关 键 词：

金属 锯床 设计 PDF 图纸 CAD 制图 文档

资源描述：

喜欢这套资料就充值下载吧。。。资源目录里展示的都可预览。。。下载后都有，，请放心下载，，文件全都包含在内，，【下载后加 QQ:1064457796或1304139763,免费领CAD格式图纸】

内容简介：

金属带锯床设计THE DESIGN OF METAL BAND SAWING MACHINE摘要良好的锯切可显著降低工件对二次加工的要求，减少产品制造成本。金属带锯床是实现锯切加工的机器，本课题根据实际需求，设计一台卧式金属带锯床。在充分了解锯床组成及工作原理的基础上，建立锯床性能指标，提出了锯床整体设计方案。通过对带锯条主要参数的了解及锯条运动的分析，获得了锯切力基本计算公式，为锯架主要尺寸的确定及所选锯条强度的校核提供了理论基础。由变频电机、带传动、蜗轮蜗杆构成的锯床传动系统，可轻易的实现锯切速度的调整。带锯的进给、工件的夹紧、物料的输送均通过液压系统得以实现，控制方便，自动化程度较高。利用比例流量阀实现了带锯进给的微调节，对实现锯切过程自适应控制有非常不错的效果。关键词 传动系统；液压系统；带锯条；自适应控制AbstractGood performance of sawing can significantly decrease the artifacts of secondary processing requirements and reduce the production cost. The metal band sawing machine is the realization of sawing processing machine. This topic according to the actual demand, design a horizontal band saw machine. In fully understand the sawing machine on the basis of the composition and work principle, the sawing machine performance indexes is established and the overall design scheme of sawing machine is presented. Through the understanding of the band saw blade main parameters and the analysis of the saw blade movement, obtained the basic calculation formulas of sawing force. For the saw frame, determination of main dimensions, and as a theoretical basis is provided for the selected blade intensity check. By the frequency conversion motor, the belt, the worm gear and worm of sawing machine drive system, make the adjustment of sawing speed becomes easy to implement. The feed of band saw, the workpiece champing, the material conveying are realized by the hydraulic system. Because of this, the sawing machine control become more convenient, and has a high degree of automation. The band saw feed section of fine-tuning by the proportional valve is achieved. The application of proportional valve has a very good effect in sawing process adaptive control.Keywords The transmission system The hydraulic system Band saw blade Adaptive controlIII目 录摘要IAbstractII1 绪论11.1 研究的背景及意义11.2 锯切技术国内外发展概况22 金属带锯床整体方案设计42.1 锯床的组成及部分零部件介绍42.2 带锯床的性能指标52.3 带锯床整体方案63 带锯条设计73.1 锯条基本参数73.2 锯条的磨合103.3锯条的动力分析104 传动系统的设计154.1 传动方案的选择154.1.1 滑移齿轮调速154.1.2 蜗轮蜗杆调速154.2 蜗轮蜗杆传动有关问题分析174.3 调速方案的进一步选择184.3.1 带轮直径差变速184.3.2 电机变频调速204.4 传动系统结构的详细设计214.4.1 带传动的设计计算224.4.2 蜗轮蜗杆传动的设计计算264.5 带传动在传动系统中的意义325 液压系统的设计335.1 锯床进给运动的控制335.1.1 滚珠丝杠螺母副和PLC组合控制335.1.2 液压传动和PLC组合控制345.2 夹紧装置的设计355.2.1 丝杠螺母夹紧装置355.2.2 液压夹紧365.3 送料装置的设计365.4 液压系统的工作过程376 张紧装置的设计396.1 张紧方式的选择396.2 螺杆直径的计算407 锯架设计及锯条校核417.1 基本参数确定417.2 数据验证417.2.1 锯条受力计算417.2.2 锯条强度校核43结论46致谢47参考文献48II1 绪论1.1 研究的背景及意义锯切，是一种常见的加工方式，广泛应用于木材的采伐、家具的制作等过程中，锯床，是实现锯切作业的机器，相比与车、铣、刨、磨床，其发展历史较短，但随着科学技术的日益发展，锯切加工所具有的良好优势正变得越来越明显，而这又更好的促进了锯床的发展。利用锯条锯切木材是生活中常见的现象，其实人们早就设想利用锯条锯切金属以减轻其他机床的生产强度、释放加工能力，但是，由于以下几个原因致使锯床发展受阻：1.技术水平不够，从DOALL公司发明第一台锯床起，关于带锯条材质的选择一直是个难题，锯条材质从碳素工具钢到合金工具钢，在实际生产中的表现都不理想，存在锯条损耗严重等众多问题。而在1964年，锯条基体采用抗拉强度较好的钢材，锯齿部位采用高级高速钢的双金属带锯条的问世，是锯床发展史上的一个里程碑1。这种双金属带锯条，具有锯齿硬度大、锋利性好、耐磨性高、易于切入普通金属表面等诸多优点，而采用普通钢材作为带锯条的基体，使得锯条能同时具备较好的韧性，对锯切过程中存在的振动、冲击等不良状况的抵御能力显著增强。目前，应用最广泛的就要数双金属带锯条了，基体及锯齿部位材质组合可根据锯切对象的不同而调整，其中M42、M51是双金属带锯条上常见的两种齿部材料。带锯条材质的问题经过多年的研究，已得到不错的解决，但关于锯条锯齿形状的研究，目前还比较少，本文中，对锯条齿型做了基本的描述，对有关主要参数进行了较为细致的说明，在选择带锯条时可以作为参考。金属带锯床，一般是利用电动机作为动力元件，传动结构负责主运动速度的调节，进给系统实现锯架或工件的进给，结合锯条张紧装置、导向装置、工件夹紧等装置，在控制器（PLC）的作用下，借助主、从动锯轮实现带锯条持续回转运动的机器。毛坯件、铸造件、锻造件等往往需要进行相应的切割，然后才放入到相关机床上进行更近一步的加工。金属砂轮片切割机是一种金属切割机器，但由于锯轮片直径大小的限制，其加工范围很是有限；金属激光切割机可轻易的实现对金属的切割，且切割精度高，是很理想的金属锯切加工方式，但其价格不菲，往往只适用于精密工件的加工及难锯切材质的切割中，由于价格的限制，其推广受到阻碍。相比以上两种金属锯割设备，金属带锯床在成本和精度上都处于适中的位置，更为重要的是其加工范围很大，性价比高，因而实现金属锯割的过程主要由金属带锯床来实现，可以设想，如果带锯床的加工效率高、精度良好，则零件对后续加工的要求就低，产品生产的周期会明显缩短，可以很好的节省材料费用，符合可持续发展的理念，关于带锯床锯切加工方式的省料是相对于车、铣床等机床而言的，因为，车、铣床等对工件的加工所形成的往往是带状、粉末状碎屑，对废料的回收、企业资金的节省都很不利，这点尤其在大型机械厂中更为明显，而金属带锯床，锯切的废料基本上都是块料，材料重复利用的能力自然高出许多。