1500四連桿熱鋸機(jī)設(shè)計【說明書+6張CAD圖紙】

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高強度、高剛度、長壽化、不同型鋼鋸切斷面的無（?。┟?、小變形等等方面形成系列專有技術(shù)。鋸機(jī)的主要機(jī)構(gòu)有三部分：(1)鋸片傳動機(jī)構(gòu)(鋸切機(jī)構(gòu))：常用的方法對兩種，電動機(jī)直接傳動或用—確皮帶間接傳動(2)鋸片送進(jìn)機(jī)構(gòu)：一般采用被切軋件不動，鋸片向軋件進(jìn)給。(3)調(diào)整定尺的鋸機(jī)橫移機(jī)構(gòu)：一船采用電動機(jī)或液壓缸短行程)驅(qū)動，使鋸機(jī)在軌道上沿軋件軸向移動，改變鋸機(jī)與軋機(jī)之間的距離。 1.根據(jù)鋸片的送進(jìn)方式，熱鋸機(jī)主要有以下幾種類型： (1)擺式熱鋸機(jī)(圖—1)。這種鋸占地面積小，但因為是擺動進(jìn)鋸，故鋸行程有限，但剛度差、振動大，現(xiàn)在已不再制造。 (2)氣功送料固定鋸。這種早期的固定鋸目前仍有使用，它只有鋸切機(jī)構(gòu)，鋸片不能送進(jìn)，借助氣功撥爪將軋件撥向鋸片實現(xiàn)鋸切。 (3)杠桿式熱鋸機(jī)(圖—2)。具有間接傳動的鋸切機(jī)構(gòu)和杠桿擺動的送進(jìn)機(jī)構(gòu)(可手動，也可電動或液動)。用于鋸切小型鋼材和取樣。 (4)滑座式熱鋸機(jī)(圖—3)。它具有完善的三部分傳動系統(tǒng)，即直接傳動的鋸切機(jī)構(gòu)、齒輪6、齒條5傳動的裝有鋸片7的上滑臺4，可沿裝于下滑座3上的滑動導(dǎo)軌或滾輪向軌道方向移動送進(jìn)機(jī)構(gòu)和橫移機(jī)構(gòu)(圖中未示出)。該鋸與擺式鋸、杠桿式鋸比較，滑座式鋸鋸片橫向振動小、高效率、行程大而工藝性能好，并且結(jié)構(gòu)比較完善，得到廣泛使用。 (5) 四連桿式熱鋸機(jī)（圖—4）是一種比較新式的鋸切機(jī)，主要由四桿機(jī)構(gòu)、鋸片回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)等組成。它的鋸片送進(jìn)方式是采用四這桿式送進(jìn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行的，由于送進(jìn)機(jī)構(gòu)的特點，保證據(jù)片基本水平送進(jìn)，因而有行程大、摩擦小、平穩(wěn)可靠的優(yōu)點。 2．四連桿式熱鋸機(jī)的結(jié)構(gòu)特征： 四連桿式熱鋸機(jī)得名于其鋸片送進(jìn)方式是采用了四連桿機(jī)構(gòu)(見圖—4)。鋸片是由電動機(jī)8直接傳動的，它們固定在鋸架5的端部。電動機(jī)外面裝有水簾降溫。鋸片軸的軸承采用稀油循環(huán)潤滑，正軸承座通水冷卻。送進(jìn)機(jī)構(gòu)的電動機(jī)12裝在鋸座10上，經(jīng)減速機(jī)2、安全聯(lián)地器1帶動曲柄4擺動，從面帶動鋸架5前后移動，實現(xiàn)送進(jìn)運動。合理地選擇曲柄和搖桿尺寸，可以保證鋸片基水上是水平移功。鋸機(jī)沿軌道的橫移是由橫移電動機(jī)13．經(jīng)二級蝸輪蝸桿橫移減速機(jī)3帶動行走輪9在軌道上滾動實現(xiàn)的。 它具有行程大、摩擦小、工作平穩(wěn)可靠等優(yōu)點，而且它的設(shè)備重量也比滑座式熱鋸機(jī)輕，是一個值得推薦的鋸切機(jī)類型。 3．四連桿機(jī)構(gòu)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。 （1）國內(nèi)現(xiàn)狀： 在熱鋸機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計和分析中，基本上可以歸納為兩種方法:圖解計算法和解析計算法。圖解計算法具有簡單、明了的特點，當(dāng)求解的位置較少時，往往可以滿足要求，當(dāng)欲求解的位置比較多時，對機(jī)構(gòu)的每一個位置都要進(jìn)行圖解計算，勢必需要很大的工作量，降低了設(shè)計工作的效率。六十年代末期以來，隨著計算機(jī)的運用和普及，使用計算機(jī)進(jìn)行四連桿機(jī)構(gòu)的輔助設(shè)計得到了很大的發(fā)展。和圖解計算法相比，解析法具有求解精確、可靠的特點。 近幾年圖解法也有了一定的發(fā)展，1997年映峰、屠煥林提出了一種新型簡單的平面四連桿機(jī)構(gòu)的運動綜合圖解方法， 并用實例說明如何用這種方法對水平變幅起重機(jī)臂架四連桿機(jī)構(gòu)和自動開門機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理化設(shè)計。 