GQ70型钢筋切断机的设计

GQ70 型钢筋切断机的设计 摘 要 钢筋切断机是把钢筋切成所需长度的专用机械 ,在大型建筑工地上的应用非常广泛。钢筋切断机分为机械传动和液压传动两种。机械传动式钢筋切断机 ,工作时大都采用电动机经一级三角带传动和二级齿轮传动减速后 ,带动曲轴旋转 ,曲轴推动连杆使滑块和动刀片在机座的滑道中作往复直线运动 ,使活动刀片和固定刀片相错而切断钢筋。 GQ70型钢筋切断机，其剪切运动是由一偏心轮连杆机构完成的。但是由于切断机机体内腔狭小，在装配曲轴连杆时比较困难。尤其是在使用中发生故障需要维修时，拆卸曲轴连杆更加不容易，给维修造成很大 的不变，因此在不改变设备功能的情况下，我对曲轴连杆机构做了一些改进。改进后的偏心轮结构直接从机体的注册孔中装入和取出。而不必拆卸连杆，大大简化了装配程序，减轻的工人的劳动强度。同时也极大的方便了维修，还简化了零件的工艺过程，取得良好的经济效益。 关键词 钢筋切断机；偏心轮；曲轴连杆机构 Design of GQ70 Reinforcing Steel Cutting Machine Mechanical Design, Manufacturing and Automation Major LIANG Yue geng Abstract: Reinforcing steel cutting machine is used to cut the required length of steel machinery specialized for large construction sites in the application of very extensive. Reinforcing steel cutting machine into mechanical transmission and hydraulic transmission of two. Mechanical transmission reinforced cutting machine, working mostly used as a V-belt drive motor and gear drive slow down after two, driven crankshaft rotation, promoting the crankshaft and connecting rod to move the slider blade in the frame of the chute in a reciprocating linear motion So that the activities of the blade and a fixed blade and cut off the wrong steel. GQ70-steel cutter, whose movement from one type of the crankshaft linkage to complete. However, due to cut off the small inner cavity of the body, in the assembly when the crankshaft link more difficult. Especially in the use of a fault in need of repair, demolition crank link more difficult to repair a big change, so do not change the function of the equipment under the circumstances, we have made some improvement to crank linkage. The improved structure of the cam directly from the body of the aircraft registered in the hole and GQ70 型钢筋切断机的设计 packed out. Without dismantling the link, greatly simplifies the assembly, reducing labor intensity of workers. But also greatly facilitate the maintenance, has also simplified the process of parts and achieved good economic returns. Key words: Reinforcing steel cutting machine； eccentric wheel ；Crankshaft Linkage GQ70 型钢筋切断机的设计 目 录 1 引言 . 1 1.1 国内外的发展趋势 . 1 1.2 本课题的研究背景与主要工作 . 2 2 GQ70钢筋切断机传动机构分析 . 2 2.1 钢筋切断机总体装配图 . 2 2.2 钢筋切断机构工作的原始数据 . 3 2.3 钢筋切断机构的设计分析 . 3 2.4 钢筋切断机构主要设计内容 . 3 2.5 钢筋切断机构方案的选择 . 4 2.5.1 传动方案的确定 . 4 3 钢筋切断机构设计计算 . 4 3.1 电动机的选择 . 4 3.1.1 计算剪切力 P . 4 3.1.2 切断机匹配电动机功率理论计算 . 5 3.2带的选择 . 5 3.2.1 带的计算 . 5 3.2.2带的根数确定 . 6 3.3减速器的设计 . 7 3.3.1总传动比的确定和分配各级传动比 . 