Φ1300热锯机设计论文

辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） I 1300 热锯机 摘要 从分析不同热锯机的优缺点着手，借鉴国内外先进的经验，并结合中国国情以及实际工作状况，设计了 1300 滚轮滑座式热锯机。 该热锯机结构简单、新颖、紧凑，传动受力合理。运转准确可靠，制造成本低，备件费用低，安装维修方便，各部位润滑良好、密封结构完善，装备工艺性好，并总结了热锯机床在轧件生产中的作用及提出可能出现的问题，并介绍了该热锯机的设计思路及具体的设计步骤，并在参照了部分钢厂现行的热锯 机的结构基础上，做了有效而实际性的改进。该滚轮滑座式热锯机的锯片是由电动机通过皮带传动的。由皮带带动锯片转动能够有效缓解振动，并且能够使电动机远离轧件，减小高温轧件对电机的热辐射，同时也起到过载保护作用。本文详细介绍了滚轮滑座式热锯机的结构特点及工作原理，精心选择了热锯机的结构参数和力能参数，并对热锯机各部分的选择进行了有理有据的分析并进行了校核，使的整个热锯机的设计达到了毕业设计的要求。 关键词 ： 热锯机 ；滚轮滑座式； 机构参数 ；力能参数 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 1300 of on of of a 1300 is of of is is of of is is up in of to to to of s of of of 宁科技大学本科生毕业设计（论文） 录 1 绪论 . 1 切机的分类 . 1 锯切时钢材处于静止或运动状态分为 . 1 锯座能否移动分 为 . 1 锯片的进锯方式分为 . 1 案选择 . 2 计给定条件 . 3 2 总体方案设计 . 4 锯机的主传动机构方案设计 . 4 锯机的进锯机构方案设计 . 4 锯机的横移机构方案设计 . 4 3 热锯 机的参数设计 . 5 锯机结构参数设计 . 5 片直径 . 5 片厚度及加盘直径 . 5 轴高度及锯片行程 . 5 锯机主要工艺参数设计 . 6 片圆周速度 . 6 锯速度 . 6 4 热锯 机锯切功率的计算及电机的选择 . 7 切作用力的计算 . 7 切力计算 . 7 压力计算 . 7 锯阻力的计算 . 8 切功率的计算 . 8 塑性变形和形成锯屑的功率的计算 . 9 属锯槽侧壁摩擦功率的计算 . 9 它功率的计算 . 10 锯机进锯电机的选择 . 10 型选择 . 10 壳结构形式选择 . 10 机电压和转速选择 . 10 机容量选择 . 10 5 带传动设计 . 11 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 定计算功率 . 11 型的选择 . 11 定带轮的基准直径 . 11 选小带轮的基准直径 . 11 算皮带的速度 . 12 计大带轮直径 . 12 确定中心距并选择带的基本长度 . 12 算主动轮的包角 . 14 定传动带的根数 . 14 定传动带的预紧力 . 15 算带传动的压轴力 . 16 6 进锯机构齿轮设计 . 17 齿根弯曲强度设计 . 17 定公式内的各计算数值 . 17 轮几何尺寸计算 . 18 条长度确定 . 19 7 进锯机构功率的计算及电机选择 . 20 锯机构静力矩计算 . 20 算进锯机构移动时产生的摩擦力矩 . 20 算锯切时产生的负荷力矩 . 21 锯静力矩计算 . 21 动力矩计算 . 21 动时静力矩的计算 . 22 动时需克服的动力矩计算 . 22 锯机构功率的计算及电机的选择 . 23 8 锯切机构主轴的设计及校核 . 24 轴设计 . 24 的结构设计 . 25 轴受力分析计算 . 26 算 H 面内的力 . 27 算 V 面内的力 . 28 轴的弯矩及扭矩计算 . 29 H 面内的弯、扭矩计算 . 