【正文】 行走小車并使小車可以在床身上來回行走。運(yùn)動(dòng)方向 焊管測速輥編碼器主軸電機(jī) 機(jī)鋸片 夾具 托輥鋸車計(jì)算機(jī)系統(tǒng)鋸車動(dòng)作信號(hào)脈沖信號(hào)焊管測速輥計(jì)算機(jī)系統(tǒng)脈沖信號(hào)鋸車編碼器脈沖信號(hào)圖1 系統(tǒng)控制原理圖第3章 氣動(dòng)飛鋸機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 氣動(dòng)飛鋸機(jī)的整體結(jié)構(gòu)方案 設(shè)備主要組成部分：飛鋸床身，主傳動(dòng)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2所示： 圖2 氣動(dòng)飛鋸機(jī)總裝配草圖圖2中1為床身，2為行走氣缸，3為導(dǎo)軌，4為托輥裝置，5為鋸切裝置，6為夾緊裝置，7為助推氣缸。當(dāng)鋸車運(yùn)行接觸到行程開關(guān)時(shí)夾緊裝置松開，完成定尺鋸切的全部動(dòng)作，同時(shí)行走氣缸動(dòng)作。通過上述方案的比較分析，方案三是三個(gè)方案中較完善可行的，但還存在需要改進(jìn)的地方，因此選定方案三為基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)及優(yōu)化。(三) 方案三： 方案三通過測速裝置確定鋼管的行走距離，同時(shí)發(fā)出訊號(hào)使夾緊裝置與助推氣缸同時(shí)動(dòng)作，之后由鋼管拖動(dòng)鋸車行走保證了鋸車與鋼管的同步，但“當(dāng)鋼管運(yùn)行接觸到行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)指令鋸切裝置動(dòng)作實(shí)現(xiàn)鋸切” 是沒有必要的。因此這個(gè)方案存在設(shè)計(jì)缺陷，是不可行且不合理的。這個(gè)方案最大的缺陷在于無法控制鋸車與鋼管同步。鋸切后的定尺管材離開飛鋸沿輥道前進(jìn)到下一步工序，鋸車延時(shí)一小段時(shí)間后再由行走氣缸牽引力作用下回復(fù)到原位，等待開始下一次鋸切。（3）方案三當(dāng)鋼管與鋸片距離達(dá)到指定鋸切長度時(shí)，由測速裝置發(fā)出信號(hào)，夾緊裝置的氣壓缸動(dòng)作，卡鉗夾緊鋼管，同時(shí)助推氣壓缸給飛鋸小車一個(gè)推力，使飛鋸小車有了加速度，之后由鋼管帶動(dòng)飛鋸小車行走，當(dāng)鋼管運(yùn)行接觸到行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)指令鋸切裝置動(dòng)作實(shí)現(xiàn)鋸切，鋸片抬起。(2) 方案二 當(dāng)鋼管運(yùn)行接觸到行程開關(guān)時(shí)，助推氣缸助推飛鋸小車行走，鋼管與飛鋸小車運(yùn)行達(dá)到同步，同時(shí)夾緊裝置的氣壓缸動(dòng)作鉗口夾緊，之后管材運(yùn)行距離達(dá)到鋸切長度，行程開關(guān)指令鋸切裝置運(yùn)作實(shí)現(xiàn)鋸切。① 行星輪系式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) ② 四連桿式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) (1) 方案一 當(dāng)鋼管運(yùn)行接觸到行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)指令行走氣壓缸牽引飛鋸小車行走，助推氣壓缸同步助推，鋼管與飛鋸小車運(yùn)行達(dá)到同步，同時(shí)夾緊裝置的氣缸動(dòng)作、鉗口夾緊，鋼管與飛鋸小車運(yùn)行達(dá)到同步，夾緊裝置的鉗口同時(shí)也已經(jīng)夾緊，之后鋼管運(yùn)行距離達(dá)到鋸切長度，行程開關(guān)指令鋸切裝置動(dòng)作實(shí)現(xiàn)鋸切。（2）回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同步機(jī)構(gòu)的飛鋸機(jī)這種結(jié)構(gòu)的飛鋸機(jī)因慣性作用影響較小，所以可使所鋸切的焊管速度達(dá)到10m/s以上。