1 绪论
1.1 锯切机械的组成
锯切机械广泛用来切断异型断面轧件,已获得断面整齐的定尺产品。 根据工作方式和结构形式,锯切机械可以分成两类:
1.锯机—用于(停放着的)单根或整束轧件的切头、切尾或切定尺长度。锯切常温轧件的锯机称为冷锯机,锯机高温轧件的锯机称为热锯机。
2.飞锯机—用于将运行中的轧件切头、切尾或切成定尺长度。飞锯机也可分为冷飞锯机和热飞锯机。
为了可以提高锯切断面质量和定尺精度,现代的大型和中型型钢轧钢厂,逐渐用冷锯机代替热锯机进行轧件的切头、切尾和定尺锯切。
1.2 金属冷切圆锯片国内外的发展趋势
从上世纪70年代开始,以德国为代表的工业国家即在金属热切的基础上开发出了金属冷切技术,并逐渐推广应用,它大大改善了轧件的外观质量和产品精度,同时为了适应钢材大型化的发展需求,金属冷切圆锯片也逐渐向大型化发展,目前可达到Φ2500 mm~Φ3000 mm。在锯片材质方面,为提高塑韧性,己经大量使用中、低碳锰钢代替高碳锰钢生产大直径金属冷切圆锯片。在国内,从20世纪90年代开始大量引进了国外的先进冷锯机和金属冷切圆锯片,使热轧企业和冷弯行业的金属冷切技术得到了极大的提高,通过国内锯片生产企业如唐山冶金锯片有限公司与各大钢铁企业的共同努力,国产的金属冷切圆锯片产品也已达了Φ2200 mm,能够全面代替进口锯片,为钢铁企业提供质优价廉的金属冷切锯片产品。
1.3 锯机的分类及其特点
锯机是完成钢材定尺锯切任务的关键设备,虽然在整条轧线中属于辅助设备,但由于工作性质特别,锯机能否正常运转,决定着整条轧线能力可否充分发挥,因此在整体工艺设计时要结合产品种类、生产量合理选配锯机的类型、规格、数量,以便达到均衡生产的目的。下面介绍的是几种常用的锯机种类和性能特点。
1.3.1 摆动式锯机
摆动式锯机分上摆式和下摆式两种,锯切时,高速旋转的锯片环绕一个铰链轴在油缸或气缸的带动下向上或向下摆动快速切断工件。其特点是结构紧凑,锯片安装、更换容易,维护、检修方便, 但它不适合锯切宽高比比较大的型钢,锯切稳定性较差。在实际生产当中,以下摆锯的使用为主,上摆锯应用较少因为检修、换片很不方便。 摆动式锯机主要应用于高频焊管及冷弯型钢生产企业,也称为飞锯机,有时也用于小型热轧型钢企业,用做单根锯切。因为设备造价低,运行成本低,维护检修容易,国内锯机保有量可达数千台。主要用于中小型高频焊管和冷弯型钢的定尺锯切。 1.3.2 平推式锯机
平推式锯机分为小车式和滑座式,基本原理是把锯片主轴箱安装于一个可移动的台车上,通过液压或齿条传动推动其在滑轨上前后平移,完成工件锯切和退锯动作。其结构稳定性好,锯片安装、更换容易,检修方便,适合于锯切宽高比较大的工件或多工件成排锯切。它主要适用于热轧型钢行业和部分大型冷弯型钢、高频焊管企业,可以锯切大型厚壁型材、管材和圆钢。
1.小车式平推锯机是我国现阶段中小型轧钢企业最常见的机型,这种类型的锯机造价低廉,一般厂家均可自制,上马快,但结构平稳性较差,功率小,重量轻,工作中容易跳锯,缺少了工件夹紧、高压水冷却、冲刷功能,对锯片冲击大、磨损快,轧制厚壁工件时锯切寿命低。由于工件经常撞击锯片,容易引起锯片裂纹的产生或由于闷车导致锯片的异常损坏,形成现场的一种不安全因素。这类锯机主要锯切品种是工、槽、角钢。
2.滑座式平推锯机是国内大型钢铁企业、大型冷弯型钢企业使用的主要机型,大型热轧企业以进口锯机为主,大型冷弯型钢企业以国产锯机为主,这种设备一般配置足够的主电机功率,机座和滑座之间采用平V导轨结构相联结,进锯采用液压或齿轮齿条传动可实现无级调速,调速范围在20 mm/s~200 mm/s。另外整机重量一般达到30~50 t,所以进锯、退锯都非常平稳,在工件夹持方面,设置双侧的水平收集、垂直压紧装置,锯切时工件不发生任何移动,对锯片没有异常冲击,只是有正常的锯切磨损,所以一般情况下,每张锯片单次锯切吨位都达数百吨以上。与小车式平推锯的几十吨相比优势明显,另外锯机上配置了以上的高压冲屑以及低压以下大流量的锯片冷切水,对锯片保持锯切性能也提供了良好的保证。
总之,滑座式平推锯机无论在设备配置和锯片选用上都已达到了比较完善的程度, 具有生产效率高,安全性好的优点,但就是一次性投人比较高,对于具备一定实力的企业应该首选这种机型,其综合效益是比较理想的。目前国内常用的进口冷锯机有德国的西马克斯凯特,意大利的达涅利、波米尼,日本的新日铁等机型。国产冷锯机生产厂有二重、一重、沈重和上重几个重型机械厂。