29 V 面内的弯、扭矩计算 . 29 成弯矩及扭矩计算 . 30 轴校核 . 30 上载荷的计算 . 30 弯扭合成应力校核主轴强度 . 31 的疲劳强度校核 . 32 9 主轴轴承校核计算 . 37 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） V 的主要参数承 . 37 承的附加轴向力计算 . 37 承轴向载荷及当量动载荷的计算 . 38 承寿命 的计算 . 38 速器的选择 . 39 速器校核 . 39 功率校核 . 39 11 润滑方式 . 41 12 经济分析及环境保护 . 42 济分析 . 42 境保护 . 43 12 废水治理 . 43 体废物处理和综合利用 . 43 声处理 . 43 结 论 . 44 致 谢 . 45 参考文献 . 46 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 1 页 1 绪论 根据据切时轧件温度的不同，锯切机可分为热锯机机和冷锯切机两种形式。对于各种复杂断面的型钢在轧制后高温情况下如用剪切机剪切定尺，切口要产生明显的压扁和弯曲，超出所要求的公差变动范围。如果在冷压状态下用成型刀片剪切也不能保证剪切质量。在这随着轧制品种的改变，需要经常更换刀片，很不方便，因此，切断面复杂的高温钢材，如重轨、钢轨薄管坯等通常采用锯切机 。 锯切机是用于切段各种复杂断面的型钢的重要的辅助设备之一。在很多情况下，整个轧钢车间的生产量往往因为锯切机的能力限制而受到影响。普通锯切机是带有能分离切屑的尖齿圆锯盘。根据结构不同，又分为如下各种情况： 切机的分类 锯切时钢材处于静止或运动状态分为 ： 普通热锯机和飞锯。 锯座能否移动分为 ： 移动锯和固定锯。 锯片的进锯方式分为： 摆式锯：占据面积小，但锯切行程受到限制。缺点：刚性差，振动大。进锯方式：手动或电动。锯片传动方式：皮带传动 。 杠杆式锯：结构简单 。缺点： 不易用高压水冲刷掉屑，出屑困难，适用于生产效率低的小型车间或专门为取样。进锯方式：皮带传动。 风动送料固定 锯 ：结构简单，重量轻，事故少。单机生产效率高。缺点：锯切质量上存在较严重的斜头、扁头、弯头等质量问题，同时不能用于多台锯切机联合锯切，所以生产质量高时，装置两台轧机又较困难，只能另置一条生产线。进料方式：气 缸 送料。传动方式： V 带传动。 滑座锯分为滑板式滑座据和滑轮式滑座锯。前种的上滑台、滑座通常是燕尾槽形滑板加工精度高，进锯机构往往采用曲柄摇杆式。这种结构给锯切机带来一系列 缺点： 1） 由于上下滑动，滑板表面润滑不良，加上锯屑易溅入滑动导轨面板极易损坏 。 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 2 页 2） 曲柄式摇杆机构进锯系统的锯片行程小不能变速，生产率低，进锯机构受到较大阻力时不能自动减速，因此锯片易磨损。 由于上述缺点，这种锯切机的事故较多，而且滑板消耗较大，更换频繁。因此不适用于中小轧机生产发展的需要。滚轮式滑座锯由于滚轮代替了上滑板，摩擦力减小不易磨损，所以它逐渐淘汰了滑板式滑锯。 四连杆式热锯机优点：工作行程大，工艺性能好，生产率高。随着轧钢生产的发展对连铸及轧钢生产线的热锯机的生产率和锯切断面质量提出了越来越 高的要求，但是现有的滑板式和四连杆式热锯机的生产率相比之下不高 且 锯切质量也不宜满足要求，且锯片寿命短。 回转锯它是国外研制出的一种新式高效生产率的热锯机。优点：锯切时间短，质量好，锯切寿命长，能耗少，能锯切大及特大的钢坯，且锯切期间的噪声作用时间短，有较大的经济效果。 案选择 经过对上述六种热锯机的结构分析及优缺点比较，并结合 实际 情况，查阅了 国 内外有关热锯机特别是滚轮滑座式热锯机的有关资料， 故对 1300 热锯机 进行了滚动滑座式方案设计及计算。 