但由于往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)慣性作用的影響，不適用于以較高速度運(yùn)行的鋼管鋸切。但是，也只用于低速（一般在2m/s以下）移送的鋼管鋸切中。此種方式雖然嚴(yán)格保持同步，但只用于鋼管運(yùn)行速度較低（一般不超過1m/s ）的生產(chǎn)流程中。（1）具有直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)同步機(jī)構(gòu)的飛鋸機(jī)最簡單的方式是使運(yùn)行中的鋼管帶著鋸切機(jī)構(gòu)一起進(jìn)行。(3) 定尺機(jī)構(gòu) 一般由專門的送進(jìn)機(jī)構(gòu)和空切機(jī)構(gòu)組成。 飛鋸機(jī)的基本機(jī)構(gòu) (1) 鋸切機(jī)構(gòu) 飛鋸的鋸切機(jī)構(gòu)多為直接傳動(dòng)方式（間接傳動(dòng)方式較少）。(3) 要保證鋸切的切口平整。(1) 飛鋸機(jī)必須和運(yùn)行著的鋼管同步，亦即在鋸切過程中，鋸片既要繞鋸軸轉(zhuǎn)動(dòng)，又要與鋼管以相同的速度移動(dòng)。其顯著特點(diǎn)是鋸切效率高，可鋸切的管類直徑范圍大，這得益于它的氣壓裝置，體現(xiàn)了氣壓技術(shù)高壓、高效、可控制性強(qiáng)的特點(diǎn)。是焊管生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要設(shè)備。飛鋸機(jī)是焊管生產(chǎn)線上的主要設(shè)備之一。(6) 控制系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是在小車與軋管速度同步的瞬間，如何使鋸片與管端間的距離于定尺鋼管的設(shè)定長度相等。(4) 在夾緊、鋸切到松夾的過程中，飛鋸小車的行走速度應(yīng)與焊管軋制速度基本同步。(2) 鋸切小規(guī)格鋼管時(shí)因鋼管剛性差，易彎曲，從而影響定尺精度，需要增加防彎壓輥。在即將切管時(shí)，由卡鉗將焊管卡住，以保證切斷工作的順利進(jìn)行。由鋸切氣缸推動(dòng)臂架使鋸切頭擺動(dòng)來實(shí)現(xiàn)切割動(dòng)作。由牽引氣缸引導(dǎo)鋸切車在機(jī)座導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，緩沖器在車終位起緩沖、安全保護(hù)作用。(1) 鋸切形式：氣動(dòng)切割(2) 切斷長度：412m(3) 切斷精度：177。因此，針對(duì)大量中小企業(yè)這一中低端市場， 結(jié)合我國的國情, 選定“氣動(dòng)飛鋸機(jī)”做為畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究課題。(3)調(diào)試以及維修保養(yǎng)困難，需專門人員維護(hù)，一旦發(fā)生故障很難立即排除。(2)微機(jī)抗干擾性能差，使得控制設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜。其中，氣動(dòng)式飛鋸機(jī)的鋸切割裝置，夾緊裝置，主傳動(dòng)裝置都是氣動(dòng)控制，與近些年市場上推廣的數(shù)控仿形飛鋸相比，氣動(dòng)式飛鋸機(jī)的定尺精度較低，但是，數(shù)控仿形飛鋸也存在著一定的缺陷： (1)價(jià)格偏高。對(duì)于大規(guī)模的焊管機(jī)組，如φ610mm20mm或500mm500mm20mm方矩形管機(jī)組，如果選用普通飛鋸，鋸片規(guī)格要達(dá)到2000mm以上，鋸機(jī)功率達(dá)到300KW以上，整機(jī)重量要達(dá)到20t以上，這給在線跟蹤鋸切帶來很大困難。 飛鋸機(jī)存在的問題普通飛鋸機(jī)具有鋸切噪聲高、能耗大、單次鋸切壽命較低、斷口質(zhì)量差的缺點(diǎn)，另外由于鋸片在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下完成鋸切工作，遇到?jīng)_擊后很容易產(chǎn)生裂片甚至碎片，給生產(chǎn)現(xiàn)場造成很大的安全隱患。而普通飛鋸成本低廉、操作簡單、容易掌握，具有良好的產(chǎn)品適應(yīng)能力和較高的生產(chǎn)效率。