侯朋杰，楊學(xué)春，劉瑞偉，王博文

(1.東北林業(yè)大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150040;2.合肥學(xué)院管理系，合肥 230022)

自動(dòng)控制的機(jī)械工作使生產(chǎn)效率得到很大的提高，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度[1-2]。采用機(jī)械化作業(yè)，相對(duì)于以前的的人工作業(yè)安全性大大的提高，實(shí)現(xiàn)了貯木場(chǎng)全盤機(jī)械化和自動(dòng)化[3]。因?yàn)殒準(zhǔn)皆瓧l造材機(jī)的鋸截機(jī)構(gòu)是造材機(jī)造材的直接執(zhí)行部分，所以鋸截機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是造材機(jī)設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其直接影響造材的效率和精度[4]。

Pro/E是美國(guó)PTC公司旗下的產(chǎn)Pro/Engineer軟件的簡(jiǎn)稱，是一款集CAD/CAM/CAE功能一體化的綜合性三維軟件，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，并作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣[5]。本文采用Pro/E進(jìn)行建模是非?？煽康?，并且使設(shè)計(jì)變的更加直觀。

1 鋸截機(jī)構(gòu)工作原理

鏈?zhǔn)皆瓧l造材機(jī)作為一種木材生產(chǎn)加工機(jī)械，其工作過(guò)程為：

鋸截機(jī)構(gòu)在鏈?zhǔn)皆瓧l造材機(jī)中是非常重要的一部分，主要負(fù)責(zé)以上工作過(guò)程中切割造材的工作。鋸截機(jī)構(gòu)主要由整機(jī)支架、切削機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)以及控制系統(tǒng)組成。

如圖1所示，為了使原條在行進(jìn)過(guò)程中更加的平穩(wěn)，并且可以按指定的方向行進(jìn)，增加了導(dǎo)向輪7。導(dǎo)向輪可以減少原條在行進(jìn)過(guò)程中隨意移動(dòng)，使木材可以比較準(zhǔn)確向指定的方向輸送。

為了使原條在鋸截的過(guò)程中可以固定，鋸截工作可以順利進(jìn)行，又增加了原條的夾緊裝置，即夾緊一5和夾緊二6，使原條在鋸截過(guò)程中不能前后的移動(dòng)和左右的晃動(dòng)，保證了鋸截過(guò)程的精度。

1.液壓缸；2.整機(jī)支架；3.鋸機(jī)座；4.鋸機(jī)；5.夾緊一；6.夾緊二；7.導(dǎo)向輪；8.導(dǎo)軌

如圖1所示，當(dāng)原條傳送到鋸截位置時(shí)，夾緊一5和夾緊二6在液壓缸的推動(dòng)下閉合將原條夾緊固定，這時(shí)鋸機(jī)在液壓缸1的推動(dòng)下沿導(dǎo)軌8向下移動(dòng)將原條截?cái)?，隨后夾緊二6在液壓缸的作用下松開(kāi)，原條被截下的部分由傳送裝置將其傳送到合適的位置，之后鋸機(jī)在液壓缸1作用下沿導(dǎo)軌8回到初始位置，然后夾緊一5松開(kāi)，原條剩余部分繼續(xù)行進(jìn)，重復(fù)上述動(dòng)作。當(dāng)原條被截至剩余最后一部分不可再截時(shí)，直接由傳送裝置送走，然后進(jìn)行另一根原條的造材。

本文建立鋸截機(jī)構(gòu)模型如圖2所示。

2 鋸截機(jī)構(gòu)的組成部分

2.1 整機(jī)支架的設(shè)計(jì)

在鋸截機(jī)構(gòu)中，夾緊裝置、切削機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)都是固定在整機(jī)支架上的，根據(jù)夾緊裝置、切削機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)之間的位置需求對(duì)整機(jī)支架進(jìn)行設(shè)計(jì)，材料方面選用50×50厚度為5mm的方管以及型號(hào)為6.5*的槽鋼。槽鋼的規(guī)格見(jiàn)表1。

圖2 鋸截機(jī)構(gòu)模型

表1 6.5*型號(hào)槽鋼的規(guī)格

整機(jī)支架的設(shè)計(jì)模型如圖3所示。

圖3 整機(jī)支架模型

2.2 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

升降機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)軌、升降液壓缸和鋸機(jī)座組成的。在鋸截的過(guò)程中，鋸機(jī)的升降動(dòng)作是在導(dǎo)軌和升降液壓缸的配和之下完成的。如圖1所示，鋸機(jī)通過(guò)鋸機(jī)座與導(dǎo)軌相連，使其可以沿著導(dǎo)軌上下的移動(dòng)，液壓缸的推桿與鋸機(jī)座相連。當(dāng)原條行進(jìn)到鋸截位置的時(shí)候，鋸機(jī)座連同鋸機(jī)在液壓缸推力的作用下沿著導(dǎo)軌向下移動(dòng)將原條截?cái)啵?dāng)原條截?cái)嗪?，鋸機(jī)座連同鋸機(jī)在液壓缸拉力的作用之下沿著導(dǎo)軌回歸初始位置。

