液壓帶鋸式切斷機(jī)的設(shè)計(jì)

液壓帶鋸式切斷機(jī)的設(shè)計(jì) 某學(xué)校 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī) 作者姓名：X X 專業(yè)名稱：XX 指導(dǎo)老師：XX 某學(xué)校 摘要 本設(shè)計(jì)是以雙金屬鋸條鋸切金屬材料的設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)緊湊、精度高、鋸縫窄、噪聲小、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，是替代圓盤鋸、弓鋸床的節(jié)能新產(chǎn)品。本次設(shè)計(jì)在參照“四川川南減震集團(tuán)”的臥式帶鋸床（晟龍G4028）的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。用液壓馬達(dá)取代齒輪變速箱，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)機(jī)床主軸，使鋸帶實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，以切斷各種材質(zhì)型材。我們?cè)O(shè)計(jì)了鋸條張緊及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，工件夾緊機(jī)構(gòu)，送料機(jī)構(gòu)，自動(dòng)卸料機(jī)構(gòu)；卸料機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新使成品件自動(dòng)排出而不損傷工件表面；并讓夾緊、卸料和進(jìn)給都采用同一動(dòng)力源液壓能，使各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，確保各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)。在總體布置上采用了人機(jī)工程原理，設(shè)計(jì)的床身高度使操作維修方便，且不致引起工人操作疲勞。 關(guān)鍵詞：液壓傳動(dòng) 帶鋸式切割 無級(jí)變速 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) Abstract The design is based on dual metal saw blade metal sawing equipment, has a compact, high precision, saw narrow slit, little noise, the advantages of easy operation, is a replacement disk sawing, bow sawing machine of new energy-saving products. The design to be according to “Sichuan Chuannan Absorber Group Limited” of the foundation of the lie type band saw bed (the Chenglong G4028) up carried on an improvement. Hydraulic motors to replace the gearbox, the motor-driven hydraulic machine spindle, Saw Band CVT, to cut off all material profile. We design and the influence of tension-oriented institutions, workpiece clamping, feed, automatic discharge; Discharge of innovative products enable automatic discharge without injury workpiece surface; and for clamping, Discharging and feed have the same power source - Hydraulic can make all the campaign harmonization, ensure all functions. In general layout adopted the principle of human engineering, design height of the bed so that the operation and maintenance convenience and workers to operate without causing fatigue. Keywords：Hydraulic drive, E-store, Bandsaw-cutting, Constant-Voltage 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 目錄 摘要 . I Abstract . II 目錄 . IV 前言 . 1 1 方案設(shè)計(jì) . 2 1.1 初步方案選擇 . 2 1.2 切削力、切削功率的計(jì)算 . 2 1.3 馬達(dá)的選擇 . 5 2 總體布局設(shè)計(jì) . 7 2.1 鋸床設(shè)計(jì)方案簡介 . 7 2.2機(jī)床機(jī)構(gòu)簡圖 . 8 3 鋸梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 9 3.1 軸的設(shè)計(jì) . 9 3.2 鋸帶輪的設(shè)計(jì) . 17 3.3 張緊裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 18 3.4 導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 20 3.5 鋸梁架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 21 4 工件夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 22 4.1 夾緊原理 . 