摘 要

通过查阅资料，了解发泡水泥的相关情况，知道它是一种节能环保型建筑材料，对于现代社会快速发展的建筑行业意义重大。但是由于目前切割机的种种原因导致他的运用并不普遍，所以本课题的意义就是设计发泡水泥砌块自动切割机。，确定切割装置选用数根钢锯组成锯框作为切割方式，选用曲柄滑块原理实现锯框的往复运动进行发泡水泥毛坯切割，确定传动装置选用链传动的辊子输送机原理。该设计可以不仅可以填补发泡水泥自动切割机方面研究的缺失,还能大大提高发泡水泥生产制品的生产效率和质量，同时减少可能发生意外事故概率，加速发泡水泥在建材领域的推广应用及发展。

关键词：发泡水泥，切割机，传动机构，切割机构

Abstract.

Through consulting the data, we know that the foamed cement is a kind of energy-saving and environment-friendly building material, which is of great significance to the rapid development of the construction industry in modern society. However, due to the various reasons of the current cutting machine, his application is not common, so the significance of this topic is to design the foaming cement block automatic cutting machine. The cutting device selects several hacksaws to form the saw frame as the cutting mode, selects the crank slider principle to realize the reciprocating movement of the saw frame to cut the foamed cement blank, and determines the principle of chain drive roller conveyor for the transmission device. This design can not only fill the lack of research on foaming cement automatic cutting machine, but also greatly improve the production efficiency and quality of foaming cement products, and reduce the probability of accidents. Accelerate the popularization, application and development of foamed cement in the field of building materials.

Key words: foaming cement, cutting machine, transmission mechanism, cutting mechanism

目录

第1章 绪论 1

1.1 本课题研究的意义 1

1.2 自动切割机国内外研究现状 2

1.3 主要设计技术要求 2

第2章 切割机概要 3

2.1 切割机的应用范围 3

2.2 切割机的分类 3

2.3 各种切割机的特点 3

2.4 切割机的发展状况 5

第3章 辊道输送机的设计计算 5

3.1 辊道输送机的特点 5

3.2 辊道输送机的应用范围 6

3.3 主要部件设计 6

3.3.1 辊子形式 6

3.3.2 驱动装置 7

3.3.3 机架 7

3.4 辊道输送机的设计计算 8

3.4.1 基本要求 8

3.4.2 基础参数 8

3.4.3 辊道输送机的设计计算 9

第4章 切割装置的设计 11

4.1 切割原理 11

4.2 切割装置组成 11

4.2.1 立柱框架 11

4.2.2 钢锯框架 11

4.2.3 锯条框架的悬吊机构和运动轨迹 12

4.2.4 锯条的张紧装置 12

4.2.5 驱动装置 12

4.2.6 连杆和连接机构 13

4.2.7 立柱和锯框外架 14

4.2.8 钢带锯条的选择 15

第5章 驱动装置与传动装置 15

5.1 驱动装置 15

5.1.1 摆线针轮减速机 15

5.1.2 传送机构减速机 16

5.1.3 锯框运动减速机 16

5.2 传动装置 16

5.2.1 链轮的设计计算 17

5.2.2 主动链轮和从动链轮 17

5.2.3 输送链轮 18

5.2.4 滚子链 18

5.2.5 双节距链条 18

5.2.6 传动比 18

第6章 其它部件的选用与校核 19

6.1 螺栓螺母垫圈的选择使用 19

6.2 键的选择和使用 19

6.3 键连接的强度校核 20

6.4 滚子链的校核 20

第7章 结论 21

参考文献 24

第1章 绪论

1.1 本课题研究的意义

发泡水泥砌块是最近在建材业应用比较广泛的节能型材料,它具有恒温、防高温、质量轻、隔离声音效果好、减少污染等优势,它的发展前景可以说一片良好。它的生产制造一般是将清水和发泡制剂均匀搅拌混合，再对混淆液体进行发泡处理,然后将发泡好的泡沫和水泥根据要求的比例进行混合搅动,最后将混合物浇注成发泡水泥块。现实生产中考虑到加工生产和生产效率等因素的影响,通常浇注成的发泡水泥切块的外形尺寸和体积都较庞大,因此要对其进行切割以满足现实生活中使用要求。但是就目前而言,用来发泡水泥砌块的切割机器的开发并不常见,相关的研究数据也不详尽, 现有切割机器大多存在生产效率低下、发生故障频繁、生产废品较多等缺点,但是如果采用人工切割的话，工人在在操作切割机器时，不可避免地涉及人体危害或则身体损伤等问题，因此设计研究生产性能稳定、工作效率高的发泡水泥砌块的自动切割机，不仅可以填补发泡水泥自动切割机方面研究的缺失,还能大大提高发泡水泥生产制品的生产效率和质量，同时减少可能发生意外事故概率，加速发泡水泥在建材领域的推广应用及发展。