但對(duì)于小規(guī)格的ERW焊管，采用數(shù)控仿形飛鋸會(huì)使生產(chǎn)成本大幅提高，并造成資源浪費(fèi)。鋼管數(shù)控仿形鋸切技術(shù)以銑削加工代替摩擦鋸切，具有節(jié)能、降噪、安全等優(yōu)點(diǎn)，可以大大改善鋼管的鋸切口質(zhì)量。 飛鋸機(jī)發(fā)展趨勢 飛鋸機(jī)由最初只能切斷圓管的垂直進(jìn)鋸型飛鋸發(fā)展為既能切斷圓管，又能切斷各類異型管材的飛鋸，到目前可以切斷大規(guī)格及各種異形材鋼管的數(shù)控仿形飛鋸，技術(shù)水平越來越高，功能越來越完善。目前國外大于φ219mm圓管機(jī)組、200mm200mm方矩形管機(jī)組已大量采用這種鋸切方式。 從國外在線鋸切技術(shù)的發(fā)展來看，已淘汰了直徑2000mm左右的大型飛鋸，代之以新型數(shù)控仿形飛鋸機(jī)，它采用多個(gè)小鋸片，環(huán)繞鋼管外形輪廓快速切斷鋼管，既節(jié)省能耗又降低噪聲，還可以改善現(xiàn)場安全性和鋼管加工質(zhì)量。是焊管生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要設(shè)備。 飛鋸機(jī)是焊管生產(chǎn)線上的主要設(shè)備之一。飛鋸機(jī)也可分為冷飛鋸機(jī)和熱飛鋸機(jī)。鋸切常溫軋件的鋸機(jī)稱為冷鋸機(jī)，鋸切高溫軋件的鋸機(jī)稱為熱軋機(jī)。 鋸切機(jī)械概述 鋸切機(jī)械廣泛用來切斷異型斷面軋件，以獲得斷面整齊的定尺產(chǎn)品。定尺飛鋸機(jī)在生產(chǎn)中決定著管材的質(zhì)量、長度等。目前國內(nèi)新建焊管生產(chǎn)線的投資熱度不減，一大批的建設(shè)項(xiàng)目又在策劃和進(jìn)行中。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)70年代末，我國僅有焊管機(jī)組224套，80年代發(fā)展到400套，90年代約1600套，本世紀(jì)已發(fā)展到2000多套，增長了10倍。進(jìn)入21世紀(jì)以后，我國焊管產(chǎn)量呈急劇增長態(tài)勢，2001年我國焊管年產(chǎn)量超越日本，至今穩(wěn)居世界第一位。東北大學(xué)(本科段)畢業(yè)論文第一章 緒論 課題背景隨著我國鋼鐵工業(yè)的飛速發(fā)展，以鋼帶產(chǎn)品為原料的焊管工業(yè)也在迅速發(fā)展?！熬盼濉庇?jì)劃以來的11年是我國焊管工業(yè)發(fā)展最快的時(shí)期，焊管產(chǎn)量屢創(chuàng)新高，%。我國焊管產(chǎn)量的大幅增長建立在焊管機(jī)組數(shù)量急劇增加的基礎(chǔ)之上。我國已成為全球鋼管出口大國之一。在線定長切割飛鋸機(jī)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(dòng)切斷。它的精度保證了管材的精度。 根據(jù)工作方式和結(jié)構(gòu)形式，鋸切機(jī)械可分為兩類：(1) 鋸機(jī) 鋸機(jī)用于（停放著的）單根或整束軋件的切頭、切尾或切定尺長度。(2) 飛鋸機(jī)用于將運(yùn)行中的軋件切頭、切尾或切成定尺長度。 φ32焊管機(jī)組φ32焊管機(jī)組是冶金、石油、建材、輕工業(yè)等生產(chǎn)部門生產(chǎn)直縫焊管的主要設(shè)備，它能將一定規(guī)格的帶鋼經(jīng)開卷、成型、高頻焊接機(jī)，再由飛鋸剪切，生產(chǎn)出一定規(guī)格和長度的圓管。它將連續(xù)生成的焊管按預(yù)定長度在線自動(dòng)切斷，以提高整套生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，滿足用戶對(duì)焊管長度的不同需要。 飛鋸機(jī)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前國內(nèi)管徑325以下的ERW焊管機(jī)組配套的在線鋸切設(shè)備以普通飛鋸為主，其特點(diǎn)是設(shè)備投資比較小，操作簡單、容易掌握，具有良好的產(chǎn)品適應(yīng)能力和較高的生產(chǎn)效率。國內(nèi)新建的上海寶鋼、中油天寶、金洲管道的ERWφ610mm等多套大型機(jī)組從國外引進(jìn)或自行開發(fā)了這種鋸切設(shè)備，投入生產(chǎn)使用后效果良好。