钢筋矫直切断机的设计.doc

11绪论CAD图纸，联系15389370611国内外钢筋矫直切断技术的发展状况钢筋矫直切断机在建筑行业运用广泛，国内外对钢筋矫直切断机的研究也比较多，国内对于钢筋矫直切断机的需求空间很广，但国内的矫直切断机只能满足一般的需求，对于一些矫直精度较高，切断质量要求也较高的钢筋就无法满足了，需要从国外进口有关设备，总体来说国内的技术还落后于国外。由于冷轧带肋钢筋需要经矫直切断后才可使用，但目前对于冷轧带肋钢筋矫直的理论研究还不是很完善，冷轧带肋钢筋矫直的无划伤问题一直没有得到很好的解决，冷轧带肋钢筋矫直机的系统参数设计也主要是依据普通圆钢筋矫直机的有关参数。国内还没有能满足矫直性能要求的数控冷轧带肋钢筋矫直切断机，而从国外进口一台数控冷轧带肋钢筋矫直切断机需要8万美元，一般用户难以承担。市场上急需一种矫直质量较好、自动化程度及生产效率较高的矫直切断机。国内的机器最缺少的技术就是矫直技术了，而这一方面国际上有些国家发展的较好，如前苏联，德国和日本在这方面起步较早。国内有关技术人员也在矫直理论和技术的研究方面作出了很大的努力，其中有部分成果的水平居领先地位，如列入1998河北省企业技术开发第二批计划的GTK6/12数控冷轧带肋钢筋矫直切断机已经解决了有关技术上的难题其水平已达到国内领先地位，它在提高矫直质量、保证矫直后钢筋表面无划伤的基础上，采用了数控技术，提高了自动化程度，实现了自动定长切断、记数（钢筋长度、单根重量、总重、钢筋总数）及自动停车等功能。12冷轧带肋钢筋的概述121钢筋的种类2建筑上常用的钢筋分为热轧钢筋，冷拉钢筋，热处理钢筋，钢丝和钢绞线等许多类。在常温下对钢筋进行加工称为“冷加工”。用冷加工方法可以使热轧钢筋的强度得以提高，是节约钢材行之有效的方法之一。常用的冷加工方法有冷拉和冷拔两种，近十年来，又发展了冷轧和冷轧扭等方法。冷轧带肋钢筋是采用强度较低，塑性较好的普通低碳钢或低合金钢热轧圆棚条钢筋为母材，经冷轧或冷拔工艺减径后在其表面冷轧成具有三面或两面月牙形的钢筋。轧制冷轧带肋钢筋的普通低碳钢牌号为Q215和Q235热轧圆盘条钢筋，低合金钢牌号有24MnTi和20MnTi等热轧圆盘条钢筋。鉴于目前国内生产的冷轧带肋钢筋的母材品种较多，冷轧加工工艺也不尽相同，冷轧带肋钢筋的强度差异较大，国际冷轧带肋钢筋将冷轧带肋钢筋分为LL550、LL650、和LL800三个级别。在本课题中所设计的钢筋基本性能。LL550级钢筋强度较低，主要用以替代钢筋混凝土结构中的小直径热轧I级光圆钢筋，做钢筋混凝土机构中的受力钢筋、架立钢筋、分布钢筋。LL550级钢筋宜用Q215热轧圆盘防金轧制，钢筋的公称直径有4、5、6、7、8、9、10、12mm八种规格。冷轧带肋钢筋是近三十多年国外发展的一个新钢种，具有抗拉强度高和延伸率好的特性，与普通热轧线材比较，可节约金属材料3040%以上，并使钢筋混凝土强度和预应力混凝土构件强度提高，节约水泥。1968年由德国、荷兰、比利时研制成功，七十年代在欧美得到了大力发展应用，并有各自相应的国家标准。我国起步较晚，自八十年代后期起，我国开始引进冷轧带肋钢筋生产设备。先后有南京、苏州、上海、青岛等地分别从德国、意大利等国引进11套设备。九十年代中期又有安徽、广东、江苏等省的合资或外商独资企业，从国外引进几条生产线。与此同时，国内有些科研单位和企业着手研制或仿制冷轧设备。迄今已有十多个单位在生产和销售冷轧带肋钢筋全套设备，分布于北京、辽宁、江苏、河北、天津等地。国家科委已将冷轧带肋钢筋列入国家重点推广项目。建设部将它纳入“九五”期间建筑业重点推广的10项新技术之一。1997年8月，建设部将国家跨世3纪重大技术推广工作命名为“广厦工程”，冷轧带肋钢筋的推广作为“广厦工程”的先期启动项目最先开始实施。据不完全统计，仅1998年全国的推广量已超过60万吨。用于城乡住宅及公共建设的建筑面积达1.5亿平方米，今后还将有较大的增长。1.22冷轧带肋钢筋的表面形式我国生产的冷轧戴了钢筋大部分为三面带有月牙形横肋，钢筋的外形如图1-1示。横肋沿钢筋横截面周圈上分布，且其中必须有一面的方向与另两面反向。