机床系数，是一个表示机床使用成本的参数、它从机床的购置成本、生产单个零件所需的花费等方面对机床进行评定，常见的机床型号及其机床系数见表1-12。从图中可以看出GB53250型锯床的机床系数明显低于其他机床。锯切加工成本低，一般的车、铣床机床系数都在其两倍之上，数控的车、铣床机床系数更高。在生产车间中合理引入带锯床，可显著的解放其他机床的生产能力，提高效率，节约企业资金，但因带锯床发展历史短，技术目前来说不够成熟，还存在着锯切效率不够高、加工精度有待进一步提升等问题，同时不合理的锯床机构及参数设置往往会导致带锯损耗严重，带锯条成本相对较高，消耗严重势必和使用锯床的初衷违背，因此，了解带锯在锯切过程中的受力状况，会对锯条使用寿命的提升、锯条费用的节省有非常不错的效果。如今，锯床处于一个转型的阶段，自动化、高效化在机器性能指标中占据的分量越来越重，是机器发展的必然趋势，但由于自动化锯床造价昂贵，企业一次性投入较大，是限制自动化锯床在车间中广泛使用的一个重要因素。深入了解锯床有关结构、掌握其工作原理，探寻实现锯切加工的最优方案组合，物尽其用是本设计中的重点。表1-1 有关机床型号及其机床系数机床类别机床型号机床规格（mm）系数镗床W250HC25024T622525015T62161606铣床664040001200036XK2120/5200060002066201500600010立式车床VCT80-NC80006000/350T30CK5163630028MC35X100020卧式车床S3150215001500020C612002000100015C611601600800010锯床GB 53250250031.2 锯切技术国内外发展概况关于我国目前锯床制造技术水平、及价值链见图1-1、图1-23。从图中可以明显的看出，我国锯床技术水平明显落后，产品主要集中在低端、生产量大但质量不高，以德国贝灵格、卡斯特，日本天田等为首的传统锯床制造企业引领当今锯床的发展，掌握着核心的锯床制造技术。小发明、小创造是当今我国锯床发展的形状，从专利文献中显示，国内锯床有关专利集中在外观造型上，创造性缺乏，实际生产指导意义不大4。造成如此现状的原因是没有形成一个严格的质量管理体系，技术人员多以模仿、凭自身经验等设计，缺乏必要的理论支撑，这样设计出的产品虽然成本低，但机器故障率高，效率低下，难以得到客户青睐。图1-1 我国锯床生产状况图1-2 锯床品牌价值链2 金属带锯床整体方案设计2.1 锯床的组成及部分零部件介绍立式、卧式是两种常见的金属带锯床类型。对于轮廓外形、板材及型腔的加工常采用立式金属带锯床，对于有色或黑色金属圆棒料的加工，采用卧式金属带锯床更为适宜。普通单立柱卧式金属带锯床的结构简图见图2-1。图2-1 普通单立柱卧式金属带锯床结构简图从图2-1中可以看出，底座、床身、立柱、锯架、传动系统、液压系统、导向装置、夹紧装置、张紧装置等是锯床主要组成部件，依据各部件在锯床中的作用，采用按功能划分的原则对锯床主要零部件进行分类，以普通卧式双立柱金属带锯床为例，功能模块的划分见图2-2。图2-2 普通卧式金属带锯床功能划分示意图锯床支撑模块中主要包括底座、立柱，底座是锯床的主要支撑部件，一般材料为铸铁，主要承受来自工作台、立柱的压力，底座是一个箱体机构，内部布置有各种液压管道、液压油箱、油泵、以及冷却液箱体等，为了增强底座的刚度，往往会在底座受力较大的部位布置各种筋板，底座良好的刚度是保证锯切加工精度的基础。立柱，是应用在卧式金属带锯床上的，根据带锯床立柱个数分为单立柱、双立柱锯床，对于双立柱卧式金属带锯床，锯架沿主立柱上下运动，以实现锯条进给，副立柱布置在从动锯轮附近，协助完成锯架的上下运动，采用双立柱结构的带锯床，锯架整体刚度有了很大的提升，对保证锯切加工的稳定性、锯床精度的保持性都有非常不错的效果。进给模块是实现锯架上下运动的装置，液压驱动锯架上下运动是目前主要的实现方式在卧式金属带锯床上，液压系统和PLC组合控制，借助行程限位开关，计时器等可方便地实现锯切安全有序的进行。带锯床的主要任务是实现对工件的锯切，锯切模块无疑是金属带锯床中十分重要组成部分，主、从动锯轮旋转带动带锯条回转，由于锯条是弯曲绕在主、从动锯轮上的，而锯切工件时为了实现锯切，要求锯齿应垂直于工件，即要使锯条弯曲一定的角度，这种功能的实现依赖于导向装置，导向块、滚动轴承是其主要构成部件，导向机构设计时，导向块块的位置、锯条背边同滚动轴承之间的距离都是应着重考虑的方面。导向装置的两个导向臂可以沿尺寸臂左右移动，有的锯床上只能单个导向臂移动，锯切时，应根据实际锯料尺寸大小调整两臂相对位置，两臂之间的距离一般比工件宽50mm左右。冷却润滑模块，由于对精度的要求及锯带自身的特点，锯条厚度都较小，当加工工件时由于锯齿同工件之间的摩擦、挤压，会产生很大的热量，如果不采取相应的冷却措施，锯切加工基本无法进行（对铜、铝的锯切不需要锯切液），热量的累积不仅降低了加工件的精度尺寸，还严重影响锯条使用寿命，而且锯条与工件间的摩擦严重，需采取一定的润滑措施，以改善锯条的磨损情况，冷却为主，润滑为辅是一般锯切加工锯切液选取的原则。为了循环利用锯切液，在锯床上设计有水箱等装置，其一般布置在底座内。随着锯条切入工件的深度增大，锯屑的排出也变得更加困难，放置钢丝刷除去锯屑是常采用的方法，使用时，钢丝刷同锯条位置的调整应着重考虑，以保证充分除去锯屑，而钢丝刷又不过分磨损。2.2 带锯床的性能指标带锯床能够实现对锯料的锯切，但锯切不是简简单单的把工件分离就行了，性能指标常用来判断带锯床的工作能力。金属带锯床因电动机功率的大小，夹紧钳口张开程度，导向臂移动距离等因素限制，使它具有一定的加工范围，现今，2.52.0m的实心方材已可顺利锯切，我国目前带锯床加工的最大范围是锯切直径3m的管料。锯床的加工范围在一定程度上反应了锯床所具备的先进技术，但加工范围并不是越大越好，加工范围大虽然锯料尺寸更广，但同时能耗也大，采用合适的锯床锯切适宜的尺寸，可以最大的发挥锯床的使用效益。随着金属带锯条制造技术的日益更新，锯切的材质也被不断的刷新，从铜铝、低碳钢、中碳钢等易锯切件到模具钢、不锈钢、超耐热合金钢等传统难锯割材料，先进锯切都可完成。不过，针对不同的锯切材料应采用不同的锯切速度，常见锯料及其对应的锯切速度见表2-1。锯切不仅能实现加工范围大、锯切速度快，而且还可以获得很好的精度，100mm长的工件采用锯切加工方式，其误差可以控制在0.1mm，锯切加工能够达到如此高的精度，离不开滚珠丝杠送料、激光地位，锯切过程的自适应控制等技术的发展，它包括锯切力实时反馈构成闭环控制以调整锯条的进锯速度。锯条在锯切过程中的沿工件方向的振动反馈及控制5。锯切过程依据工件截面变化、锯条磨损程度、施加润滑剂状况以调整锯切参数等内容。表2-1 常见锯料及其对应的锯切速度锯切材质锯切速度（m/min）青铜、铝材5580铸件4570高碳钢3570中碳钢4070低碳钢5075综合上述分析，带锯床的主要性能指标包括：锯床的加工范围、锯切速度、锯切效率、锯切精度等内容。结合本课题，设计的金属带锯床详细性能指标为：圆材切割能力280mm，方材切割能力280280mm，主电动机功率：2.2kW,锯切速度：27m/min、49m/min、81m/min,即实现三种锯切速度的变换，带锯规格：3505270.9mm。2.3 带锯床整体方案对于带锯床的设计，采用的设计方法是自顶向下的设计理念。这种设计方法从带锯床的功能出发，依据锯床性能指标要求，对各模块的功能进行细化，逐步求精，以完成金属带锯床的设计。首先，应根据带锯床加工的对象特点，决定带锯床的形式，即采用卧式还是立式带锯床，这里由于考虑到锯切对象多为圆材棒料，选用卧式金属带锯床。由于带锯床加工材质、材质尺寸的不同，需要改变锯切速度和锯条进给快慢，对于锯切速度的调整由电动机-减速装置来实现，进给快慢的控制常利用液压系统来实现。锯带的张紧，工件的夹紧、物料的输送有多种方案，如锯带的张紧可以采用液压的张紧方式，也可采用螺纹张紧的方式，还可利用偏心机构，这些方式从可行性上来说都是可行的。具体选择何种方案时，不仅要考虑所需实现的功能，还应从锯床整体出发，在控制成本的范围内，寻求最优的方案组合6。3 带锯条设计3.1 锯条基本参数工欲善其事，必先利其器，金属带锯床具有切削效率高，锯割切口小，可获得良好的零件加工精度和表明质量，而这些都需依赖一个合适的锯床刀具带锯条。