符繼東

砂鋸自動調節(jié)連桿結構及安全性分析

符繼東

（惠州市惠城區(qū)安全生產(chǎn)教育訓練中心，廣東惠州516000）

砂鋸是專門設計制造用于切割花崗石的主要設備，其自動調節(jié)連桿結構是該設備的一個重要組成部分。通過對自動調節(jié)連桿的基本原理和連桿自動調節(jié)裝置的結構及安全性分析，對提高設備設計制造的可靠性和穩(wěn)定性具有一定的借鑒意義。

連桿；自動調節(jié)；結構；安全性

砂鋸是石材加工領域廣泛應用的機械設備，主要用于鋸切花崗石，其自動調節(jié)連桿結構是該設備的一個重要組件。生產(chǎn)過程中其不但要接受高強度的反復沖擊和疲勞載荷，而且還要通過自動調節(jié)起到保護設備的作用。自動調節(jié)的目的是使鋸框的幾何中心與待加工原料的中心保持基本重合，以消除因鋸條與原料相對位置變化及鋸條磨損后出現(xiàn)的臺階對原料的沖擊和已加工板材的損壞，減少振動對鋸條壽命的影響，提高工作效率和產(chǎn)品質量。通過對砂鋸自動調節(jié)連桿的基本原理和連桿自動調節(jié)裝置的結構及安全性分析，可以充分說明增加連桿自動調節(jié)裝置的必要性，不但有利于設備設計制造的穩(wěn)定性和安全性，而且對于提高設備工作效率和使用壽命，降低員工工作強度和增強安全保障具有現(xiàn)實意義，同時對設計制造同類產(chǎn)品可提供借鑒和幫助。

1 自動調節(jié)連桿的基本原理

在電動馬達裝置帶動下，依靠減速把運動完全傳輸?shù)斤w輪，機軸被鎖在飛輪且曲柄被連接在連桿上，連桿大端隨曲柄軸做回轉運動，小端連接鋸框做往復運動。生產(chǎn)過程中如果連桿無法調節(jié)，鋸框從工作上端以連桿為半徑的圓弧線下降，上部逐漸向外偏移，下部又逐漸向內偏移并恢復到初始位置，如圖1所示[1]。生產(chǎn)過程中鋸框幾何中心偏離原料中心，其弊端有三：

一是，兩側擺臂和鋸框連接處的受力不均衡，加劇一側的軸承磨損；

二是，鋸條磨損偏向一側，鋸條磨損后形成的臺階對原料的沖擊力不均衡，對已加工的板材造成部分損壞；

三是，鋸條損耗增加，金鋼砂等附材消耗增大，增加產(chǎn)品直接成本。

在設計自動調節(jié)連桿后，連桿的實際工作長度隨著位置變化不斷調節(jié)，鋸框從切割的最高點到最低點沿直線下降，鋸框幾何中心和原料中心保持基本一致，圖2所示[1]。

圖1 連桿調節(jié)前工作原理圖

圖2 連桿調節(jié)后工作原理圖

2 連桿自動調節(jié)裝置的基本結構

在實際設計制造中，連桿自動調節(jié)裝置有多種方式，主要有變速偏心齒輪調節(jié)、液壓偏心棘輪調節(jié)、弧形立柱連桿調節(jié)、手動調節(jié)等[2]。目前應用最多的是前兩類。

變速偏心齒輪調節(jié)裝置主要由連桿、電機及減速機、小齒輪、偏心大齒輪、液壓夾緊裝置和控制系統(tǒng)等構成（見圖3）[1]。開機前用手動加油泵調節(jié)液壓夾緊裝置7，使連桿1和偏心大齒輪軸套5保持合理的夾緊力，然后用扳手鎖緊螺母。開機后鋸框從最上端每下降約300 mm時主機自動停機，電機及減速機3自動起動驅動小齒輪4，小齒輪4驅動偏心大齒輪5轉動到合適位置后自動停止，主機再自行重新啟動。從工作開始到結束需要自動調節(jié)6～7次。其優(yōu)點為制造成本適中，結構合理，便于安裝和維護；缺點為每次調節(jié)時須自動停機，循環(huán)啟停對工作效率和設備壽命產(chǎn)生一定影響。

圖3 變速偏心齒輪調節(jié)裝置結構圖

液壓偏心棘輪調節(jié)裝置主要由液壓泵站、油缸、棘爪、偏心棘輪、液壓夾緊裝置和控制系統(tǒng)等構成（見圖4）[2]。開機前用手動加油泵調節(jié)液壓夾緊裝置6，使連桿4和偏心棘輪軸套5保持合理的夾緊力，然后用扳手鎖緊螺母。開機后鋸框從上端每下降約100 mm時液壓泵站自動起動，驅動上下油缸1，上油缸驅動上棘爪3向前，下油缸驅動下棘爪3向后，一前一后合力驅動偏心棘輪5轉動到正常位置后自動停止，從鋸切開始到加工結束需自動調節(jié)20次。其優(yōu)點為運行可靠，生產(chǎn)過程中主機不需要停機，生產(chǎn)效率和自動化程度高；缺點為制造成本較高，安裝和維護比較嚴格。

