一、锯条拉杆的作用
要明白锯条拉杆的作用,请先看图1。在图1中,下部是一块 花岗岩荒料,荒料的正上方是锯条。锯条拉杆把锯条装夹在锯框当中。电机和传动系统驱动着锯框做前后摆动进行作业,从而完成锯切花岗石的工作。(因篇幅限制,图1中 麻石荒料和锯条未按比例画出,仅做示意)。锯条拉杆的作用不仅是把锯条装夹在锯框当中,而且要把锯条张紧。这一点比较容易理解,只要想一想用锯子切割木头的过程就可以了,如果不用锯弓把锯条张紧是很难把木头锯断的。
锯条拉杆把锯条张紧的过程是这样的:首先把锯条拉杆放置到锯框里,然后用销轴把锯条连接到锯条拉杆上,再用锤子敲打左侧的楔铁,见图l左,对锯条进行预紧,预紧的目的是把锯条弄直,为下一步正式张紧做好准备。正式张紧是由液压系统完成的。液压系统由液压泵、液压缸、液压管和液压阀组成。当启动液压泵时,液压缸端部的活塞杆就把丁子形的主锯条拉杆向右方推,于是就把锯条张紧了,见图1右。
二、锯条拉杆的结构
锯条拉杆有两种样式:副锯条拉杆和主锯条拉杆。副锯条拉杆是直的,主锯条拉杆是丁子形的,见图1右。不管是副锯条拉杆还是主锯条拉杆其主要部分都由两块钢板组成,见图2,此图2所示为锯条拉杆的局部。钢板长800mm到1 300mm不等,意大利各个公司所设计的锯框尺寸不等,所配的锯条拉杆的长度也不等。不过其宽度和厚度都是差不多的。宽度为60mm,厚度为6mm。
三、锯条拉杆的报废
要对锯条拉杆进行革新,首先要分析它是怎样报废的。为此我们做如下一些讨论和计算:以意大利葛斯巴里(GASPARI)公司的$350花岗石自动砂锯为例,这种大锯配有121支锯条,每支锯条配有2支锯条拉杆,共242支锯条拉杆。其中121支副锯条拉杆要配121条楔铁;121支主锯条拉杆要配液压缸,每支主锯条拉杆要配24"液压缸,共242个液压缸。花岗石自动砂锯张紧锯条所用的液压缸是推力双作用差动液压缸。它的单缸大端截面积是Sa,经计算面积sa=丌rD =丌402=1257mm2。
根据意大利葛斯巴里(GAsPARI)公司的资料,要把锯条张紧最大需要300Bar(巴)的力(Bar~是意大利 石材业专用的压强单位,约为1kg/cm2 。把首次装夹的锯条张紧,需要300Bar,把二次装夹的锯条张紧需要180Bar)。300Bar约为30MPa。当启动液压泵,使液压缸内的压力达到30MPa时,单缸活塞杆受力为Fa。Fa:1257X 10-6×30×106= 37714N活塞杆推动锯条拉杆移动,从而把体锯条拉紧。
在把锯条拉紧的过程中,锯条拉杆也要承受一个相对的拉应力。这个相对的拉应力是多大呢?从图1我们可以看出,因为每支锯条拉杆要有2个活塞杆推动,所以每支锯条拉杆所承受的拉应力为:2Fa=2×377 14=75428N (75428N约为7697kg力)。
从锯条拉杆的几何形状看,每支锯条拉杆是由2条长约1000mm宽60mm厚6mm的钢板、再加上一些辅助板组成。那末锯条拉杆横截面积则应为60×6×2=720mm 。
知道以上数据,我们可以分析锯条拉杆工作时单位截面积承受的拉应力 。=75428N,720mm=104.76N/mm: 104 .76×10 N/m:104 .76×10 Pa= 1 04.76Mpa从以上计算可知:104 .76 MPa<235 MPa<355 MPa< 410MPa这个不等式说明:在正常情况下无论使用碳素结构钢还是优质碳素结构钢或是较高含锰量优质碳素结构钢来制做锯条拉杆,都不会造成锯条拉杆失效。见表1。
