新型石材回采金刚石串珠锯的研究开发-山东大学建材与建设机械研究.doc

新型石材回采金刚石串珠锯的研究开发 山东省石材工程技术研究中心，济南 250061 [摘要]用金刚石串珠锯回采石材具有高效、安全、可靠、成荒率高等优点，较传统的回采方法有着无可比拟的经济效益和社会效益。由于串珠锯结构性能、矿山条件以及认识等方面的原因，使串珠锯在花岗石回采中的应用较少。在实验研究的基础上，并汲取国内外同类产品的优点，应用先进的模块化设计思想，通过改进金刚石串珠锯的结构及运动参数，提高其与石材岩石特性、矿山条件的匹配性和工作机动灵活性，研制出新型石材回采金刚石串珠锯，以提升金刚石串珠锯的应用水平和应用范围。根据应用效果分析，该串珠锯是目前石材矿山提高回采效率和荒料质量、降低成本、节约资源的先进设备，具有较高的推广价值和应用前景。 [关键词]金刚石串珠锯 石材 回采 1石材回采技术概述 回采石材矿山的方法有很多，其中最常用的有控制爆破法、火焰切割法、链臂锯链臂锯链锯可360°旋转具备水平及垂直两种工位组合式导轨加水切割及干切均可。切出的荒料外形整齐，不需整形，对荒料没有结构损伤及应力影响荒料质量。与，不需预钻孔，没有断绳及接绳烦恼。碳化钨硬度合金刀头。 1—主驱动轮 2—导向轮 3—串珠绳 4—石材 图1 金刚石串珠锯工作原理图 2.2 金刚石串珠锯的发展及存在问题 二十世纪七十年代，金刚石串珠锯首先在意大利的大理石矿实验成功。随着金刚石串珠锯在大理石矿山回采上的普及，大理石的回采技术日趋完善并进入了一个崭新的阶段，金刚石串珠锯为大理石矿山的回采带来一场技术革命。目前，回采花岗石用的金刚石串珠锯也逐步投入使用，如意大利Marini Quarries Group的和印度Dazzini Macchine的都是生产串珠锯的知名厂家。利用金刚石串珠锯回采花岗石的经济效益和社会效益也日益提高，其设备和技术得到了企业和专家的认可和赞赏，这又推动了金刚石串珠锯研制工作的进一步发展，使其技术越来越完善，花岗石矿山的回采即将进入一个新的历史阶段。 在我国，对金刚石串珠锯的研究起步比较晚，生产串珠锯的厂家也只有几家，且规模不大，而使用串珠锯进行花岗石回采的矿山就更少了。究其原因，主要是金刚石串珠锯的性能参数不能很好的与花岗石的岩石特性相匹配，工艺、运动参数不合理，另外，大多数人将金刚石串珠锯锯切石材板材制品的费用概念直接用于石材回采中，致使效率低、成本高成了金刚石串珠锯的代名词，用户无法接受，从而制约了串珠锯的使用和推广。 针对目前存在的问题，我们在研究金刚石串珠锯锯切技术的基础上，重点考虑了我国石材矿山的地质特点和岩石特性，对串珠锯的结构和运动参数进行了优化和改进，并综合考虑了花岗石的矿物组成对串珠锯锯切性能的影响，选择串珠绳的合理结构，研制出了新一代金刚石串珠锯，使其能够适应花岗石多变的回采环境，工作在一个最佳的锯切状态下，达到最好的切割效率和加工质量，降低生产成本。该金刚石串珠锯不仅应用于花岗石矿山的回采，而且还可用于大理石矿山的回采、混凝土的切割、板材切割等。 3 新型金刚石串珠锯的设计 3.1 总体设计 在结构上，该串珠锯由动力机构、转角机构、行走机构及控制系统等组成，结构示意图如图2所示。动力机构是驱动主驱动轮转动，带动串珠绳实现切削作用；转角机构使整个动力机构在垂直面内做0o—360o转动，实现串珠锯任意方向切割；行走机构保证串珠绳在切削时所需的张紧力和进给速度；控制系统是控制、检测主驱动轮切削速度、串珠绳张紧力、行走机构运动速度以及调整回采方向的电气部分。 1—行走机构 2—转角机构 3—动力机构 4—串珠绳 图2 金刚石串珠锯结构示意图 3.2 功能模块化设计 通过对串珠锯的结构功能分析，按照模块化设计思想，我们将串珠锯的动力机构、转角机构、行走机构及控制系统分别划分为驱动功能模块、导向功能模块、行走功能模块和控制功能模块，如图3所示。 图3 串珠锯的功能模块 3.2.1驱动功能模块 驱动功能模块包括电机、联轴器、主驱动轮等。电机具有制动功能，能在紧急情况下立即停机，提高了串珠锯工作的安全可靠性；为了增大串珠绳在主驱动轮上的包角，设置了两个能自由调整的导向轮；驱动功能模块可以整体卸下，来更换不同电机功率和主驱动轮直径的驱动功能模块，以适应不同的回采要求，而其他机构不需调整，实现了一机多用，同时也降低了投资成本。不同驱动功能模块的技术参数如表1所示。 表1金刚石串珠锯驱动功能模块技术参数 主电机功率 (kw) 驱动轮直径 (mm) 串珠绳线速度 (m\s) 进给速度 (mm\min) 可带绳长 (m) 55 45 37 1200 1000 800 20～50 20～45 20～40 0～250 0～250 0～250 20～120 20～100 20～80 3.2.2导向功