硬质合金带锯条、高速钢带锯条、双金属带锯条是工厂生产中常用的锯条类型，其中，尤以双金属带锯条应用最为广泛，所谓的双金属带锯条一般采用高速钢或高性能高速钢作为锯齿齿尖材料、用低合金弹簧钢作为锯条基体、利用激光或电子束将锯齿齿尖同基体焊接在一起，这样一来，锯条齿尖部分可获得很高的硬度及耐磨性，便于锯齿切入工件，同时锯条基体也保持了不错的韧性和刚度，可以在一定程度上抵御锯条在加工过程中的振动，提升了刀具的使用寿命，有时，为了更近一步的提升双金属带锯条的性能，减小锯齿部位应力集中，会对锯条进行保温处理。硬质合金带锯条常用于锯切难切削材料，如轴承钢、不锈钢等。锯条类型的选用应根据锯切材料的性质而定。在本设计中，考虑主要锯切材料是45钢，这里选用Rm80(46CrNiMoVA)钢作为锯条基体材料，M42(W2Mo9Cr4VCo8)钢作为齿尖材料的双金属带锯条。图3-1 锯齿基本形状及其有关参数带锯条锯齿的基本形状见图3-1。图中，齿距（P）指相邻两个锯齿之间的距离，1英寸（25.4mm）长度上所具有的完整齿数称之为锯条的单位长度齿数，带锯条有等齿与变齿之分，所谓的等齿是指任意两个相邻的锯齿之间的距离是不变的，而变齿也就是相邻的两个齿的齿距是在一定的范围内变化的。2/3、3/4、4/6齿是常见的变齿类型，拿4/6齿来说，相邻两个齿之间的最大齿距为6.35mm，最小为4.23mm，齿距在这个范围内循环分布。齿距的选择是比较重要的，通常应根据所需锯切材料的直径或宽度来确定，遵循3齿、24齿的原则，所谓的3齿原则指的是在锯切加工的任意时刻，都应保证在工件上至少有3个锯齿，这样可在一定程度上避免单个锯齿受力过大，导致锯齿开裂甚至发生断齿，同时对减少锯切振动、提高切削效率也有积极的影响，24齿原则指的是在锯切过程中，在工件上的锯齿数目一般不应多于24个，因为过多的锯齿参与切削就会带来较大的切削力，同时会产生过多的切削，锯切加工是在一个相对封闭的环境下进行的，及时的排去切屑，导出切削热量，有利于加工作业的顺利进行。等齿距可以获得较高的切削精度，工件锯口平面度较好，但其有一个明显的缺点，那就是在锯切过程中产生的频率易和机床的频率一致，易于引发共振，而变齿就可很好的避免这一点，同时变化着的齿距对于难切削材料的加工有着不错的效果。锯条的厚度用字母b表示，锯条的宽度用字母h表示，带锯条常见的宽度、厚度及其公差见表3-1、3-2。表3-1 常见带锯条宽度及公差宽度(mm)34.031.527.025.019.016.012.59.58.06.34.75偏差(mm）0-0.50-0.4表3-2 常见带锯条厚度及公差厚度尺寸（mm）1.251.069.510.90.80.63偏差（mm）0.0380.025对于双金属带锯条，针对不同的锯条规格，已有相应的齿型与之配对供用户选用，见表3-3。表3-3 常见双金属带锯条规格与齿型配伍表规格/(mmmm)齿型/（齿数/in）5/84/63/42/31.4/2.00.75/1.25130.9200.9nnn270.9nnnnn341.1nnnnn411.3nnnnn注：表中标记的为可选组合。因为带锯条是环绕在锯轮上的，随着锯轮的旋转承受着交变载荷，锯条所受的应力也就出现波动，一般来说，锯条的厚度b越小，作用在锯条上的应力波动幅度也就越小7。但为了保证带锯条的强度，锯条的厚度不能过小。为了使锯切过程中产生的切屑易于排出，保证切削的正常进行，锯齿往往都会往一边或两边凸出一些，这叫做锯条的分齿，把凸出的单边距离称之为锯条的分齿量，用字母e表示，分齿量是影响锯缝宽度的重要影响因素，同时也与锯切的主切削力有着密切的联系，为了保证锯切的精度与锯齿的刚度，e一般不会取太大。波形分齿、斜向分齿、交替分齿是带锯条三种常见的分齿形式。所谓的波形分齿是指锯条锯齿有规则的左右变化，交替分齿是锯条一个锯齿向左、一个向右交替错开的分齿形式，斜向分齿锯齿一个往左、一个往右、一个不分循环分布。斜向分齿既有利于切屑的排出，又在一定程度上维持了锯切的精度和平稳性，因此其应用最为普遍。锯齿的前面与基面的夹角称之为锯条的前角，用表示，前角是锯齿参数中一个重要的参数，一般情况下当锯切硬度较高的难切削材料时，选用较小的前角，也可以是零前角，以保证锯条在锯切时有足够的强度，当被加工的工件硬度较低时，如45钢、低碳钢等，可以选用较大的前角，以提高切削效率。锯齿的前面与锯齿后面的夹角称之为楔角，为了容屑和降低加工过程中的冲击、减弱锯齿部位的应力集中，锯齿的底部通常都会设计成一段圆弧，从齿尖到锯齿前面与圆弧过渡段的距离称之为齿深，用h0表示，切削的受力简图见图3-2。锯齿前面对切削的压力Fn，与锯齿前面同切削的摩擦力Fr与Fn的合力Fr2之间的夹角称之为摩擦角，锯切主运动方向同切削剪切面之间的夹角称之为剪切角。图3-2 切削的受力简图本段主要介绍了带锯条的相关几何参数及其选用的一般原则，通过这些参数可以更好的认识带锯条，根据锯切材料合理选择各个切削参数，对提高锯切效率、延长锯带使用寿命、提高加工精度都有十分重要的影响。在实际切削过程中，后角、前角、分齿角度、分齿量对锯切过程中的切削力的影响依次增大8。针对不同材料、不同直径（宽度）、不同截面形状的工件，如何确定最优的锯切参数组合，这是一个需要解决的问题。3.2 锯条的磨合新车在刚开始使用时，会有一段磨合期，以保持汽车的良好性能。同样地，新的锯条在刚开始锯切工件时也需要磨合，而且磨合过程必不可少。新锯条磨合的意义主要有以下三点：1.消除毛刺，锯条锯齿是由其他刀具切割加工成型的，这样自然会存在毛刺、尖角及较高的应力集中在齿部，通过使用初期正确的磨合带锯条，可基本的消除毛刺、降低锯齿部的应力集中；2.适应，每种锯床由于电动机功率、锯轮大小、导向装置的设置等原因，有着与之相匹配的锯条规格，当使用新锯条时，经过磨合，可以使新锯条与锯床更好的相互适应，适当调整导向装置以得到理想的锯条扭转角度、适当调整钢丝刷同锯齿根部的位置以更好的清除切屑，经过调整与适应，可以显著的减小正常锯切时的振动，对于提高带锯条使用寿命，获得良好的加工精度都有很好的效果。3.修正锯条误差，带锯条是一个较长且厚度较薄的刚性刀具，抵御冲击、变形的能力有限，在制造和运输过程中，可能带来一定的误差，经过磨合，可以对带锯条自身形状起到一个校正的作用。对于新锯条的磨合，通常遵循如下的原则进行9：1.在磨合期间，带锯条的锯切速度大约是正常锯切速度的60%。2.磨合的过程是一个逐渐变化的过程，随着磨合的进行，锯切速度与进给量都应相应的增加以逐渐增强带锯条的适应能力。3.磨合开始的第一刀应慢慢进给，注意观察锯条工作状态，锯切时间约为正常工作时间的4倍。4.对于型钢，如角钢、工字钢、槽钢等截面变化比较大的工件，其磨合时更应注意，磨合的时间应相应的延长。5.当锯条的振动明显改善，说明带锯条的磨合已完成。3.3锯条的动力分析锯切是通过主动锯轮的旋转带动带锯条，进而带动从动锯轮，将锯轮的旋转运动转换成锯条持续直线运动的过程。下面分析一下锯条的运动，见图3-3。图3-3 锯条运动简图带锯条一边以Vs的速度作锯切的主运动，一边以Va的速度向工件进给（也可工件向锯条进给），其合成运动Ve。它们之间满足向量关系。带锯条与工件之间存在着相对运动，见图3-4。从图中可以看出，带锯条相对工件向右运动，所以锯条会受到来自工件的水平方向的阻力，用Fx表示，称之为锯条的锯切抗力，锯条相对于工件向下运动，锯条会受到来自工件的竖直方向的阻力，用Fz表示，称之为锯条的进给抗力，当然，锯条在垂直于Fx、Fz的平面内，存在着Fy的作用，称之为锯条的侧向力，Fy的存在会加剧锯条的振动，影响加工精度，甚至使锯条偏转从而出现锯路偏斜的情况。在实际生产中，侧向力相对于锯切抗力、进给抗力来说，一般较小，在下面的分析中，不予考虑。图3-4 锯条所受工件的作用力如何求取Fx、Fz是一个关键的问题，因为只有知道作用在锯条上力的大小，才能对锯条进行力的分析、强度的校核，进而为选取合适的带锯条提供理论依据。潘柏松、梁利华等人在理论推导及大量实验研究及验证的基础上，提出了如下计算公式10： 式（3.1） 式（3.2） 式（3.3） 式（3.4）式中 fx单个当量齿的线锯切抗力； fz单个当量齿的线进给抗力； fx0单个当量齿的初始锯切抗力； fz0单个当量齿的初始进给抗力； k表示锯齿锋利程度的参数；kw表示锯条的冷却润滑状况； b锯条的抗拉强度，MPa； a锯条的进给量，mm。对于新投入的锯条来说，k一般取1，对于kw的取值参见表3-4。表3-4 kw的取值工作状况取值硫化油（Vs90m/min）0.910%20%乳化液1当锯切不同材料的工件时，由于加工锯料的材质、尺寸大小等的不同，常采用不同的摩擦角、剪切角，以取得良好的锯切效果。