图1.1 发泡水泥

1.2 自动切割机国内外研究现状

统观我国和国外自动切割机的发展现状，国内开发设计的自动切割机无论在在职能和质量等方面都和国外生产的机器存有不足。例如，国内生产自动切割机在砂轮轴调速上涉及短缺，但是海外的先进机器大多装备了可以使砂轮轴进行无级调速的装置，这样的机器可以使用相同的砂轮切割不同的生产材料，大大提高砂轮片对机器的互换性。又比如，国外的先进自动切割机装备了多种切割场景的电子数据库，操作人员可以根据不一样的加工原件来匹配场景调整切割快慢，显著提高制品的质量和生产效率。不算切割机的其他部件，切割机的轮片是决定切割器生产性能的重要部件。国外切割机有可以选择不同材质的轮片，操作人员可以根据原材料的不同材质和不同硬度来匹配适合的轮片。而国内生产的轮片品种较少,基本以棕刚玉材料的为主,不足以适应不同生产的需要，同时质量也有瑕疵。由于现代化加工产业的成长需求，对制品加工的产量、精度的需要不断升高，企业更加需要生产效率高、降低生产成本、具有高度信息化智能化的自动切割机器。因此它的创新应该要顺应时代进步的需要。

同时虽然国外自动切割机及生产线在现代化程度、信息化方面，很多比国内的要好很多，但是他的缺点就是国外的机器价格十分贵。例如上海从国外进口的某公司的机器和生产线大概投资1.8亿人民币；中国和日本共同出资建立的南京某建材企业引SIPOREX新的加工流水线，一共斥资价值3.5亿人民币;常州进口的德国企业切割机和生产线大概斥资1375万人民币;天津进口德国某企业的全套价格流水生；线大概斥资0.2008亿人民币.但是国内生产6mJFQ切割机的价格大概是81万人民币上下，每年产量为30万m³的生产泡沫砖的加工工厂的斥资也就大概4500万元[1]。但是国内切割机器的功能及产品质量也能达到国外设备的相似水平。

1.3 主要设计技术要求

1、泡沫混凝土规格: 1060X1260X650毫米；

2、泡沫混凝土切割后尺寸: 100X600X300毫米

3、切割刀具: 选用钢带锯片;

4、主电机: 选用Y系列通用电机:

5、泡沫混凝土传动方式: 电机，减速器，链条传动，支撑为辊道。

第2章 切割机概要

2.1 切割机的应用范围

表2.1 切割分类

2.2 切割机的分类

按照被切割材质的不同来分类，切割机可以分为金属切割机和非金属切割机两大类。金属材料切割按照加工方式的不一样可以分作火焰，等离子，激光，水刀等[2]；而非金属切割机主要的加工载体是各种锯。

按照控制方式的不一样来归类，它可以分为数控切割和人工切割。数控切割就是按照事先编好数字程序全自动切割，程序操控机器运动，机器上装备的带锯对原材料完成切割，它就是机械和微电子在实际中的完美结合；人力切割就是工人拿着带锯对原材料进行切割，这是切割行业最初的手段，不适合批量生产。

2.3 各种切割机的特点

激光切割机优点是它的生产效率最高，切割出的精度也最好，切割缝隙也十分小，缺点是它的安装和人员运营成本十分高，同时它只适合于比较薄的物体切割。

等离子切割机的好处是加工速率快，适用于要求良好的精细加工的场合，它可加工大多数的金属[3]。缺点是切割平面必须有一定斜度，当然它的操作要求和成本也十分高。

图2.1激光切割机

图2.2等离子切割机

图2.1 等离子切割机

火焰切割机主要用来加工比较厚的钢材。它的缺点比较多，比如切割速度慢，材料受热影响大，预热时间长，制品质量良莠不齐。

图2.3 火焰切割机

水刀切割机的优点是适合所有原料的加工，加工的精密度好，同时不会发生受热形变，减少污染和伤害，缺点就是加工速率不快，加工成本高[4]。

图2.4 水刀切割机

2.4 切割机的发展状况

经过近代工业的快速发展，切割机无论在切割方式和控制方式上都突飞猛进，切割方式从最原始的带锯发展到现在的火焰，等离子，激光，高压水刀；在控制方式上从最开始的人工发展到半自动切割，进而发展到智能化，信息化，现代化的全新方式。为适应时代发展的需要， 新型切割机正在向更高的加工效率和更好的产品品质，更低的加工运营花费，更加智能现代化和信息化，改进稳定性的方向发展。

第3章 辊道输送机的设计计算

3.1 辊道输送机的特点

（1）布置灵活：输送机可以根据生产现场的需要，安装成直线型，弧型，水平型，倾斜型等形状，可以安装成分流型，合流型等流水线。

（2）形式功能多种多样:可以分为无动力型，动力型，积放型等方式。

（3）物料输送过程平稳，而且能准确的停靠在工位，使得产品能够在运送中被进行各种工艺，同时更加容易控制输送。

（4）与加工机器进行更好的对接，实际中可以用作加工机器的输入输出设备。

（5）物料在输送机上可以水平回转或者反转，这样可以实现工艺需要的物料位置姿态。

图3.1 辊子输送机

3.2 辊道输送机的应用范围

正是因为辊道输送机优点众多，所以它不但可以输送物料输出产品，而且可以当作机器的一部分参与加工过程，所以它在矿物开采，机械制造，电子加工，化工生产，食品加工，建材等物流运输中，尤其在加工，装备，包装等得到了广泛的应用。