隨著計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，圖解法也和計算機(jī)相結(jié)合發(fā)展，1999年，廣東工業(yè)大學(xué)的李麗娟等編制了熱鋸機(jī)逆向設(shè)計的動畫程序，通過AutoCAD環(huán)境下的逆向設(shè)計方法，實現(xiàn)了熱鋸機(jī)構(gòu)的動畫輔助設(shè)計，該方法比類比法的精度高，能避免圖解法和實驗修正法帶來的人為誤差，不需要制做模型，費用低，是較理想的四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計方法。對四連桿機(jī)構(gòu)的解析法的研究是近年來較為活躍的課題。 1997年，韓曉娟等建立了熱鋸機(jī)鋸軸中心的運動方程， 將實際設(shè)備的機(jī)構(gòu)尺寸輸入計算機(jī)進(jìn)行分析，為改進(jìn)熱鋸機(jī)連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計， 提高切削效率提供了理論依據(jù)。2001年韓雨、劉源等通過實例，介紹了四連桿式熱鋸機(jī)四桿機(jī)構(gòu)的解析計算法以及機(jī)構(gòu)運行特點，利用解析法建立了機(jī)構(gòu)的運動方程，從而確定機(jī)構(gòu)上預(yù)定點軌跡與理想直線軌跡的實際偏差。同年王殿忠、白金蘭等提出了四連桿式熱鋸機(jī)平衡重的計算方法。 解析法的不斷完善為優(yōu)化設(shè)計奠定了堅實的基礎(chǔ)。 優(yōu)化設(shè)計是近年來發(fā)展起來的一門新的學(xué)科，也是一項新的技術(shù)，它在工程設(shè)計的各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。實際應(yīng)用表明，優(yōu)化設(shè)計不僅為工程設(shè)計提供了一種新的科學(xué)設(shè)計方法，使得在解決復(fù)雜設(shè)計問題時，能從眾多的設(shè)計方案中找到盡可能完善的或最合適的設(shè)計方案， 而且采用這種設(shè)計方法能大大提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量，具有較明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。隨著電子計算機(jī)功能的不斷擴(kuò)大，計算機(jī)不僅可以用來進(jìn)行高速運算、邏輯判斷，而且可進(jìn)行人機(jī)對話、光筆修改、自動繪圖。結(jié)合優(yōu)化方法的不斷完善，就一定能實現(xiàn)工程設(shè)計的自動化和最優(yōu)化。熱鋸機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計也以解析法為基礎(chǔ)，利用計算機(jī)強大的功能，向優(yōu)化設(shè)計的方向發(fā)展。1995年，高滿旭以熱鋸機(jī)鋸軸中心運動軌跡逼近直線程度最佳為目標(biāo)， 運用解析法對熱鋸機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動學(xué)分析，建立了單目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型，采用懲罰函數(shù)優(yōu)化方法，編制程序?qū)嶋H的進(jìn)鋸機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，取得了較理想的效果。1998年，羅中華利用在高滿旭的運動學(xué)分析基礎(chǔ)上，根據(jù)鋸切機(jī)的工作特點，要求在工作行程階段鋸軸中心運動軌跡在垂直方向波動量盡量小、運動速度盡量均勻，利用加權(quán)組合法，建立多目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過實際優(yōu)化尺寸，效果更為理想。2005年，李俊峰對熱鋸機(jī)對進(jìn)鋸機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，用Visual Basic語言開發(fā)出了熱鋸機(jī)進(jìn)鋸機(jī)構(gòu)通用優(yōu)化分析軟件， 應(yīng)用該軟件對大型廠熱鋸機(jī)進(jìn)鋸機(jī)構(gòu)行了優(yōu)化，得到了優(yōu)化后的理想尺寸，為今后熱鋸機(jī)的改進(jìn)提供了依據(jù)。 （2）國外研究現(xiàn)狀： 連桿機(jī)構(gòu)在蒸汽機(jī)技術(shù)中的應(yīng)用，推動了對連桿機(jī)構(gòu)特性做全面和科學(xué)的分析。布爾梅斯特沒有僅局限于分析，而是研究了機(jī)構(gòu)綜合的基礎(chǔ)理論，布爾梅斯特理論概括了阿爾特的理論，利希騰黑爾特、海因、基佩爾和切爾庫奇諾夫等均以此為基礎(chǔ)建立并創(chuàng)造了特別適合于實際設(shè)計工作的簡單的設(shè)計方法。P.洛澤和W.洛澤發(fā)展了布爾梅斯特理論，他們引入了位置族，得到了由此產(chǎn)生的極曲線， 在此基礎(chǔ)上建立了一種新的近似綜合連桿機(jī)構(gòu)的圖解法。 由西克爾和阿爾托包列夫開創(chuàng)的用解析法研究布爾梅斯特理論的工作，為后來計算機(jī)的應(yīng)用創(chuàng)造了前提條件，并且可以得到較高的精度。當(dāng)然，只有借助于圖解數(shù)據(jù)處理，特別是運用迭代程序和圖形顯示技術(shù)，才能較快地得到有關(guān)解域的概況。 拜爾和蓋羅尼姆斯總結(jié)了連桿機(jī)構(gòu)綜合的幾何理論。 建立在契比雪夫多邊形基礎(chǔ)上并已為勃洛赫、 列維斯基和許多其他蘇聯(lián)學(xué)者所采用的綜合方法雖然對某些特殊的設(shè)計要求可得到最優(yōu)解，但這不是通用的方法。美國奧本大學(xué)的Simionescu P.A和Beale D.對汽車上的四連桿信號發(fā)生器進(jìn)行了機(jī)構(gòu)綜合分析，借助計算機(jī)得到要檢查的設(shè)計尺寸的三維圖表，所提供的數(shù)值結(jié)果為新車導(dǎo)向鉸鏈的設(shè)計提供了依據(jù) ?，F(xiàn)在 ,優(yōu)化方法在機(jī)構(gòu)綜合中得到廣泛的應(yīng)用， 用計算機(jī)進(jìn)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計是比較通用的方法，也是將來的發(fā)展方向。西班牙的Sin,Francisco和 Antonio為了減小設(shè)計尺寸，同時達(dá)到全局最優(yōu)的目標(biāo)，將兩種優(yōu)化方法組合在一起，經(jīng)過實際檢驗取得了很好的效果。法國的Vasiliu,Adrian和Yannou采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的辦法， 將機(jī)構(gòu)隨機(jī)尺寸運動分析產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本輸入計算機(jī)，以獲得近似的綜合結(jié)果，克服了優(yōu)化方法速度慢和依賴初始搜索點的不足。但優(yōu)化方法也有它的缺點，即對問題不便做定性分析。因此，傳統(tǒng)的綜合方法仍然繼續(xù)得到研究發(fā)展。 四連桿式熱鋸機(jī)， 它的設(shè)備重量比滑座式熱鋸機(jī)輕。 它主要由鋸切機(jī)構(gòu)、進(jìn)鋸機(jī)構(gòu)和橫移機(jī)構(gòu)三部分組成。它的進(jìn)鋸機(jī)構(gòu)是四連桿機(jī)構(gòu)，通過合理的選擇每個桿的尺寸，可以保證鋸片基本上是水平移動。曲柄的下端有與它做成一體的扇型平衡重，以平衡可動系統(tǒng)的重量，降低送進(jìn)電動機(jī)的能耗。四連桿式熱鋸機(jī)具有行程大、摩擦小、平穩(wěn)可靠等優(yōu)點，使用效果較好，多用于大型或軌梁軋鋼車間。從四連桿熱鋸機(jī)的結(jié)構(gòu)上看，最重要的兩大機(jī)構(gòu)就是鋸切機(jī)構(gòu)和進(jìn)鋸機(jī)構(gòu)，因為這兩大機(jī)構(gòu)最復(fù)雜，使用最頻繁，對鋸切棒材的質(zhì)量影響也最大。在鋸切機(jī)構(gòu)中，圓鋸片直接與軋件接觸，它是最容易磨損的零件，更換也最為頻繁，它的好壞直接影響鋸切的質(zhì)量，對鋸片的深入研究就顯得至關(guān)重要。在四連桿進(jìn)鋸機(jī)構(gòu)中，在規(guī)定的鋸切行程內(nèi)，保證鋸切精度的關(guān)鍵問題是保證鋸軸中心的軌跡為一近似直線， 同時要求鋸軸中心水平方向的速度盡量均勻，垂直方向的速度波動量盡量小，這就要求四連桿機(jī)構(gòu)的尺寸要盡量合理。因此，如何選擇最佳的四連桿機(jī)構(gòu)尺寸來達(dá)到更好的鋸切精度就成為一個必須研究的課題。 