热锯机锯切电机计算参考资料

§2热锯机总体方案设计2.1热锯机的组成热锯机主要由主传动、进给运动和横移运动三部分组成。

其中主传动采用交流电机直接驱动锯片；进给运动直流电机直接驱动并采用四连杆式；横移运动采用夹轨器横移机构。

2.1.1主传动机构主传动方案主要有两种方式：电动机直接传动和间接传动。

用电机直接传动因其传动效率高，空载能耗少，大型热锯机都用这种方式。

但是为了防止电动机工作时受热态轧件的热辐射影响，所以必须加设水冷保护罩等防护措施，而采用皮带传动，由于电动机受热轧件较远，受热轧件的热辐射影响较小，不用采用专门的防护措施。

2.1.2进锯机构为了保证锯口质量，应要求进锯平稳，速度能够调整，锯切压力变化不大，轨迹是直线纯平动锯切，并且锯切不能使轧件发生弯曲，不能有摆动等影响锯切质量的动作产生。

典型的送进传动方式有曲柄—摇杆式和齿轮齿条式两种。

前者解决锯切是锯片震动和滑道磨檫的问题，而且锯切质量好，生产效率高，工作性能好，所以这里采用四连杆式送进机构。

2.1.3横移机构热锯机的横向定尺方式有导轨滑板式和滚轮走行式两种。

滑板式由于齿条是敞开的，极易被油泥、铁屑塞满，不易被清除，造成横移困难。

而滑动式的下部安有四个滚轮，远离锯片的两个走行轮是主动轮，由电动机经减速机驱动。

为防止进锯时锯机在轨道上串动，靠近轨道侧的两个行走轮设有外缘，远离轨道的两个行走轮为平轮，以便于进锯机受热膨胀后，用来减少轮子串动。

上述总体方案的选择是经过实际调查和数据处理之后总结出的，各部分机构的选择都具有一定的可行性。

因此我将此作为自己的设计方向，贯穿于整个设计过程。

§3 热锯机参数设计3.1 结构参数设计图3.1 热锯机基本结构参数1、锯片直径 D锯片直径D 决定于被锯切轧件的断面尺寸，取D =1800mm 。

要保证在锯切最大高度的轧件时，锯轴、上滑台和夹盘能在轧件上自由通过；同时，为保证被锯切断面能被安全切断，锯片下缘应比轨道表面最少低40～80mm （新锯片可达100～150mm ）。

2、锯片厚度 δ由参考文献[1]可得：mm D 485.8~636.71800)20.0~18.0()20.0~18.0(5.05.0=×==δ(3.1)这里取δ=9mm 。

由于δ过大，增加锯切功率损耗；δ过小，将会降低锯片强度，并增加锯切时锯片的变形。

3、锯片夹盘1Dmm D D 900~6301800)50.0~35.0()50.0~35.0(1=×== (3.2)这里取1D =750mm 。

由于1D 过大，锯片能锯切的轧件最大高度减小；1D 过小，锯切时锯片的变形和轴向振动加大，导致锯片寿命降低。

4、锯轴高度 HH =D /2-（45-120）=780~855mm(3.3)这里取H =760mm 。

由于H 过小，在热锯送进过程中，将被切件推开而不能进行锯切；H 过大，无法保证重磨后的锯片最小直径下缘应低于辊道上表面的要求。

5、其它参数设计在四连杆热锯机锯切150×150mm 的方钢，锯切温度在900℃～1100℃。

锯片直径D=1800mm ，齿数z=300，锯片厚度δ=9mm ，锯齿齿距，t =18.84mm ，锯切时锯轴转速z n =900r/min,末锯时锯轴转速为0z n =950r/min ，锯轴高度H=760mm ，锯片左右两辊道间的距离l=1950mm ，锯片距离出口辊道间的距离a=1200mm ，电动机转速1n =960r/min,平均送锯速度u=90mm/s 。