肋中心线与钢筋纵轴夹角B为40°60°。肋两侧面与钢筋表面斜角a不得小于45°。肋间隙总和tf应不大于公称周长的20%，即0.2tfd。相对肋面积f按下式计算：sinRrKFfdc式中K=3（三面带肋）；F一个肋的纵向截面积：B肋与钢筋轴线的夹角；D钢筋公称直径；C肋的间距。在生产实际中，除三面冷轧带肋钢筋外，还有少数厂家生产两面带肋的冷轧钢筋，有的生产表面有压痕的冷轧带肋钢筋。个别厂家还生产表面带阴螺纹的冷轧钢筋，以减少肋造成的应力集中现象。4根据许多单位所做的材料性能实验，两面冷轧带肋钢筋与三面冷轧带肋钢筋的力学性能并无显著的区别。GB13788-92和冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程未将两种带肋钢筋的力学性能加以区别。同时考虑到三面冷轧带肋钢筋应用最广泛，在本文设计计算中将参考三面冷轧带肋钢筋的各方面参数。1.2.3冷轧带肋钢筋基本性能由图1-2可知，冷轧带肋钢筋均无物理屈服点的硬钢，则条件屈服强度采用0.2，图中所示，其曲线表现一段较长的非弹性过程，说明弹性和塑性关系比较优化，综合力学性能较好。对于LL550级钢筋，0.2相当于0.91b，伸长率按10计算，在新制定的国家标准中，LL550级钢筋伸长率108%，与国际标准规定相同。LL550级冷轧带肋钢筋的曲强比在0.9左右。JGJ95-95编制组根据LL550，LL650和LL800级三种强度级别，测得冷轧带肋钢筋的弹性模量变化范围为（1.8881.984）x5210/Nmm，钢筋的弹性模量E=1.9x5210/Nmm.13课题的提出和意义我们所设计的该种钢筋切断机在参考国内已有机型的基础上加以改进，减低了成本，在矫直技术上又加以改进，增加了行程开关使其可以自动定长切断，承料槽也加以改进，使得钢筋可以自动落下，上面研究重点即课题研究内容：1.针对冷轧带肋钢筋，提出新的系统参数设计，提高矫直质量、保证矫直后钢筋表面无划伤。2.针对新的辊系配置方案，确定力学模型，精确矫直功率计算。3.提高效率，使得矫直速度达到36m/min,提高了效率，但提高矫直速度的同时又要保证矫直质量。4.定尺切断，在36m/min的条件下进行切断，且达到切断误差小于5mm。5.采用行程开关提高自动化程度。实现自动定长剪切，钢筋可以自动落料。52钢筋矫直理论及金属材料的弹塑性弯曲21矫直理论与技术总体概况冷轧带肋钢筋具备十分显著的社会效益和经济效益，因此将得到广泛应用。但是由于冷轧带肋钢筋直径较细和受加工方法的限制，一般都是成卷供货。在使用过程中，除采用长线台座先张法生产预应力空心板等构件不存在矫直外，采用短线法生产预应力构件以及做非预应力钢筋用时，一般多需要经过矫直处理后方可以使用，否则混凝土构件中的曲折钢筋将会影响构件受力性能。因此，钢筋矫直是钢筋加工中的一项重要工序。钢筋矫直切断机能自动矫直和定尺切断钢筋，并可清除钢筋表面的氧化皮和污迹。同时要求矫直后钢筋表面无划伤、无扭转、强度不受损失、切断长度准确。因此，对冷轧带肋钢筋采用的精整技术矫直工艺和技术的研究，其作用就愈为突出。对矫直技术和理论的研究，目的在于正确的分析和描述矫直过程中呈现的一系列现象，寻求和实际相吻合的规律；确定矫直参数见的相互关系，用以指导生产；研制和开发新型、高效、高精度的矫直设备，使钢材产品的质量和精度不断得到提高。国外对矫直理论和技术的研究起步较早，具有相当的广泛性，取得了许多研究成果。许多成果已应用于实际生产中，产生了巨大的经济效益。矫直技术发达的国家，如前苏联、德国、英国和日本等，从四十年代起，生产的矫直设备就形成了系列产品，在矫直理论、工艺和设备的研究方面也作了大量的工作，并取得了一批较有影响的成果。国内有关的技术人员在矫直理论和技术的研究方面亦作出了很大的努力，使矫直理论和技术的研究工作得到了广泛的重视，并取得了不少令人属目的研究成果。其中部分成果的水平居领先地位。随各行业对矫直设备的种类、数量日益增6加的需要，我国目前已形成了自行设计和生产板、带、线、型、管材的矫直设备的能力，设备的精度和控制水平也不断提高。