一、鋸條拉桿的作用
要明白鋸條拉桿的作用,請先看圖1。在圖1中,下部是一塊 花崗巖荒料,荒料的正上方是鋸條。鋸條拉桿把鋸條裝夾在鋸框當中。電機和傳動系統驅動著鋸框做前后擺動進行作業,從而完成鋸切花崗石的工作。(因篇幅限制,圖1中 麻石荒料和鋸條未按比例畫出,僅做示意)。鋸條拉桿的作用不僅是把鋸條裝夾在鋸框當中,而且要把鋸條張緊。這一點比較容易理解,只要想一想用鋸子切割木頭的過程就可以了,如果不用鋸弓把鋸條張緊是很難把木頭鋸斷的。
鋸條拉桿把鋸條張緊的過程是這樣的:首先把鋸條拉桿放置到鋸框里,然后用銷軸把鋸條連接到鋸條拉桿上,再用錘子敲打左側的楔鐵,見圖l左,對鋸條進行預緊,預緊的目的是把鋸條弄直,為下一步正式張緊做好準備。正式張緊是由液壓系統完成的。液壓系統由液壓泵、液壓缸、液壓管和液壓閥組成。當啟動液壓泵時,液壓缸端部的活塞桿就把丁子形的主鋸條拉桿向右方推,于是就把鋸條張緊了,見圖1右。
二、鋸條拉桿的結構
鋸條拉桿有兩種樣式:副鋸條拉桿和主鋸條拉桿。副鋸條拉桿是直的,主鋸條拉桿是丁子形的,見圖1右。不管是副鋸條拉桿還是主鋸條拉桿其主要部分都由兩塊鋼板組成,見圖2,此圖2所示為鋸條拉桿的局部。鋼板長800mm到1 300mm不等,意大利各個公司所設計的鋸框尺寸不等,所配的鋸條拉桿的長度也不等。不過其寬度和厚度都是差不多的。寬度為60mm,厚度為6mm。
三、鋸條拉桿的報廢
要對鋸條拉桿進行革新,首先要分析它是怎樣報廢的。為此我們做如下一些討論和計算:以意大利葛斯巴里(GASPARI)公司的$350花崗石自動砂鋸為例,這種大鋸配有121支鋸條,每支鋸條配有2支鋸條拉桿,共242支鋸條拉桿。其中121支副鋸條拉桿要配121條楔鐵;121支主鋸條拉桿要配液壓缸,每支主鋸條拉桿要配24"液壓缸,共242個液壓缸。花崗石自動砂鋸張緊鋸條所用的液壓缸是推力雙作用差動液壓缸。它的單缸大端截面積是Sa,經計算面積sa=丌rD =丌402=1257mm2。
根據意大利葛斯巴里(GAsPARI)公司的資料,要把鋸條張緊最大需要300Bar(巴)的力(Bar~是意大利 石材業專用的壓強單位,約為1kg/cm2 。把首次裝夾的鋸條張緊,需要300Bar,把二次裝夾的鋸條張緊需要180Bar)。300Bar約為30MPa。當啟動液壓泵,使液壓缸內的壓力達到30MPa時,單缸活塞桿受力為Fa。Fa:1257X 10-6×30×106= 37714N活塞桿推動鋸條拉桿移動,從而把體鋸條拉緊。
在把鋸條拉緊的過程中,鋸條拉桿也要承受一個相對的拉應力。這個相對的拉應力是多大呢?從圖1我們可以看出,因為每支鋸條拉桿要有2個活塞桿推動,所以每支鋸條拉桿所承受的拉應力為:2Fa=2×377 14=75428N (75428N約為7697kg力)。
從鋸條拉桿的幾何形狀看,每支鋸條拉桿是由2條長約1000mm寬60mm厚6mm的鋼板、再加上一些輔助板組成。那末鋸條拉桿橫截面積則應為60×6×2=720mm 。
知道以上數據,我們可以分析鋸條拉桿工作時單位截面積承受的拉應力 。=75428N,720mm=104.76N/mm: 104 .76×10 N/m:104 .76×10 Pa= 1 04.76Mpa從以上計算可知:104 .76 MPa<235 MPa<355 MPa< 410MPa這個不等式說明:在正常情況下無論使用碳素結構鋼還是優質碳素結構鋼或是較高含錳量優質碳素結構鋼來制做鋸條拉桿,都不會造成鋸條拉桿失效。見表1。
因為碳素結構鋼Q235的屈服點盯 =235 MPa;優質碳素結構鋼45的屈服點盯 =355 MPa;較高含錳量優質碳素結構鋼的屈服點or s=410MPa。