也就是说剪切角摩擦角是与加工对象有关的参数。锯切的摩擦角、剪切角会发生变化，它们的计算公式如下： 式（3.5） 式（3.6）式中 是与摩擦角、剪切角、锯切材料有关的参数，关于它们的取值参见表3-5。表3-5 摩擦角、剪切角有关的参数锯切材料/()/()/mm)/()minmm2)/()/()/mm)/()min/mm2)抗拉强度/MPaQ23538.98338.90-5.80E-30.93-4.691.00E-3400Cr1248.101656.50-32.44E-32.14209.21-2.77E-31000H1345.75347.66-9.67E-32.083.15406E-3100040CrMn29.60-877.5825.07E-35.49112.30-1.13E-39804538.89-303.698.89E-33.44149.181-0.489E-3600当利用上述公式求得fx、fz之后，就可以算出Fx、Fz，即： 式（3.7） 式（3.8）式中 n工件宽度上完整的锯齿数目。带锯锯切工件前，需要对锯条进行张紧，以保证带锯条同锯轮之间的摩擦力大于锯齿切入最大断面时参与切削的所有锯齿的合力 ，因此，除了求得工件作用在锯条上的力之外，还应分析带锯条的张紧力，见图3-5。图3-5 临界状态下的锯条受力分析在初始状态下（锯条张紧，但未锯切工件），有如下关系： 式（3.9）式中 Fp表示锯轮在初始状态下所受的拉力，N；F0表示锯条在初始状态下的张紧力，N。关于Fp的计算，这里我们考虑采用螺纹预紧的张紧方式，Fp与螺纹的拧紧力矩有如下关系11： 式（3.10） 式中 K拧紧力矩系数； d螺纹公称直径，mm； T螺纹拧紧力矩，Nmm。可以认为，锯条在初始状态下同临界工作状态下相比，（所谓的临界工作状态是指锯条与锯轮将要打滑而未打滑的状态）它的长度保持不变，即带锯条的伸长量相等12。带锯条在初始状态下的伸长量： 式（3.11）式中 E带锯条的弹性模量； A锯条平均截面积； l0锯轮中心距，mm。带锯条在临界工作状态下的伸长量，可分为三个部分，第一部分为锯条受到松边拉力F1C的作用而产生的锯条伸长量，第二部分是锯条受到紧边拉力F2C的作用而产生的锯条伸长量，第三部分是绕在主动锯轮上的带锯条在拉应力与弯曲应力共同作用下产生的伸长量，锯条总的伸长量为这三部分之和。 式（3.12） 式（3.13） 式（3.14） 式（3.15）由式（3.113.15）可求得： 式（3.16） 式（3.17） 式（3.18）式中 f临界状态下，锯轮与锯条的摩擦系数； F1C临界状态下，锯条松边所受的拉力； F2C临界状态下，锯条紧边所受的拉力；Fxc锯条的主锯切抗力在临界状态下。虽然上式的推导是同锯条的临界状态相比的，但其有一般性，用代替上述式中的f就可求得在正常锯切时带锯条松、紧边拉力F1、F2。表示正常锯切时锯条同锯轮之间的摩擦系数。以上简要的分析了锯条的受力状况，实际上锯条的受力要比上述情况复杂许多，在以上推导过程中，没有考虑侧向力Fz的影响，在计算锯条在临界状态下伸长量时，没有考虑锯条在从动锯轮上的弯曲，默认了工件的加工位置在两锯轮中心点处且不考虑加工工件宽度的影响，更为重要的是，锯条实际工作状况会存在振动及工件硬质点的冲击，工作环境即使在润滑和冷却比较良好的情况下也不乐观，所以，建立一个更加贴近金属带锯条实际工种状况的力学模型是十分重要的。当然，以上的推导过程有很大的参考价值，可以用于对锯条应力的分析、强度的校核。下文中对锯条强度的校核、锯架关键尺寸的确定就是这些公式应用的体现。 4 传动系统的设计4.1 传动方案的选择金属带锯床是生产中常用的金属锯断设备，通常需要锯切不同种类、不同截面形状的工件，这就要求金属带锯床有不同的锯切速度，这种速度的调节包括以下两个方面：1.主运动速度的调节，即切削速度Vs能够改变；2.进给速度的调节，即进给速度Va可以控制，最好达到一种智能的自适应控制。下面首先来分析锯切主运动即切削速度Vs的调节。根据设计指标，要求所设计的金属带锯床能够实现三种锯切速度的调节,调节的速度范围：2781m/min，现在有三种调速方案供选择，通过以下的比较，选择最合适的调速系统。4.1.1 滑移齿轮调速方案思想是通过电动机带动带传动进而带动齿轮转动，当要求锯切速度发生变化时，转动相应的操作手柄，让不同大小的齿轮配合，以获得相应传动比。滑移齿轮变速方案在机床中应用较为普遍，尤其体现在普通车床的速度调节上，如CA6140卧式车床调速系统就是采用滑移齿轮实现变速的。在金属带锯床上的应用也有，比如：GZ4025B型号的带锯床，它的调速就是采用圆柱齿轮传动的方式，在需要调速时转换操作手柄以改变滑移齿轮位置13。齿轮传动有着不错的优势，具体体现在以下几个方面，1.传动比恒定，齿轮传动通过轮齿之间的啮合传递运动和动力，轮齿数目一旦固定，传动比也就不会变化，这在需要以恒定速度运行的地方尤为可取。2.效率高，在各种机械传动系统中，尤以齿轮传动的效率最高，对于一级圆柱齿轮的传动，传动的效率约为98%99%。这是任何其他机械传动方式难以比拟的。3.传动平稳、工作可靠，一对制造、装配良好的齿轮副的使用寿命可达到十多年，由于齿轮传动传动比恒定，抵御外界的冲击、振动能力较好，故在运行过程中工作平稳，传动精度高，故齿轮传动广泛的应用于各种机械仪表之中。4.结构较为紧凑，相比于带传动、链传动，齿轮传动所占用的空间就很小，故应用于机床上时，所占用的安装体积就可以控制的不错。4.1.2 蜗轮蜗杆调速在本设计中，需要根据所给技术指标，设计一台卧式金属带锯床，对于卧式金属带锯床，其传动系统通常安装在锯架之上，在液压系统的驱动之下，随着锯架上下往复运动，因此，液压系统需要提供较大的力量以驱动锯架上下运动，锯架重量越大，对锯床的液压系统制造和装配提出的要求也就越高，锯床的造价自然变高，同时，如果锯架重量过大，将会严重影响锯切的稳定性，锯床整体的刚度自然要下降许多，综合以上考考虑，所以锯架上的物体重量要尽可能小，也就是传动系统部分重量要轻，齿轮传动虽然在结构上较为紧凑，但相比与蜗轮蜗杆传动，一般情况下，蜗轮蜗杆传动的结构更为紧凑，蜗轮蜗杆传动具有以下几个优势：1.传动比大，对于单头蜗杆，传动比可达到80，如果只是单纯的传递运动，传动比可以达到1000，这在机械传动系统中，是其他结构难以做到的。2.效率较高，随着蜗杆头数的增加，蜗轮蜗杆副的传动比会下降，但其传动效率会有显著的提升，不过随着蜗杆头数的增加，蜗杆的加工难度也就越大，制造成本也就越高，因此，在选择蜗轮蜗杆传动时，要综合考虑所需的传动比和传动效率。3.传动平稳、噪声低，蜗轮同蜗杆的啮合，是由多个轮齿同时参与的，因此传动平稳，抵御外界振动、冲击的能力较好，当把蜗轮蜗杆传动副应用在锯床上时，正好可以和高精度的锯切要求相适应，同时蜗轮蜗杆传动的噪声很低，对于保持一个良好的工作环境也有较大的裨益。4.自锁性，当蜗轮蜗杆啮合面的当量摩擦角大于蜗杆螺旋线升角时，蜗杆传动具有自锁性能，所谓的自锁性，就是只能由蜗杆带动蜗轮运动，而不能由蜗轮带动蜗杆运动，这种性质可以应用于对安全性要求较高的场合，不过，当蜗杆具有自锁性能时，传动的效率就会较低，通常约为0.4，所以要综合考虑是否需要安装具有自锁性能的蜗杆。5.变向机构，蜗轮蜗杆传动通常是空间交错轴之间的运动，可以方便地改变运动的传递方向。蜗轮蜗杆传动有着非常不错的优势，如果实现同样的传动比，其结构将会比滑移齿轮传动更为紧凑，而且蜗轮蜗杆箱体的形状也更适合安装在卧式金属带锯床的锯架上，同时，可以利用蜗轮蜗杆的方便变向性能，调整蜗轮蜗杆的安装位置，从而让各个零件位置的布置更加合理，以提升卧式金属带锯床的整体刚度。综合以上考虑，选用蜗轮蜗杆机构作为卧式金属带锯床传动系统的一部分。图4-1蜗杆4.2 蜗轮蜗杆传动有关问题分析蜗轮蜗杆传动可以很好的应用在卧式金属带锯床上，能够满足锯切速度变换的需求，但任何传动机构都不是完美的，蜗轮蜗杆机构同样如此，在应用蜗轮蜗杆传动副时，有以下几个方面我们需要重点考虑。磨损，同螺旋齿轮传动相似，蜗轮蜗杆传动在轮齿啮合过程中总是存在着轮齿之间的相对滑动，这当然是不希望看到的，过大的相对滑动，将会加剧蜗轮的磨损，这在很大程度上限制了蜗轮蜗杆的使用寿命，因此，如何降低轮齿之间的相对滑动速度尤为重要。如果用电动机通过联轴器直接驱动蜗杆转动，电机的转速较高，通常都在720r/min以上，这样蜗杆和蜗轮的轮齿之间的相对滑动速度就会较大，蜗轮的磨损将会变得更加糟糕，为了解决这个问题，在本设计中提出了这样的解决方案，即在蜗杆和电动机之间增加一个带传动装置，通过带传动降低电动机的转速，再传递到蜗杆之上，虽然增加了一个带传动装置，但可显著的降低蜗杆与蜗轮之间的相对滑动速度，有关数据的对比会在下文中体现。