热锯机锯切电机计算参考资料

1、Gen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.§2热锯机总体方案设计2. 1 热锯机的组成热锯机主要由主传动、进给运动和横移运动三部分组成。其中主传动采用交 流电机直接驱动锯片；进给运动直流电机直接驱动并采用四连杆式； 横移运动采 用夹轨器横移机构。2.1. 1 主传动机构主传动方案主要有两种方式：电动机直接传动和间接传动。用电机直接传动 因其传动效率高，空载能耗少，大型热锯机都用这种方式。但是为了防止电动机 工作时受热态轧件的热辐射影响，所以必须加设水冷保护罩等防护措施， 而采用 皮带传动

2、，由于电动机受热轧件较远，受热轧件的热辐射影响较小，不用采用专 门的防护措施。2.1. 2 进锯机构为了保证锯口质量，应要求进锯平稳，速度能够调整，锯切压力变化不大， 轨迹是直线纯平动锯切，并且锯切不能使轧件发生弯曲，不能有摆动等影响锯切 质量的动作产生。典型的送进传动方式有曲柄摇杆式和齿轮齿条式两种。 前者解决锯切是锯 片震动和滑道磨檫的问题，而且锯切质量好，生产效率高，工作性能好，所以这 里采用四连杆式送进机构。2.1. 3 横移机构热锯机的横向定尺方式有导轨滑板式和滚轮走行式两种。 滑板式由于齿条是 敞开的，极易被油泥、铁屑塞满，不易被清除，造成横移困难。而滑动式的下部 安有四个滚轮，远

3、离锯片的两个走行轮是主动轮，由电动机经减速机驱动。为防 止进锯时锯机在轨道上串动，靠近轨道侧的两个行走轮设有外缘，远离轨道的两个行走轮为平轮，以便于进锯机受热膨胀后，用来减少轮子串动。各部分机构贯穿于整个设计上述总体方案的选择是经过实际调查和数据处理之后总结出的， 的选择都具有一定的可行性。因此我将此作为自己的设计方向， 过程。Gen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.§3热锯机参数设计3. 1结构参数设计L图3. 1热锯机基本结构参数1、锯片直径D锯片直径D决定于被锯切轧件的断面尺寸，

4、取 D=1800mm。要保证在锯切最 大高度的轧件时，锯轴、上滑台和夹盘能在轧件上自由通过；同时，为保证被锯 切断面能被安全切断，锯片下缘应比轨道表面最少低4080mm (新锯片可达100 150mm)。2、锯片厚度S由参考文献1可得：5= (0.18 0.20)D0.5 =(0.18 0.20) x18000.5 =7.636 8.485mm(3.1)这里取59mm0由于 过大，增加锯切功率损耗；§过小，将会降低锯片强度， 并增加锯切时锯片的变形。3、锯片夹盘D1D1 = (0.35 0.50) D =(0.350.50) x1800 = 630 900mm(3.2)这里取D1=7

5、50mm。由于U过大，锯片能锯切的轧件最大高度减小；D1过小，锯切时锯片的变形和轴向振动加大，导致锯片寿命降低。4、锯轴高度HH=D/2-（45-120）=780855mm（3.3）这里取H=760mm。由于H过小，在热锯送进过程中，将被切件推开而不能进 行锯切；H过大，无法保证重磨后的锯片最小直径下缘应低于辊道上表面的要求。5、其它参数设计在四连杆热锯机锯切150x150mm的方钢，锯切温度在900E1100C。锯片直径D=1800mm，齿数z=300,锯片厚度3=9mm,锯齿齿距t，=18.84mm，锯切时 锯轴转速nz =900r/min,末锯时锯轴转速为nzo=950r/min，锯轴高

6、度H=760mm，锯 片左右两辊道间的距离l=1950mm，锯片距离出口辊道间的距离a=1200mm,电动 机转速n1 =960r/min,平均送锯速度u=90mm/s。根据所给的方钢的结构参数、材料和力能参数，热锯机的工作原理，我们首 先进行热锯机主轴电机、送进电机、移锯电机的选择和校核，然后对锯片的受力 情况进行分析，并且通过锯片切割时的受力情况， 对主轴进行校核，同时还对主 轴上各个部件进行校核（联轴器、键等）。3. 2主轴电机的选择3. 2. 1锯切过程结构参数的确定1. 锯齿开始接触被锯件方钢时的相迎角 a0sin a0 = 3D2 X(760 - 150)1800=0.6778(3

7、.4)= 42040式中H 锯轴高度，mm锯片直径，mmGen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.Gen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.L方钢的宽度，mm2. 锯齿在离开被轧件方钢时的相迎角2H sin a-i =D3. 锯齿在锯切过程中的平均相迎角x7=0.84441800a =57037(3.5)a0 +SI n a =2P.6778 + 0.8444 =0. 76112(3.6) a=50&