22 4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 22 4.3 液壓缸的選擇 . 23 5 送料裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 26 5.1 軌道的設(shè)計(jì) . 26 5.2 送料四輪小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 26 5.3 托料裝置的設(shè)計(jì) . 27 5.4 其它附件設(shè)計(jì) . 27 6 定尺裝置和卸料裝置的設(shè)計(jì) . 28 IV 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 6.1 定尺裝置的設(shè)計(jì) . 28 6.2 卸料裝置的設(shè)計(jì) . 28 7 進(jìn)刀機(jī)構(gòu)原理 . 30 7.1 進(jìn)刀原理示意圖 . 30 7.2 連接支座的設(shè)計(jì) . 30 7.3 液壓缸的選擇 . 31 8 床身和工作臺(tái)的設(shè)計(jì) . 32 9 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 33 9.1 液壓控制系統(tǒng)的要求及特點(diǎn) . 33 9.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) . 33 9.3制定系統(tǒng)控制方案 . 33 9.4液壓系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)原理圖 . 39 9.5 液壓元件的選擇 . 41 10 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 46 11 附件設(shè)計(jì) . 48 11.1馬達(dá)安裝架的設(shè)計(jì) . 48 11.2 鋸輪蓋、箱門的設(shè)計(jì) . 48 11.3油盤和定尺擋塊的設(shè)計(jì) . 48 結(jié)論 . 49 致謝 . 50 參考文獻(xiàn) . 51 V 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 前言 在現(xiàn)代機(jī)器設(shè)備的結(jié)構(gòu)中，為降低成本，大量采用型材，如圓鋼、型鋼、角鋼、槽鋼等。這些型材件都要切斷（即下料）以達(dá)到設(shè)計(jì)零件的尺寸要求，目前下料有弓鋸、砂輪切割機(jī)、圓盤鋸，這樣的下料大多是單根切割，且人工夾緊，效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，開發(fā)設(shè)計(jì)出一種高效、操作簡便、勞動(dòng)負(fù)荷低的切斷機(jī)，是生產(chǎn)迫切所需。 為此，我們參觀了“四川川南減震集團(tuán)”的臥式帶鋸床，并深入仔細(xì)研究，在借鑒其優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了諸多改進(jìn)。 本次設(shè)計(jì)的液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)是采用液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)機(jī)床主軸使鋸帶做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)液壓傳動(dòng)液壓缸使鋸帶做升降運(yùn)動(dòng)，通過液壓控制完成整個(gè)鋸切過程。 1 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 1 方案設(shè)計(jì) 1.1 初步方案選擇 目前鋸床分為圓鋸床、弓鋸床、帶鋸床，及砂輪切割機(jī)。 圓鋸床適用于重型型材、大型鍛件等，大截面金屬材料的切割或開槽，被切材料硬度一般在37HRC以下，鑲硬質(zhì)合金鋸片可加工45HRC以下材料。 弓鋸床適用于中小型各種金屬型材的切割，通常是單件切割，效率低，被切材料硬度一般在37HRC以下。 砂輪切割機(jī)一般用于單件或小批量加工，加工直徑小，由于磨削時(shí)切口溫度高，常出現(xiàn)斷面灼傷的情況，適用于對(duì)切口精度要求不高的小件加工。刀具磨損大，效率低。 帶鋸床適用于各種型材、板材、塊料切割，可以進(jìn)行開縫、切槽和切曲線等，被切材料硬度一般在37HRC以下。 綜上所述，我們選用帶鋸切削。帶鋸床又分為立式帶鋸床、可傾式帶鋸床和臥式帶鋸床。 立式帶鋸床適用于金屬及塑料膠木等非金屬的直線或曲線鋸削。主要加工內(nèi)、外輪廓面的工件，也可用于單件的鋸切下料。 可傾式鋸床適用于加工外形尺寸大的異型件，如鋸切鑄件的冒口、焊接件的飛邊。 臥式帶鋸床適用于各種金屬的圓料、型材、鍛坯和管材的切斷工序和批量生產(chǎn)，還可適用于小規(guī)格材料的成束鋸削。 本次設(shè)計(jì)，考慮到生產(chǎn)中，圓管、圓鋼的切斷點(diǎn)比例最大，因此按圓管切斷設(shè)計(jì)。綜上所述，初步確定設(shè)計(jì)臥式帶鋸床，動(dòng)力源采用液壓能，命名為“液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)”。 1.2 切削力、切削功率的計(jì)算 1.2.1初定鋸帶和鋸帶輪外形尺寸 根據(jù)現(xiàn)有臥式鋸床的設(shè)計(jì)參數(shù)及實(shí)地觀測(cè)，鋸帶輪直徑適量加大可 2 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 減緩鋸條在導(dǎo)向時(shí)的扭曲程度，對(duì)保護(hù)鋸條有益。