蜗轮蜗杆传动中的磨损一般情况下发生在蜗轮之上，所以蜗轮通常需要有色金属制造，但考虑到成本与在实际过程中的应用，蜗轮采用齿圈式结构，即在蜗轮齿部采用有色金属，具体的尺寸形状下文会有详述。润滑，在本设计中，采用闭式涡轮蜗杆传动，对于闭式蜗轮蜗杆，参照齿轮传动常见的失效形式可知，蜗轮蜗杆轮有齿面点蚀、齿面胶合的风险，因为在长期循环应力的作用下，轮齿面会产生微小的裂纹，随着裂纹的聚集、发展，齿面会出现金属剥落的现象，齿面点蚀是一个逐渐发展的过程，减缓齿面点蚀通常采用如下两种方法：1.提高轮齿面的耐磨性和硬度，2.良好的润滑，如果条件许可的情况下，应优先选用粘度较高的润滑油，可更好的延长齿面点蚀到来的时间。齿面胶合是比齿面点蚀更为严重的失效形式在闭式蜗轮蜗杆传动中，具体表现为蜗轮蜗杆传动有异常的声响，传动过程中会出现明显的振动。出现齿面胶合的主要原因是润滑不良，轮齿面之间没有形成良好的动压油膜，致使轮齿间的金属部分直接接触，这种现象在蜗杆传递重载时尤为明显。因此选用正确的润滑油、设定良好的润滑油粘度、确定合适的润滑油深度及适宜的给油方式就尤为重要了。常见的润滑油给油方式与对应的润滑油粘度见表4-1。当采用油池润滑时，如果给油量难以达到要求，可以采用在蜗杆轴上安装溅油轮，以提升润滑效果，采用喷油润滑时，应调整好喷油嘴的压力，控制好喷油量，调整好喷油嘴的位置，使喷油嘴对着轮齿的齿入侧。本设计中考虑到相对滑动速度不大，载荷类型中等，所以采用的润滑油粘度为350V40/cSt,给油方式选择油池润滑。表4-1 闭式蜗杆传动润滑油粘度及给油方式相对滑动速度(m/s)0102.505510传递载荷类型重重中不限给油方式油池润滑油池或喷油润滑热平衡，对于铸造件、棒料等工件，一般都需要锯切，因此，金属带锯床的加工任务较重，锯床工作时间较长。这样，蜗轮蜗杆运作的时间也就自然不短，蜗杆的持续较高速度转动，及蜗轮蜗杆之间的相对滑动，自然会导致蜗轮蜗杆箱体温度上升，如果不对温升进行处理，润滑油将会随着温度的升高而逐渐变稀，蜗轮蜗杆之间的润滑状态将会发生明显的变化，往往会导致润滑不良的现象出现，短期内出现噪声，传动系统振动显著加剧，一段时间后，蜗轮蜗杆磨损加剧，甚至无法完成正常的传动任务。另一方面，箱体温度过高，由于热胀冷缩，蜗杆轴上的轴承尺寸将会发生变化，轴承同蜗杆轴、轴承套的配合精度要求较高，它们之间的配合属于比较精密的配合，当轴承尺寸发生变化时，会影响蜗杆的转动，进而蜗轮蜗杆的传动将受到影响，当轴承尺寸变化较大时，甚至出现轴承卡死现象。通过以上分析，可见进行蜗轮蜗杆箱体的热平衡计算就十分必要。所谓的热平衡就是指箱体的发热量等于散热量在单位时间内，以保持油温在适宜的范围之内。如果不加装各种冷却装置，所需的散热面积见式（4.1）14。 式（4.1）式中 S箱体内表面接触到润滑油，同时外表面能被空气冷却的面积，m2； P蜗杆传递的功率，kW； 传递系数，取值范围为：8.1517.45W/(m2)； t0、t1分别为润滑油的工作温度和箱体周围空气的温度。利用上式可以计算出所需要的箱体接触润滑油的面积S，当所设计的箱体的S小于上式的计算结果时，就应安装相应的冷却装置，常见的冷却装置有加装箱体散热片、蜗杆上安装风扇进行散热，也可以在箱体内布置冷却水管，这样冷却效果会更好，简而言之，保持油温在合适的范围内，蜗轮蜗杆才能持续正常的运转。4.3 调速方案的进一步选择在本设计中，电动机通过带传动带动带轮转动，通过蜗轮蜗杆进一步降低转速，通过轴将主动锯轮同蜗轮联系在一起，两者具有相同的转速，反过来推理，当带锯条具有不同的锯切速度时，主动锯轮要能实现不同的转速变化，即蜗杆有不同的转速，如何使蜗杆具有不同的转速，这是下面解决的问题。针对这个问题，提出了两种解决方案。4.3.1 带轮直径差变速方案一、调速思想是通过改变电机轴上小带轮的直径及蜗杆轴上大带轮的直径，使不同直径的带轮相互配合，以获得不同的传动比，进而实现速度的调节。传动系统运动速度调节原理图见图4-2。从图中可以清晰的看出这种方案的调速原理:当需要调速时，首先确定宝塔带轮（主动轮）的直径，与之相匹配的宝塔带轮（从动轮）位置也就确定下来，然后通过调节螺杆、调节螺母的调节作用，使电机围绕铰链转动，以调整两个带轮之间的中心距，使带张紧，进而实现多种速度的转换。1宝塔带轮 7宝塔带轮（主）2蜗轮轴 8带锯条3主动锯轮 9蜗轮箱体4蜗轮 10铰链5蜗杆 11电机底板6电机 12调节螺母13调节螺母图4-2 机械无级调速原理图这种调速方案可以实现锯切对速度调节的要求，可以获得不同档次的锯切速度，通过铰链调节带轮的中心距方式也比较简单，但其也存在着一些明显的缺点：1.刚度，在电机输出轴、蜗杆轴上直接安装多个带轮，使得轴的一端受力较大，会在一定程度上加大电机输出轴和蜗杆轴的变形，不利于锯切的精度的保持性。2.操作便利性，这种调速方案虽然调节起来相对简单，但是不利于锯床向自动化转变，每次调整电机位置时，需要人工操作，增加了工人的劳动强度，金属带锯床在生产车间中往往会面临速度的调节，如果频繁的调速，所需要的操作时间将会延长，零件的加工成本就会相应的增加。3.速度调节的局限性，在上述方案中，每种直径大小的带轮对应一个固定的传动比，也就是说对应一个固定的锯切速度，可是在锯床实际生产中，更希望能做到范围内任意速度的调节。这样在加工不同种类、不同截面形状工件时，就可根据需要设置最合适的锯切速度，以提高锯切的生产效率。针对方案一调速系统存在的问题，提出了方案二。4.3.2 电机变频调速方案二、所谓的电机变频调速，就是改变流入电机电流的频率大小，进而改变电机转速。理论依据见式（4.2）。 式（4.2）式中 n电机输出轴转速，r/min； f流入电机电流的频率大小；Hz； p电机的磁极对数； s电机的转差率。从上式中可以看出，改变电动机转速，可以有三种方式。改变磁极对数，一般情况下，电机制造好之后，磁极对数也就不再改变。转差率相当于机械传动中的效率，相对于改变磁极对数、转差率进行电动机输出轴转速的调节，变频调速是最容易实现的，让电流流过由电阻、电感、电容、三极管等组成的电路，流出的电流频率将会发生改变，再将频率改变后的电流导入到电机中，就可获得相应的电机输出转速。实现频率改变的装置称之为变频器。同方案一比较，方案二有如下几个特点：1.调速方便，只要调节变频器有关的参数，即可获得不同的电流频率，也就得到不同的电机输出轴转速；而且，可以根据锯切材料状况迅速的调节锯切速度，有利于提高锯床的锯切效率。2.利于实现锯切的自动化，变频调速技术逐渐成熟，市面上有各种类型的变频器供选用，和相应的电机配合使用，对于降低工人的劳动强度，使锯床同生产流水线对接有着深远的影响。3.质量轻，相比第一种调速方案，大大降低了锯架承受的重量。4.速度调节范围大，变频电机频率变化的范围：0400Hz,可以在这个频率范围内获得想要的转速，当电机的频率超出其额定频率时，随着频率的增加，电机输出轴输出的扭矩就会降低，高的转速是获得了，可留下了低的转矩又有什么用呢，所以通常频率不会超过400Hz。5.更加安全可靠，采用变频调速的电机相比普通的三相异步电动机，电机的温升要低20%，同时变频电机的绝缘性能更好，更加安全。当然，采用电机变频调速的方式也有其限制性，从目前来说，变频电机的投入成本较高，电机启动时的转矩较低，通常适用于启动转矩较低的场合，还有就是高次谐波会被引入通过变频器，这样会对电动机产生一定程度的不良影响。这些缺陷总的来说，还是变频技术不够成熟，相信，随着有关研究的不断深入，变频器的应用会越来越广泛。通过以上对比可以看出，变频调速总体来说还是非常适合应用在卧式金属带锯床上的，结合卧式金属带锯床相应的性能指标，下面进行卧式金属带锯床传动系统结构的详细设计。4.4 传动系统结构的详细设计金属带锯床整体调速方案：变频电机将运动传递到小带轮，小带轮安装在电机的输出轴上，经过带传动将转速传递到大带轮，大带轮固定在蜗杆轴上，和蜗杆有相同的转速，经过蜗轮蜗杆的再次速度调节，将转速传递到主动锯轮上，蜗轮和主动锯轮通过一个轴连接在一起，有着相同的转速，传动系统传动简图见图4-3。1电动机 5蜗杆2小带轮 6蜗轮 3皮带 7主锯轮4大带轮图4-3 传动系统传动简图根据所给卧式金属带锯床性能指标，要求锯带锯切速度：2781m/min，可以求出主动锯轮即蜗轮的转速范围，依据式（4.3）。 式（4.3）式中 n主动锯轮即蜗轮的转速，r/min； d锯轮的直径，mm。