其余小規(guī)格圓管仍使用普通飛鋸，普通飛鋸所具備的自身優(yōu)勢仍在，仍具有一定的市場占有率。對(duì)于大規(guī)格ERW焊管，普通飛鋸能耗高、噪聲高、危險(xiǎn)性大、鋸切質(zhì)量不佳，難以連續(xù)生產(chǎn)，有待于更新?lián)Q代。國內(nèi)鋼管生產(chǎn)廠家通過引進(jìn)和自主開發(fā)已經(jīng)開始采用鋼管數(shù)控仿形鋸切技術(shù)，由于其具有較高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，將會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。且數(shù)控仿形飛鋸技術(shù)含量高、不易操作，需培養(yǎng)專業(yè)人員，無形中又增加了生產(chǎn)成本。對(duì)于小規(guī)格焊管仍是以普通飛鋸為主。普通的飛鋸在鋸切鋼管時(shí)，除了對(duì)鋼管的跟蹤運(yùn)動(dòng)以外，鋸片還要做旋轉(zhuǎn)和單向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，用一張鋸片一次鋸斷整根鋼管，因此鋸片直徑至少是最大工件的3～4倍以上。 設(shè)計(jì)的目的與意義目前市場上大量應(yīng)用的在線定尺飛鋸機(jī)主要有氣動(dòng)式飛鋸機(jī)，液動(dòng)式飛鋸機(jī)，數(shù)控仿形飛鋸等幾種形式。一次性投資很大，一般中小廠家難以承受。現(xiàn)場安裝要求高。氣動(dòng)式飛鋸機(jī)具有成本低、壽命長、工作可靠、使用維修方便的特點(diǎn)，其定尺精度也足以滿足要求，固市場前景廣闊。 設(shè)備概述本機(jī)采用氣動(dòng)切割，從而使本飛鋸機(jī)具有反應(yīng)迅速，運(yùn)行輕便，切割噪音低及維護(hù)方便等特點(diǎn)。5mm 設(shè)備主要結(jié)構(gòu)(1) 車身：由機(jī)座、導(dǎo)軌、緩沖器和牽引氣缸構(gòu)成。(2) 鋸切車：由鋸切小車、鋸切頭、鋸切氣缸構(gòu)成。(3) 卡鉗：由鉗體，卡緊塊和卡緊氣缸構(gòu)成。 設(shè)計(jì)中需注意的問題(1) 鋸切小車與定尺小車之間要?jiǎng)傂月?lián)接且穩(wěn)定，一般多采用Φ50mm鋼管制作。(3) 氣壓源壓力要穩(wěn)定可靠，才能準(zhǔn)確、協(xié)調(diào)完成飛鋸機(jī)的各項(xiàng)動(dòng)作，保證定尺精度的準(zhǔn)確和生產(chǎn)的連續(xù)。(5) 鋸切精度要滿足焊管產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。第二章 氣動(dòng)飛鋸機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 氣動(dòng)飛鋸機(jī)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能飛鋸機(jī)主要裝設(shè)在連續(xù)焊管機(jī)組后面，將正在運(yùn)行的焊管切成定尺長度。它將連續(xù)生成的焊管按預(yù)定長度在線自動(dòng)切斷，以提高整套生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，滿足用戶對(duì)焊管長度的不同需要。氣動(dòng)式定尺飛鋸機(jī)定尺飛鋸機(jī)適用于連續(xù)軋制各種管材、型材生產(chǎn)線，如焊管、鋼肋、鋁管、合金管的生產(chǎn)線。其整體結(jié)構(gòu)簡單，工作性能可靠，應(yīng)用廣泛。(2) 根據(jù)用戶要求，飛鋸機(jī)應(yīng)能鋸切不同的定尺長度。在整個(gè)鋸切過程中，鋸片都應(yīng)和鋼管軸線垂直，并且要使切頭部分不彎不扁，以免鋼管彎曲。(2) 同步機(jī)構(gòu) 這是飛鋸的重要組成部分，也是區(qū)別飛鋸機(jī)與其它鋸機(jī)的主要標(biāo)志。 飛鋸機(jī)的結(jié)構(gòu)類型 根據(jù)同步機(jī)構(gòu)的型式來分，飛鋸機(jī)有兩大類。鋸切完畢，松開夾在鋼管上的夾緊裝置，鋸切機(jī)構(gòu)返回原位，鋼管繼續(xù)向前移送。 