砂锯自动调节连杆结构及安全性分析

符继东

砂锯自动调节连杆结构及安全性分析

符继东

（惠州市惠城区安全生产教育训练中心，广东惠州516000）

砂锯是专门设计制造用于切割花岗石的主要设备，其自动调节连杆结构是该设备的一个重要组成部分。通过对自动调节连杆的基本原理和连杆自动调节装置的结构及安全性分析，对提高设备设计制造的可靠性和稳定性具有一定的借鉴意义。

连杆；自动调节；结构；安全性

砂锯是石材加工领域广泛应用的机械设备，主要用于锯切花岗石，其自动调节连杆结构是该设备的一个重要组件。生产过程中其不但要接受高强度的反复冲击和疲劳载荷，而且还要通过自动调节起到保护设备的作用。自动调节的目的是使锯框的几何中心与待加工原料的中心保持基本重合，以消除因锯条与原料相对位置变化及锯条磨损后出现的台阶对原料的冲击和已加工板材的损坏，减少振动对锯条寿命的影响，提高工作效率和产品质量。通过对砂锯自动调节连杆的基本原理和连杆自动调节装置的结构及安全性分析，可以充分说明增加连杆自动调节装置的必要性，不但有利于设备设计制造的稳定性和安全性，而且对于提高设备工作效率和使用寿命，降低员工工作强度和增强安全保障具有现实意义，同时对设计制造同类产品可提供借鉴和帮助。

1 自动调节连杆的基本原理

在电动马达装置带动下，依靠减速把运动完全传输到飞轮，机轴被锁在飞轮且曲柄被连接在连杆上，连杆大端随曲柄轴做回转运动，小端连接锯框做往复运动。生产过程中如果连杆无法调节，锯框从工作上端以连杆为半径的圆弧线下降，上部逐渐向外偏移，下部又逐渐向内偏移并恢复到初始位置，如图1所示[1]。生产过程中锯框几何中心偏离原料中心，其弊端有三：

一是，两侧摆臂和锯框连接处的受力不均衡，加剧一侧的轴承磨损；

二是，锯条磨损偏向一侧，锯条磨损后形成的台阶对原料的冲击力不均衡，对已加工的板材造成部分损坏；

三是，锯条损耗增加，金钢砂等附材消耗增大，增加产品直接成本。

在设计自动调节连杆后，连杆的实际工作长度随着位置变化不断调节，锯框从切割的最高点到最低点沿直线下降，锯框几何中心和原料中心保持基本一致，图2所示[1]。

图1 连杆调节前工作原理图

图2 连杆调节后工作原理图

2 连杆自动调节装置的基本结构

在实际设计制造中，连杆自动调节装置有多种方式，主要有变速偏心齿轮调节、液压偏心棘轮调节、弧形立柱连杆调节、手动调节等[2]。目前应用最多的是前两类。

变速偏心齿轮调节装置主要由连杆、电机及减速机、小齿轮、偏心大齿轮、液压夹紧装置和控制系统等构成（见图3）[1]。开机前用手动加油泵调节液压夹紧装置7，使连杆1和偏心大齿轮轴套5保持合理的夹紧力，然后用扳手锁紧螺母。开机后锯框从最上端每下降约300 mm时主机自动停机，电机及减速机3自动起动驱动小齿轮4，小齿轮4驱动偏心大齿轮5转动到合适位置后自动停止，主机再自行重新启动。从工作开始到结束需要自动调节6～7次。其优点为制造成本适中，结构合理，便于安装和维护；缺点为每次调节时须自动停机，循环启停对工作效率和设备寿命产生一定影响。

图3 变速偏心齿轮调节装置结构图

液压偏心棘轮调节装置主要由液压泵站、油缸、棘爪、偏心棘轮、液压夹紧装置和控制系统等构成（见图4）[2]。开机前用手动加油泵调节液压夹紧装置6，使连杆4和偏心棘轮轴套5保持合理的夹紧力，然后用扳手锁紧螺母。开机后锯框从上端每下降约100 mm时液压泵站自动起动，驱动上下油缸1，上油缸驱动上棘爪3向前，下油缸驱动下棘爪3向后，一前一后合力驱动偏心棘轮5转动到正常位置后自动停止，从锯切开始到加工结束需自动调节20次。其优点为运行可靠，生产过程中主机不需要停机，生产效率和自动化程度高；缺点为制造成本较高，安装和维护比较严格。