3.3 主要部件设计

辊子输送机核心部件是辊子，电机，减速器，传动设备，机架等。

3.3.1 辊子形式

辊子是辊子输送机的直接承接输送物料的基础部件，辊子的形式多种多样，根据棍子的形状可以分为圆柱形，圆锥形，轮形；根据其运输方式的不一样可以分成有驱动和无驱动；根据其支撑方式可以分为定轴形是和转轴形是；根据它输送模式可以分为限力控制与接触控制型；根据其布置形式可以分为直线形式和圆弧形式。在实际的应用中据现场进行布置。

图3.2 辊子

图3.2 辊子

3.3.2 驱动装置

辊子输送机的动力设备常见于采取电动机与减速机联动的形式。按照有无动力可以分为无动力型，动力型；动力型的传动载体的可以分成链条，输送带，齿轮。

（1）链传动

单链传动的驱动设备一般放在驱动端的头部，同时为了保证链条和链轮的正常啮合，传动装置中应该装备张紧设备。单个单链传动最好不要长于15m，不然不利于物料运送。

双链传动的驱动设备一般放在中间部位，这样的设置可以改善链条链轮的受力，提高链传动的传动效率。双联传动一般不超过150节，否则传动效率太低，而且双链传动一般不配备张紧设备。

采用链传动的时候，它的链子一般采用标准套筒滚子链，链子节距一般采取是25.4mm,19.02mm,15.88mm,12.7mm。

（2）带传动

带传动一般选用比较轻的运送带，采用这种方式的辊子输送机的传动设备一般装备张紧设施[5]。

（3）齿轮传动 一般采用锥齿轮传动。

此处根据要求选用链传动。

3.3.3 机架

辊子输送机一般采用固定机架，它由框架，支架等组成。机架截面一般是多角形，槽型，组合型等，其中槽型最为常用。

3.4 辊道输送机的设计计算

3.4.1 基本要求

1.输送机的装配形状，长宽高，以及安置形式

2.物料运送级，运送快慢，力在输送机上的散布

3.运送物料的外形体积重量

3.4.2 基础参数

（1）辊子的长度

此处采用圆柱辊子，所以辊子长可以根据公式：

（3.1）

其中L是圆柱辊子长，b是物料宽，Δb是宽度余量，常见值为50150mm。所以计算的L=1092mm。

（2）辊子的直径

圆柱辊子的直径D和它的载荷分布相关，可以根据公式:,计算，其中F是单辊子上作用的力，[F]是单辊子的准用力。单辊子的受力F和原料的重力，支撑原料有几个辊子和原料的表面相关，可以根据公式:

（3.2）

其中G是单物料的重量，K1是单辊子的有效支承系数，和原料表面性质相关，通常选用K1=0.7,对表面硬度比较大大的物料，一般情况下K1的值取0.5[6]；K2是非单辊子的不均衡承载系数，一般情况下单辊子时，K2=1,然而非单辊子K2=O.70.8;n是支撑单物料的辊子有几个。

单辊子的许用力[F]与辊子直径和长相关，可以在确定单磙子的许用力和长后，在选取辊子的直径。查找相关资料得:物料的密度为200Kg/mз可得G等于1736.28N,代入公式，取K1为0.5，K2为1，n为15，得到F为231.504N,所以综上，选取直径为48mm。

(3)辊子的间距

单个物料正常情况下应该被大于3个的辊子承接。根据公式，物料运输要求平稳时，P可以选取(1/81/10)L，由于可能承受冲击所以适当缩小间距，所以取P为70mm。

（4）辊子输送机支架的高度

输送机的高度h应该根据物料输送的具体要求和现场来设定，同时考虑工作的方便，人员操作的可行性等多个因素，一般来说，高度取500800mm，支架可以设置为固定式或者活动式。此处取支架高度为500mm。

（5）输送机输送速度

输送机的运输快慢，应该按照生产条件和传动模式来选定，正常来说重力型运输速度v为0.20.4m/s；动力型运输的速度v为0.250.5m/s，同时一般选用较快的速度，这样可以使满足输送要求，又可以使物料分布分散，减少支架集中受力。实际中，重力式速度v0.5m/s；动力式速度v1.5m/s；链传动速度v 0.5m/s。所以选取速度为0.45m/s。

3.4.3 辊道输送机的设计计算

（1）链传动的链条牵引力

（3.3）

最后数据带入公式计算出Fc为2343.75N。

(2）功率计算

1.计算功率

根据公式:

（3.4）

其中P0是输送机的工作功率；F是链条牵动力，当采用的是双链的时候，F可以直接取Fc的值；v是输送速度；D0是辊子链轮的节圆直径；Dr是辊子直径。

将数据带入公式得P0为0.325Kw。

表3.1 引用数据

2.电机功率

根据公式：

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