяопределяем требуемую его мощность и частоту вращения. Определяем потребляемуюмощность привода (мощность на выходе) по формуле:
PВ= P∙V, (1.1)
гдеPВ– потребляемая мощность,
P– окружная сила на шкиву,
V– скорость подачи пилы.
Сила P определяетсяформулой:
(1.2)
гдеPокр= PТ∙ Q∙Bпр∙ αпопр∙Zреж, (1.3)
гдеPТ– табличная касательнаясила, Bпр– ширина пропила. Bпр= 1,5 мм ([2], с.101),
αпопр = aП∙ aω∙ aρ= 1,1∙ 0,9 ∙ 1 = 0,99 (1.4)
Определяем подачу на зуб потаблице 13 ([2], с. 101):
При высоте пропила H = 500мм, UZ = 0,0029, αρ=1,PТ= 9 Н/мм.
Определяем количестворежущих зубьев:
(1.5)
Получаем: Pокр= 8,5 ∙ 1,5 ∙0,99 ∙ 22 = 277,7 Н
Qокр= m∙ Pокр= 0,3 ∙ Pокр= 0,3 ∙ 277,7 = 83,3Н
PВ= 290∙ 22 = 6960 Вт
Определяем общий КПДпривода:
ηобщ = ηпк ∙ ηоп.шкивов∙ ηрп , (1.6)
где ηпк = 0,99 – КПД подшипниковкачения;
ηоп.шкивов = 0,99 – КПД на опорушкивов;
ηрп = 0,95 – КПД ременной передачи.
ηобщ= 0,99 ∙ 0,99 ∙ 0,95 = 0,931
Определяем требуемуюмощность электродвигателя:
(1.7)
Вычисляем требуемую частотувращения вала электродвигателя:
(1.9)
Выбираем двигатель AО2-42-2 сданными:
P =7,5 кВт; n1 = 2900об/мин; КПД = 88 %; cosφ = 0,91; вес 68 кг;
2.
3.1.2 Выборсечения ремня и определение диаметров шкивов
По мощности двигателя и егочастоте вращения выбираем сечение ремня типа А
Диаметр ведущего шкиваопределяем по формуле:
(2.0)
где T1 –крутящий момент на валу двигателя определяется по формуле:
(2.1)
мм
Минимально допустимый d1 = 90мм. Берем d1= 100 мм.
Диаметр ведомого шкиваопределяем по формуле:
d2 = d1∙ UРП∙ (1 — ε), (2.2)
где ε – коэффициент скольжения, ε =0,01…0,02
UРП– передаточное числоременной передачи, равное:
(2.3)
гдеnТР– требуемое количествооборотов вала электродвигателя, тогда
d2 = 100 ∙ 1,581∙ (1 – 0,02) =154,938 мм
Принимаем d2 = 160 мм.
Уточним передаточноеотношение:
(2.4)
Рисунок 4 – Кинематическая схема ременнойпередачи
3.1.3 Определениемежосевого расстояния
Определим ориентировочноемежосевое расстояние:
a≥1,55∙ (d1 + d2) = 1,55 ∙ (100 + 160) =403 мм, (2.5)
Принимаем a ≥ 390 мм
Определим расчетную длинуремня:
(2.6)
Округляем до ближайшегостандартного, принимаем L = 1250 мм.
Уточняем значение межосевогорасстояния по стандартной длине
(2.7)
Угол обхвата ремнем ведущегошкива находим по формуле:
(2.8)
3.1.4 Определениескорости ремня
Скорость ремня находим поформуле:
(2.9)
гдеn1 – число оборотов ведущегошкива,
[υ]– допустимая скорость. Таккак ремень клиновой, то [υ]= 25м/с.
3.1.5 Определение количестваклиновых ремней
Количество клиновых ремнейопределяется по формуле:
(2.10)
гдеPном– мощность двигателя, кВт;
[PП]–допускаемая мощность, передаваемая одним клиновым ремнем, кВт.
[PП]= [P0] ∙ CP ∙ Cα ∙CL ∙ Cz, (2.11)
где [P0]–допускаемая приведенная мощность, передаваемая одним клиновым ремнем. По ([4])выбираем [P0] = 1,71 кВт.
C – поправочныекоэффициенты, определяющиеся по ([4]).
CP = 1,3; Cα = 1; CL = 0,95; Cz= 0,95.
[PП]= 1,71∙ 1,3 ∙ 1 ∙ 0,95 ∙ 0,95 = 2,006 кВт. Тогда z= 3,7 ≈ 4 ремня.
3.1.6 Определение силыдавления на вал
Силу давления на валопределяем по формуле:
(2.12)
гдеPРП– силы давления на вал сременной передачи, Н;
P0– силапредварительного натяжения ремня, Н.
(2.13)
PРП= 2 ∙ 77,64 ∙ 4∙ sin (172,3/3)≈ 620 Н