在引进和吸收国外先进的矫直设备和技术的基础上，更加高效，高精度的矫直设备相续问世，不断的推动矫直理论和技术的研究工作向前发展。211国内外对矫直理论和技术的研究综述新的矫直设备的出现及矫直技术的新发展，必然在很多方面引起对矫直理论和技术的深入研究。目前，国内外有关这方面的研究工作抓哟集中在以下几个新型矫直设备的研制、开发和改进；产品矫直精度的提高？。212矫直基本理论和技术的研究在矫直基本理论和技术的研究方面，国外发展的较早。二十世纪六十年代，前苏联的一些研究人员就发表了全面系统的论述和分析管材的矫直理论、矫直工艺以及介绍管材矫直机的基本型式和结构的文献？/近些年来，国内外的科技人员对矫直参数问题作了很多研究。Ruppin深入探讨了多辊弯曲矫直过程中轴向拉伸载荷和压下量的关系，并对压下量和矫直效果的关系做了详细的研究，得到了一些有意义的结论；RrdolfBruhl应用旋转矫直机矫直，深入研究了矫直工艺对线材性能的影响，给出了详细的实验数据，指出钢筋矫直后一般表现为延伸率增大，强度降低，矫直后抗拉强度值平均下降5%？。德国的W.Uerche分析了辊式矫直提高棒、带性能的先决条件和可能性？；FryderykKnap认为弯曲后的残余应力是弯曲时的应力和卸载应力的集合叠加，最大残余应力发生在介于线材中心和表面的区域，弯曲半径越小，残余应力越大，其研究结果表明，辊式矫直也可以看成弯曲变形，多辊单方向矫直就可以显著降低残余应力，矫直过程中大的弯曲半径对残余应力的消除是有利的？。同时许多研究人员对矫直机结构参数也进行了较为深入的研究。结构参数包括矫直辊的倾斜角度、反弯曲率、接触长度、辊身长度及辊型曲线等，而对矫直辊辊型的设计和研究一直是矫直机结构单数研究的中心。资料针对在管棒材矫直机的辊型研究中均假定矫直过程中管棒材是理想圆柱体，而与实际情况中管棒材均呈弯曲状态的情况不相符合的问题，作者由等距曲面的观点出发，研究了管棒材呈弯曲状态时与之接触的辊型曲面，而且讨论了矫直辊的角度调整问题，使得在实际中得到更好的接触状态。文献中/则简化现有的辊型曲线的理论公式，通7过引入无量纲的中间变量U，使得用参数方程表达的辊型曲线方程式变得便于记忆和求解。文献中对有关问题的简单、直观及实用的处理方法在设计中有较好的借鉴作用。文献5在国内外对辊型研究成果的基础上，对直圆材全接触双曲线辊型的研究成果进行了系统的总结，并提出了高度概括性的意见，找出了更为简明的计算方法和辊型曲线的作图方法。在文献13中德国的W.Guericke确定矫直扭矩时，考虑了塑性变形区的长度和旋转弯曲的变形能，使得计算结果的精度得到提高；文献14对“313”钢管矫直机的矫直力、矫直功率的计算进行了分析，并引入了叠加原理，对矫直机的设计工作有一定的参考价值。213对矫直设备和矫直质量的研究对于理论的研究就是为了更好的指导实践，所以改进现有的矫直设备，研制和开发新的设备以及不断的提高矫直质量，一直是研究工作者的目标。文献1523均涉及了这个问题，其中，文献15对提高管材的矫直精度的途径进行了探讨和试验。提出了“综合矫直”的理论观点，使多种矫直效果叠加和巩固，进而提高了矫直效果。文16论述了提高矫直质量的先觉条件和可能性，即增加被矫轧材的塑性变形区的长度。文献1723各自发表了所研制的管材的新型矫直机，从各个不同的角度使管棒材矫直的精度、生产率和矫直机的适用范围等个方面得到了提高。在众多的文献中，文献3/在使矫直理论系统化方面进行了总结。提出了在各种矫直条件下矫直机的力能参数、工艺参数和结构参数的计算和确定方法；同时还介绍了许多现代矫直技术和工艺。22对钢筋类金属材料弹塑性弯曲的分析221概述钢筋在矫直机上被矫直,是通过自身的弹塑性弯曲变形来实现的。因此，探究钢筋的矫直原理以及制定矫直方案应从研究金属材料的弹塑性弯曲变形着手。金属材料的弹塑性弯曲变形过程在外力矩作用下的弯曲阶段和外力矩去除后的弹性恢复阶段组成。金属材料在外力矩的作用下弯曲时，除中性层因应力为零不会变形外，其它各层纵向纤维都要发生伸长或缩短的变形。外力矩去除后的变形恢复是个内力释放过程，亦称弹性恢复。