1.4 液压传动的介绍
液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动和气压传动并称为流体传动,是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术,是工农业生产中应用广泛的技术。
1795年英国Joseph Braman以水压机的形式将其应用于工业上,诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油,又进一步得到改善。
第一次世界大战后液压传动广泛应用,特别是1920年以后,发展更为迅速。 液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间,才开始进入正规的工业生产阶段。 1925年F.Vikers发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。
20世纪初G·Constantimsco对能量波动传递所进行的理论及实际究;1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献,使这两方面领域得到了发展。
第二次世界大战期间,在美国机床中有30%应用了液压传动。在1955年前后,日本迅速发展液压传动,1956年成立了“液压工业会”。
1.5 液压传动的特点
1.5.1 液压传动的优点
1.体积小、重量轻,因此惯性力较小,当突然过载或停车时,不会发生大的冲击; 2.能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度,并可实现无极调速;
3.换向容易,在不改变电机旋转方向的情况下,可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换;
4.液压泵和液压马达之间用油管连接,在空间布置上彼此不受严格限制;
5.由于采用油液为工作介质,元件相对运动表面间能自行润滑,磨损小,使用寿命长;
6.操纵控制简便,自动化程度高; 7.容易实现过载保护。
液压传动有许多突出的优点,因此它的应用非常广泛,如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等;行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等;钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等;土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等;发电厂涡轮机调速装置等等;船舶用的甲板起重机械、船头门、舱壁阀、船尾推进器等;特殊技术用的控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等;军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。 1.5.2 液压传动的缺点
1.使用液压传动对维护的要求高,工作油要始终保持清洁; 2.对液压元件制造精度要求高,工艺复杂,成本较高; 3.液压元件维修较复杂,且需有较高的技术水平; 4.用油做工作介质,在工作面存在火灾隐患; 5.传动效率低。
1.6 课题设计内容介绍
本课题设计内容是冷锯机液压传动系统。该系统设计内容包括:型材的夹紧系统和锯片的剪切系统两部分。
在夹紧系统中,由于需要对型材施加恒定的外力,所以在液压回路中安装单向调压阀,保持夹紧回路的压力恒定。
在升降系统中,液压缸需要控制锯切在工作进程中恒速进给以及非工作进程中快速退回,所以在液压回路中需要安装双单向节流阀,来实现不同工作过程中对锯机不同速度的要求。同时,锯机在待机情况下需要保持活塞杆始终支撑锯机,所以在液压回路中还要安装液压锁以保证锯机在待机情况处于待机位置。
此液压系统能够实现系统稳压、调速及锁紧等功能。
2 液压系统的相关设计参数
夹紧缸参数:
夹紧力: 7634 Kg 活塞运行速度: 0.1 m/s 锯切缸参数:
钢坯最大直径:锯片直径:
进锯力: 进锯速度: 锯切速度: 活塞运行速度: 3065 Kg 70 mm/min 9.5~19 m/min 0.077 m/s 410 mm 1300 mm