8、#176;83. 2. 2锯切过程运动参数的确定1 锯片锯切全部方钢断面的总行程S0S0=h+D(cos a0 + cos a-i)2=150+1800(cos 42.67 - cos57.61)2=329. 63mm(3.7)式中 h 方钢的高度总行程S0 > 150，所以满足我们要锯切的方钢的锯切条件。2 锯片锯切全部方钢断面的总时间t0t0SaV329.63=3.66s90(3.8)式中v 锯片的送进速度Gen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.3. 锯切时锯片的圆周速度v1 = nD

9、nZ = 1.8 X900 Xn = 84.82 ms 60 60(3.9)式中nz 锯切时锯片的转速4 在给定条件下的锯切生产率(每秒被锯切的方钢断面面积)fF 225 f = - = 61.48cm2 /s(3.10)t。3.66式中F-方钢的断面面积3. 3锯切过程中金属塑性变形系数3. 3. 1锯齿齿型的选择常用的热锯机齿形有狼牙形，鼠牙形和等腰三角形三种。当齿距t'和齿高h锯片直径D锯片厚度3齿锯t'齿根圆角Y齿高h齿数Z相同时，等腰三角形齿形的齿根强度较好，制造和修齿也比较方便，切屑很少在 齿尖出形成屑瘤。但是，锯切能耗大，噪声也很大。狼牙形齿形制和修齿比较困 难，

10、难以保证所设计的齿形。鼠牙形齿形的锯切能耗小，制造和修齿也比较方便， 噪声也较低。在很多试验的结果表明，齿前角 丫 =0。时的鼠牙形齿形最好，其次 为丫 = -10。鼠牙形齿形和齿高h t'/3的狼牙形齿形。我要设计的是鼠牙形锯齿。锯齿的各项参数如下表Gen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.Gen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.1800mm8 10mm18. 84mm3010mm300根

11、据以上所给数据我们可以计算锯齿前角Y根据上表我们首先计算出每个锯齿相对的圆心角3600= 3600= 00=1.20(3.11)Gen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.由文献16查阅结果得出，锯齿前角-50左右最理想，所以我们根据实际情况试 选D?18001.2ab=2 x() xsin= 2 x-Xsin18.85mm2 2 22bc = 10mmac = 20.5mm所以根据三角形的余弦定理得2 2 2 2 2 2ab + bc - ac18.85 +10 - 20.50n = arccos

12、= arccos= arccos0.093 84.6622abbc2 X18.85 X10(3.12)所以r =9002 = 9。0 - 84.66201.20"4.74°由于得值为正，所以所得的丫为负前角，并且接近-50。所以我所做的锯齿 设计符合要求。3. 3. 2锯切过程中金属塑性变形参数1.切屑在锯齿前倾面上流动时的摩擦角入方钢的C %=0. 14%锯切温度在9 00C1100C的条件，取摩擦系数u "0.4，由此可以算出切屑在锯齿前倾面上流动时的摩擦角入：X=arct anu = arcta n0.4 = 21.8°(3.13)2. 锯切时方钢

13、滑移角©当锯齿前角 丫 >00 时，© = 450 + 丫-入；当 丫=0° 时，©= 450 - (X- 丫)/2 所以© = 45° + 丫- X = 450 + (- 4.740) - 21.80 = 18.460(3.14)在通常的二维切削中，丫 = -100 300 , ©=50 300。所以我们所求得的 Y和©都满足条件。在送锯锯切方向上的锯切厚度SXGen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.Gen

14、erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.亠=摯迅1000v1000 X84.820.012mm(3.15)Gen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.Gen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.3 锯切过程中的径向锯切厚度SN(3.16)SN = SX ?cosa = 0.012 Xcos54.140 = 0.00

15、769mm5切屑的纵向收缩系数k(3.17)k =竺©卫=cos(18.460 - f740) = 2.903 sin ©sin18.46Gen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.Gen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.= 4.35 X106? 10v2sin2 ©(1- 1/k) X10 锯切时相应的压缩变形程度£ut cos a10 X84.822 Xsi

16、n 18.46° X0.655590 X18.85 Xcos50.140Gen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.Gen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.(3.18)Gen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.Gen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Sof

17、tware For evaluati on only.3.4锯切力能参数的确定3. 4. 1金属塑性变形力能参数的计算1. 在锯切过程中锯齿与方钢接触部分的温度9(3.19) 273 + T0273 + 900U =273 + T熔273 + 13502.计算指数n9n90.31 9 - 0.105 = 0.31 X0.72 - 0.105 0.12(3.20)3 .锯切时锯齿每平方毫米面积所受的塑性变形阻力c温度影响系数ZTZT=e3(1"9) =e745(1"0J2) =8.05当 C0 =3x10"4( ts)时，P = 7.45T0 = 900 C；。=3

