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氣動式定尺飛鋸機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 機械工程及自動化 沈立 指 導(dǎo) 老 師 吳晟 摘要 本設(shè)計是關(guān)于氣動式定尺飛鋸機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容包括總體方案制定、飛鋸小車運動設(shè)計、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計、導(dǎo)軌的設(shè)計、行走小車的結(jié)構(gòu)方案等。在設(shè)計中結(jié)合我們的專業(yè)知識，在老師的指導(dǎo)下，完成設(shè)計任務(wù)。 關(guān)鍵詞 飛鋸機 飛鋸小車 鋸切系統(tǒng) 1 緒論 1.1 氣動式飛鋸機的功用 在線定長切割飛鋸機是冶金企業(yè)連續(xù)軋制各種型材、管材等生產(chǎn)線上不可缺少的重要設(shè)備，用于連續(xù)生產(chǎn)中將無限長的鋼管按預(yù)定的長度在線自動切斷。定尺飛鋸機在生產(chǎn)中決定著管材的質(zhì)量、長度等。它的精度保證了管材的精度[1]。 1.2 本設(shè)計的目的與意義 氣動式飛鋸機具有成本低、壽命長、工作可靠、使用維修方便的特點，其定尺精度也足以滿足要求，固市場前景廣闊[2]，結(jié)合我國的國情，選定了“氣動式定尺飛鋸機”作為畢業(yè)設(shè)計的攻關(guān)課題。 1.3 設(shè)備簡介 飛鋸主要技術(shù)參數(shù)： 型材生產(chǎn)速度：60m/min； 鋸切精度：±5mm； 鋸切長度：4m～6m 鋸切次數(shù)：10次/分～15次/分 鋸切型材徑向尺寸：12㎜～90㎜ 外型：長×寬=4.3×1.35（米） 1.4 設(shè)計中需注意的問題 鋸切小車與定尺小車之間要剛性聯(lián)接且穩(wěn)定。鋸切小車規(guī)格鋼管需要增加防彎壓輥，設(shè)備運行可靠等。 2 氣動式定尺飛鋸機總體設(shè)計方案 2.1 氣動式定尺飛鋸機應(yīng)實現(xiàn)的功能 本機適用于型材行走速度為60m/min，鋸切型材徑向尺寸范圍為12㎜～90㎜，鋸切長度為4m～6m的型材生產(chǎn)線，其設(shè)計使用鋸切精度為±4mm，鋸切次數(shù)為10次/分～15次/分。 2.2 氣動式定尺飛鋸機的總體方案設(shè)計 管移動鋸車原位 管移動鋸車返回 管移動鋸車與管同步 管移動鋸車同步跟蹤夾緊落鋸 管移動鋸車同步跟蹤松夾 管移動鋸車同步跟蹤抬鋸 管移動鋸車移動 零點 到位 抬鋸 到位 松夾 到位 圖1 控制原理圖 3 氣動式定尺飛鋸機的設(shè)計計算 3.1 飛鋸小車運動描述 飛鋸小車的運動可分為以下七個階段（見圖2）。 （1）等待段 如圖2中AB段。 （2）追蹤段 如圖2中BC段。 （3）同步段 如圖2中CE段。 （4）正向減速段 如圖2中EF段 （5）反向運行段 圖2中FG段為反向追蹤段。 圖2 飛鋸車速度示意圖 3.2 確定飛鋸小車各段運動曲線 （1）追蹤段 追蹤段的運動曲線非常重要，我們采用數(shù)控技術(shù)，當(dāng)二階系統(tǒng)輸入階躍信號時，二階系統(tǒng)對應(yīng)的階躍響應(yīng)為 （2）正向減速段 該段采用的是等減速曲線，其運動方程為 （3）反向運行段 當(dāng)反向行程結(jié)束時，飛鋸小車正好返回到原點。 4 氣動式定尺飛鋸機結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 4.1 氣動式定尺飛鋸機的整體結(jié)構(gòu)方案 本次設(shè)計的氣動式定尺飛鋸機主要有飛鋸床身，主傳動系統(tǒng)，行走小車，鋸切系統(tǒng)，夾緊裝置等幾部分組成，其外形如圖7所示： 圖7 氣動式定尺飛鋸機總裝圖 4.2 導(dǎo)軌的設(shè)計 導(dǎo)軌設(shè)計非常簡單，簡單的螺釘固定，起了很大的作用。如圖8所示： 圖8 氣動式定尺飛鋸機導(dǎo)軌連接圖 4.3 氣動式定尺飛鋸機的行走小車的結(jié)構(gòu)方案 氣動式定尺飛鋸機的行走小車的結(jié)構(gòu)形式如圖9所示： 圖9 行走小車結(jié)構(gòu)示意圖 氣動式定尺飛鋸機的行走小車的結(jié)構(gòu)方案：用四個支撐輪將行走小車底盤支撐起來，在行走小車底盤下面焊接連接體，在行走小車底盤上面安裝電機，夾緊裝置，鋸切系統(tǒng)，防護罩，管材的支撐輥以及拖鏈的連接板。 