金刚石绳锯机的研发

金刚石绳锯机的研发

中国是世界上最大的石材制造商，占世界经济的第二大趋势。但我国的石材生产品质低、资源利用率低，在世界石材生产市场尚未达到应有的地位。石材矿山的开采，主要采用火焰切割解体、风钻解体、炮崩解体及金刚石绳锯切割解体等方法。其中炮崩解体的工艺最为落后，其石材资源利用率仅为30%左右；而金刚石绳锯切割代表了世界石材矿山开采的发展方向，采用金刚石绳锯进行矿山石材开采，其石材资源的利用率可达80%左右。欧美及部分发达国家，在石材矿山的开采中已普遍使用金刚石绳锯进行作业。中国石材开采业，仅有极少数外国公司的样榜山采用金刚石绳锯切割，而绝大部分国内公司仍然采用以风钻解体，甚至炮崩解体的方式进行矿山开采。其主要原因是：我国对石材资源的控制尚不严格，金刚石绳锯机使用的锯绳造价较贵。随着我国经济的高速发展，对石材资源的管理控制日趋严格，金刚石绳锯技术的日益普及使其生产成本迅速降低。我国石材矿山的开采业即将进入金刚石绳锯时代。金刚石绳锯机的研制必将对我国石材矿山业的开采带来重大影响。河南黄河旋风股份公司拥有多年的石材加工机械的设计与生产经验，其合资股东——日本联合材料公司拥有世界先进水平的金刚石锯绳生产技术。为此，公司根据国内市场的发展需求，找准技术切入点，在吸收国际发达国家同类产品设计生产技术的基础上，结合中国国情，研发了适合我国使用现状的SJ800型金刚石绳锯机。1总结构布局和主要构成1.1石钻孔设备绳锯机包括主机结构、控制系统及附件（岩石钻孔设备）。主机结构主要包括绳轮驱动系统、行走驱动系统、驱动绳方向调整系统及机架和行走导轨等。其结构简图如图1所示。1.2鉴定金刚石锯绳使用金刚石绳锯机时，首先需通过锯绳将被切物体与金刚石绳锯机连接在一起。即通过钻孔设备钻通所需切割的岩石或者其它脆硬材料，将锯绳由所钻孔穿绕(切割独立的石材时，将锯绳环绕过石材即可)，采用专用连接套将金刚石绳连接成环，形成封闭锯环后，安装在锯机的驱动绳轮上。锯机的驱动绳轮驱动包裹有金刚石串珠的锯绳沿被切物体的表面进行相对运动,实施对被切物体的切割。图2为锯绳结构简图。在主机结构中(参见图1)，主电机21与驱动绳轮8直接固联，通过法兰结构7安装在回转轴3上。回转轴支承在机架4上。安装在机架上的蜗轮蜗杆减速器1驱动回转轴360°方向任意旋转，以实现金刚石锯绳方向的调整。整个机架由导向轮19支撑，可沿固定在地面的导轨18运动，以改变整个主机的位置，使金刚石锯绳处于适时张紧状态，以完成其进给动作。该进给动作由进给电机和摆线针轮减速器20、链传动系统11和12等完成。1.3具体参数SJ800型金刚石绳锯机主要技术参数见表1。1.4切割工艺向智能化发展(1)该机采用目前世界上先进的技术制造，适用于花岗岩、大理石等各种矿山及大型桥梁和高层建筑的分离拆迁。(2)采用日本先进的自控变频装置，全自动切割控制，切割速度快，操作安全简便。(3)可根据切割需要，360°旋转切割装置，完成水平、垂直、倾斜三种方向切割作业之工艺目的。(4)可根据不同被切割材料的特点，采用不同线速度作业。(5)行走张紧采用导向轨结构，保证被锯切材料的切割表面的直线性。(6)可二人多机操作，作业效率比传统开采工艺大幅度提高。(7)资源损耗极低，荒料出材率比传统工艺出材率可提高50%以上，综合开采成本可大幅度降低，利润空间明显扩大。2结构设计的技术关键2.1驱动轮及电机轴的加工为缩短驱动链，降低生产成本，选用电机直联驱动轮的方式。为延长金刚石的使用寿命，选择较大直径的驱动轮，驱动轮表面采用高性能的橡胶包裹。为减小振动，驱动轮采用铝合金材料经精密压铸成型，并经严格平衡。为减小电机轴的轴向窜动及径向跳动，电机轴承选用进口的高精度轴承。为适应不同硬度石材的切割速度及效率的变化需要，采用变频调速技术控制电机的转速。2.2利用电机加链传动驱动行走驱动系统必须保证金刚石绳锯处于适时的张紧状态，即能实现微小位移的驱动调整。在设计中采用电机直联摆线针轮减速器加链传动的方式驱动绳锯机沿直线导轮运动。电机的调速采用变频调速技术，以适应微小位移变化的需求。2.3回转回转测回转为适应金刚石绳锯可在任意方向切割的需要，金刚石绳驱动轮的方向应可在360°范围内回转，并能在任何位置锁定。设计采用将绳轮驱动系统与回转轴固联、回转轴支承在机架上、回转轴与蜗轮蜗杆变速器直接的结构，利用特殊外型设计的蜗轮蜗杆的大减速比及蜗杆传动的自锁特性，可轻松实现位置调整及锁定。2.4轨道设计为提高行走系统工作的直线性，确保锯绳切割后，被切体表面的直顺性满足要求，设计采用直线导轨导向，设备系统安装在导轮上，使其沿导轨运动。3设备的使用范围及特点SJ800型金刚石绳锯机是河南黄河旋风股份有限公司、郑州轻工业学院等单位为适应我国采石矿山开采的发展，并配合南水北调工程所需大量条石，经过充分的市场调研后，开发的新型锯石机械产品。该机主要用于矿山采石工程的需求，也可用于其它工程上对脆硬材料的切割，如在房屋拆迁工作及城市改造工程中，对混凝土墙体等的切割、桥梁的切割、文物景点的搬迁切割、水下切割作业及大型工件的截断。为提高设备的生产效率，最大范围的延展设备的使用范围，使其适应对不同硬度材料的切割需求。该设备的锯绳部分的生产引进日本联合材料公司的全套技术及设