因此，本次設(shè)計(jì)參考現(xiàn)有臥式鋸床鋸帶輪外形參數(shù)初步設(shè)定鋸帶輪直徑D=470mm。 根據(jù)工藝師手冊(cè)P248表12-12“帶鋸床的型號(hào)與技術(shù)參數(shù)”（表 1.1）。 可初定鋸帶長度L=4100，寬38mm，厚0.8mm，則鋸帶輪厚40mm。 1.2.2 計(jì)算切削力、切削功率 本次設(shè)計(jì)參數(shù)：圓管毛坯長度為6000mm，外徑32mm，內(nèi)徑24mm。切斷每根長度為563mm，每次切斷8根，每班按7小時(shí)計(jì)，每班完成成品件5000根。 據(jù)此，每鋸切一次所用時(shí)間：T?3600s?7?40.32s 8 所切圓管橫截面積：A?D2?d2? 4?326.25mm2 每次鋸切總面積：AD?8A?8?326.25?2614mm2 AD2614?10?2 ?38.99cm2min ?材料切除率Q?T60 3 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)P1098表3127（表1.2） 表1.2 切削材料參數(shù) 取Q=45cm2min,VC=70min 則鋸切一次所用時(shí)間T?AD2614?35s Q45?102正好余5s?40.32s?35s?作輔助時(shí)間。 VC70?103 ?17rmin VC=70min，則鋸帶轉(zhuǎn)速n1?L4100 60V60?70?103?47rmin 由v?r?,?，有鋸帶輪轉(zhuǎn)速：n2?30?d3.14?470?n 由于目前鋸切沒有確切的切削力計(jì)算公式，因此只有參照加工原理特點(diǎn)類似的銑削公式。 由機(jī)械加工工藝師手冊(cè)P.1020表3019查得，銑削公式： 0.860.72?0.86FZ?CFKFaeafd0Zap 由機(jī)械加工工藝師手冊(cè)P.1020表3020查得CF?670 ?由機(jī)械加工工藝師手冊(cè)P.1020表3021查得KF?b?75? 由機(jī)械加工工藝師手冊(cè)P.1096表3125查得af?0.15 0.3?1.866 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第一卷315查得工件45鋼：?b?550690 4 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 由經(jīng)驗(yàn)取ae?2.8,ap?1.5； 根據(jù)鋸帶長算得假想直徑d0? 則切削力L?4100?1305.73mm 3.14 FC?FZ?670?1.866?2.80.86?0.150.72?1305.73?0.86?820?1.5?1996.2N?切削功率PC?FC?VC?1996.2?60?2328.9w 1.3 馬達(dá)的選擇 馬達(dá)功率P?PC ?C?2328.9w?2477.6w?2.5kw 0.94 輸出轉(zhuǎn)矩TC?FC?D工?1996.2?31.5?10?3?79N?m 本次設(shè)計(jì)所需馬達(dá)與機(jī)床主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速同鋸帶輪轉(zhuǎn)速 n2?47rmin，很低，因此需要在很低的轉(zhuǎn)速下仍能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的馬達(dá)。據(jù)此，我們選擇徑向球塞軸轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)（QJM），該型液壓馬達(dá)具有以下特點(diǎn)： （1） 該型馬達(dá)的滾動(dòng)體用一只鋼球代替一般內(nèi)曲線液壓馬達(dá)所 用的兩只以上滾輪和橫梁，因而結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，體積、重量顯著減少。 （2） 運(yùn)動(dòng)副慣量小，鋼球結(jié)實(shí)可靠，故該型液壓馬達(dá)可以在較高 轉(zhuǎn)速和沖擊載荷下連續(xù)工作。 （3） 摩擦副少，配油軸與轉(zhuǎn)子內(nèi)力平衡，球塞副通過自潤滑復(fù)合 材料制成的球墊傳力，并且具有靜壓平衡和良好潤滑條件， 采用可自動(dòng)補(bǔ)償磨損的軟性塑料活塞環(huán)密封高壓油，因而具 有較高的機(jī)械容積效率，能在很低的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，啟動(dòng) 轉(zhuǎn)矩較大。 （4） 因結(jié)構(gòu)具有的特點(diǎn)，該馬達(dá)所需回油背壓較低，一般需 0.30.8MPa，轉(zhuǎn)速越高，背壓應(yīng)越大。 （5） 因配油軸與定子剛性連接，故該型馬達(dá)進(jìn)出油管允許用鋼管 5 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 連接。 （6） 該型液壓馬達(dá)具有二級(jí)和三級(jí)變排量，因而具有較大調(diào)速范 圍。 （7） 結(jié)構(gòu)簡單，拆修方便，對(duì)清潔度無特殊要求，油的過濾精度 可按配套油泵的要求選定。 表1.3 所選液壓馬達(dá)參數(shù) 6 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 2 總體布局設(shè)計(jì) 2.1 鋸床設(shè)計(jì)方案簡介 本鋸床動(dòng)力源采用液壓能，用液壓馬達(dá)直接帶動(dòng)機(jī)床主軸，使鋸帶作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，液壓傳動(dòng)液壓缸使鋸帶做升降運(yùn)動(dòng)，通過液壓控制完成整個(gè)鋸切過程。 1) 床身、工作臺(tái)：床身是積液壓工作站、泵站為一體的箱體結(jié)構(gòu)， 采用優(yōu)質(zhì)鋼板和型材焊接而成。工作臺(tái)為高牌號(hào)鑄件，分為兩部分，一部分禁錮于床身上，用以承載攻堅(jiān)和其它機(jī)件；另一部分與定尺裝置連接，承載成品件。 