图4 液压偏心棘轮调节装置结构图

3 自动调节连杆结构的安全性分析

3.1 液压夹紧装置的安全性分析

变速偏心齿轮调节装置和液压偏心棘轮调节装置均采用手动液压夹紧方式。设备安装好后，用手动加压泵给液压夹紧装置的油缸加油加压，工作压力达到设计的合理范围即可。设计时要确保夹紧装置有足够的涨紧力。制造时要保证液压缸内部不渗漏，选用高质量的液控单向阀作为液压锁，防止其失灵。一旦液压锁失灵，连杆大端瞬间失去涨紧，轻则连杆自动调节功能丧失，重则造成设备安全事故。安装调试时连杆大端要调节到最佳涨紧状态。对变速偏心齿轮调节装置而言，夹紧力过大，电机驱动过载，造成控制系统报警，无法正常工作；夹紧力过小，轻则连杆大端内轴瓦衬套局部磨损加重，重则连杆自动调节功能丧失。对液压偏心棘轮调节装置而言，夹紧力过大，液压系统过载，连杆无法自动调节；夹紧力过小，轻则连杆大端内轴瓦衬套局部磨损加重，重则连杆自动调节功能丧失。

3.2 变速偏心齿轮调节装置的安全性分析

变速偏心齿轮调节装置主要防止电机和小齿轮的损坏。制造时要保证小齿轮的材质和加工精度，选用高质量的电机和减速机。小齿轮损坏后，轻则连杆自动调节功能丧失，重则造成设备机械故障。电机和减速机损坏后，则要停机重新更换，影响工作效率和产品质量。

3.3 液压偏心棘轮调节装置的安全性分析

液压偏心棘轮调节装置主要防止液压系统和机械涨紧器的损坏。制造时要保证液压系统的可靠性，选用高质量的油管和附件。液压系统出现故障后，连杆失去自动调节功能。机械涨紧器要选用符合设计要求的弹簧，弹簧达不到或失去规定的弹力，上下棘爪可能卡不到棘轮的棘槽内，连杆失去部分或全部自动调节功能。

4 结束语

最初设计的砂锯连杆结构主要由连杆、丝杆柄和调整螺母组成，简称手动连杆调节结构。其工作原理为锯条从最高位置每下降一定高度时手动停机，调整锁紧螺母，将连杆调整到合适的长度后，再开机工作，从开始工作到结束大概需要调整6～7次。应用初期因制造成本低、生产周期短、易于操作和维护受到市场的青睐。但生产效率低、辅材消耗高、残次品多的问题也一直存在。随着国内石材加工装备水平的不断提高，市场逐渐偏爱生产效率高、自动化程度高，质量可靠、稳定和安全的设备，此时作为砂锯主要构件的连杆结构逐步设计为自动调节。设计的基本要求为结构布置合理、运行安全和操作可行，同时制造成本适中，便于安装和维护。综合考虑各方因素初期设计制造的连杆自动调节装置基本采用变速偏心齿轮调节方式，多年来在实践的基础上不断改进和提高，已在同类设备制造中得到了广泛的应用并逐步成熟，目前六成的制造商采用变速偏心齿轮调节方式。近年来，随着新技术的不断发展和创新意识的增强，在保证设备运行稳定和安全的前提下，不断探索如何进一步提高设备的生产效率和自动化程度，连杆液压偏心棘轮调节装置属于此类。目前三成的制造商已采用并逐渐趋于成熟。

[1]符继东.砂锯连杆调节装置类型及结构[J].石材，2011（05）：15-16.

[2]贾永刚.新型砂锯结构优化及关键技术研究[D].济南：山东大学，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

符继东（1970－），男，甘肃会宁，本科，工程师，主要从事机械设备安全技术教学和研究工作。