18、.0 x10-4(1s)C=0. 14%寸，I = 4.35 X10"4(J s),?同一金属，当变形温度为TC,变形速度为&时的变形阻力 吒丁。对于碳钢，可 以按照下式计算：cOT0 =0. 3 (1+2C) ZTZe式中各个符号的含义为：C碳钢中的含碳量Zt 变形温度影响系数Ze 变形程度影响系数因为锯切时压缩变形程度一般大于30%所以Ze1.0。所以，(rOT0 = .03g(1 + 2C)ZTZ £ 0.3 x9.8(1 + 2 x0.14) x8.05 x1 = 30.28(N / mm2)-4CT -(3.21)cOT0(孚)"=30.28(4

19、.35 x10 )0.12 = 31.66(N/mm2)OT ?3 XO£04剪切时锯齿单位面积上所受的塑性变形阻力 k3.4.2锯切时的力能参数,_(T31.66= 18.28 (MPa)(3.22)1 任一锯齿所受的平均锯切力P-_ (1 + cot 松 k St (sin a1 - sin a。)“ 8P =X9.81000v(a-i - a0)(3.23)= (1 + cot18.460) X18.28 x9X18.85x(sin57.610 - sin42.67°)1000 X84.82 x(1.01- 0.74)X9.8=81.09 (N)2 .在锯切过程中同时

20、参与锯切的齿数Z 'Z，(3.24)3.锯切过程中锯片所受的平均总锯切力P丄 150t '=18.85=7.96(3.25)P= Z 'P = 7.96 X81.09 = 645.484.锯片锯切方钢的单位锯切压力 p(3.26)k(1 + cot ©)(sin a1 - sin a0) P =(a-i - a0) cos a=18.28 x(1 + cot18.46°)(sin 57.61° - sin42.67°) = ?Q 34 (Mpa)(1.01- O.74)cos5O.140=.3. 5锯切功率的计算与电机选择1 整个

21、锯切过程中用于锯切方钢的平均功率 NN =fBP = 61.48 "2 X7°.34 = 50.87(KW)102000 102000(3.27)B锯槽宽度，初步计算时取其等于锯片厚度3,或取B = 3+ (24 mm2. 被轧件方钢的弹性弯曲变形能UU = P ?匕？(1- 2匕 +k12) 6EI(3.28)令心=2 = 1200 =0.616l 19501 11I 0 = Wh = X512 x760 = 972802 44W锯片重量I锯片的转动惯量E 7.6 E =0.6 X2.1 X106 = 1260000kg/mm290QCB3F所以x(1- 2 X0.616

22、+0.6162)70.342 X0.6162195036 X1260000X97280=30.48(KV)3 弯曲被轧件所需的功率N2从锯切开始到被锯件方钢达到最大弯曲的时间大约为1 10此时也是弯4 10曲方钢所需功率最大的时候。所以N2 =U= 3048= 0.0004(KW)t03.66102000 X 0102000 X-5 5(3.29)因N2较小，故一般忽略不计4 夹盘的夹锯功率N3当锯片直径D =2000mm送锯速度v =301 00mm寸，查阅文献2表10 3给出锯 片的动载振幅为：M 动=3.0 4.0令锯片直径D =1800mn, u = 90mm/ s,可选 M 动=3.

23、4mm代 入N3 二 uv(M) = 0.4 X84.82 殂34) = 67.86 (KW)c1.7(3.30)上式各个符号的含义为：u锯片与锯槽侧壁之间的摩擦系数M 锯切时锯片的动载系数c比例系数c = 动查阅文献2表10-4取c = 1.7Q1Q1 锯片和锯槽侧壁之间的压紧力5 锯片不工作时的空载功率N4包括从电动机到锯片全部传动过程中的功率损耗以及锯片高速转动时由于 空气阻力引起的功率损耗，其大小根据锯片传动方式的不同而不同，一般计算可以近似取N4 "0.25Ner,Ner为电机额定功率。N4 "0.25N =0.25X75 = 18.75 (KW)(3.31)式中

24、75为预选的电机额定功率6. N?e的计算锯切时因锯片转速下降，锯轴，夹盘和锯片等高速旋转部分将放出动能 ？E 为：因为锯轴，夹盘的直径比锯片直径小，所以它们的转动惯量（I二丄mR2）2比锯片转动惯量小得多，计算时可忽略，而只计算锯片转动惯量的影响，即：討片R2W片 ?D2 =8g严片°28g(3.32)1=n xi8o°4 刈"85 希8 X9.8=7426.01( Kg ?m2)Gen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.Gen erated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluati on only.1 2"6117727.9 (J)n2z)=1 X7426 孟(9802 - 9002)(3.33)nz0, nz锯切开始前和锯切开始后锯片的转速，r