所謂鋸條拉桿失效是指所用的某種材料其單位截面積承受的拉應力超過了這種材料的屈服點,再繼續施加拉力,鋸條拉桿就不是在發生彈性形變,而是要發生塑性形變。一旦發生塑性形變,即便外加的拉力撤除,鋸條拉桿也不會恢復到原來的形狀和長度,那末這根鋸條拉桿就失效了。
讓我們計算一下各種鋼材的安全系數K:K1=235/104.76=2.24,K1為碳素結構鋼Q235的安全系數。
K2=355/104.76=3.39,K2為優質碳素結構鋼45的安全系數。
K =410/104.76=3.91,K3為較高含錳量優質碳素結構鋼60Mn的安全系數。
從以上計算可知,即使采用價格最低的碳素結構鋼Q235,其安全系數也足夠大,不會失效,更不用說斷裂了。
那末鋸條拉桿是怎樣失效的呢?讓我們看一下鋸條拉桿的最薄弱環節在哪里。鋸條拉桿的最薄弱環節在其端部的銷孔處見圖3。此處鉆孑L后,截面積變小,由60×6mm ,變成40×6mm 。在此截面,安全系數K卅算如下:17" =75428N/40 ×6×2ram=157.14N/mm=157.14×10 N/m=157.14×106pa= 157.14MPa當采用碳素結構鋼Q235的時候,其安全系數為Kr:Kr=:235,157.14=1.50Kr為1.50,安全系數比鉆空前降低了1/3,雖然鋸條拉桿不會很快失效和斷裂,但是在鋸框長期反復前后擺動的過程中,銷軸不停地對銷孔沖擊和摩擦,鋸條拉桿就會斷裂。
讓我們看圖3。圖3a是表示新鋸條拉桿的狀況,它的銷孔是圓的。圖3b是表示舊鋸條拉桿的狀況,也就是使用了多次的鋸條拉桿的狀況。從圖中可以看出它的銷孔已經不圓了,變成近似橢圓的形狀了。不但銷孔變了形,銷孔上下也陸續地出現了裂紋,再繼續使用,裂紋便會進一步擴大,最終鋸條拉桿在銷孑L處斷裂,鋸條拉桿就報廢了。即使不斷裂,由于銷孔變長,也會加大鋸條拉桿的有效長度,使活塞桿在有限的伸縮范圍內不能把鋸條張緊到設定的壓強,鋸條拉桿也就提前報廢了。
知道了鋸條拉桿報廢的原因和過程,我們就可以進行技術革新了。
四、鋸條拉桿的革新
青島華磊石業有限公司和青島甲林精密機械有限公司是這樣進行技術革新的:首先我們對材料進行選擇。如果選擇碳素結構鋼Q235其成本要低一些,使用壽命要短一些;如果選擇較高含錳量優質碳素結構60Mn,其成本要高一些,使用壽命要長一些。那末我們是否可以想一些辦法,既做到成本低又做到壽命長呢?我們采用價格最低的碳素結構鋼Q235做鋸條拉桿的兩條長板,采用強度最高的較高含錳量優質碳素結構鋼60Mn做一個加強環,這個加強環的厚度比長板的厚度大3mm, (長板厚6mm,加強環厚9mm。)見圖
4。這兩條長板重約5.76kg,兩個加強環重約0.13kg。這樣就達到了成本低和壽命長之目的。具體經濟效益見表2。
從表2看,改革后因為在鋸條拉桿上鑲嵌了加強環,成本降了,使用壽命長了。以GASPARI2~_S350花崗石自動砂鋸為例,每臺砂鋸裝夾242支鋸條拉桿,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長壽命延長了4個月。有兩點值得說明:第一,表2中所列成本只是主要材料之成本,不包含輔助材料之成本,也不包含制造加工成本。如果綜合考察成本,再加上輔助材料之成本、制造加工成本和拆卸安裝成本。對于一個具有八臺花崗石自動砂鋸的中型廠家來說,經濟效益那是相當可觀的。
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