本热锯机具有以下几个特点： (1)锯片由电动机 通过皮带带动锯片转动 ，通过滚轮实现热锯机的送进操作。 (2)通过滚轮实现热锯机的送进操作。为使 上 滑台在下滑座上滚动，下滑座上装有支撑辊，支撑辊滚轴的两端做成方形，并装配在下滑座上的方槽中。 (3)送进机构通过送进电动机，送进齿轮和送进齿条实现，使上滑台往复运动。 (4)轧件定尺长度改变后，必须通过横移机构调整热锯机之间的距离因此采用车轮式横移机构。 (5)横移机构电动机经齿轮、蜗轮减速机、圆锥齿轮传动轮轴，在轮轴的两端装有两个主动车轮，然后和另一侧的被动行走轮共同使热锯机横移。为使横 移时行走平稳，前面的两个车轮具有凸缘，后面的两个车轮为平轮。 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 3 页 计给定条件 （ 1） 锯片的直径： 1300 2） 锯片的最大行程： 1000 3） 锯片厚度： 6 4） 进给速度（前进 /后退）： 20s （ 5） 锯片的圆周速度： 90s （ 6） 锯切机构采用皮带传动；进锯机构采用齿轮齿条传动； 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 4 页 2 总体方案设计 锯机的主传动机构方案设计 滚轮滑座式热锯机的锯片是由电 动 机 通过皮带传动的。由皮带带动锯片转动能够有效缓解振动， 并且能够使电动机远离轧件，减小高温轧件对电机的热辐射，同时也起到过载保护作用。 锯机的进锯机构方案设计 送进运动是通过送进电机，经送进减速器，送进齿轮和齿条实现的，这将使上滑台往复运动。通过滚轮实现热锯机的送进操作。为使上滑台在下滑座上滚动，在下滑座上装有支撑轨，每个支撑轨内部装有轴承。在上滑台的地面装有滑板，通过它们使整个上滑台被支撑在下滑座的滚轮上。滚轮 呈 120 的 V 形槽状，与其接触的滑板也做成 120 的V 形，以防止上滑台在送进时产生侧向移动。因为直流减速机结构紧凑、体积小、承受过载能力强、能耗低性能优越且保护性能好等特点，故采用直流电动机。 锯机的横移机构方案设计 轧件定尺长度改变后，必须通过横移机构调整热锯机之间的距离此种热锯机采用车轮式横移机构。横移机构电动机，经齿轮、蜗轮减速机、圆锥齿轮传动轮轴，在轮轴两端装有两个主动车轮具有凸缘，后面两个车轮为平轮。采用车轮式横移机构，必须装有将热锯机夹紧在轨道上的夹持器，以防止热锯机在工作时因行走轮移动而改变轧材的定尺长度。 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 5 页 3 热锯机的参数设计 锯机结构参数设计 热锯机结构参数包括锯片直径 D 、锯片厚度 、加盘直径 1D 、锯轴高度 H、锯片最大行程 L 等。 片直径 锯片直径 D 是热锯机最主要的结构参数。锯片直径 D 决定于被锯切轧件的断面尺寸，要保证锯切最大高度轧件时，锯轴上滑台和夹盘能在轧件上自由通过。同时，为使被锯切断面能够被完全锯断，锯片下缘应比轨道表面最少低 40锯片可达100锯片直径允许重磨量 5%本课题锯片直径 D= 1300。 D=10A+300 式中 A=100 片厚度及加盘直径 锯片厚度 过大将增加锯切功率损耗，锯片厚度 过小会降低锯片强度，并增加锯切时锯片的变形，一般情况下以经验公式选择 =（ D 本课题 D=1300 (课题中 （ 6， 9），所以选取 = 锯片用夹盘和螺栓加紧装在锯轴上。当锯片直径一定时，夹盘直径 1D 过大，锯片能锯切的轧件最大高度减小；夹盘直径 1D 过小，据切时锯片变形和轴向振动加大，导致锯片寿命降低。由经验公式： 1D =（ D，即 1D （ 455， 650），选取 1D =550。 轴高度及锯片行程 锯轴高度 H 为锯轴轴心到轨道上表面的高度。