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1、1 1800 热锯机的设计与应用热锯机的设计与应用一一.前言前言(概述概述)热锯机是轧钢车间的重要辅助设备之一。是用于锯切轧制后的棒材、管坯和各种型材的专用设备，以提高产品锯切断面质量。锯切钢种有：碳素钢、合金结构钢、锚链钢、不锈钢、轴承钢等。可以切头，切尾，并且在定尺机配合下可以锯定尺。锯切温度大于等于 800。本设备主要由锯片传动装置、上滑座、下滑座、进锯机构、锯罩、水封及水冷却、稀油及干油润滑系统、液压系统、电气控制系统、钢材定位装置等组成。其基本工作原理：当锯切材料进入锯切位置后，进锯装置将高速旋转的锯片送进，对钢材进行锯切，锯切后锯片快速退出，返回原位，完成一次锯切周期。目前国内各轧
2、钢企业使用的热锯机形式较多，就锯片的送进方式分可分为：摆式锯、杠杆式锯、滑座式锯、四连式锯等；按热锯机安装形式可分为：固定式和移动式。其传动方式有伞齿轮传动和皮带传动。本次设计采集了国内较先进的结构形式并对部分结构及控制系统进行了优化改进，使其整台机的工艺性能及控制系统更加合理，使用更为可靠。二二. .设备的主要结构设计：设备的主要结构设计：（一）、 锯片传动装置(下图)：2如图锯片传动装置主要由：锯片、防护护罩、水冷却系统、锯轴（低速传动轴）、高速传动轴、锯切电机等组成。本锯机锯片传动装置由电动机圆弧齿锥齿轮副驱动锯片高速旋转，轴承采用 NSK 产品，故传动系统工作可靠，效率高。为防止轧件热
3、辐射对传动系统的影响，在传动箱周围有水封和水冷却装置进行冷却、防护。锯片采用优质弹簧钢（65Mn）经专业制造厂用特殊工艺制成，齿型为“狼牙型”。锯片用带锥度的左、右夹盘夹持在传东轴上，拆卸时只需将右夹盘上的八个 M302 的螺母旋下，再依次退出压盘，右夹盘即可拆出锯片，安装时也依次将各零件装上，并旋上螺母（螺栓预紧力矩不小于 1000N.m）。1.1 锯切功率计算（电机选型）：锯片传动功率由三部分组成：N=N1+N2+N33式中：N1消耗于锯齿使轧件产生塑性变形和形成锯屑的功率；N2锯切过程中锯片振摆使其两侧面与被锯轧件接触产生摩擦损耗的功率；N3其它因素消耗的功率，如机械传动效率、锯屑甩出所
4、消耗的功率，以及空气阻力等；下面分别计算：N1=FSP/102000 （KW）；式中：F热锯机生产率（mm2/s）；S锯片厚度（mm）；P单位锯切力（Mpa）,P=(4.6+0.27S)b；b为相应锯切温度下的轧件抗拉强度（Mpa）。得：N1=FSP/102000=（120008121.68）/102000=114.52 KWN2=uQV/102 （KW）；式中：u轧件与锯片侧面的摩擦系数；V锯片圆周速度（m/s）;Q轧件对锯片侧面的直压力。Q=f/c (Kg)；式中：f锯片震摆值（mm）；c锯片柔度（m/Kg）；得：N2=uQV/1024=（0.8160115）/102=144.3 KW影响
5、功率 N3的因素很多，一般来讲，锯机消耗于传动件的功率和轴承磨损，空气阻力，把锯屑甩出等等所消耗的功率是与总功率成正比例增加的，所以 N3可按下式计算：N3=R（N1+N2）=0.3（114.52+144.3）=77.65 KW所以得锯切功率：N=N1+N2+N3=114.52+144.3+77.65=336.47 KW通过以上计算，选取锯切电动机型号为：Y355L14，N=355KW，n=1480rpm。1.21.2 弧形锥齿轮几何尺寸计算（弧形锥齿轮几何尺寸计算（=90）本锯机锯片传动装置由电动机圆弧齿锥齿轮副驱动锯片高速旋转，故传动系统工作可靠，效率高。锥齿轮用于轴线相交的传动，轴线间交
6、角可成任意角度，但通常用的=90。弧形锥齿轮产形冠轮上的齿线是圆弧；承载能力高，运转平稳，噪音小；对安装误差和变形不敏感；轴向力大，且随转向变化。常用于 vm5m/s 或转速 n1000r/min 及重载的传动。5现对热锯机弧形锥齿轮几何尺寸进行计算（现对热锯机弧形锥齿轮几何尺寸进行计算（=90）：）：齿数比（齿数比（u）:u=Z1/ Z2 ，按传动要求确定，通常 u=1-10;选 u=1.2齿数（齿数（z z）: z1安设计手册选取z1=42，z2= z1u=421.2=50.4，取z2=51大端分度圆直径（大端分度圆直径（de）：按结构初定 de1=435mm, T1=2290N.m,hp
7、=1350N/mm2, de2= z2me=5110.36=528.36,取 de2=529大端模数（大端模数（me）：me= de1/ z1=435/42=10.36mm。分锥角（分锥角（）：1=arctan Z1/ Z2= 392820.9“；62=90-1= 503139“；外锥距（外锥距（Re）：Re= de1/2sin1=435/2sin392820.9“=342.52mm；齿宽（齿宽（b）:b=R Re，R取 0.3；得：b=R Re=0.3342.52=102.756mm；中点模数（中点模数（m mm m）: mm= me(1-0.5R)=10.36(1-0.50.3)=8.80
8、6mm；中点法向模数（中点法向模数（m mnmnm）: mnm= mmcosm； 等顶隙收缩齿的标准螺旋角 m=35；得：mnm= mmcosm=8.806cos35=7.213mm；切向变为系数（切向变为系数（x xt t）: xt1按设计手册选取xt1=0.02；xt2=-0.02。径向变为系数（径向变为系数（x x）: x1按设计手册选取x1=0.36；x2=-0.36。齿形角齿形角( (n n):): n=20；齿顶高（齿顶高（haha）: : ha=( ha*+x) me，ha*=0.85，得：ha1=( ha*+x1) me=（0.85+0.36）10.36=4.59mm；ha2=