2) 鋸梁：由左、中、右梁連接而成。右梁右端鉸鏈連接于工作臺(tái) 上，左端在升降油缸的驅(qū)使下做升降運(yùn)動(dòng)。右梁箱內(nèi)的主動(dòng)輪在馬達(dá)的驅(qū)使下轉(zhuǎn)動(dòng)，左箱內(nèi)的被動(dòng)輪裝在張緊調(diào)節(jié)裝置上，帶鋸條在兩輪的張緊下作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。中梁上懸裝左、右導(dǎo)向臂，其導(dǎo)向軸承保證了鋸帶運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定和精度。 3) 液壓馬達(dá)：主動(dòng)力源。位于右梁后下面，直接帶動(dòng)機(jī)床主軸轉(zhuǎn) 動(dòng)，以使鋸帶實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。 4) 連接支座：鋸梁與床身采用支座鉸鏈，它的高精度連接是鋸梁 穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的保證。 5) 送料定尺裝置：送料由固定送料卷筒、四輪小車式承料架（單 體）組合使用。固定送料卷筒裝在工作臺(tái)前下方，轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒使工件作前進(jìn)、后退運(yùn)動(dòng)；承料架由滾輪、支架和托料塊（有夾緊工件的功能）組成，托料塊與工作臺(tái)等高；工作臺(tái)后端裝有滾筒，減小工件前進(jìn)時(shí)的摩擦，幫助送料。定尺裝置安裝在工作臺(tái)正前面，可前后調(diào)整間距（調(diào)整范圍20mm）。 6) 工件夾緊機(jī)構(gòu)：分為軸向和徑向液壓夾緊。軸向由油缸活塞桿 帶動(dòng)左鉗與右鉗開合達(dá)到軸向夾緊；徑向由油缸活塞桿帶動(dòng)壓 7 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 緊鋼板上下升降達(dá)到徑向壓緊的目的。 7) 卸料裝置：卸料由液壓缸活塞桿的伸縮使前方工作臺(tái)傾斜，已 達(dá)到使成品件自動(dòng)滑落的目的。 8) 液壓系統(tǒng)：由液壓站、馬達(dá)、管道、調(diào)速閥、油缸等組成。液 壓站設(shè)在機(jī)身右腹內(nèi)，升降油缸接于床身與鋸梁之間，夾緊油缸分別安裝在工作臺(tái)的左邊和正上方，與工件的軸向和徑向垂直，卸料油缸斜裝在前工作臺(tái)的下方，調(diào)速閥為方便操作設(shè)在控制箱上。控制箱安裝在中梁頂端。 9) 冷卻系統(tǒng)：由水箱、泵站、管道、閥及管接頭等組成。用于對(duì)鋸切區(qū)域 的充分冷卻及潤滑，以提高鋸切效率和精度，延長鋸帶使用壽命，同時(shí)清除鋸齒上的鋸屑，保證鋸齒正常工作。 2.2機(jī)床機(jī)構(gòu)簡圖（圖2.1） 圖2.1 機(jī)床機(jī)構(gòu)簡圖 1卷筒手柄，2卸料油缸，3軸向夾緊油缸，4徑向夾緊油缸， 5進(jìn)刀油缸，6液壓馬達(dá)，7鋸帶，8鋸梁 8 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 3 鋸梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 軸的設(shè)計(jì) 3.1.1 強(qiáng)度設(shè)計(jì) 一般機(jī)器中的軸常用優(yōu)質(zhì)中碳鋼制造。這類鋼通過調(diào)質(zhì)或正火處理，材料力學(xué)性能可能得到改善，零件具有較高的強(qiáng)度和耐磨性，其中45優(yōu)質(zhì)碳素鋼最為常用。 ?由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P230表142“常用材料的?值和C值”（表 3.1） ?表3.1 常見材料?值和C值 估算軸徑：軸主軸，花鍵連接馬達(dá)與主動(dòng)輪，帶動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。 軸方頭連接張緊滑塊，另一端連從動(dòng)輪，輪繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)， 但軸不轉(zhuǎn)動(dòng)。 （1） 軸的直徑設(shè)計(jì) 已知鋸盤直徑D=470mm， 馬達(dá)最大輸出轉(zhuǎn)矩扭矩M1=95 N.m軸承與鋸盤型心的距離L=60mm， 鋸條切削力FC=1996.2N，軸選用45鋼調(diào)質(zhì)， 許用應(yīng)力為=360MP，鋸條切削力FC=1996.2N。N.m a) 受力分析：我們初步估計(jì)鋸條松邊的張力 FN=FC/=1996.2/0.972058N。 設(shè)鋸條張緊力FN,將鋸條張緊力FN與FN向軸向AB的軸線簡化 得作用在截面B的橫向力F與扭矩M2，其值分別為： F=FN+ FN，M2= FN D/2- FN D/2 9 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 如上所述，作用在截面A上的扭矩為M1， 所以由平衡方程Mx=0，M1-M2=0 即M1=M2=(FN?-FN)D/2FN?=2M1/D+FN=2?95?1996.2?2400.46N 0.47 所以：徑向力Fr=FN?+FN=2400.16+2058=4458.46N a) 受力分析：橫向力F使軸彎曲，扭力偶矩M2和M1使軸扭轉(zhuǎn)，軸的彎矩與扭矩（圖3.1） ， 圖3.1 軸的彎矩與扭矩 橫截面C為危險(xiǎn)截面，該截面的彎矩與扭矩為： M=FL=4458.46?0.06=267.5N.m T= M1=95N.m b) 軸徑設(shè)計(jì)： 10 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 根據(jù)材料力學(xué)式公式?M2?T2 ? W 即：?360MP 32?D3.14?0.47 3232 由此得，軸的直徑為：d52.56m （2） 軸的直徑設(shè)計(jì) 軸主要承受由鋸帶張緊力引起的徑向力產(chǎn)生的彎矩 由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P230公式142 ，d?