本文中的教导涉及平锯，更具体地涉及用于具有大直径锯片的高功率平锯的锯片轴驱动器。
背景技术：
平锯通常用于切割混凝土和沥青。平锯通常使用内燃发动机或电马达来给锯片供电和推进整个平锯。为了将动力从马达传递到锯片，通常采用皮带传动技术。锯片是旋转的圆形锯片，用于实现有效锯切性能的常用经验法则是锯片应旋转，使得锯片的外周以最佳设计速度行进或不超过约65m/s。这是许多锯片的设计标准。由于平锯被设计成以一定的锯片直径或至少以一定范围的锯片直径操作，所以从马达到锯片的皮带传动的传动比要满足上述标准。然而，特别是在具有大直径锯片的高功率平锯领域，这通常意味着在马达的输出和锯片轴之间需要诸如齿轮箱或起重轴的大幅减速齿轮。这会导致不期望的功率损耗，而且增加复杂性。切割深度受锯片轴皮带轮尺寸的限制，而皮带轮尺寸也是获得正确锯片速度的一个限制因素。锯片驱动经常出现的另一个问题是皮带打滑和/或过度磨损。当皮带老化、拉伸和/或磨损时，例如当使用仅具有一个或两个气缸的内燃发动机时，这个问题更常见，其原因是发动机运行造成活塞的明显功率脉冲。锯片切割材料时施加在锯片上的载荷也不同，这进一步导致上述问题。因此，长期以来一直需要一种用于高功率平锯的锯片轴驱动器，其能够减轻上述一些或全部问题。相关技术可以参考例如us20150217472a1、us8998684b2、us20120180773a1、cn203031689u、gb2436604a、us9151366b2、kr675664b1、us9097313b2、kr2008035251a、us20020117161a1、us20120068525a1、us7222618b2、us4664645a、us5429420a。
技术实现要素：
本文中的教导的一个目的是提供一种具有大直径锯片的高功率平锯，其包括比现有技术先进的锯片轴驱动器。该目的通过具有所附独立权利要求中所述特征的概念来实现；其优选实施例由相关从属权利要求限定。
根据本文中的教导的第一方面，提供了一种具有大直径锯片的高功率平锯。所述平锯包括马达和锯片轴驱动器(bladeshaftdrive)。所述锯片轴驱动器包括第一皮带轮、第二皮带轮以及皮带，所述第二皮带轮直接连接到锯片轴。所述第一皮带轮具有比所述第二皮带轮的直径小的直径，并且所述锯片轴驱动器还包括可变皮带张紧器，所述可变皮带张紧器被布置成向所述皮带的平坦侧或肋侧(ribbedside，有棱纹侧)施加可变力。所述第一皮带轮直接连接到作为所述马达的曲轴/转子的延伸部的动力输出轴，并且所述第一皮带轮和所述第二皮带轮通过所述皮带直接旋转连接，其中所述皮带是低型面(lowprofile，低轮廓)皮带，例如多v带(polyvbelt，多楔带)，从而为所述锯片提供合适的圆周速度。所述锯片轴驱动器的所述可变皮带张紧器包括弹性部件，所述皮带张紧器还包括用于与所述皮带接触的可旋转惰轮和将所述惰轮连接到所述弹性部件的枢转臂。
通过提供一种用于具有大直径锯片的平锯的锯片轴驱动器，由于其能够获得足够的减速比以达到期望的锯片圆周速度并因此实现期望的性能，可以从驱动器移除任何起重轴或其它附加传动装置。因此，可以提供具有较低复杂性的更高效的平锯。
皮带张紧器有利于低型面的多v带的使用，因为它稳定了皮带中的静止张力，并且将吸收由马达的负载波动和功率脉冲所导致的皮带松弛。
在本文中的教导的一个实施例中，皮带张紧器的弹性部件是橡胶扭杆。橡胶拉杆需要很少润滑或不需要润滑，并且由于金属与金属之间的摩擦减小，所以只受到轻微磨损。
在另一个实施例中，锯片经由凸缘附接到锯片轴，其中所述凸缘的直径和所述锯片的直径之间的比率大约为1比6。凸缘和锯片的直径之比是影响安全的重要因素，如果凸缘对于锯片来说太小，摇晃和不均匀切割的风险将增加。对于任何给定的锯片直径，凸缘也将是切割深度的限制因素。
在一个实施例中，对于大约30英寸(约760mm)的锯片直径，锯片轴驱动器从动力输出轴到锯片轴的减速比在1:3.6到1:1.5之间的范围内，优选大约1:2。上述减速比是有益的，因为其使得锯片轴驱动器能够充分地降低从马达的动力输出轴到锯片轴的旋转速度，以达到直径大于25″的锯片的优选圆周速度。
在本文中的教导的一个实施例中，所述第二皮带轮的外径小于锯片直径的1/6。因此，第二皮带轮及其周围皮带的直径不会成为锯切深度的限制因素，因为它将小于凸缘直径。
