金刚石排锯在锯切石料时的摩擦热损失功率的大小跟飞轮转速n成正比

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金刚石刀头对石料的正压力 N′ ，抉择了金刚石颗粒压入石料外貌的深度δ′ ，即正压力N′ 越大，金刚石颗粒压入石料外貌的深度越深。
金刚石颗粒压入石料外貌的深度δ′ 抉择了金刚石刀头的锯切力 F ′ 的巨细。金刚石刀头对石料的切向粉碎力Q，取K为锯切力系数（可近似领略为摩擦系数），刀头宽度为b，将金刚石刀头与石料打仗面上的金刚石颗粒在横切面上投影的密度界说为线性丰满度B；
则：Q= p×B×b×δ′
F ′ =K×Q=K× p×B×b×δ′
虽然金刚石颗粒压入石料外貌的深度δ′ 不行能无限增大。金刚石排锯在切割石料的进程中，假如金刚石刀头对石料的正压力 N′ 过大，虽然磨削深度δ′ 会增大，可是也会使金刚石颗粒的粘结剂与石料直接打仗摩掠过大，粘结剂摩擦损失过量后，金刚石颗粒便会脱落，从而大大低落金刚石刀头的利用寿命；其它，正压力N′ 越大，金刚石锯带的变形也越大，进而影响所切割山东锈石的板面质量，假如到达必然水平还会引起金刚石刀头跑偏，甚至发生拉板等问题。
由以上阐明可知，从锯切的效率、金刚石锯带的利用寿命及锯切的板面质量等多个角度综合思量，对付给定的石料、金刚石排锯装备及金刚石锯带，金刚石刀头对石料的正压力N′ 的巨细该当有一个最佳的抱负值NL′ ；也就是说锯切力有一个抱负值FL′ 。
2.2 金刚石锯带的事情道理
金刚石锯带事情时的纵向锯切剖面图，如图3所示：

=379.7（W）
Pm′=fm×v= fm×ω×r×sinθ=75.4×sinθ（W）
Pa′= K1×Mn×a×v=K1×Mn×ω3×r2×sinθ×cosθ
＝120.6×sinθ×cosθ（W）
P′= P0′×Pm′×Pa′
＝379.7+75.4×sinθ+120.6×sinθ×cosθ（W）
Pmax′= P0+（Pm×Pa）max≈379.7+118.5＝498.2（W）
有效锯切功率：P有′=P0 ′+（Pm′×Pa′）有
=379.7+ ×11.85=463.5（W）
取总效率：η＝η电机×η皮带 ×η飞轮×η连杆 ×η锯框
＝0.94×0.92×0.95×0.92×0.9＝0.68
凡是金刚石排锯天天持续事情大于16h，载荷变换很大；
因此，取电机处事系数fb＝1.8
所以，该排锯所需的电念头功率为：
Pd＝ n1× fb ×＝80×1.8×＝98.2（kW）
曲柄——滑块机构对主轴的攻击浸染了约为54.4t。
3.2 参数曲线
按照3.1的计较功效绘制金刚石锯带的速度v，加快度a，锯切牵引力F，有用功率P0及锯带功率P的变革曲线。各曲线的横坐标均取曲柄的转角θ，各参数在一个周期内的变革曲线如图5所示：

v= ω×r×sinθ=3.77sinθ
a= ω2×r×cosθ= 35.53 ×cosθ
G=M×a=（8.5+3+1.5+2）×35.53=53295（N）≈54.4（t）

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取锯切力系数K=0.5，线性丰满度B=0.6动阻系数K1=0.5；每条锯带的研磨阻力 Fm=20N，按照锯缝参数计较每条锯带直接浸染的泥浆质量Mn≈1.8kg。
则：