由上表，C取110，?=40Mpa 由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P230公式142 ，d?軸：n?n2?47rmin,P?P 馬達(dá)?0.97?2.43KW ?d?110?40.mm97 據(jù)此，初定軸徑d?=55mm,d?=45mm 11 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 3.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸（圖3.2） 圖3.2 軸1結(jié)構(gòu) 所選馬達(dá)要矩形花鍵軸配合，花鍵副為48b242b1212d9，長20mm。 所以軸左端花鍵為648b242b1212d9； 右端與主動(dòng)輪固定，為了傳動(dòng)精確穩(wěn)定也選用矩形花鍵配合。 ? 最小軸徑d?=55mm，?由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)P53表43選花鍵副 8 ? 56 6? 62 10? 10 7，長等于輪厚40mm。 即軸右端花鍵為856f562b1210d8; 軸穿過鋸梁架隨馬達(dá)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在與鋸梁接觸處軸承受較大的徑向力，套深溝球軸承；在輪與鋸梁架之間軸承受軸向壓力，套推力軸承。則設(shè)定裝軸承處軸徑為 ? 65 ，軸肩長為5mm，退刀槽為2mm； 初選軸承（表3.2）： 12 Hf5Ha11Hd8 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 表3.2 軸初選軸承 綜上所述，軸如圖所示，軸長L?=20+40+27+18+2+5+2+2=116mm。 軸端擋圈的選擇： 因?yàn)檩S與輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所以選擇加圓柱銷緊定的螺栓緊固軸端擋圈，由已知軸徑和機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)P57表53“軸端擋圈”選得：擋圈 GB 89286 A75 軸（圖3.3） 圖3.3 軸結(jié)構(gòu) 軸與張緊滑塊方頭固定，考慮到與滑塊連接的剛性和平穩(wěn)問題，方頭稍長一點(diǎn)，長取52mm，又因?yàn)樽钚≥S徑 d =45mm，所以設(shè)定方頭尺寸為454552；輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，所以軸與輪之間有較大徑向力，安裝深溝球軸承，輪與鋸梁架之間主要承受軸向力，安裝推力軸承。則設(shè)定裝深溝球軸承處軸徑為45，套推力軸承處軸徑為50，軸肩處因?yàn)榛瑝K要左右移動(dòng)，所以考慮到推力軸承的定位及滑塊的結(jié)構(gòu)問題需要把 13 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 軸肩直徑取得稍大一點(diǎn)，設(shè)定為70，寬4mm，退刀槽寬2mm。 初選軸承（表3.3）： 表3.3 初選軸承參數(shù) 綜上所述，軸如圖所示，軸長L11=52+4+2+24+4+39=125mm。 在軸承6009左邊加墊圈55，右端定軸端擋圈75，使軸承外圈與輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)圈與軸緊定配合。 3.1.3 軸承校核 （1） 主軸軸承的校核 已知根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初選軸承如下（表3.4）： 表3.4 初選主軸承參數(shù) a) 滾動(dòng)軸承校核： 馬達(dá)最高轉(zhuǎn)速800r/min，使用壽命初設(shè)為5000h ，本設(shè)計(jì)中主軸軸承徑向載荷近似等于主軸的徑向載荷，F(xiàn)r=4458.46N，軸向載 14 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 荷近似等于鋸盤自重引起的主軸與軸承內(nèi)圈間的靜摩擦力與主動(dòng)盤與軸承外圈的靜摩擦力之和，即Fa=mgf1+mgf2=pvg(f1+f2) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P1-8表1-1-7查得：鋼-鋼f1=0.12，鋼-鑄鐵f2=0.05，P1-6表1-1-4查得灰鑄鐵密度為P=7.25g/m2 ?Fa=7.25?3.14?0.2352?0.04?103?9.8?(0.12+0.25)=182.344N 所以 軸向載荷可以忽略不計(jì)，當(dāng)量動(dòng)載荷P=XFr=0.56?4458.46=2496.74N， 所以由公式C= fpp60n(6Lh)?Cr，有機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P.259ft10 表16-9和表16-10選得溫度系數(shù)ft=1、載荷系數(shù)fp=1.1，得 1.1?2496.7?60?800?C= ? ?6 ? 5000 ? ? 17027.5N?32000N 110? 所選軸承實(shí)用。 b) 推力軸承校核 馬達(dá)最高轉(zhuǎn)速800 r/min，本設(shè)計(jì)中推力軸承只能承受軸向載荷，主動(dòng)盤自重以及主軸與軸承內(nèi)圈的靜摩擦力 Fa=mg+mgf1=492.82+59.14=552N。則當(dāng)量動(dòng)載荷P=Fa=552N 則Cr= fpp60n (6Lh)?=3770.7?748000N ft10 所以，所選推力軸承實(shí)用。 （2） 軸軸承的校核 已初選軸承如下（表3.5）： 表3.5 軸初選軸承 15 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) a) 滾動(dòng)軸承的校核： 馬達(dá)最高轉(zhuǎn)速n=800r/min，軸承徑向載荷等于從動(dòng)盤的徑向載荷，即由鋸條張緊力所產(chǎn)生的徑向合力Fr，由前述內(nèi)容知Fr=4458.46N，軸向載荷近似等于鋸條自重引起的從動(dòng)軸與軸承內(nèi)圈的摩擦力以及從動(dòng)盤與軸承外圈的摩擦力，同樣有前面所述及的內(nèi)容知Fa=182.34N。 則Fa/Fr=182.34/4458.5=0.04?e 因此，軸承的軸向載荷忽略不計(jì)，所以當(dāng)量動(dòng) P=XFr=0.56?4458.5=2496.76N 所以Cr=fpp60n(6Lh)?=17027.69N?21000N ft10 因此，所選型號(hào)為6309的滾動(dòng)球軸承滿足要求。 b) 推力軸承的校核： 本設(shè)計(jì)中，鋸條從動(dòng)盤與鋸條安裝架之間裝有推力軸承，主要引起支撐鋸條從動(dòng)盤，確保鋸條從動(dòng)盤運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。根據(jù)我們從動(dòng)盤聯(lián)接軸的設(shè)計(jì)，再考慮裝配的方便，我們選擇的推力軸承最高轉(zhuǎn)速為馬達(dá)輸出的最高轉(zhuǎn)速，即n=800r/min，要求使用壽命Lh=5000h，本設(shè)計(jì)中，該推力軸承只承受軸向載荷Fa=552N，（鋸條從動(dòng)盤自重與從動(dòng)軸與軸承內(nèi)圈的靜摩擦力）,當(dāng)量載荷P=Fa=552N. 16 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 所以,Cr=fpp60n(6Lh)=3764.64N?73500N ft10 因此，所選型號(hào)為51210的推力軸承滿足要求。 3.2 鋸帶輪的設(shè)計(jì) 鋸帶主動(dòng)輪以矩形花鍵形式同主軸相連，隨主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從 而帶動(dòng)鋸帶作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；從動(dòng)輪由鋸帶帶動(dòng)以與主動(dòng)輪相同的速度 繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。主要承受由鋸帶張緊力產(chǎn)生的徑向壓力，由已算得的 切削力Fc=1996.2N可初略算得鋸帶張緊在輪徑向上產(chǎn)生的合壓力， FC=FC/0.9=1996.2/0.9=2218N不是特別大，所以采用HT200鑄造， 時(shí)效處理后焊接、加工完成。 3.2.1 主動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 已知輪直徑為470mm，厚40mm，再根據(jù)主軸結(jié)構(gòu)可確定主動(dòng)輪的 結(jié)構(gòu)（圖3.4）： 圖3.4 動(dòng)輪的結(jié)構(gòu) 加3mm的沿，以防鋸帶下移，下方100處加焊13mm的套筒，用以 定位軸承51213。 17 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 3.2.2 從動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 外形結(jié)構(gòu)同主動(dòng)輪，根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)可確定從動(dòng)輪結(jié)構(gòu)（圖3.5）。 圖3.5 從動(dòng)輪結(jié)構(gòu) 3.3 張緊裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.3.1 張緊原理 張緊裝置安裝在從動(dòng)輪底部，軸一端與從動(dòng)輪固定使輪可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)；另一端與張緊滑塊用方頭固定連為一體，與滑塊一起左右移動(dòng)，達(dá)到使鋸帶松動(dòng)（換鋸帶時(shí)）和張緊（加工時(shí)）的目的。張緊滑塊的移動(dòng)由連接在滑塊上的張緊螺桿帶動(dòng)。 3.3.2 張緊裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1） 張緊裝置結(jié)構(gòu)（圖3.6）： 圖3.6 張緊裝置結(jié)構(gòu) 螺桿左端做成球頭，置于滑塊右端部，球頭與螺桿連接處桿徑減小，用卡板卡住，緊定卡板，以達(dá)到使滑塊隨螺桿左右移動(dòng)而不轉(zhuǎn)動(dòng)的目的。 18 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 螺母固定在鋸梁架上，螺桿在螺母中轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滑塊移動(dòng)。 （2） 張緊螺桿的設(shè)計(jì) 1.3Fa ?d124工作載荷，即張緊力Fr=2218NFa=Fr=2218N， 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P.1421012 和P.145表10?公式355MPaS 7得碳素鋼靜載荷安全系數(shù)S=32，螺桿選用45鋼制造，根據(jù)表91得45鋼屈服極限 得?S S?355?118MPa 3 ?螺栓螺紋部分螺紋小徑 d1?31.128mm 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)P33表31查得，d=33mm時(shí)，d1?31.376mm,比根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算求得的d1略大，合宜。 螺桿和球頭直徑?33mm，螺紋深 80mm。 ?