在一个实施例中，锯片的直径约为25英寸(约635mm)或更大。
在又一实施例中，所述低型面皮带，例如多v带，具有选自ph、pj、pk、pl和pm构成的组中的iso9982标准皮带型面，优选皮带型面为pk。上述皮带是低型面皮带，带肋不太突出。由于这些类型的皮带与平锯上使用的普通v形皮带相比，可以实现较小的皮带轮直径和弯曲半径，所以可以增加比率。
在一个实施例中，马达是额定功率输出大于25马力(约18.6kw)的内燃发动机。
在另一个实施例中，内燃发动机包括一个至四个气缸，优选两个气缸。
在一个实施例中，马达是额定功率输出大于25马力(约18.6kw)的电马达。
在又一实施例中，对于大约30英寸(760mm)的锯片直径，所述低型面皮带包括17至30个纵向肋，优选大约25个纵向肋。低型面皮带上的肋的数量与皮带轮和皮带之间的摩擦力密切相关，从而也与皮带能够传递的动力密切相关。上述范围已经证明是有益的，因为皮带能够在不发生任何明显滑动的前提下传递足够量的动力。
附图说明
下面将参考附图更详细地描述本文中的教导的实施例，附图示出了关于如何将实施例转化为实践的非限制性示例，其中：
图1示出了根据一个实施例的平锯的透视图，
图2示出了根据一个实施例的锯片轴驱动器的示意性轮廓的侧视图，
图3示出了根据一个实施例的锯片轴驱动器的示意性轮廓的横截面俯视图，以及
图4示出了根据一个实施例的诸如多v带等的低型面皮带的横截面图。
具体实施方式
下面将参考附图更全面地描述所公开的实施例，附图示出了本发明的某些实施例。通篇之中相同的附图标记表示相同的部件。
图1示出了根据一个实施例的高功率平锯10的透视图。平锯10包括马达11，优选为内燃发动机11，其额定功率输出大于25马力(18.6kw)，并且包括一个至四个气缸。内燃发动机11被配置成在大约1000rpm至4000rpm之间运行，优选地在大约3000rpm至3600rpm时达到其扭矩和功率的峰值。必须考虑内燃发动机的工业标准转速。马达11也可以是电马达11，其配置成实现至少25马力(18.6kw)的功率输出。电马达可以是例如无刷直流马达、开关磁阻马达、通用马达或交流马达。这些示例不应被看作是限制性的，可以使用能够传递指定功率输出的任何电马达。锯片12是大直径锯片12，具有大约25英寸(约635mm)或更大的直径。马达11经由锯片轴驱动器1连接到锯片轴9和锯片12。锯片轴驱动器1包括用于驱动锯片轴9并进而驱动锯片12的低型面皮带6，例如多v带。
锯片轴驱动器1还包括第一皮带轮2和第二皮带轮3，所述第一皮带轮2具有比所述第二皮带轮3的直径小的直径，以实现马达11和锯片轴9之间的减速比。这是必要的，因为大多数锯片12被设计成当锯片的圆周速度在65m/s左右或低于65m/s时切割性能最佳。因此，锯片轴驱动器1必须降低从马达11动力输出轴8到锯片轴9的旋转速度。动力输出轴8或输出轴是供马达11传递动力的轴，优选地，是所述马达11的曲轴或转子的延伸部。减速比需要在1:3.6至1:1.5之间，由锯片的实际直径决定。对于大约30英寸(760mm)的锯片直径，优选的减速比大约为1:2。对于大直径锯片12，即直径超过25英寸的锯片，需要上述减速比。第一皮带轮2和第二皮带轮3通过低型面皮带6直接旋转连接，因此一个皮带轮的旋转将导致另一个皮带轮的旋转，不需要中间轴或传动装置来实现上述减速比。
同时参照图1、2和3，第一皮带轮2连接到动力输出轴8，动力输出轴8优选是所述马达11的曲轴/转子的延伸部，从而避免动力输出轴8和马达11的曲轴/转子之间的任何齿轮传动。在一个实施例中，该延伸部可以是单独的轴，例如通过花键连接或离合器连接到曲轴/转子的短轴。曲轴的延伸部延伸而穿过的马达壳体中的开口可以进一步包括衬套和/或轴承，以支撑轴8并确保例如润滑剂不会从马达11泄漏。
第二皮带轮3与锯片轴9连接，锯片轴9又经由凸缘7与锯片连接。第一皮带轮2和第二皮带轮3可以通过花键连接、紧固件或用于将皮带轮固定到轴上的任何其它公知装置连接到它们的各自的轴8、9上。