本課題研究的主要目的在于，通過對四連桿式熱鋸機(jī)的結(jié)構(gòu)、工藝等進(jìn)行設(shè)計，并結(jié)合國內(nèi)外各種研究成果、專業(yè)資料，以期達(dá)到加深專業(yè)知識的理解、熟悉整體機(jī)械設(shè)計工序，鍛煉自身，從而為走上工作崗位打下基礎(chǔ)。 二、研究主要成果： 四連桿式熱鋸機(jī)的各組成部分得到了有效確定，并已經(jīng)使四連桿熱鋸機(jī)型號系列化。 鋸片基本尺寸及參數(shù)已經(jīng)做了相應(yīng)的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 表1：鋸片基本尺寸及參數(shù)（參見ZB40001-85） 外徑 厚度 安裝孔 傳動孔 齒數(shù) 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 JS15 基本尺寸 極限偏差 （H8） 分布圓 直徑 傳動孔 直徑 粗齒 普通齒 中齒 細(xì)齒 800 3 5 0.24 110 +0.054 0.0 300 20 100 150 200 220 900 4 5(6) 300 +0.081 0.0 400 27 110 176 208 220 1000 120 180 230 320 1200 6(8) 200 210 276 328 0.29 1500 5 8 360 +0.089 0.0 600 220 276 318 350 1800 9(10) 400 38 250 296 378 624 2000 9.5(10) 250 324 — 鋸切機(jī)構(gòu)的參數(shù)及工藝參數(shù)的選取，應(yīng)符合專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB2094-77（表2）的規(guī)定。 表2：熱鋸機(jī)基本參數(shù)（JB2094-77） 鋸片直徑 鋸片厚度 鋸片行程 鋸軸高度 最大夾盤直徑 /mm 被鋸切軋件 名義 直徑 重磨后最小直徑 最大高度 最大寬度 為最小直徑時 為名義直徑時 1000 900 6 800 410 500 120 450 470 1200 1080 7 1000 490 570 160 560 600 1500 1350 8 1200 625 750 200 660 740 1800 1620 9 1400 760 900 260 730 880 2000 1800 10 1500 850 900 350 730 1020 三、發(fā)展趨勢： 隨著鋸切機(jī)能力的提高，必須相應(yīng)提高鋸切機(jī)的生產(chǎn)能力。主要措施有：（1）提高鋸切速度，進(jìn)給速度為30mm/s，返回速度為300mm/s。（2）倍尺鋸切，實現(xiàn)長達(dá)30m的倍尺切斷。（3）增加新的鋸切機(jī)。（4）鋸切機(jī)布置成二列式。（5）采用長尺冷卻——長尺矯直的生產(chǎn)方式，這樣就改熱鋸機(jī)為冷鋸機(jī)。（6）在新車間，從軋制長度的自動測定到定尺給定，成品配尺寸均采用電子計算機(jī)控制。 最近的傾向是：（1）軋材從開坯機(jī)軋出后把前后舌端切斷。在萬能式軋機(jī)上，為防止生成的軋件卷入軋輥的事故，增調(diào)舌部切斷熱鋸。（2）與縮短軋機(jī)更換輥的時間相對應(yīng)，快速更換鋸片，提高作業(yè)率。（3）為了不使熱鋸機(jī)的負(fù)荷過重和短尺軋件的切斷和提高成品尺寸精度，最近有設(shè)置冷鋸機(jī)的傾向。 四、存在問題： 當(dāng)前熱鋸機(jī)主要存在問題有：工作噪聲大、故障率高，鋸片強度低、壽命短，且鋸切質(zhì)量不易滿足，生產(chǎn)率不能滿足工廠生產(chǎn)要求。 雖然熱鋸機(jī)的主要矛盾是提高生產(chǎn)率和提高切口質(zhì)量，但是，也應(yīng)使所選擇的基本參數(shù)能使熱鋸機(jī)有較小的鋸切力和鋸切功率。所以，選擇最佳的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)，一方面可以降低熱鋸機(jī)的能耗，減輕設(shè)備重量，提高設(shè)備壽命；另一方面，可以充分發(fā)揮設(shè)備潛力，最大限度地滿足生產(chǎn)需要。然而，迄今為止，在這方面所進(jìn)行的理論分析和實驗研究資料都比較少。按現(xiàn)有一些文獻(xiàn)所得到的計算結(jié)果，往往和生產(chǎn)實際距離較大。因此，加強熱鋸機(jī)力能參數(shù)的實驗研究和理論分析工作極為重要。 五、主要參考文獻(xiàn)： 1.．鄒家祥．　軋鋼機(jī)械（第3版）．北京：冶金工業(yè)出版社，2007，333~345． 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