螺紋設(shè)定為M33?1.5， （3） 張緊滑塊及卡板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)軸方頭尺寸及螺桿直徑確定滑塊和卡板結(jié)構(gòu)（圖3.7）： 19 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) （滑塊和螺桿選用45鋼， 卡板和螺母永Q234即可） 圖3.7 張緊滑塊及卡板的結(jié)構(gòu) 3.4 導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.4.1 導(dǎo)向原理 導(dǎo)向裝置安裝在中梁上，導(dǎo)向臂一端與中梁連接，一端安裝導(dǎo)向軸承。導(dǎo)向軸承改變鋸帶刃口方向，使刃口垂直于工件，并壓緊鋸帶使鋸切平穩(wěn)，以保證加工精度。導(dǎo)向原理見圖3.8。 圖3.8 導(dǎo)向裝置 鋸帶從軸承間隙穿過，即完成導(dǎo)向。導(dǎo)向角度為25。 3.4.2 軸承選用 導(dǎo)向軸承承受較大的徑向載荷，裝于導(dǎo)向臂下端內(nèi)，需要空間尺寸 20 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 小。根據(jù)這些要求本次設(shè)計(jì)選用滾針軸承，滾針軸承只能承受徑向載荷，承載能力大，徑向尺寸特小。 軸承型號(hào)NA6901,d=12mm,D=24mm,B=22mm。 3.5 鋸梁架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 鋸梁架承載鋸帶輪、鋸帶、馬達(dá)、以及張緊裝置和導(dǎo)向裝置，并且?guī)?dòng)鋸帶在豎直面上下升降以完成鋸切過程。強(qiáng)度要求不高，選用型材即可。所以采用槽鋼、角鋼和厚16mm的鋼板焊接而成。其結(jié)構(gòu)依據(jù)它所承載的機(jī)件結(jié)構(gòu)確定，具體結(jié)構(gòu)尺寸和型鋼鋼板的選擇見圖BS20700.04 21 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 4 工件夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.1 夾緊原理 徑向夾緊和軸向夾緊原理類似，均是液壓缸活塞桿伸縮帶動(dòng)夾緊塊上下升降或左右移動(dòng)，以達(dá)到夾緊工件的目的。選用液壓夾緊,其夾緊力可根據(jù)不同型材而調(diào)整。 4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）徑向壓緊裝置（圖4.1） 圖4.1 徑向壓緊裝置 本次設(shè)計(jì)以?31.5原管為準(zhǔn)，每次切8根，則需壓緊寬度為8?31.5?252，所以夾緊鋼板尺寸為27?100?250，底部貼3mm的橡膠板?；钊着c液壓缸活塞桿螺紋連接，與夾緊塊可拆卸，用6個(gè)螺栓緊定在夾緊塊上，螺栓M10?30，夾緊內(nèi)螺紋孔M20、深50，銷軸孔在裝上活塞桿后配作，銷軸10?50。 （2） 軸向壓緊裝置 與徑向壓緊裝置類似，只是夾緊塊稍有改變，做成鉗的形式。軸向夾緊塊結(jié)構(gòu)（圖4.2） 22 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 圖4.2 軸向壓緊裝置 以?31.5為準(zhǔn)，選用鋼板尺寸為27?40?100。 4.3 液壓缸的選擇 （1）夾緊力計(jì)算 由機(jī)床夾具手冊(cè)P.29，wk?w?k，K?K0K1K2K3K4K5K6由表121：k0?1.2,k1?1.2,k2?1.3,k3?1.2, k4?1.0,k5?1.0,k6?1.5 ?k?1.2?1.2?1.3?1.2?1.5=3.369 由機(jī)床夾具手冊(cè)P.35表1211： 夾緊力與切削力方向相反時(shí)WK?KF 夾緊力與切削力方向垂直時(shí)WKF K?u1?u2 由機(jī)床夾具手冊(cè)P.38表1212查得u1?0.16，u2?0.18則：軸向夾緊力WK1?KF=3.369?1996.2=6725.198N 徑向夾緊力WKF6725.198 K2?u?0.18?19779.994N 1?u20.16? （2） 液壓缸缸徑和活塞桿直徑的計(jì)算 即兩活塞桿上實(shí)際作用力: F01?WK1=6725.198N F02?WK2=19779.994N 23 ， 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) ?由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P.17-265,液壓缸的理論作用力F?F0 ?t 和表17-6-8、表17-6-3，得負(fù)載率?=0.7、總效率?t?0.95 ?F1?6725.1981779.994?10113.0797N，F(xiàn)2?29744.352N0.7?0.950.7?0.95 取供油壓力P=6.3MPa， 則由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P.17-265表17-6-8缸筒無活塞桿側(cè)內(nèi)徑 得：D1? D2?45.221mm， ?77.553mm由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P.17-272表17-6-16活塞桿直徑和表17-6-3（表9） 表4.1 活塞桿公稱壓力和速率比 選得?=1.33，則活塞桿直徑： d1?D25mm，d2=D?40mm（3） 液壓缸的確定 按照表17-6-2選液壓缸內(nèi)徑D1?50mm,D2?80mm;活塞桿直徑d1?28mm,d2?45mm。 軸向夾緊作用力與支承中心不在同一軸線上，所以選用底座安裝； 徑向壓緊作用力與支承中心在同一軸線上，所以選用耳環(huán)安裝。 