9、( ha*+x2) me=（0.85-0.36）10.36=5.076mm；齿根高（齿根高（h hf f）: : hf=( ha*+ c*-x) me，c*=0.188 ，ha*=0.85，得：hf1=( ha*+ c*-x1) me=（0.85+0.188-0.36）10.36=7.024mm;Hf2=( ha*+ c*-x2) me=（0.85+0.188+0.36）10.36=14.483mm顶隙（顶隙（c c）: :c= c* me, c*=0.188 ，7得：c= c* me=0.18810.36=1.948mm齿根角（齿根角（f f）: : f1=arctan(hf1/ Re)=
10、arctan(7.024/ 342.52)= 13744“f2=arctan(hf2/ Re)= arctan(14.483/ 342.52)= 31701“齿顶角（齿顶角（a a）: : a1=f2=31701“；a2=f1=13744“；顶锥角（顶锥角（a a）: : a1=1+f2=392820.9“+31701“=424521.9“a2=2+f1=503139“+13744“=52923“根锥角（根锥角（f f）: : a1=1-f1=392820.9“-13744“=375036.9“a2=2-f2=503139“-31701“=201438“齿顶圆直径（齿顶圆直径（d daeae）
11、: : dae1= de1+2 ha1cos1=435+24.59cos392820.9“=442.07mmdae2= de2+2 ha2cos2=529+25.076cos503139“=535.457mm锥顶轮冠距离（锥顶轮冠距离（A Ak k）: : Ak1= de2/2- ha1sin1=529/2-4.59sin392820.9“=261.58mmAk2= de1/2- ha2sin28=435/2-5.076sin503139“=213.6mm中点法向齿厚（中点法向齿厚（s smnmn）: : smn1=(0.5cosm+2x1tann n+ xt1) mm=(0.53.14cos
12、35+20.36tan20+0.02) 8.806=(1.286+0.262+0.02) 8.806=13.808mm ；smn2=mm cosm- smn1=3.148.806cos35-13.808=8.838mm ；中点法向齿厚半角（中点法向齿厚半角（ mnmn）: : mn=（smn cos）/ mm zcos2m得：mn1=0.0692；：mn2=0.01313；中点齿厚角系数（中点齿厚角系数（K Kmnmn）: : Kmn=1-2mn/6得：Kmn1=0.9992；Kmn2=0.99997；中点分度圆弦齿厚（中点分度圆弦齿厚（s s- -mn1mn1）: :s-mn1= smn1
13、Kmn1=13.8080.9992=13.797mm ；s-mn2= smn2 Kmn2=8.8380.99997=8.838mm ；中点分度圆弦齿高（中点分度圆弦齿高（h hamam）: :ham1= ha2-0.5btanf2+0.25 smn1mn1=5.076-0.5102.756tan 31701“+0.2513.8080.0692=5.076-2.98+0.24=2.336mm9ham1= ha2-0.5btanf1+0.25 smn2mn2=5.076-0.5102.756tan13744“+0.258.8380.01313=5.076-0.514+0.029=4.591mm当量
14、齿数（当量齿数（z zvnvn）: : zvn=z/coscos3m得：zvn1=z1/cos1cos3m=42/cos392820.9“cos335=99.06Zvn2=z2/cos2cos3m=51/cos503139“cos335=145.8端面重合度（端面重合度（vava）: :当n=20时，查手册得 va=1.8纵向重合度（纵向重合度（v v）: : 当R =0.3 时，查手册得 v v=1.9总重合度（总重合度（v v）: : v v=2.62根据高速轴的受力选取轴承，为便于轴承的装配，取装轴承处的直径 d1=130mm,装圆弧锥齿轮处的轴径 d2= d1=130mm。此处轴承支承
15、形式为固定游动支承，故固定端选用两套单列圆珠滚子轴承7226ADF（13023040）。游动端选用圆柱滚子轴承Nu326（13028058），外圈与外壳轴孔为间隙配合，可补偿轴的热伸长。固定端采用套杯安装，圆弧锥齿轮的啮合位置容易得到保证。同样，低速轴取装轴承处的直径 d1=180mm,装圆弧锥齿轮处的轴径 d2= 200mm，装热锯盘处的轴径 d3= 170mm。此处轴承支承形式同高速轴为固定游动支承，故固定端选用两套单列圆珠滚子轴承7236ADF（18032052）。游动端选用圆柱滚子轴承Nu336（18038075），外圈与外壳轴孔为间隙配合，可补偿轴的10热伸长。固定端采用套杯安装，圆弧锥齿轮的啮合位置容易得到保证。（二）、上滑座部分：（二）、上滑座部分：上滑座本体为焊接件结构。锯片传动装置、电动机、进锯齿条、上压辊、锯罩、冷却系统、稀油润滑系统、上下滑板及侧导向立辊均安装在该件上，在进锯装置推动下，上滑座在支承辊上作直线运动，从而实现锯切进给。为了使锯切对上滑座运行平稳，在上滑座上分别装有四组上压辊，每组压辊立轴的下端用螺母固定在下滑座相应的孔中，上压辊通过上