4.4 氣動式定尺飛鋸機的床身的結(jié)構(gòu)方案 氣動式定尺飛鋸床身是焊接的，床身前后兩側(cè)支撐導(dǎo)軌，床身中部安裝主傳動系統(tǒng)。床身外側(cè)焊接有的筋板，頂部安裝有支撐板，床身有吊裝孔孔等。 5 氣動式定尺飛鋸機的鋸切系統(tǒng)的設(shè)計與計算 5.1 氣動式定尺飛鋸機鋸切系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 鋸切機構(gòu)的基本組成包括：氣缸，用于推動鋸臂作擺切動作；鋸臂，連接氣缸和鋸切主軸；主軸，連接小帶輪和鋸片，用于傳動；鋸臂支座，支撐鋸臂；氣缸支座，支撐氣缸；其他。 鋸切方式選用下擺式鋸切方式。 5.2 氣動式定尺飛鋸機的鋸切系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案 方案一：采用“V”字形擺臂，這種形式可用圖10來示意。 圖10 采用“V”字形擺臂鋸切示意圖 方案二：采用“一”字形擺臂，，這種形式可用圖11來示意[3]。 圖11 “一”字形擺臂鋸切示意圖 5.3 氣動式定尺飛鋸機鋸切系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案的比較優(yōu)化 方案一和方案二都采用的是下擺式鋸切方式，“V”字形擺臂在鋸切中更容易實現(xiàn)擺切動作，并且對氣缸推力的要求比較小。 最后，我確定使用“V”字形擺臂形式的鋸切方式。 6 主要零部件的設(shè)計 6.1 電機的選擇 根據(jù)電動機的工作環(huán)境、生產(chǎn)機械的負載性質(zhì)選擇電動機類型，接下來選擇電動機額定電壓、額定轉(zhuǎn)速等。 確定主要參數(shù)如下： 額定功率：15Kw 同步轉(zhuǎn)速：3000r/min 滿載時， 額定電流：29.4A 轉(zhuǎn)速：2930 r/min 效率：88.2% 功率因數(shù)：0.88 重量：125kg[4] 6.3 帶傳動設(shè)計 V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計成的帶輪形狀如圖14所示: 圖14 V帶輪 6.4 主軸的設(shè)計計算 設(shè)計軸系結(jié)構(gòu)，確定軸的受力簡圖、彎矩圖、合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和當(dāng)量彎矩圖。確定已知軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，并校核軸徑，驗證軸的剛度，并選用適當(dāng)軸承。 7 鋸切氣缸的設(shè)計 7.1 鋸切氣缸的計算 初步選擇氣缸，計算氣缸的拉力，計算氣缸直徑，計算活塞桿等。選用緩沖裝置為用內(nèi)緩沖裝置。 7.2 連接與密封 （1） 缸筒與缸蓋的連接 缸筒與缸蓋的連接型式采用的是拉桿式螺栓連接。 （2） 密封 我設(shè)計的活塞的密封結(jié)構(gòu)采用的是O型密封圈，活塞桿的密封采用的也是O型密封圈形式，密封可靠，結(jié)構(gòu)簡單，摩擦阻力小[5]。 8 總結(jié) 本篇論文介紹了氣動式定尺飛鋸機及鋸切系統(tǒng)的設(shè)計。包括對飛鋸機總體方案的設(shè)計、確定飛鋸小車的運動、結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計、鋸切系統(tǒng)的設(shè)計計算、主要零部件的設(shè)計及鋸切氣缸的設(shè)計。在鋸切裝置的設(shè)計中，采用“V”字形擺臂，夾緊缸的添加大大的提高了鋸切精度；導(dǎo)軌的設(shè)計非常簡潔、非常實用。本次設(shè)計的飛鋸機雖然在精度上不及電腦據(jù)，但在應(yīng)用上已有很大領(lǐng)域。 參 考 文 獻 [1] 孫瑞岐，崔蕓．DYJ-97A-89 低噪音滾壓式飛鋸焊管[J]．1999 (9)：38-39． [2] 任翀，郝勇，李艷菲．FJ114 微機控制定尺飛鋸系統(tǒng)定尺精度分析[J]．包頭鋼鐵學(xué)院學(xué)報，2003（3）：63-65． [3] 程武．SM120 ETS- L 型飛鋸機[J]．焊管，1993(6)． [4] 鼓志瑾．電氣傳動與調(diào)速系統(tǒng)[M]．北京：北京理工大學(xué)出版社，1988：20-80． [5] 倪振亞，姚燕順，李林杰，魏雪冬，章鳳翎．新型PS76-80飛鋸機[J]． WELDED PIPE AND TUBE，2000(7)：40-43．