因为碳素结构钢Q235的屈服点盯 =235 MPa;优质碳素结构钢45的屈服点盯 =355 MPa;较高含锰量优质碳素结构钢的屈服点or s=410MPa。
所谓锯条拉杆失效是指所用的某种材料其单位截面积承受的拉应力超过了这种材料的屈服点,再继续施加拉力,锯条拉杆就不是在发生弹性形变,而是要发生塑性形变。一旦发生塑性形变,即便外加的拉力撤除,锯条拉杆也不会恢复到原来的形状和长度,那末这根锯条拉杆就失效了。
让我们计算一下各种钢材的安全系数K:K1=235/104.76=2.24,K1为碳素结构钢Q235的安全系数。
K2=355/104.76=3.39,K2为优质碳素结构钢45的安全系数。
K =410/104.76=3.91,K3为较高含锰量优质碳素结构钢60Mn的安全系数。
从以上计算可知,即使采用价格最低的碳素结构钢Q235,其安全系数也足够大,不会失效,更不用说断裂了。
那末锯条拉杆是怎样失效的呢?让我们看一下锯条拉杆的最薄弱环节在哪里。锯条拉杆的最薄弱环节在其端部的销孔处见图3。此处钻孑L后,截面积变小,由60×6mm ,变成40×6mm 。在此截面,安全系数K卅算如下:17" =75428N/40 ×6×2ram=157.14N/mm=157.14×10 N/m=157.14×106pa= 157.14MPa当采用碳素结构钢Q235的时候,其安全系数为Kr:Kr=:235,157.14=1.50Kr为1.50,安全系数比钻空前降低了1/3,虽然锯条拉杆不会很快失效和断裂,但是在锯框长期反复前后摆动的过程中,销轴不停地对销孔冲击和摩擦,锯条拉杆就会断裂。
让我们看图3。图3a是表示新锯条拉杆的状况,它的销孔是圆的。图3b是表示旧锯条拉杆的状况,也就是使用了多次的锯条拉杆的状况。从图中可以看出它的销孔已经不圆了,变成近似椭圆的形状了。不但销孔变了形,销孔上下也陆续地出现了裂纹,再继续使用,裂纹便会进一步扩大,最终锯条拉杆在销孑L处断裂,锯条拉杆就报废了。即使不断裂,由于销孔变长,也会加大锯条拉杆的有效长度,使活塞杆在有限的伸缩范围内不能把锯条张紧到设定的压强,锯条拉杆也就提前报废了。
知道了锯条拉杆报废的原因和过程,我们就可以进行技术革新了。
四、锯条拉杆的革新
青岛华磊石业有限公司和青岛甲林精密机械有限公司是这样进行技术革新的:首先我们对材料进行选择。如果选择碳素结构钢Q235其成本要低一些,使用寿命要短一些;如果选择较高含锰量优质碳素结构60Mn,其成本要高一些,使用寿命要长一些。那末我们是否可以想一些办法,既做到成本低又做到寿命长呢?我们采用价格最低的碳素结构钢Q235做锯条拉杆的两条长板,采用强度最高的较高含锰量优质碳素结构钢60Mn做一个加强环,这个加强环的厚度比长板的厚度大3mm, (长板厚6mm,加强环厚9mm。)见图
4。这两条长板重约5.76kg,两个加强环重约0.13kg。这样就达到了成本低和寿命长之目的。具体经济效益见表2。
从表2看,改革后因为在锯条拉杆上镶嵌了加强环,成本降了,使用寿命长了。以GASPARI2~_S350花岗石自动砂锯为例,每台砂锯装夹242支锯条拉杆,改革后比改革前的最低成本降了(7550—6461)1089元。改革后比改革前的最长寿命延长了4个月。有两点值得说明:第一,表2中所列成本只是主要材料之成本,不包含辅助材料之成本,也不包含制造加工成本。如果综合考察成本,再加上辅助材料之成本、制造加工成本和拆卸安装成本。对于一个具有八台花岗石自动砂锯的中型厂家来说,经济效益那是相当可观的。
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