較為復(fù)雜的方式是應(yīng)用氣動(dòng)系統(tǒng)將鋸切機(jī)構(gòu)往復(fù)移送。具有直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)同步機(jī)構(gòu)的飛鋸機(jī)雖有不少優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)備較輕、在一定范圍內(nèi)可以鋸切任意定尺等。因此，在現(xiàn)代的焊管機(jī)組中應(yīng)用較少。這種結(jié)構(gòu)的飛鋸機(jī)可分為兩大類。鋸切完成后鋸片抬起，同時(shí)指令?yuàn)A緊裝置松開，完成定尺鋸切的全部動(dòng)作，鋸切后的定尺管材離開飛鋸沿輥道前進(jìn)到下一步工序，同時(shí)飛鋸小車在行走氣壓缸牽引力作用下回復(fù)到原位，等待開始下一次鋸切。鋸切完成后延時(shí)一小段時(shí)間，鋸片抬起，同時(shí)指令?yuàn)A緊裝置松開，完成定尺鋸切的全部動(dòng)作，鋸切后的定尺管材離開飛鋸沿輥道前進(jìn)到下一步工序，同時(shí)飛鋸小車在行走氣壓缸牽引力作用下回復(fù)到原位，等待開始下一次鋸切。當(dāng)剛管再次接觸到行程開關(guān)時(shí)夾緊裝置松開，完成定尺鋸切的全部動(dòng)作。 三種方案的分析如下：(一) 方案一：“行走氣壓缸牽引”與“助推氣壓缸助推”這兩個(gè)步驟是重復(fù)的，其中之一就可以完成要求的動(dòng)作。鋸車啟動(dòng)后只有一個(gè)初始加速度，并且這個(gè)加速度是未知的，無法確定鋸車什么時(shí)候與鋼管恰好同步，進(jìn)而無法確定卡鉗在何時(shí)夾緊。 (二) 方案二：“鋸切完成后延時(shí)一小段時(shí)間，鋸片抬起”，在鋸切完成之后，鋸片抬起之前就延時(shí)了一小段時(shí)間，這是不符合實(shí)際情況的，屬于不合理設(shè)計(jì)。只要在程序中設(shè)置延時(shí)即可，不必再裝備行程開關(guān)。 氣動(dòng)飛鋸機(jī)總體方案設(shè)計(jì)優(yōu)化通過對(duì)方案的分析，現(xiàn)改進(jìn)優(yōu)化如下：鋼管與鋸片距離達(dá)到指定鋸切長度時(shí)，由測速裝置發(fā)出信號(hào)，夾緊裝置的氣壓缸動(dòng)作，卡鉗夾緊鋼管，同時(shí)助推氣壓缸給飛鋸小車一個(gè)推力，使飛鋸小車有了加速度，之后由鋼管帶動(dòng)飛鋸小車行走，然后鋸切裝置動(dòng)作，鋸片鋸切，鋸片抬起。鋸切后的定尺管材離開飛鋸沿輥道前進(jìn)到下一步工序，鋸車在行走氣缸推力作用下回復(fù)到原位，等待開始下一次鋸切。 氣動(dòng)飛鋸機(jī)總體上采用下部床身上部行走小車的布局。(1) 行走氣缸行走氣缸安裝在床身上，它的氣壓缸缸筒與床身相連，助塞桿頭通過接頭與行走小車拖動(dòng)軸座相連，這樣行走氣壓缸就可以完成復(fù)位的動(dòng)作。助推氣缸給鋸車一個(gè)助推力，使鋸車擁有加速度進(jìn)而從靜止?fàn)顟B(tài)運(yùn)動(dòng)起來，之后鋸車隨鋼管運(yùn)動(dòng)，完成規(guī)定動(dòng)作。(4) 夾緊裝置夾緊裝置也安裝在行走小車的底座上，它也與小車一起運(yùn)動(dòng)，適時(shí)地完成夾緊動(dòng)作。安裝在鋸車上的托輥裝置托著鋼管，在鋼管的拖動(dòng)下鋸車跟隨鋼管運(yùn)動(dòng)。(6) 行程控制裝置 行程控制裝置安裝在床身上。 氣動(dòng)飛鋸機(jī)鋸車的結(jié)構(gòu)方案 圖3 鋸車整體裝配結(jié)構(gòu)示意圖圖3中各部分名稱：1 — 托輥裝置，2 — 夾緊裝置，3 —鋸片，4 — 鋸切氣缸，5 — 主軸電機(jī)，6 — 飛鋸小車， 7 — 感應(yīng)器，8 — 支撐輪。由鋸切氣缸推動(dòng)臂架使鋸切頭擺動(dòng)來實(shí)現(xiàn)切割動(dòng)作。為了增加剛度焊接了兩塊支撐板，分別與床身上的助推氣缸和擋板接觸。在行走小車底座上面安裝電機(jī)，夾緊裝置，鋸切系統(tǒng)，防護(hù)罩，鋼管的托輥以及拖鏈的聯(lián)結(jié)板。防側(cè)翻板兒是用螺栓將其聯(lián)接在支撐輪座上的。(2) 鋸切裝置鋸切裝置安裝在飛鋸小車的底座上，整個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)包括主軸電