对于锯轮直径的确定，依据所给带锯条规格，锯条长度3505mm，这里初取锯轮直径为400mm，在后面对锯条的校核中再进行验算。电动机功率2.2kW，这里我们选用Y100L1-4型电机，考虑到尽量降低锯架上物体的重量，选取电机转速为1430r/min。起始流入电机的电流频率为50Hz。有关数值的计算见表4-2。表4-2 传动系统设计过程中有关值的计算锯带线速度Vs(m/min)锯轮转速r/min电动机转速（r/min）频率（Hz）2721.491430504938.992573908164.464254149从表4-2中可以看出，电动机最大的转速是4254r/min，小于6000r/min，所以采用变频器进行调速是可行的15。则传动系统总的传动比见式（4.4）。 式（4.4）对于带传动来说，其传动比一般为25，考虑到尽量提高传动效率又不过分的增加蜗杆制造难度，蜗杆的头数Z1取2，对于双头的蜗杆，其传动的传动比变化范围是1430，相应的蜗轮的齿数Z2范围是2931。对于蜗轮来说，当轮齿少于26时，传动会出现不平稳的现象，可是如果轮齿数目过大，蜗轮的直径就越大，所需的蜗轮箱体也就越大，蜗轮蜗杆传动所占用的体积和引入的质量将会明显增加，如果以降低模数为代价，那么轮齿的强度将会显著降低，所以，蜗轮的齿数Z2应当限制在一个合适的范围内。通过以上数据对比分析，本设计取带传动的传动比为3，蜗轮蜗杆传动的传动比为22。4.4.1 带传动的设计计算1.确定计算功率Pca金属带锯床工作环境有变动较小的载荷冲击，启动时载荷相对较小，每日的工作时间以8h计。式中 KA带锯床工作环境状况系数，取1.1； P电动机功率，kW； Pca计算功率,kW。2.确定V带的类型这里依据Pca、电机转速大小，选择普通V带传动，V带类型选择Z型带。3.小带轮基准直径dd1的确定，及带速检验1）对于普通Z型V带，基准直径的选择参见表4-3。表4-3 普通Z型V带基准直径系列带型基准直径（mm）Z400,355,315,280,250,224,200,180,160,150,140,132,125,112,100,90,80,75，71,63,56,50一般情况下，对于普通Z型V带，小带轮的基准直径范围是：5090mm,这里选择小带轮的基准直径为90mm。即2)带速检验。式中 V带传动速度，m/s； n1电动机转速，r/min。带速在530m/s之间，故满足要求。3）大带轮基准直径的计算及其选择。式中 dd2大带轮基准直径，mm； i带传动传动比。参见表4-3，取大带轮基准直径为280mm。即4.V带中心距、基准长度的确定1）初定V带中心距，见式（4.5）。 式（4.5）式中 a0初定的V带中心距，mm。这里，暂定2）V带基准长度的计算，见式（4.6）。 式（4.6）式中 Ld0初步计算得到带基准长度，mm。带入数值可知：选取标准值，V带基准长度3)V带实际中心距的确定，见式（4.7）。 式（4.7）式中 aV带实际中心距离，mm。带入数值可知：考虑到带传动过程中，存在弹性滑动，带轮的制造和安装存在一定的误差，因此需要给定带传动中心距的变化范围。中心距的变化范围：447.4516.7mm。5.小带轮包角的验证，见式（4.8） 式（4.8）式中 1小带轮上的包角，单位度。带入数值可知：满足要求。6.所需V带条数的确定1)单个普通V带额定功率的计算，见式（4.9）。 式（4.9）式中 Pr单个普通V带的额定功率，kW；P0单个普通V带基本额定功率，kW；P0单个普通V带基本额定功率增量，kW；K带的包角修正系数；KL带长修正系数。查阅文献14，可知：带入上述数值2)V带条数的确定。取5根。7.单个V带初拉力的计算，见式（4.10） 式（4.10）式中 F0单根V带初拉力，N； q带的单位长度质量，对于Z型带，数值为0.060kg/m。带入数值8.压轴力的计算，见式（4.11） 式（4.11）式中 FP压轴力，N。带入数值9.带轮结构的设计有关大小带轮形状结构，详细尺寸数值，参见大小带轮零件图，大小带轮几何模型见图4-4，图4-5。在本设计中，选用普通Z型V带，所需V带根数5根，V带基准长度1540mm,小带轮基准直径90mm,大带轮基准直径280mm,中心距的变化范围：447.4516.7mm,小带轮上的包角约为157，单根V带的初拉力62.31N，压轴力大小为610.59N。图4-4 小带轮图4-5 大带轮4.4.2 蜗轮蜗杆传动的设计计算通过前面的分析，对蜗轮蜗杆机构已有了基本的认识，下面通过齿面接触疲劳强度进行蜗轮蜗杆机构的详细设计，以确定蜗轮蜗杆机构的形状及其有关尺寸，再通过齿根弯曲疲劳强度进行轮齿的设计校核。1.选择蜗杆类型锥面包络圆柱蜗杆（ZK蜗杆）、渐开线蜗杆（ZI蜗杆）、法向直廓蜗杆（ZK蜗杆）、阿基米德蜗杆(ZA蜗杆)是目前市场上常见的蜗杆类型，其中，ZI型蜗杆与ZK型蜗杆应用的最为广泛，这里依据标准GB/T 100851988，选用ZI蜗杆。2.材料的选择考虑到蜗轮蜗杆传动中，磨损主要发生在蜗轮轮齿上，为了延长蜗轮蜗杆机构的使用年限，蜗轮常采用有色金属制造，铸锡青铜（ZCuSn10P1）、铸锡锌铅青铜（ZCuSnSPb5Zn5）、铸铝铁青铜（ZCuAl10Fe3）是三种常见的制造蜗轮的材料，尤以金属模铸造的铸锡青铜（ZCuSn10P1）应用最为广泛，但是考虑到加工成本及实际工作状况，只需蜗轮齿圈即与蜗杆齿接触的部分用有色金属制造，再通过螺栓、螺钉等将蜗轮齿圈同灰铸铁制造的轮芯材质连接起来。本设计中，蜗轮采用齿圈式结构，轮圈材料为铸锡青铜（ZCuSn10P1），轮芯材料为灰铸铁HT100。实际应用中，为了得到减摩性不错的滑动摩擦副，常用钢制的蜗杆同齿圈是有色金属的蜗轮配对，这里蜗杆材料选用45钢，通过对蜗杆齿面进行淬火处理，使其表面硬度在4555HRC范围之内，这样蜗杆的耐磨性能将会显著增强。3.蜗轮蜗杆的设计蜗轮蜗杆结构齿面接触疲劳强度设计公式，见式（4.12）。 式（4.12）式中 m蜗轮蜗杆的模数；d1蜗杆分度圆直径，mm；K载荷系数；T2作用在蜗轮上的转矩，Nmm；Z2蜗轮齿数；H许用接触应力，MPa。1）转矩T2的确定。因为选用的是双头蜗杆，暂定效率为0.8，同时，考虑到运动要经过带传动才能到达蜗轮蜗杆结构中，取带传动的效率为0.9。转矩的计算方法见式（4.13）。 式（4.13）式中 P2传递到蜗轮上的功率，kW； n2蜗轮的转速，r/min,这里按照蜗轮的最高转速进行计算，即64.5r/min； 1带传动的效率，取0.9；2蜗轮蜗杆传动的效率，取0.8。带入数值可得：2）载荷系数的确定。 式（4.14）式中 KA使用系数，根据机床的使用状况，这里取1.15； K齿向载荷系数； KV动载系数，考虑到蜗轮转速不高，取1.1。齿向载荷系数的取值，主要由蜗轮蜗杆机构的工作环境所决定，当工作过程平稳时，载荷分布不均现象可得到很好的改善，此时，可取1；当工作过程有一定的冲击、振动时，取1.31.6，考虑到锯床锯切过程中，有不大的冲击，这里取1.2。所以K。3）蜗轮齿数Z2。4）许用接触应力的确定。根据蜗轮蜗杆的材料及采用的制造方法，查得基本许用应力：应力循环次数：式中 j每个轮齿啮合的次数当蜗轮转一周时； Lh工作寿命，h。寿命系数：许用接触应力：5）模数、蜗杆分度圆直径的选取。表4-4 普通圆柱蜗杆有关参数模数m分度圆直径d1/mmm2d1/mm3蜗杆头数Z1分度圆导程角4406401542382111836421480563057507111361313285501250154238211183642148056305750902250131047注：表格摘自GB/T 10085-1988。参见表4-4，可以看出当蜗杆的头数为2时，为了满足齿面接触疲劳强度的要求，有关参数的取值如下：4.锯轮蜗杆中心距5.齿根弯曲疲劳强度的校核 式（4.15）式中 F蜗轮的许用弯曲应力，MPa； YFa2蜗轮齿型系数；Y螺旋角影响系数；F作用在蜗轮上的弯曲应力，MPa。当量齿数的计算，见式（4.16）。 式（4.16）带入数值，可得：依据当量齿数，可得：螺旋角系数的计算，见式（4.17）。 式（4.17）带入数值，可得：许用弯曲应力：因蜗轮齿圈材料是铸锡青铜，铸造方法为金属模铸造，单侧工作，查表可知：寿命系数：所以，许用弯曲应力：作用在蜗轮上的弯曲应力：故，齿根的弯曲疲劳强度是满足要求的。6.校核效率效率验算公式： 式（4.18）式中 是与蜗轮蜗杆相对滑动速度有关的参数，可以利用插值法算得。实际求得传动效率大于初始估计效率，因此，上述计算合理。7.