【正文】 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(lái)分，飛鋸機(jī)有兩大類。鋸切完畢，松開(kāi)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。 東北大學(xué) (本科段 )畢業(yè)論文 6 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(kāi)，完成定尺鋸切的全部動(dòng)作，鋸切后的定尺管材離開(kāi)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(kāi)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(kāi) ，完成定尺鋸切的全部動(dòng)作，鋸切后的定尺管材離開(kāi)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(kāi)始下一次鋸切。 當(dāng) 剛管再次接觸到行程開(kāi)關(guān)時(shí)夾緊裝置松開(kāi)， 完成定尺鋸切的全部動(dòng)作。 最終方案確定 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(wú)法確定鋸車什么時(shí)候與鋼管恰好同步，進(jìn)而無(wú)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(kāi)關(guān)。 氣動(dòng)飛鋸機(jī)總體方案設(shè)計(jì)優(yōu)化 通過(guò)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(zhǎng)度時(shí)，由測(cè)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，使飛鋸小車有東北大學(xué) (本科段 )畢業(yè)論文 8 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(kāi)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(kāi)始下一次鋸切。 氣動(dòng)飛鋸機(jī)整體布局 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(guò)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。助推氣東北大學(xué) (本科段 )畢業(yè)論文 10 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(lái)，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 鋸車整體結(jié)構(gòu)方案 東北大學(xué) (本科段 )畢業(yè)論文 11 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(lái)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)包括主軸電機(jī)、帶傳動(dòng)裝置、鋸片、鋸切氣缸及鋸罩裝置。鋸片 及帶傳動(dòng)裝置則是通過(guò)主軸分別與鋸切氣缸和主軸電機(jī)相連。 (3) 夾緊裝置 夾緊裝置包括卡鉗和夾緊氣缸。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。 (4) 托輥裝置 托輥裝置是成對(duì)的安裝在小車底座上的，分別位于小車的兩端。 東北大學(xué) (本科段 )畢業(yè)論文 12 氣動(dòng)飛鋸機(jī)床身的結(jié)構(gòu)方案 下部床身 是 整個(gè)設(shè)備的載體，起的是支撐作用?？紤]到中國(guó)人的平均身高，所以取床身身高 加裝配在床身上的氣缸總高不超過(guò) 625mm。床身前后兩側(cè)支撐導(dǎo)軌，床身中部安裝主傳動(dòng)系統(tǒng)。 (2) 床身頂部安裝導(dǎo)軌的支撐板是用來(lái)安裝導(dǎo)軌的，同時(shí)也可以提高床身縱向的剛度，并能保持導(dǎo)軌相對(duì)床身的平行度。在兩根導(dǎo)軌的四個(gè)端部，我們?cè)O(shè)計(jì)安裝了四個(gè)擋塊，并在擋塊上安裝上橡皮塊兒，用以防止高速行進(jìn)的行走小車在過(guò)位或失控時(shí)從床身上竄出來(lái)，不至于 給操作者帶來(lái)危險(xiǎn)和損壞行走小車上的各部分裝置。 (4) 行程開(kāi)關(guān)支座是焊接在床側(cè)面 肋 板上的一塊長(zhǎng) 2020mm、寬 50mm、后 20mm的一塊 45 號(hào)鋼板 ,在這塊上我們開(kāi)了四個(gè)螺栓槽，可以將行程開(kāi)關(guān) 用螺栓固定在支座上，并且當(dāng)要調(diào)整所鋸切的管材的長(zhǎng)度時(shí)，可以相應(yīng)的 調(diào)節(jié)行程開(kāi)關(guān) 聯(lián)結(jié) 螺栓在支座上的位置。 (6) 考慮到管材是在用水冷卻后行進(jìn)到飛鋸設(shè)備上而進(jìn)行鋸切的，因此，它往往帶一部分水到飛鋸設(shè)備上，多余的水往往會(huì)腐蝕床身，有時(shí)還影響設(shè)備的正常運(yùn)作，故而要設(shè)計(jì)排水設(shè)施，在床身上設(shè)計(jì)了排水管。 