1 概述
从意大利引进的金刚石排锯作为切割山东黄锈石荒料的装备，海内颠末尾仿照、消化、接收及改造，今朝已有海内多个厂家可以或许独立出产。可是在装备研发与改造上，海内新开拓的产物大多属尝试性产物，大都还不足成熟、稳定。直到本日市场上利用的结果最好、装备稳定性最高的产物，如故是从意大利引进的2m长规格的金刚石排锯产物。
本文重点报告金刚石排锯的锯切道理，并按照锯切道理阐明金刚石锯带、金刚石排锯的飞轮转速、曲柄半径（锯切行程）等跟金刚石排锯的锯切效率、功率及能量操作率之间的干系。
2 锯切道理
2.1 金刚石刀头的磨削道理
由于山东锈石是脆性质料，当金刚石刀头在必然压力下与山东锈石外貌打仗，金刚石刀头内的金刚石颗粒棱角在山东锈石外貌上的应力高出山东锈石抗压强度p时，山东锈石外貌就开始碎裂粉碎，金刚石棱角深入山东锈石内部必然深度δ′ mm 金刚石刀头在锯切力 F ′ 的浸染下便在山东锈石外貌发生相对滑动；其进程近似于犁铧犁地一般。

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凡是金刚石锯带上镶嵌着数量为m≈22~30颗的金刚石刀头，石料向上作进给举动，使之与金刚石锯带上的金刚石刀头打仗，金刚石锯带在牵引力浸染下发生相对付石料的来去举动，从而完成对山东黄锈石荒料的锯切进程。整个锯切进程是浩瀚金刚石颗粒的棱角在压力浸染下粉碎石料外貌，并在锯切力F的浸染下做功，在山东锈石外貌上刻划、摩擦的进程。
界说锯带举动速度v，锯切进给速度vj，锯切率δ ，锯带力F；
则：δ= vj×

凡是环境下锯切进程需要用水举办冷却和实时倾轧已经锯下的石料颗粒，可是石料长度往往要远大于锯切行程，所以刻划下来的石料颗粒，除石料两头的能实时被冷却水排走外，中间的大部门石料颗粒和冷却水一起随金刚石锯带做较长时间的来去举动后，才气被逐渐的倾轧。在来去举动中这些石料颗粒有一小部门还会继承受到刀头的研磨，从而引起热损失和动能损失。
由以上可知：锯切进程中的能量耗损主要为牵引力做功、锯带研磨的热损失及泥浆（锯缝内冷却水与石料颗粒殽杂物）的动能损失三部门。即锯带的牵引力由锯切力F、锯带的研磨热阻力fm及锯带与泥浆的举动阻力fa三部门构成。
界说：每条锯带主磨削功率为 P0，即为锯切有用功率；每条锯带研磨的热损失功率为 Pm ；每条锯带的动能损失功率为Pa；每条锯带功率为P；
则： P0 = F ×v＝m×K×p×B×b×vj
Pm = fm×v
Pa = fa×v = K1×Mn×a×v
（K1为泥浆动阻系数，Mn为泥浆质量，a为锯带举动加快度）
P = P0 +Pm+Pa= （m×K×p×B×b×vj）+（fm×v）+（K1×Mn×a×v）
2.3 金刚石排锯——动力学方程
由飞轮及锯框构成的曲柄——滑块机构举动简图，如图4所示：


飞轮以转速n作匀速圆周举动，并通过曲柄——滑块机构发动锯框作直线来去举动。曲柄半径r ，曲柄角速度ω，连杆长度L ，曲柄相对付锯框举动偏向的转角为θ，连杆与锯框举动偏向的夹角为α；
取锯框为研究工具，确定锯切力F，锯框速度v（锯切速度），锯框举动加快度a （锯带举动加快度）及锯切位移s ，
则：

3 应用实例
3.1 金刚石排锯计较实例
凡是环境下，山东黄锈石荒料的长度在3m阁下，每条金刚石锯带在锯切荒料的进程中随时约有m≈25颗金刚石刀头在切割荒料。
某台2m规格金刚石排锯在锯切抗压强度p= 200 MPa的山东黄锈石荒料时，所需的锯切工时为t=9h，荒料的高度h=2050mm，飞轮以转速n=90rpm，曲柄半径r=0.4m，锯带数量n1=80条，金刚石刀头厚度b=4mm，锯带基体厚度2mm，锯带基体高度180mm。计较该金刚石排锯所需要的电念头功率Pd。
金刚石排锯锯框质量约8.5t，80条锯带及拉杆的总质量约3t，张紧器与隔断铁的总质量约1.5t，连杆质量约2t；计较曲柄——滑块机构对飞轮主轴的攻击浸染力G。
计较时忽略飞轮在锯切时的转速变革及连杆长度的对锯切速度的影响