圖4 液壓偏心棘輪調節(jié)裝置結構圖

3 自動調節(jié)連桿結構的安全性分析

3.1 液壓夾緊裝置的安全性分析

變速偏心齒輪調節(jié)裝置和液壓偏心棘輪調節(jié)裝置均采用手動液壓夾緊方式。設備安裝好后，用手動加壓泵給液壓夾緊裝置的油缸加油加壓，工作壓力達到設計的合理范圍即可。設計時要確保夾緊裝置有足夠的漲緊力。制造時要保證液壓缸內部不滲漏，選用高質量的液控單向閥作為液壓鎖，防止其失靈。一旦液壓鎖失靈，連桿大端瞬間失去漲緊，輕則連桿自動調節(jié)功能喪失，重則造成設備安全事故。安裝調試時連桿大端要調節(jié)到最佳漲緊狀態(tài)。對變速偏心齒輪調節(jié)裝置而言，夾緊力過大，電機驅動過載，造成控制系統(tǒng)報警，無法正常工作；夾緊力過小，輕則連桿大端內軸瓦襯套局部磨損加重，重則連桿自動調節(jié)功能喪失。對液壓偏心棘輪調節(jié)裝置而言，夾緊力過大，液壓系統(tǒng)過載，連桿無法自動調節(jié)；夾緊力過小，輕則連桿大端內軸瓦襯套局部磨損加重，重則連桿自動調節(jié)功能喪失。

3.2 變速偏心齒輪調節(jié)裝置的安全性分析

變速偏心齒輪調節(jié)裝置主要防止電機和小齒輪的損壞。制造時要保證小齒輪的材質和加工精度，選用高質量的電機和減速機。小齒輪損壞后，輕則連桿自動調節(jié)功能喪失，重則造成設備機械故障。電機和減速機損壞后，則要停機重新更換，影響工作效率和產(chǎn)品質量。

3.3 液壓偏心棘輪調節(jié)裝置的安全性分析

液壓偏心棘輪調節(jié)裝置主要防止液壓系統(tǒng)和機械漲緊器的損壞。制造時要保證液壓系統(tǒng)的可靠性，選用高質量的油管和附件。液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，連桿失去自動調節(jié)功能。機械漲緊器要選用符合設計要求的彈簧，彈簧達不到或失去規(guī)定的彈力，上下棘爪可能卡不到棘輪的棘槽內，連桿失去部分或全部自動調節(jié)功能。

4 結束語

最初設計的砂鋸連桿結構主要由連桿、絲桿柄和調整螺母組成，簡稱手動連桿調節(jié)結構。其工作原理為鋸條從最高位置每下降一定高度時手動停機，調整鎖緊螺母，將連桿調整到合適的長度后，再開機工作，從開始工作到結束大概需要調整6～7次。應用初期因制造成本低、生產(chǎn)周期短、易于操作和維護受到市場的青睞。但生產(chǎn)效率低、輔材消耗高、殘次品多的問題也一直存在。隨著國內石材加工裝備水平的不斷提高，市場逐漸偏愛生產(chǎn)效率高、自動化程度高，質量可靠、穩(wěn)定和安全的設備，此時作為砂鋸主要構件的連桿結構逐步設計為自動調節(jié)。設計的基本要求為結構布置合理、運行安全和操作可行，同時制造成本適中，便于安裝和維護。綜合考慮各方因素初期設計制造的連桿自動調節(jié)裝置基本采用變速偏心齒輪調節(jié)方式，多年來在實踐的基礎上不斷改進和提高，已在同類設備制造中得到了廣泛的應用并逐步成熟，目前六成的制造商采用變速偏心齒輪調節(jié)方式。近年來，隨著新技術的不斷發(fā)展和創(chuàng)新意識的增強，在保證設備運行穩(wěn)定和安全的前提下，不斷探索如何進一步提高設備的生產(chǎn)效率和自動化程度，連桿液壓偏心棘輪調節(jié)裝置屬于此類。目前三成的制造商已采用并逐漸趨于成熟。

[1]符繼東.砂鋸連桿調節(jié)裝置類型及結構[J].石材，2011（05）：15-16.

[2]賈永剛.新型砂鋸結構優(yōu)化及關鍵技術研究[D].濟南：山東大學，2009.

Structure and Safety Analysis of Sand Saw Automatic Adjusting Connecting Rod

FU Ji-dong
（Huizhou Production Safety Training Center，Huicheng District，Huizhou Guangdong 516000，China）

Granite cutting machine is design and manufacture of the main equipment for cutting granite，it is an important part of the equipment to adjust the connecting rod automatically.Through the analysis of the basic principle and the structure and the safety analysis of the automatic regulating rod，it can be used for reference to improve the reliability and stability of the equipment design and manufacture.

connecting rod；automatic adjustment；structure；safety

TH164

B

1672-545X（2017）07-0182-02

2017-04-02

符繼東（1970－），男，甘肅會寧，本科，工程師，主要從事機械設備安全技術教學和研究工作。