根據(jù)以上條件我們?cè)O(shè)計(jì)鋸片的基本參數(shù)，因?yàn)殛P(guān)于飛鋸機(jī)的參數(shù)研究很少，我們先根據(jù)熱鋸機(jī)的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算，在結(jié)合飛鋸機(jī)的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行調(diào)整。 齒數(shù) Z 查機(jī)械加工工藝手冊(cè) 定為72 (4) 夾盤(pán)直徑 D1 D1 =（ — ） D 因鋼管直徑較小，取 D1 ==225mm 東北大學(xué) (本科段 )畢業(yè)論文 15 (5)鋸片的圓周速度和進(jìn)給速度 提高鋸片的圓周速度可提高生產(chǎn)率，但過(guò)大由于離心力的增加，降低了鋸齒的承受能力， 所以一般圓周速度 v 應(yīng)在 100120m/s 之間，我們初取 110m/s 則鋸片轉(zhuǎn)速 n=4671r/min 進(jìn)給速度 u要和 v 和鋼管厚度適應(yīng)，飛鋸機(jī)的圓周速度很大，所切鋼管又很薄，如 u 取得小則鋸屑容易崩碎成為粉末，將使鋸齒尤其齒尖部分迅速磨損，影響鋸齒壽命。由于該鋸切系統(tǒng)采用自然冷卻方式，不能及時(shí)地將熱量散去，且鋸片的轉(zhuǎn)速很高（據(jù)估算可達(dá) 到 5000r/min） ,所以在工作過(guò)程中焊管可以瞬間達(dá)到 900度以上的高溫，根據(jù)表 1，此時(shí)抗剪強(qiáng)度為 59MPa。在此選用臥式電動(dòng)機(jī)。 ③ 開(kāi)啟式電動(dòng)機(jī)在定子兩側(cè)與端蓋上有較大的通風(fēng)口，散熱條件好，價(jià)格便宜，但水氣、塵埃等雜物容易進(jìn)入，因此只在清潔、干燥環(huán)境下使用。前 兩種可在潮濕、多塵埃、有腐蝕性氣體或易受風(fēng)雨的環(huán)境中工作。 ⑤ 防護(hù)式電動(dòng)機(jī)在機(jī)座下方開(kāi)有通風(fēng)口，散熱較好，能防止水滴、鐵屑等雜物從上方落入電動(dòng)機(jī)，但不能防止塵埃和潮氣入侵，所以適宜與較清潔干凈的環(huán)境中。 我們所設(shè)計(jì)的機(jī)械定尺飛鋸機(jī)一般安裝在焊管機(jī)組的后面，鑒于其生產(chǎn)環(huán)境，因此選擇封閉式電動(dòng)機(jī)。若要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，則可選用高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。 ③ 經(jīng)常對(duì)于只需要幾種速度，而不需要無(wú)級(jí)調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，為了簡(jiǎn)化變速機(jī)構(gòu)，可選用多變速異步電動(dòng)機(jī)。 ⑤對(duì)于需要大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又要求恒功率調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，常選用直流串勵(lì)或復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)分為交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。 綜上所述根據(jù)在滿足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性要求的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉的原則下。 電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇 電動(dòng)機(jī)額定電壓一般選擇與供電電壓一致。選擇電動(dòng)機(jī)額定電壓 220V。低速電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)多，轉(zhuǎn)矩也大，因此外廓尺寸及重量都較大，價(jià)格較高，但可以使傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比減小，使傳動(dòng)裝置的體積、重量較??；高速電動(dòng)機(jī)則相反。通常多選用同步轉(zhuǎn)速1500 和 1000r/min 的電動(dòng)機(jī)（軸不需要逆轉(zhuǎn)時(shí)常用前者），但由于此電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)飛鋸，需高速運(yùn)轉(zhuǎn)，因 此選用電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min 左右。如果電動(dòng)機(jī)容量選大了，則不僅使設(shè)備投資費(fèi)用增加，而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常輕載下運(yùn)行，運(yùn)行效率和功率因數(shù)（對(duì)異步電動(dòng)機(jī)而言）都會(huì)下降。 