在鋸截機(jī)構(gòu)中，鋸機(jī)對(duì)原條進(jìn)行切削的過(guò)程中沿著導(dǎo)軌做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在升降的工作過(guò)程中，導(dǎo)軌可以承擔(dān)一定的扭矩，可在有一定負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動(dòng)，起著導(dǎo)向和支撐的作用。本文設(shè)計(jì)導(dǎo)軌的有效導(dǎo)程為812 mm，有效工作部分的直徑為50 mm，導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)模型如圖4所示。

圖4 導(dǎo) 軌

鋸機(jī)座是鋸機(jī)與導(dǎo)軌連接的過(guò)度元件，與此同時(shí)鋸機(jī)座與液壓缸的推拉桿相連，鋸機(jī)座的壁厚為20 mm，鋸機(jī)座設(shè)計(jì)模型如圖5所示。

圖5 鋸機(jī)座

2.3 切削機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

根據(jù)鋸機(jī)加工地區(qū)森林資源的有關(guān)數(shù)據(jù)，了解原來(lái)的材積、直徑、平均長(zhǎng)度和生長(zhǎng)素質(zhì)等參數(shù)，據(jù)此，結(jié)合年生產(chǎn)量，選定鋸機(jī)的類型為M2L2-950型電鏈鋸，鋸機(jī)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 鋸機(jī)參數(shù)

如圖6所示，鋸機(jī)主要由電機(jī)、減速裝置、鋸機(jī)座和鏈輪等部分做組成。電機(jī)主軸通過(guò)小齒輪5和大齒輪3組成的減速裝置進(jìn)行減速后與鏈輪4連接。鏈輪、導(dǎo)板和鋸鏈組成主要執(zhí)行部分，鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鋸鏈進(jìn)行工作，整個(gè)鋸機(jī)通過(guò)鋸機(jī)架2固定在鋸機(jī)座上。

鋸機(jī)架是鋸機(jī)與鋸機(jī)座連接的過(guò)度元件，通過(guò)六個(gè)螺栓將鋸機(jī)固定在鋸機(jī)座上，鋸機(jī)架的模型設(shè)計(jì)如圖7所示。

1.電機(jī)；2.鋸機(jī)架；3.大齒輪；4.鏈輪；5.小齒輪

圖7 鋸機(jī)架

2.4 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用主要是對(duì)原條起到導(dǎo)向的作用，可以使原條向著預(yù)定的方向輸送。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由導(dǎo)向輪、連接軸、軸承和軸承座組成，通過(guò)軸承座固定在整機(jī)支架上，設(shè)計(jì)模型如圖8所示。

通過(guò)查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選定型號(hào)為206的軸承，軸承座的型號(hào)為Z2506Y/Z2506M[6]。

圖8 導(dǎo)向輪模型

表3 206型號(hào)軸承規(guī)格

表4 Z2506Y/Z2506M型號(hào)軸承座規(guī)格

(注：表中兩種結(jié)構(gòu)的軸承座僅質(zhì)量上有區(qū)別，Y型為2.1kg，M型為2kg。)

2.5 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

夾緊機(jī)構(gòu)是鋸截機(jī)構(gòu)中重要的部分，在鋸機(jī)對(duì)原條進(jìn)行鋸截的時(shí)候起著對(duì)原條固定的作用，提高了鋸截機(jī)構(gòu)在鋸截過(guò)程中的精度和工作效率[7]。夾緊機(jī)構(gòu)模型如圖9所示。

圖9 夾緊機(jī)構(gòu)模型

如圖10所示，在鋸截機(jī)構(gòu)中有兩個(gè)門式夾緊裝置，即加緊一1和夾緊二2，兩個(gè)夾緊裝置的結(jié)構(gòu)組成相同，都由液壓缸、夾板和導(dǎo)軌組成。當(dāng)夾緊裝置需要閉合的時(shí)候，夾板一4和夾板二5分別在液壓缸一6和液壓缸二8的推動(dòng)沿著上導(dǎo)軌3和下導(dǎo)軌7向相對(duì)的方向行進(jìn)，將原條夾緊。當(dāng)夾緊裝置需要松開(kāi)的時(shí)候，夾板一4和夾板二5分別在液液壓缸一6和壓缸二8的拉力作用下沿著上導(dǎo)軌3和下導(dǎo)軌7向相背的方向運(yùn)行，回歸初始位置。

1.加緊一；2.夾緊二；3.上導(dǎo)軌；4.夾板一；5.夾板二；6.液壓缸一；7.下導(dǎo)軌；8.液壓缸二

3 總 結(jié)

(1)鋸截機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是鏈?zhǔn)皆瓧l造材機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)的合理與否是影響鏈?zhǔn)皆瓧l造材機(jī)工作效率的重要因素。

(2)鋸截機(jī)構(gòu)采用Pro/E設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比Pro/E技術(shù)是更加直觀的設(shè)計(jì)，從界面中能夠更加清晰的了解各個(gè)部件。

(3)由于原條造材必須要按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格進(jìn)行，所以鏈?zhǔn)皆瓧l造材機(jī)的設(shè)計(jì)提高了造材效率，鋸截機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否直接的影響了原條造材的標(biāo)準(zhǔn)與否。

【參 考 文 獻(xiàn)】

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