圓盤式金屬熱鋸機夾鋸功率實驗分析

胡立友 田立權

摘要：圓盤式金屬熱鋸機是利用熱能進行切割的一種高科技切斷設備，具備重量輕效率高的優點，切割工作進行時能夠保證高精度的軋件切口，被廣泛應用于異型斷面型鋼軋制生產線。當前，圓盤式金屬熱鋸機在市場需求的增加以及國內外發展形勢的影響下逐漸走向規模化智能化，通過對其進行夾鋸功率實驗分析，對提高工作效率、促進熱鋸機行業的發展有著積極的作用。

關鍵詞：圓盤式金屬熱鋸機 ?夾鋸功率

前言

圓盤式金屬熱鋸機擁有較高的技術含量，綜合了金屬加工以及機械加工的各道技術，是熱軋車間不可或缺的輔助設備。圓盤式金屬熱鋸機的生產性能生產能力直接決定著車間的生產量，通過對圓盤式金屬熱鋸機進行夾鋸功率實驗分析，可以明確其鋸片在受到徑向的荷載力以及軸向的荷載力作用時產生的軸向變形關系，以進一步提高生產率。

一、熱鋸機的工藝參數

一般而言，熱鋸機的工作過程中鋸片是主力，不過送進速度u 的掌握需要根據被切軋件斷面的橫截面積的大小來進行調整，調整的過程中也要和圓周速度v體現一定的適應性，因為在整個的鋸切過程中鋸片始終處于一種高速的旋轉狀態，想要實現生產率的提高，進鋸速度越快效果越為明顯，不過隨著進鋸速度的加快，相應的磨損速度自然也就越快。

若圓周的速度 v 過低而送進的速度 u 過高，不但使得切屑的厚度就會隨之增加，鋸切的阻力也就會隨之增加，反之若圓周的速度 v 過高而送進的速度 u 也就變薄，則會直接造成切屑的厚度變薄，鋸屑也就會在這種作用力之下崩碎為粉末，這樣一來嚴重地影響了鋸齒的壽命。

通常的情況下，采用圓盤式金屬熱鋸片的主要規格分別應該是 φ800mm 和 φ2200mm，想要有效地降低和減緩各種鋸齒之間的磨損，需要盡量地減少各種鋸切剪屑的厚度從而大大降低了每一個鋸齒的承重量，如果每一個鋸齒所需要承擔的載荷一定會因此需要增加各種鋸片的圓周轉動速度 v，并且是為了提高鋸片送進速率 u 創造條件。

二、圓盤式金屬熱鋸機夾鋸功率實驗

1、鋸片直徑D的選擇大小同鋸片的進鋸速度一樣，皆是由被鋸切軋件的橫截斷面的尺寸來決定的，本實驗鋸切試件為φ150mm的方鋼，選取鋸片直徑D=1800mm，既能夠保證鋸片在對軋件切割時能夠鋸切通過其最大高度，又能夠保證鋸軸、夾盤以及上滑臺等輔助部件能在軋件上自由通過;以φ1800mm的圓盤式金屬熱鋸機為例進行試驗（圖1），該鋸機鋸片齒數Z為300，齒距t′=18.8mm。鋸片厚度W=7.5mm和W=8.5mm，鋸片分別用直徑φ750mm和900mm的夾盤使之固定在

鋸軸上。兩組相鄰鋸齒之間所對應的圓心角度為： ，

鋸切工作進行時的整個鋸片內受力鋸齒數Z′為18，驅動鋸片電機N。= 3 5 0 k w，n。=1475r/min。進鋸速度u= 20 ～ 200m m /s，退鋸速度u=300m m/ s。

2、徑向力Fr主要是指作用于直徑方向的力，圓周力Ft是圓盤式金屬熱鋸機常見的作用力，其作用點為圓周，是一種作用線與圓相切的線性作用力。圓盤式金屬熱鋸機的鋸片在進行正常鋸切工作時，一般只受到二者的影響，但高速鋸切時徑向力Fr與圓周力Ft的比值會達到15～ 18甚至會更大，這說明此時鋸片受到的徑向荷載力較為明顯。但在圓盤式金屬熱鋸機實際的工作過程中，鋸片會有一定的動載振幅產生，相應的鋸切生產率也是不同的，而眾多實驗數據表明鋸片在進行鋸切工作時，夾鋸功率以及徑向載荷力都會隨著生產率的增加而增加。所以找出徑向載荷與受載點以及加載點之間的軸向變形關系，才能夠進一步的對受到生產率影響的夾鋸功率的計算方法進行推算。

另外，整個鋸切過程中整個圓盤式鋸片處于一個高速運轉的狀態，所以在進入鋸槽工作時能真正接觸到鋸切軋件并在接觸時充分發揮鋸切作用力的鋸齒實際上只有幾個，而在高速運轉的狀態下瞬間的作用力較為明顯，所以處于鋸切狀態的鋸齒之間所承受的圓周力沒有明顯差別，徑向力也幾近相同。計算過程如公式：

F′t= （N）

F′r= （15～ 18） F′t （N）

F′t代表的是單個鋸齒所受圓周力，N

F′r代表的是單個鋸齒所受徑向力，N

Mt代表的是鋸軸扭矩，Nm

D代表的是鋸片直徑，m

此時處于鋸切狀態的鋸齒所受徑向力的合力大小約等于每個手徑向力的鋸齒的代數和。即F合≈ Z′F′r≈ Z′ （15～ 18） F′t=Z′ （15～ 18）2MtDZ

三、圓盤式金屬熱鋸機夾鋸功率結果

整個工作過程當中，為了保證鋸口的質量，無論進行鋸的力度還是速度都必須保持一個平穩的狀態，且一定要注意確保鋸切軌跡的直線純平。在實際生產加工過程中徑向載荷的作用力下會直接使得鋸片產生一定的軸向變形，且在這個過程當中，鋸片的軸向變形機理會直接受到被切割金屬的鋸槽的約束，隨之二者之間會產生一定的摩擦，摩擦力 f 和摩擦力臂 l 的相互乘積稱為摩擦力矩 m，該摩擦力矩同鋸片的角速度之積也就是被切割金屬的鋸槽所在同鋸片之間會形成一定的摩擦力而消耗掉的功率，這就是所謂的夾鋸功率。因此得出夾鋸功率N夾與摩擦力矩Mm、軸向力Fa鋸齒圓周速度v的關系：

N夾=Mm×k×10-3=_Fav× 10-3 （kW）

N夾=_vf （Fr）×10-3（kW）

結論

在圓盤式金屬熱鋸機的工作過程當中想要實現生產率的提高并保證鋸片的壽命，不僅需要合理的結構設計和超強的穩定性能，更應該以夾鋸功率為參考，在施工的過程當中，有效的調整相關工藝參數，真正地推進熱鋸機在我國的發展腳步。

參考文獻

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