根据所给的方钢的结构参数、材料和力能参数，热锯机的工作原理，我们首先进行热锯机主轴电机、送进电机、移锯电机的选择和校核，然后对锯片的受力情况进行分析，并且通过锯片切割时的受力情况，对主轴进行校核，同时还对主轴上各个部件进行校核（联轴器、键等）。

3.2 主轴电机的选择3.2.1 锯切过程结构参数的确定 1.锯齿开始接触被锯件方钢时的相迎角0α sin 6778.018001507602D (20=−×=−=）（）l H α (3.4) `004042=∴α式中 H —— 锯轴高度，mm D —— 锯片直径，mmL —— 方钢的宽度，mm 2.锯齿在离开被轧件方钢时的相迎角1α sin 1α=180076022×=D H =0.8444 (3.5) `013757=∴α 3.锯齿在锯切过程中的平均相迎角αs i n α=210αα+=28444.06778.0+=0.7611 (3.6) ∴α=`0850 3.2.2锯切过程运动参数的确定 1．锯片锯切全部方钢断面的总行程0SS =h +2cos (cos )10αα+D =150+2)61.57cos 67.42(cos 1800−=329.63m m(3.7)式中 h —— 方钢的高度总行程0S 〉150，所以满足我们要锯切的方钢的锯切条件。

2．锯片锯切全部方钢断面的总时间0ts v S t 66.39063.32900=== (3.8)式中 v ——锯片的送进速度3．锯切时锯片的圆周速度82.84609008.1601=××==ππz Dn v m/s (3.9)式中 z n ——锯切时锯片的转速4．在给定条件下的锯切生产率（每秒被锯切的方钢断面面积）ff=s cm t F /48.6166.322520==(3.10) 式中 0F ——方钢的断面面积3.3锯切过程中金属塑性变形系数3.3.1锯齿齿型的选择常用的热锯机齿形有狼牙形，鼠牙形和等腰三角形三种。

当齿距`t 和齿高h 相同时，等腰三角形齿形的齿根强度较好，制造和修齿也比较方便，切屑很少在齿尖出形成屑瘤。

但是，锯切能耗大，噪声也很大。

狼牙形齿形制和修齿比较困难，难以保证所设计的齿形。

鼠牙形齿形的锯切能耗小，制造和修齿也比较方便，噪声也较低。

在很多试验的结果表明，齿前角00=γ时的鼠牙形齿形最好，其次为010−=γ鼠牙形齿形和齿高3/`t h ≈的狼牙形齿形。

我要设计的是鼠牙形锯齿。

锯齿的各项参数如下表锯片直径D锯片厚度δ齿锯`t齿根圆角γ齿高h齿数Z根据以上所给数据我们可以计算锯齿前角γ 根据上表我们首先计算出每个锯齿相对的圆心角ϕϕ=0002.1300360360==Z (3.11) 由文献[16]查阅结果得出，锯齿前角-05左右最理想，所以我们根据实际情况试选ab =2mm D 85.1822.1sin 2180022sin )2(≈××=××ϕ mm bc 10= mm ac 5.20= 所以根据三角形的余弦定理得0222222662.84093.0arccos 1085.1825.201085.18arccos 2arccos≈=××−+=−+=bcab acbc ab η(3.12)所以0000074.422.1662.8490290≈−−=−−=ϕηr 由于得值为正，所以所得的γ为负前角，并且接近-50。

所以我所做的锯齿设计符合要求。

3.3.2锯切过程中金属塑性变形参数 1.切屑在锯齿前倾面上流动时的摩擦角λ方钢的C %=0.14%，锯切温度在900℃～1100℃的条件，取摩擦系数4.0≈u ，1800m m 8～10m m 18.84m m 3010m m 300由此可以算出切屑在锯齿前倾面上流动时的摩擦角λ：λ=a r c t a n 08.214.0arctan ==u (3.13) 2. 锯切时方钢滑移角φ当锯齿前角00≥γ时，λγφ−+=045；当00≤γ时，2/)(450γλφ−−=所以0000046.188.21)74.4(4545=−−+=−+=λγφ (3.14)在通常的二维切削中，0030~10−=γ，0030~5=φ。