滚轮滑座式热锯机轧件不动，热锯机辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 6 页 向被切轧件移动 ， 为此 H 不能太小，否则会在热锯机送进锯切过程中将被切件推开而不能进行锯切；同时当锯片直径 1D 一定时锯轴高度 H 又不能过大，否则会无法保证锯片重磨后的最小直径下缘应低于轨道上表面的要求。由经验公式 H= ）（ 120452 D，即 H （ 530， 605），选取 H=550 锯片行程 L 由被锯切轧件的最大宽度和并排锯切的最多根数而定。本课题中L=1000 锯机主要工艺参数设计 热锯机主要工艺参数包括锯片圆周速度 V、进锯速度 U 等。 片圆周速度 提高锯片圆周速度 V 可以在同样送进速度 U 的条件下，减少每个锯齿所锯切的切屑厚度，从而减少每齿的受力。换言之，如果每齿所能承受的载荷一定，则提高 V 可为提高 U 创造条件， 也可提高生产率。但随着 V 的增加，由于离心力而引起的径向拉应力也将增加，从而降低了锯齿所能承受的锯切能力。因此，一般应用的锯片圆周速度 00s 以下 ，140m/s。课题中圆周速度 V=90s，选取锯片圆周速度 V=100m/s。 锯速度 进锯速度 U 根据被切轧件断面的大小，进锯速度 U 也应做相应调整，一般取U=30s。 由经验公式 U=中 f=4000s，由经验公式得 U=1005000=50 2s 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 7 页 4 热锯机锯切功率的计算及电机的选择 切作用力的计算 锯片传动功率在锯切轧件时，轧件作用在锯片上的力有： 作用在锯片上的合力；S ；的水平分力进锯阻力 x ；的垂直分力上抬力 正压力；R 圆周力；切力计算 由 1得锯切圆周力 000 式中； kg/，当锯切温度为 800时 , P=（ b; 于锯片厚度， = U=50mm/s； h=100V=100m/s; 代入公式得： 压力计算 由 1得 R=（ 15 t 33 4 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 8 页 锯阻力的计算 由受力分析图得 ： D 2s 1 ； 代入公式得 ： 5 0 . 2 8 51300 21005502s 1； 则 有： ； 代入公式 进锯阻力的水平分力为： 8 92 8 i 3x 上抬力 ： co ss i n y ； 代入公式得 ： 6 1 . 1 6 12 8 i 3x 由此得作用在锯片上的合力 S 有 ： 22 ； 代入得 ： 1 . 1 6 14 0 9 . 7 8 622 ;与水平方向呈 。 切功率的计算 由 文献 1知锯片的传动功率由三部分组成： 321 式中： 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 9 页 括机械传动效率、锯屑甩出所消耗的功率及空气阻力等； 塑性变形和形成锯屑的功率的计算 由 文献 1,11 ： 020001 ； 式中 ： f 锯机生产率， f=5000s; ；锯片厚度， p 锯切时单位锯切力（ kg/,当锯切温度为 800时 p s; 代入数据有： 2. 4 94102 00 0 1670. 325. 5750001 属锯槽侧壁摩擦 功率 的计算 由 文献 1,11 ： 022 ； 式中 ： - 轧件与锯片侧面摩 擦系数 ,取 ； 片圆周速度（ m/s); Q 轧件对锯片侧面的直压力， Q= 锯片直径与锯切生产率决定，由 文献 1,表 11得 f= 文献 1， 11知 c=则 ： 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 10 页 1. 4 7 11 020 . 01 6 1 001