如图1所示，锯片轴9可以延伸到平锯10的相对于锯片轴驱动器1而言的相反侧，并经由凸缘7连接到位于平锯10的该侧的锯片12。图3中示出了另一替代方案，其中凸缘7和锯片轴驱动器1位于平锯10的同一侧。锯片轴9可旋转地附接到平锯10。锯片12通过紧固件，例如一个或多个螺母、螺钉或螺栓，而被安装到锯片轴凸缘7上。凸缘7的直径至少是锯片直径的六分之一，这对于避免摇晃和不均匀切割是必需的。由于期望对于任何给定的锯片直径实现更大的锯切深度，锯片和凸缘之间的上述关系是一个限制因素，因为决不能为了实现更大的锯切深度而损害安全性。
锯切深度也与实现锯片轴驱动器1的高减速比的期望相冲突，因为实现高减速比要求增大第二皮带轮3的尺寸并减小第一皮带轮2的尺寸。第二皮带轮3不应大于凸缘7，因为这将限制锯切深度。平锯通常被配置成锯切深度可以变化。这可以通过多种方式来实现，一个方式是可以将轮安装在夹具上，该夹具可以由锯10的操作者降低和升高。通过降低和升高轮，锯围绕两个后轮枢转(在锯片12安装在锯10的前部的情况下，如图1所示)，从而实现锯切深度的变化。当锯切深度增加时，锯10的限制部件最好是凸缘7，而不是第二皮带轮3。此外，第一皮带轮2的尺寸的减小也受到例如动力输出轴8的尺寸和皮带特性的限制。
在现有技术中，考虑到上述情况，为了获得合适的减速比，通常使用齿轮箱或起重轴。然而，这会导致平锯的整体效率降低，并增加锯片轴驱动器的复杂性。对于具有大锯片直径的高功率平锯来说，实现正确的减速比尤其困难，因为较大的锯片需要较高的减速比。申请人通过深刻的和创造性的推理认识到，通过提供本公开所规定的具有低型面的多v带6以及皮带张紧器4，可以获得足够的减速比，同时不需要齿轮箱或起重轴。该锯片轴驱动器1的功能由于皮带张紧器4的可变性而得到改善，这意味着它被布置成改变施加到皮带6上的力。这样，皮带张紧器4是动态的，因其提供变化的动态力，而不是固定的或静态的。可变皮带张紧器4显著降低了皮带打滑的风险，并且张紧器4吸收由于内燃发动机11的波动和功率脉冲所导致的皮带6的松弛。
如图2所示，皮带张紧器4将力施加到低型面皮带6的没有肋61的一侧，即平坦侧。然而，皮带张紧器4也可以向皮带6的肋侧施加力。所施加的力根据需要变化以保持皮带6张紧。皮带张紧器4包括枢转臂41和惰轮42。惰轮42可旋转地连接到枢转臂41，并且布置成使得惰轮与皮带6接触。枢转臂41的与惰轮42相反的一端被连接到弹性部件43，例如扭杆或扭簧，该弹性部件允许枢转臂41以弹性方式枢转并向皮带6施加可变力。在一个实施例中，弹性部件43可以是橡胶扭杆。在图3中，可以从俯视图看到锯片轴驱动器1，该俯视图还示出了锯片轴9和动力输出轴8。如上所述，动力输出轴8优选是马达11的曲轴/转子的延伸部。
由于大量的扭矩和动力通过动力输出轴8传递到第一皮带轮2，所以保持动力输出轴8的直径尽可能大以使其能够承受高负载是有利的。然而，这与减小第一皮带轮2的直径以增加减速比的期望相冲突，该期望强调要求使皮带6的肋的突出部，即皮带的型面，尽可能低。由于减小皮带6的肋61的突出部降低了其传递扭矩的能力，并且增加了例如皮带打滑的风险，所以对于减小第一皮带轮2的直径而言，这不是显而易见的解决方案。
然而，如上所述，通过增加在不同负载条件下协调皮带6张力的皮带张紧器4，以及选择皮带6的肋的数量(如下文所描述)，能够提供具有低型面皮带6的锯片轴驱动器1。这是通过大量的测试实现的，通过测试申请人发现可以实现期望的减速比，从而达到锯片周边65m/s的最大速度，同时无需使用任何其他用于具有大直径锯片的高功率平锯的传动装置。参照图4，可以看到示例性低型面皮带6，例如多v带，的横截面图。皮带6优选地包括25个纵向肋61，然而，肋61的数量可以在17至30的范围内。第一皮带轮2和第二皮带轮3包括用于与皮带6的肋61相互作用的相应数量的槽。皮带6的型面可以是iso9982标准型面ph、pj、pk、pl和pm中的任何一种。由于这些型面在iso9982中有所描述，因此在本公开中将不再进一步详细描述。优选的皮带型面是pk。然而，也可以使用在iso9982中定义或未定义的其它较低型面的多v带型面。
应该注意的是，本发明的概念决不限于本文描述的实施例，并且在不脱离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，若干修改是可行的。例如，可以使用两个或更多个分离的多v带。