據(jù)此所選液壓缸如表4.2： 24 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 表4.2 所選液壓缸 25 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 5 送料裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 軌道的設(shè)計(jì) 軌道選用最小號(hào)熱軋工字鋼100?68?4.5，與滾輪 的連接方式圖5.1： 1密封螺塞，2滾輪，3墊圈， 4軸承6004，5工字鋼 圖5.1 軌道 5.2 送料四輪小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 輪與輪之間用軸連接，軸徑取?30，軸兩端套深溝球軸承6004（d=20,D=42,B=12）后再裝滾輪；外用螺塞密封。 軸與支架的連接：軸穿過支架，兩側(cè)套墊圈和軸套使其與支架固定。具體結(jié)構(gòu)圖5.2： 圖5.2 送料四輪小車 1滾輪，2支承架，3軸環(huán)，4軸?30，5聯(lián)軸套， 6墊圈，7螺塞8工字鋼，9軸承，10墊圈 26 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 5.3 托料裝置的設(shè)計(jì) 托料裝置用來承受工件的同時(shí)要求夾緊工件，夾緊力不大，采用螺紋壓緊。其結(jié)構(gòu)圖 5.3. 圖5.3 托料裝置 標(biāo)件參數(shù)：環(huán)形螺母 GB/763 M20, 活結(jié)螺栓 GB/T798 M20?100。橡膠板152?100?3。 5.4 其它附件設(shè)計(jì) 帶動(dòng)送料小車前進(jìn)的卷筒和幫助送料的滾筒用鉸鏈支承，鉸鏈用內(nèi)六角圓柱螺釘（M6?10）緊定在床身上。卷筒外徑為70mm，滾筒外徑40mm。 27 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 6 定尺裝置和卸料裝置的設(shè)計(jì) 6.1 定尺裝置的設(shè)計(jì) 定尺裝置安裝在工作臺(tái)正前端，其安裝方式及其結(jié)構(gòu)圖6.1： 圖6.1 定尺裝置 帶柄螺桿調(diào)節(jié)擋板位置，調(diào)節(jié)范圍（44mm）。 定尺擋板側(cè)視圖（圖6.2）： 圖6.2 定尺擋板側(cè)視圖 6.2 卸料裝置的設(shè)計(jì) （1）卸料結(jié)構(gòu)原理簡圖（圖6.3） 28 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 圖6.3 卸料結(jié)構(gòu)原理簡圖 通過液壓缸活塞桿的伸縮使工作臺(tái)傾斜，以達(dá)到卸料的目的。 （2）液壓缸的選擇 活塞桿上實(shí)際作用力為成品件和工作臺(tái)自重，估算重力G?D2?d2? 4?563?8?260?15?600?10-9g ?9 =7.85?103?326.25?563?8+2340000?10?9.8 =293.059N 很小，任意滿足；所以根據(jù)安裝條件選擇工程用液壓缸，雙耳環(huán)鏈接。型號(hào)：HSG.L-40/16.H-1131.350。 29 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 7 進(jìn)刀機(jī)構(gòu)原理 7.1 進(jìn)刀原理示意圖（圖7.1） 圖7.1 進(jìn)刀原理 由液壓缸活塞桿伸縮使鋸梁架繞鉸鏈支座旋轉(zhuǎn)、使鋸帶刃口在豎直面升降以完成鋸切過程。 7.2 連接支座的設(shè)計(jì) 鉸鏈支座用槽鋼和角鋼焊接而成（圖7.2），鉸鏈鑄造。 圖7.2 連接支座 熱軋角鋼80?80?10,熱軋槽鋼 280?86?11.5，鉸鏈處銷軸45?120。 30 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 7.3 液壓缸的選擇 進(jìn)刀時(shí)活塞桿受鋸切所產(chǎn)生的阻力，已知切削力FC?1996.2；退刀時(shí)活塞桿受鋸梁自重G， 估算G：G=V?g=2000?600?100?10-9?7.85?103?9.8?9000N G?FC，所以按F0?G計(jì)算，同4.3，算得： F=F0 ?9000?16666.67N,取 t0.6?0.9P?6.3MPa 得?60mm,d?28.94mm 取D=63mm,d=32mm; 再根據(jù)安裝條件，選雙耳環(huán)鏈接的工程用液壓缸，型號(hào)為：HSG?L-63/32?H-1131?260。 31 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 8 床身和工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 床身用角鋼20?20?4和15mm厚的鋼板焊接而成，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)床身高640mm，用地腳螺栓緊定在地面。床身右腹內(nèi)放置液壓站和泵站，根據(jù)所選液壓站和泵站外形結(jié)構(gòu)尺寸確定右腹箱體結(jié)構(gòu)尺寸。 所選液壓站為UZ6Y20/3?50，長L=500mm，寬B=400mm,高H=420+370=790；所選泵站為W?HZ-W500，長L=325mm，寬B=190mm，高H=537mm。 所以，箱體長500+325=825mm,，寬400mm，高790mm。 工作臺(tái)為高牌號(hào)鑄件，分為兩部分，一部分禁固于床身上，用以承載工件和其它機(jī)件；另一部分與卸料裝置和定尺裝置連接，承載成品件。兩工作臺(tái)之間留有寬5mm的縫隙。 工作臺(tái)厚15mm，本次設(shè)計(jì)以所切圓管尺寸為據(jù)，則承載工件的工作臺(tái)長500mm，寬800mm；承載成品件的工作臺(tái)長550mm，寬270mm。 32 液壓傳動(dòng)帶鋸式切斷機(jī)設(shè)計(jì) 9 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9.1 液壓控制系統(tǒng)的要求及特點(diǎn) （1） 夾具夾緊時(shí)，液壓系統(tǒng)要能夠提供足夠的液壓力，在工件加工過程中，液壓系統(tǒng)要保持恒定，而且夾緊力要均勻分布。