Y160M22 型異步電動(dòng)機(jī)的外形及主要尺寸如下： 東北大學(xué) (本科段 )畢業(yè)論文 19 圖 12 電動(dòng)機(jī)外形 其主要參數(shù)如下： 額定功率： 15KW 同步轉(zhuǎn)速： 3000r/min 滿載時(shí)， 額定電流： 轉(zhuǎn)速： 2930 r/min 效率： % 功率因數(shù)： 重量： 125kg 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 (1) 選擇 V帶型號(hào) V 帶有普通 V帶、窄 V 帶、寬 V 帶、大楔角 V帶等多種類型，其中普通 V 帶應(yīng)用最廣，窄 V帶的使用也日見(jiàn)廣泛。抗拉體由簾布或線繩組成，是承受負(fù)載拉力的主體。線繩結(jié)構(gòu)普通 V 帶具有柔韌性好的特點(diǎn)，適用于帶輪直徑較小，轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合。窄 V 帶傳遞功率的能力比普通 V帶大，允許速度和撓曲次數(shù)高，傳動(dòng)中心距小。 東北大學(xué) (本科段 )畢業(yè)論文 20 普通 V帶有 Y、 Z、 A、 B、 C、 D、 E七種型號(hào)，窄 V帶有 SPZ、 SPA、 SPB、 SPC四種型號(hào)。 V 帶的楔角都是 ，帶彎曲時(shí)受拉部分在橫向要收縮，受壓部分在橫向要伸長(zhǎng)，因而楔角將減小。 帶的型號(hào)可根據(jù)計(jì)算功率 PC和小帶輪轉(zhuǎn)速 n1選取。 (2) 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 在 V帶輪上，與所配用 V帶的節(jié)面寬度 bp 相對(duì)應(yīng)的帶輪直徑稱為基準(zhǔn)直徑dd 。為避免產(chǎn)生過(guò)大的彎曲應(yīng)力，對(duì)各種型號(hào)的 V 帶都規(guī)定了最小帶輪基準(zhǔn)直徑 ddmin 。圓整后應(yīng)檢驗(yàn)傳動(dòng)比或從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 是否在允許的變化范圍內(nèi)。帶速計(jì)算式為 100060 11?? nddV ? （ m/s） 式中 n1 —— 小帶輪轉(zhuǎn)速。中心距也不宜過(guò)小，因?yàn)椋褐行木嘤。瑤У拈L(zhǎng)度愈短，在一定帶速下單位時(shí)間內(nèi)帶的應(yīng)力變化次數(shù)愈多，會(huì)加速帶的疲勞損壞；當(dāng)傳動(dòng)比 i較大時(shí)，段的中心距將導(dǎo)致包角α 1過(guò)小。 Ld0= ?? ?02210 4 21)(222)( dddd ddADBCABdd??????? 根據(jù)計(jì)算結(jié)果 Ld0,查 [3]表選取接近的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld。初拉力過(guò)小，摩擦力小，容易打滑；初拉力過(guò)大，帶的壽命低，軸和軸承受力大。 具體計(jì)算過(guò)程： ① 計(jì)算設(shè)計(jì)功率 Pc 東北大學(xué) (本科段 )畢業(yè)論文 22 帶傳動(dòng)載荷小，預(yù)計(jì)每天工作時(shí)間 16小時(shí)以上。 傳動(dòng)比 i = 21 nn=4671/2930= ③ 選取帶輪基準(zhǔn)直徑 , 由表 136 選取小帶輪基準(zhǔn)直徑 dd1=160mm，則（設(shè)滑動(dòng)率 ） ???????? )()1( 12 idd dd ? 252mm 取直徑系列值： mmdd 2502 ? 修正鋸片轉(zhuǎn)速： 根據(jù)選好的大小帶輪直徑，計(jì)算實(shí)際的傳動(dòng)比 i=，可知鋸片的實(shí)際轉(zhuǎn)速為 n=2930 250/160=4578r/ v=107m/s ④ 驗(yàn)算帶速 V smV nd d / 0 0 060 4 5 7 81 6 01 0 0 060 11 ?? ????? ?? 窄 v 帶最大速度為 4050m/s，所選 V帶合格 ⑤ 確定中心 a 和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 在 范圍，初選中心距 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld0 ?? ?02210 4 21)(22)( dddd dddd????? 東北大學(xué) (本科段 )畢業(yè)論文 23 計(jì)算得 Ld0= mm 在表 [9]13 選取 Ld=1600mm 可得實(shí)際中心距 ? ?8)(8)(2)(2 22122121 ddddLddL dddddddda ???????? ?? 代入數(shù)據(jù)可得， a =476mm 所以 amin =a( ＋ 2bp ) 查表 [9]12 bp =14 amin = amax = a＋ =508mm 本機(jī)采用固定中心距 ，取 a=480mm ⑥ 驗(yàn)算小帶輪包角 ????? 121 ?????????? ?? a dd dd 包角合適。 ⑧ 確定初拉力 由公式得單根普通 V帶的初拉力 東北大學(xué) (本科段 )畢業(yè)論文 24 NqvKVZ PF d ) ( 0 0)(5 0 0 220 ???????????? ? ⑨ 計(jì)算帶輪軸所受壓力 由公式得 NZFF Q 4 52 6 9s i i n2 10 ?????? ? 綜上，所選 V帶基準(zhǔn)寬度制窄 v 帶 SPB1600 [3] ⑩ 中心距固定的皮帶輪裝置易發(fā)生松邊現(xiàn)象，我們?cè)谒?