传动精度等级的确定对于普通圆柱蜗轮蜗杆，精度等级的确认与蜗轮的圆周速度有很大关系，在锯切速度范围内，蜗轮圆周速度的最大值：对于蜗轮圆周速度低于3m/s的传动，常选用8级传动精度。8.尺寸数值计算蜗杆、蜗轮的相关主要尺寸计算及数值，见表4-5。表4-5 蜗杆、蜗轮主要尺寸名称代号公式及计算数值蜗杆头数Z1Z1=2齿型角nn =20续表4-5名称代号公式及计算数值模数mm=5传动比ii=22蜗杆直径系数qq=d1/m=50/5=10蜗杆轴向齿距PaPa=m=15.70mm蜗杆分度圆直径d1d1=50mm齿顶高系数ha*ha*=1顶隙系数C*C*=0.2顶隙CC= C*m=0.25=1蜗杆齿顶高ha1ha1= ha*m=5蜗杆齿根高hf1hf1=(ha*+ C*)m=6蜗杆齿高h1h1= ha1+ hf1=11分度圆导程角=111836蜗杆齿顶圆直径da1da1= d1+2ha*m=60mm蜗杆齿根圆直径df1df1= d1-2(ha*m+C)=38mm蜗杆齿宽b1b1(11+0.06Z2)m68.2,b1取92mm蜗轮齿数Z2Z2=44蜗轮分度圆直径d2d2=mZ2=220mm蜗轮喉圆直径da2da2= d2+2ha2=230mm蜗轮齿根圆直径df2df2= d2-2hf2=208mm蜗轮咽喉母圆半径rg2rg2=a-da2/2=20mm利用表4-5中的数据，可以绘制出蜗杆、蜗轮的零件图，从而构建出蜗轮蜗杆的三维几何模型。蜗轮几何模型见图4-6。图4-6 蜗轮4.5 带传动在传动系统中的意义前面说明了在传动系统中安装带传动的优越性，下面我们用相关的数据来论证。1.效率，如果直接用联轴器将电机输出轴同蜗杆轴相连，根据变速需求，蜗轮蜗杆的传动比将达到66，这时推荐使用的是单头蜗杆，而单头蜗杆的传动效率降低，一般约为： 而当使用带传动时，传动机构总的效率：其中，0.9为估取的带传动效率，0.84为设计中得到的双头蜗杆传动效率，通过上面两个式子的对比，使用带传动的优势就很明显。2.磨损，不用带传动时，蜗轮蜗杆之间最大的相对滑动速度：使用带传动时，蜗轮蜗杆之间最大的相对滑动速度：过大的相对滑动速度，会导致传动不平稳，振动明显等缺陷，同时，为了弥补这些，往往都会采用精度等级更高的蜗轮蜗杆配合，这样就会使锯床造价提升，对蜗轮蜗杆的装配与调试也就提出了更高的要求。3.锯架刚度，对于卧式金属带锯，电动机等零部件是固定在锯架上的，通过增加一个带传动可以让主要重量集中在锯床主立柱侧，对提升锯床整体刚度有显著的效果。如果蜗杆轴直接同电机输出轴相连，则电机位置的摆放将会是个麻烦的问题。当然，少一个带传动可以减少相应的资金成本，减小对蜗杆轴端的压迫，但综合以上的考虑，还是利大于弊的。5 液压系统的设计液压传动是利用连通器的原理来传递动力的，因此制造和装配良好的液压传动可以获得很大的传动比。同时，液压传动不像齿轮等通过轮齿之间的啮合来传递动力的机构，它属于无级调速的一种，这对于要求速度可以持续稳定的机器来说，选择液压传动无疑是个不错的考虑。更为重要的是液压传动往往同机械传动、电力传动等组合在一起，常见的有通过PLC控制液压系统中电磁阀位置、调速阀开口大小，进而实现机构的方向、速度的改变，现实中已广泛使用16。下面结合本课题设计要求，即设计一台卧式金属带锯床，主要从三个方面来探讨液压传动在卧式金属带锯床上的应用。5.1 锯床进给运动的控制锯床在锯切不同材质、不同截面形状的工件时，不仅仅需要改变主运动的切削速度，进给速度的调节也同样十分重要17。进给速度大，则锯床的切削效率高，但往往会存在着锯条振动显著，损耗严重，甚至会出现打齿的现象，进给速度小，则锯床的锯切能力没有充分地发挥出来，影响效率，因此，选择一个合适的进给速度尤为重要。另一方面，由于锯切的工件截面是不规则的，比如对各种型钢的加工，锯切过程中带锯条所面对的可以说是时刻变化着的截面形状，这对带锯条和进给速度的调节提出了更高的要求，同时，工件材料的不均匀性也是一个需要考虑的问题，带锯条随时可能遭遇硬质点的干扰，如果进给速度不能合理且快速的调节，锯条将遭受冲击，长此以往，锯条的使用寿命自然不会高，再则，随着一根带锯条加工的锯切面积的增加，磨损是再所难免的，锯齿部位变钝，锯切状况也就发生了变化，如果仍旧按照原先设定的进给速度锯切，这样无疑会使锯条显得“力不从心”，通过这三个问题的阐述，可见，进给速度的可调且实现快速的调节十分重要。为了实现进给运动速度的调节，设计中提出了两种方案。5.1.1 滚珠丝杠螺母副和PLC组合控制滚珠丝杠螺母是一种精密的传动部件，广泛应用了CNC、数控加工中心、及各种机床上，因其具有很高的传动精度及十分优良的传动效率，故在航天工业上也有一定地使用。滚珠丝杠螺母的三维几何模型见图5-1。图5-1 滚珠丝杠螺母这种方案的控制思想是：首先在锯条上安装一个压力传感器，当锯条锯切工件遭遇到冲击时，压力传感器将采集到的锯条受力状况传递到相应处理单元中。经过对信号处理，将处理后的信号传递到PLC中，以触发控制器相应触点动作，进而改变进给电机的转速，丝杠的旋转速度也就发生相应的改变，反应到锯床上，由螺母带动的部件运动速度也就得到了调节。这种方案中常用的电机有步进电机和伺服电机。伺服电机的控制效果要好于步进电机，但其价格较为昂贵，选择时应根据实际需要。这种方案的优点是：1.快捷，从压力传感器接收到信号到进给速度得到调节，元器件动作迅速，系统响应速度快，调节能力强，可以满足进给运动调节对速度的要求；2.准确，PLC控制、步进或伺服电机动作，作用到精密的滚珠丝杠螺母上，这些对进给速度调节精度的保证是良好的。这种方案的缺点是：1.价格高，滚珠丝杠螺母副常用于精密传动，为了保证具有良好的传动精度，从材料、制造过程、及装配都有严格的要求，价格较为昂贵；2.应用性，丝杠虽然是一个类似于轴的零件，承受轴向载荷能力强，但如果应用在卧式金属带锯床上，来承受锯架的重量时，无疑要增加丝杠的径向尺寸，对滚珠丝杠传动精度的保持是一个挑战，更为重要的是，锯架等重量较大，如何获得大的提举力是个问题，增大所用电机的功率，无论是从成本上，还是耗能上来说，都不理想。可见，对于卧式金属带锯床，利用滚珠丝杠螺母副进给锯架（锯条）还面临不少的问题。不过，可以发现，滚珠丝杠螺母副对进给速度的调节在立式金属带锯上有着非常不错的效果，在立式金属带锯床上，由于锯床的布置形式发生了变化，工作台的质量相对锯架来说轻了许多，由螺母带动工作台向锯条进给，以实现锯切的进给运动。鉴于以上限制因素，虽然滚珠丝杠传动有相当不错的优势，但其在卧式金属带锯床上的应用目前还有一定的限制，为此，提出了第二套速度调节方案。5.1.2 液压传动和PLC组合控制这种方案的控制思想是：在锯条上放置压力传感器，将传感器获得的信号经过处理，传输到PLC中，PLC相应触点动作，以驱动液压系统中控制元件做出相关动作18。这些控制元件包括各种方向控制阀、流量控制阀及压力控制阀等，反应到液压执行元件（液压缸）上，就是执行元件及与其相连部件的位置、运动速度、运动方向等发生改变。这种方案的优点：1.控制方便，例如：通过PLC控制溢流阀，可以使液压系统维持一定的工作压力，改变换向阀接通位置，以调节机构的运动方向，机构运动速度的快慢可以通过控制节流阀、调速阀开口的大小来实现；2.输出功率大，对于卧式金属带锯床，锯架质量较重，使用液压传动时，可以较为轻易的获得所需的提升力，对锯架位置的控制也就变得较为简单。3.易于实现自动化，液压系统与PLC组合使用，通过PLC的计时器、计数器的设定，以改变换向阀在液压系统中的接通状况，通过在机构上设置行程限位开关，以控制机构的运动位置及触发PLC有关触点动作19。4.安全性高，PLC中各种自锁、互锁回路的设计，可以使机构的运动按照既定的程序进行，有效的防止了各种误操作，当锯条所受的力过大或锯条出现不正常状况时，PLC也可自动的停止进给或使锯架上升20。5.布置灵活，液压系统对管道位置的要求不高，在一定的空间范围内可以构成复杂的液压系统，结构布置可以紧凑。这种方案的缺点：液压传动能够实现很大的功率传动，但这无疑对液压执行元件、控制元件、管道等的制造及它们之间的装配提出了更高的要求，所以，一般液压传动所需的零部件精度等级都较高，高的精度等级一方面意味着高的造价水平，另一方面，采用高的精度等级，液压系统一旦出现故障，对于问题排查的难度就更大，此外，液压系统所用的液压油一旦泄露，往往易造成环境污染。综合液压传动系统的优点和缺点可以看出，液压传动的缺点归根到底是目前技术上的限制，而优点明显突出且非常适宜应用在卧式金属带锯床上，因此，本设计中锯床进给运动的控制通过液压系统来实现。