所以我们所求得的φγ和都满足条件。

3．在送锯锯切方向上的锯切厚度X SX S =mm v t v 012.082.84100085.189010001≈××=′ (3.15) 4．锯切过程中的径向锯切厚度N SN S =X S mm 00769.014.54cos 012.0cos 0=×=⋅α (3.16) 5．切屑的纵向收缩系数kk =903.246.18sin )74.446.18cos(sin )cos(000=−=−φγφ (3.17) 6．锯切时相应的压缩变形程度6026221035.414.50cos 85.18906555.046.18sin 82.8410cos 10)/11(sin 10×=×××××=′×−≈•αφεt u k v (3.18)3．4锯切力能参数的确定3.4.1金属塑性变形力能参数的计算1．在锯切过程中锯齿与方钢接触部分的温度θθ=72.013502739002732732730=++=++熔T T (3.19) 2．计算指数θnθn 12.0105.072.031.0105.031.0≈−×=−≈θ(3.20)3．锯切时锯齿每平方毫米面积所受的塑性变形阻力σ 温度影响系数T ZT Z =05.8)72.01(45.7)1(==−−e e θβ 当45.7)1(10340=×=−βε时，s9000=T ℃ ）（s 1100.340−•×=ε C %=0.14%时，)1(1035.44s−•×=ε，同一金属，当变形温度为T ℃，变形速度为•ε时的变形阻力0OT σ。

对于碳钢，可以按照下式计算：0OT σ=0.3（1+2C ）e T Z Z式中各个符号的含义为：C ——碳钢中的含碳量 T Z ——变形温度影响系数 e Z ——变形程度影响系数因为锯切时压缩变形程度一般大于30%，所以e Z 0.1≈。

所以， )/(28.30105.8)14.021(8.93.0)21(03.20mm N Z Z C g T OT =×××+×≈+=εσθεεσσn OT (00••==30.2)/(66.31)1031035.4(212.044mm N =××−− (3.21) 4．剪切时锯齿单位面积上所受的塑性变形阻力kk =)(28.18366.313MPa ==σ (3.22) 3.4.2锯切时的力能参数1．任一锯齿所受的平均锯切力P8.9)(1000)sin (sin )cot 1(0101×−−′+=ααααδφv t k P(3.23)=8.9)74.001.1(82.841000)67.42sin 61.57(sin 85.18928.18)46.18cot 1(000×−××−××××+ =81.09 （N ）2．在锯切过程中同时参与锯切的齿数Z ′ Z ′/=96.785.18150==′t h (3.24)3．锯切过程中锯片所受的平均总锯切力PP =48.64509.8196.7=×=′P Z （N ）(3.25)4．锯片锯切方钢的单位锯切压力pαααααφcos )()sin )(sin cot 1(0101−−+=k p(3.26) =34.7014.50cos )74.001.1()67.42sin 61.57)(sin 46.18cot 1(28.180000=−−+× （M P a ) 3.5锯切功率的计算与电机选择 1．整个锯切过程中用于锯切方钢的平均功率N)(87.5010200034.701248.61102000KW fBp N =××== (3.27)B ——锯槽宽度，初步计算时取其等于锯片厚度δ，或取B =δ+（2～4）m m 2.被轧件方钢的弹性弯曲变形能U)21(6211312k k EIl k P U +−⋅⋅= (3.28)令 616.0195012001===l a k 97280760512414120=××==≈Wh I I W ——锯片重量I ——锯片的转动惯量 26B3F900/1260000101.26.0E 6.0mm kg E ℃=××=≈ 所以 )616.0616.021(97280126000061950616.034.702322+×−××××=U =30.48 （K W ）3．弯曲被轧件所需的功率2N从锯切开始到被锯件方钢达到最大弯曲的时间大约为0101~41t 此时也是弯曲方钢所需功率最大的时候。