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来历：山东锈石杂志

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4 功效阐明
4.1 锯切力及锯切效率阐明
按照2.1金刚石刀头的磨削道理，锯切牵引力的巨细有一个抱负值FL；锯切牵引力公式，令Y=；则：vj＝Y×FL×v。因为m、B、b为金刚石刀头的参数，为常数，锯切力系数K也是常数，p石料抗压强度为常数；所以Y×FL为常数。可知石料的锯切进给速度vj与锯切速度v成正比干系，即跟飞轮转速n成正比；所以飞轮转速n提高，可以提高锯切进给速度vj，从而提高锯切效率，成正比例干系。
在飞轮转速n稳定，增加曲柄半径r，相当于增加了锯切速度v，即锯切进给速度vj与曲柄半径r应该成正比干系；然而由于石料最大长度的要求，增加曲柄半径r，同时也增加了锯带长度，使锯切牵引力抱负值FL的巨细有所低落，所以曲柄半径r增大，锯切进给vj增大，从而提高锯切效率，但小于正比例增大的干系。
4.2 锯切进程功率阐明
锯切进给速度vj的巨细跟锯切时间t反比；按照做功的界说为功率剩以时间，即W=P×t；由锯切的有用功率公式P0 = F ×v＝m×K×p×B×b×vj 可知，锯切石料的有用功为W，在锯带给定的环境下，锯切规格牢靠的石料所需的有用能量的巨细为牢靠值；除根锯带参数有干系外，跟金刚石排锯装备没有直接干系。
由热损失功率计较公式Pm= fm×ω×r×sinθ可知，金刚石排锯在锯切石料时的摩擦热损失功率的巨细跟飞轮转速n成正比，跟曲柄半径r成正比。
由动能损失功率计较公式Pa＝K1×Mn×ω3×r2×
sinθ×cosθ可知，金刚石排锯在锯切石料时的动能损失功率的巨细跟飞轮转速n3成正比，跟曲柄半径r2成正比。
当飞轮转速n增大时，锯切进给速度vj 按比例增大，有用锯切功率P0 增大，所需的有用功稳定，提高了锯切效率；可是，热损失功率Pm按比例增大，尤其是动能损失功率Pa以n3的比例迅速增大，能量的操作率低落。
当曲柄半径r增大时，锯切进给速度vj 增大，有用锯切功率P0 增大，所需有用功稳定，提高了锯切效率；可是，热损失功率Pm按比例增大，是动能损失功率Pa以r2的比例增大，能量的操作率低落。
曲柄—滑块机构受力阐明，由锯框加快度公式a= ω2×r×cosθ可知，飞轮主轴所受的攻击浸染力的巨细G＝M锯×a跟飞轮转速n2成正比，跟曲柄半径r成正比，同时也跟曲柄—滑块机构的质量M成正比。
4.3 金刚石锯带参数阐明
由金刚石刀头磨削道理可知，在担保磨削前提及顺利排屑的环境下，金刚石刀头的线性丰满度B的值该当有一个公道的值可能公道的范畴。对付给定的金刚石锯带基体所能提供的抱负正压力NL为牢靠值，每个金刚石刀头有个抱负正压力NL。因此，抉择了每条锯带的金刚石刀头的数量m的公道值；同时，为了顺利排屑及淘汰研磨热损失，也抉择了金刚石刀头公道的数量m。
按照以上阐明，由锯切力公式可知，在金刚石刀头的参数中只有金刚石刀头厚度b与锯切进给速度vj 存在反比例干系，即金刚石刀头的厚度b越小，锯切进给速度vj 越大；按照锯切有用功W，金刚石刀头的厚度b减小，锯切规格牢靠的石料所需的有用功也淘汰，同时由于锯缝变小，金刚石锯带所发动的泥浆质量Mn减小，进而使动能损失Pa减小，从而提高能量的操作率。虽然金刚石头的厚度与锯带基体要有必然的差值，不然很轻易引起拉板现象。