5.2 夹紧装置的设计工件的夹紧在锯切加工过程中必不可少，如果不采取必要的夹紧装置，锯切加工将无法进行，而且作用在工件的夹紧力要足够大，以保证在整个过程中，锯切工件不发生纵向和横向的移动，因为如果锯切工件未能充分夹紧，很容易出现锯路偏斜、打齿、拉齿、强烈的振动等严重不良现象，一方面使锯条遭受很大的损伤，严重降低锯带使用寿命，另一方面存在着巨大的安全隐患。在锯齿接触工件前，对被加工件充分夹紧势在必行。根据卧式金属带锯床结构特点，提出了两种夹紧方案。5.2.1 丝杠螺母夹紧装置采用丝杠螺母夹紧装置的实现过程：通过电动机的转动带动丝杠转动，限制丝杠的轴向移动，其上的一个螺母将随着丝杠的正反转而沿丝杠轴向左右移动，在螺母上装有夹紧块，另一个螺母在丝杠轴端固定，这样，通过控制电机的转速及方向，即可实现对锯切工件的夹紧与松开。5.2.2 液压夹紧液压夹紧主要是通过行程限位开关或定时器来触发控制器中相关触点动作，以改变换向阀在液压系统中的接通状态，驱动液压缸往复运动来实现的。夹紧力的大小随液压回路中压强增大而增大，可以获得很大的夹紧力，能保证锯切工件固定的充分，实现起来也比较容易，同进给液压系统做成一个整体，可很好的协调作业过程。在方案一中，需要电动机的参与，增加了额外的部件，无论是从成本还是锯床结构的紧凑性上来说，方案二都更好。因此，本设计采用液压夹紧方式。5.3 送料装置的设计对于卧式金属带锯床送料方式的选择，提出了三种方式。方案一、人工送料在这种方式中，主要通过工人的操作，完成工件的上、下料，通过相关测量工具，主要是卷尺等，量取工件锯切长度，存在着工人劳动强度大，锯切精度不高等问题，优点是锯床结构简单，单台成本较低；这种送料方法主要应用于小型的金属带锯床上，且对工件锯切精度要求不高的场合。随着科学技术快速发展，这种低效率、精度难以保证的送料方式正逐步面临淘汰。方案二、液压送料利用一个液压缸夹紧工件，一个液压缸带动送料夹紧液压缸沿送料方向移动，通过行程限位开关来控制给料长度。锯切精度相比方案一有明显的提高，且同一批次的工件尺寸均匀性较好，同进给、夹紧液压系统组合在一起构成一个液压回路可很好的完成锯切任务。方案三、滚珠丝杠螺母和激光定位组合控制由电机带动丝杠转动，螺母驱动物料前进，锯切工件长度由激光定位，具有定位准确，产品精度高、送料时间段等显著优点。在这种方式上，还可以延伸，即采用闭环的送料控制方式，利用反馈进一步提高工件定位精度，相信这是未来锯床发展的必然趋势。对比以上三个送料方案，方案一，锯切精度低，没有任何自动化控制方式，方案三，优势尽显，但考虑到实际锯床制造成本，这里选择液压系统以实现对工件的送料。通过以上对锯床进给运动、夹紧方式、送料方式的分析，设计出了液压系统传动的原理图，见图5-221。1油箱 2过滤器 3泵组件 4单向阀5、6、7三位四通换向阀 8机动换向阀 9比例流量阀10压力传感器 11刀架升降油缸 12、13液控单向阀14前夹紧缸 15后夹紧缸 16压力继电器17单向节流阀 18送料阀图5-2 锯床液压系统原理图5.4 液压系统的工作过程结合图5-2，锯床的工作原理如下：按下锯切启动按钮，PLC对锯床状态进行确定，以保证安全，然后前夹紧液压缸（14）放松，后夹紧液压缸（15）夹紧工件准备送料，短暂延时后，计时器触发，送料液压缸（18）带着后夹紧缸向前给料，当送料缸触发行程限位开关3XK时，前夹紧缸夹紧工件，后夹紧缸松开工件，完成工件的输送，短暂延时后，计时器触发，送料缸带着后夹紧缸向后运动，当触发限位开关4XK时停止运动，前后夹紧缸同时夹紧工件，当夹紧力足够大时，触发后夹紧缸上压力继电器（16）动作，在这个过程中，压力继电器保证了工件得到充分地夹紧，为锯切做好前期准备，压力继电器动作，电磁换向阀（5）2YA得电，锯架快速进给，当锯条接触工件时，锯条受力发生显著变化，压力传感器传出信号，机动换向阀（8）右位接入系统，这样升降油缸（11）的回油路只能通过比例流量阀（9）回油箱，此时锯架运动变为工进，在锯切过程中，当锯条遭遇变截面、硬质点或其他载荷冲击时，压力传感器能实时发出信号，经过处理传输到PLC中，PLC依据这些信号决定通入比例流量阀（9）油擎线圈电量的大小，电量越大，比例流量阀开口就越大，反之亦然。在初始状态下，根据锯切工件直径大小、材质状况、截面形状等方面考虑，给比例流量阀设定一个初始值，即一个合适的流量开口大小22。在锯切过程中，开口的大小在原先设定的值附近变动，以实现锯切过程的自适应控制23。锯切加工位置逐渐下移，触发限位开关1XK时，电磁换向阀（5）1YA得电，同时，机动换向阀（8）切换至左位，以实现锯架的快速上升，锯架上升到限位开关2XK时，停止运动，前夹紧缸（14）松开工件，后夹紧缸（15）夹紧工件，下个工作循环即将开始。对于以上液压系统原理图，做几点说明：1.在送料液压油路上设置一个单向节流阀（17），当送料缸向前送料时，送料速度可以调得较慢，以保证送料精度，当送料缸返回时，单向阀导通，大大缩短了回退时间；2.前后夹紧缸的放松是通过弹簧实现的，不仅缩短了时间，而且节约了能量；3.在升降锯架液压回油路上设置比例流量阀，不仅实现了进给运动速度的调节，由于存在一定的背压，还可以使锯架运动更加平稳，进一步的降低了锯条遭受的冲击。6 张紧装置的设计带锯条是一种柔性的金属切割刀具，只有通过将带锯条张紧，即在其上施加一定大小的初始作用力，使其获得足够的刚度，才能用于锯切工件，实现这种功能的装置称之为张紧装置，目前应用于带锯床上的张紧装置主要有以下两种。6.1 张紧方式的选择一、液压张紧，液压张紧可以使锯带获得很高的张紧力，张紧力的大小主要通过控制液压回路中压强的大小实现，通过调节相应溢流阀、减压阀等阀体的设定值，以改变油路压强，操作简单，利用换向阀的中位机能来构成锁紧回路，可轻易的维持张紧力的大小，当锯条工作完成后，改变换向阀在油路中的接通状况，可以轻松的放松锯条，这对提高锯条的使用寿命有非常不错的效果。另外采用液压实现锯条的张紧，这种方式有利于实现锯切的完全自动化。二、螺杆张紧，利用螺栓和螺母旋转啮合的原理，使螺杆固定，控制其轴向移动，转动操作手柄或用扳手转动螺杆，则带有螺纹内孔的调整板将携带着从动锯轮，沿螺杆轴向移动，通过施加在螺杆上转矩的大小，使锯条获得相应的初拉力。转矩的大小可以通过测力扳手来测定，对于一般锯床来说，通常设置的拧紧力矩为3050Nm。这种张紧方式具有很好的可靠性。考虑到卧式金属带锯床自身结构的限制和降低液压系统的复杂性，选用螺杆对带锯条进行张紧的方式。拧紧力矩设置为40Nm，张紧装置示意图见图6-1。图6-1 螺杆张紧装置示意图6.2 螺杆直径的计算采用螺杆张紧的方式，为了保证螺杆能顺利完成锯条张紧任务，螺杆直径的确定就十分重要，分析螺杆受力状况可知，其主要承受拉伸力和切应力，当螺杆直径在10mm64mm范围内时，依据第四强度理论，确定的螺杆直径应满足式（6.1）。 式（6.1）式中 FP螺杆的预紧力，N； d螺杆小径，mm； 螺杆的许用拉伸强度，MPa。关于螺杆预紧力的计算：初取螺杆小径尺寸：20mm。则：螺杆材料选用45钢，其拉伸强度为600MPa，安全系数取1.5，则：则螺杆小径：估取值大于要求值，故初选的螺杆小径大小是合适的。7 锯架设计及锯条校核7.1 基本参数确定依据所给的卧式金属带锯床设计指标及关键尺寸，锯架结构的设计及带锯条强度的校核利用第3章中有关公式进行。有关主要尺寸标注参见图7-1。图7-1 锯条相关尺寸示意图计算中所用到的关键尺寸：锯条规格：3505270.9mm，锯条厚度为0.9mm,高度为27mm,考虑到锯齿部分，锯条高度按照24.2mm计算，锯轮直径初定为400mm，则两锯轮的中心距L0为1125mm，考虑到锯切位置应靠近主立柱侧，即图中右侧，设置l1距离为450mm,l2距离为300mm,图中f与g，b与c位置重合，锯切对象为280280mm的45方钢，即图中D的大小为280mm，两导向尺寸臂S距离设置为375mm，选用双金属带锯条，齿尖材料为M42（W2Mo9Cr4VCo8），基体材料为Rm80(46CrNiMoVA),采用3/4齿型，所以当量齿距为7.26mm，考虑到锯切材质较软，取较大前角为7，锯轮同锯条之间的最大摩擦系数f 为0.15。张紧装置中螺杆直径20mm，锯床传动效率取0.7，锯条最大扭转角取55，电动机功率P按照设计指标为2.2kW。锯切主运动速度变化范围：2781m/min，有关带锯条材料的相关性质见表7-1。表7-1 锯条材质参数有关参数M42Rm80抗拉强度b/MPa40001300剪切模量G/GPa9080弹性模量E/GPa2252007.2 数据验证7.2.1 锯条受力计算1.作用在锯条上的初始预紧力2.依据式（3.18），求临界状态下，最大锯切力3.锯切功率的验算这说