7 3.3.2 机械传动系统运动和动力参数的计算 . 7 3.3.3 齿轮传动设计 . 8 3.3.4 轴的设计 . 13 3.3.5平键的选择与校核 . 15 3.3.6 轴承的组合设计 . 16 3.3.7 减速器附件的选择 . 16 4连杆的设计 . 18 5部分零部件加工工艺规程的编制 . 19 6 应力计算 . 20 6.1 正应力计算 . 20 6.2 计算剪切力 P . 20 7 机械式钢筋切断机调整及保养的使用 . 21 GQ70 型钢筋切断机的设计 7.1 钢筋切断机的使用调整 . 21 7.2 保养 . 23 7.3 安全一般规定 . 24 结论 . 25 参考文献 . 26 致 谢 . 26 GQ70 型钢筋切断机的设计 1 1 引言 1.1 国内外 的 发展趋势 国内外切断机的对比：由于切断机技术含量低、易仿造、利润不高等原因，所以厂家几十年来基本维持现状，发展不快，与国 外同行相比具体有以下几方面差距。 1)国外切断机偏心轴的偏心距较大，如日本立式切断机偏心距 24mm，而国内一般为 17mm看似省料、齿轮结构偏小些，但给用户带来麻烦，不易管理因为在由切大料到切小料时，不是换刀垫就是换刀片，有时还需要转换角度。 2)国外切断机的机架都是钢板焊接结构，零部件加工精度、粗糙度尤其热处理工艺过硬，使切断机在承受过载荷、疲劳失效、磨损等方面都超过国产机器 3)国内切断机每分钟切断次数少国内一般为 28 31次，国外要高出 15 20次，最高高出 30次，工作效率较高。 4)自动化水平 不高，国内钢筋切断机的控制精度较低，不适合上工一化加工作业。而国外钢筋切断机的操作控制技术和计算机、电子技术的应用都处于较高水平，机电液一体化程度较高，可以工厂化生产建筑用各种形式的钢筋。 5)国外机型一般采用半开式结构，齿轮、轴承用油脂润滑，曲轴轴径、连杆瓦、冲切刀座、转体用手工加稀油润滑国内机型结构有全开、全闭、半开半闭 3种，润滑方式有集中稀油润滑和飞溅润滑 2种。 6)国内切断机外观质量、整机性能不尽人意；国外厂家一般都是规模生产，在技术设备上舍得投入，自动化生产水平较高，形成一套完整的质量保证加工体 系。尤其对外观质量更是精益求精，外罩一次性冲压成型，油漆经烤漆喷涂处理，色泽搭配科学合理，外观看不到哪儿有焊缝、毛刺、尖角，整机光洁美观。而国内一些一些厂家虽然生产历史较长，但没有一家形成规模，加之设备老化，加工过程 拼体力、经验，生产工艺几十年一贯制，所以外观质量粗糙、观感较差 3。 从钢筋切断机械的发展趋势看，随着建筑设计与建筑施上技术的国际化，建筑工程设计与应用钢筋必将进入商品化供应时代，即根据建筑配筋表采购钢筋，钢筋加上山现场加上转成上 )一化生产，商品化供应钢筋。而钢筋的上 )一化生产就要求钢筋切断机 必须实现自动控制一一钢筋自动送料，定尺后自动切断、落料。 同时国外的产品充分融合液压技术、机械技术、电子技术等，形成机电液一体化综合控制技术，充分发挥各自的优势，体现综合最优驱动及控制能力。因此，钢筋切断机不但要求实现定长剪切的高精度控制，同时要求其具有相对高的生产效率。所以，如何使钢筋切断机的机电液系统有机地高度集成，充分发挥各自优势，将是今后研究的主要方向。 GQ70 型钢筋切断机的设计 2 1.2 本课题的研究背景 与主要工作 钢筋切断机是钢筋加工必不可少的设备之一，它主要用于 建筑的钢筋剪切及工业下料 ,房屋建筑、桥梁、隧道、电站、大型水利等工 程中对钢筋的定长切断 。 钢筋切断机与其它切断设备相比，具有重量轻、耗能少、工作可靠、效率高等特点，因此近年来逐步被机械加工和小型轧钢厂等广泛采用，在国民经济建设的各个领域发挥了重要的 作用。 在本设计中，针对 GQ70 钢筋切断机传动机构进行设计，分析机构的工作原理及工作条件等，深入理解传动机构的各部件的工作参数。主要有电动机、制动器和联轴器的型号选择，齿轮 、轴和 轴承 的计算与选择，减速器在 传动 机构中发挥着重要的作用，因此，减速器的设计是本文的重点，并且在后期对减速器进行实物加工，确保在实际中也能得到应用。 2 GQ70 钢筋切断机传动 机构 分析 2.1 钢筋切断机 总体 装配图 图 2-1切断机 总体 装配图 工作原理： 电动机经一级三角带传动和二级齿轮传动减速后 ,带动曲轴旋转 ,曲轴推动连杆使滑块和动刀片在机座的滑道中作往复直线运动 ,使活动刀片和固定刀片相错而切断钢筋。 GQ70 型钢筋切断机的设计 3 2.2 钢筋切断 机构 工作的原始数据 1. 总尺寸 ： 21808801067 2. 切断直径 ： 6 -70mm 3. 切断次数 ： 25 次 /min 4. 电机功率 ： 7.5kw 2.3 钢筋切断 机构的设计分析 1.确定 切断 机构 设计方案； 2.参考相关资料和实际应用的需求， 选用最优的传动方案 ； 3.依据需要和零部 件的加工及装配的技术标准使用合理的结构； 4.根据所设计传动机构及其相关参数进行疲劳强度、使用寿命的计算和校 核； 5.根据总传动比设计减速器为二级 直 齿 轮减速器 。 2.4 钢筋切断 机构主要设计内容 1. 电动机的 选择； 2. 齿轮 的设计； 3. 轴 的 设计 ； 4. 轴承的组合设计； 5. 联轴器的选择 ； GQ70 型钢筋切断机的设计 4 2.5 钢筋切断 机构方案的选择 2.5.1 传动方案 的确定 图 2-2钢筋切断机示意图 1、 第一根齿轮轴 2、第二根轴 3、第三根轴 4、偏心轮 5、连杆 6、定刀片 7、动刀片 8、二级大齿轮 9、第一级大齿轮 10、大带轮 11、电动机 3 钢筋切断机 构设计计算 3.1 电动机的 选择 3.1.1 计算剪切力 P 在剪切钢筋的过程中，剪切力必须克服钢筋材料的极限强度，只有这样才能把钢筋切断。在切断机能力容许的范围内，切断钢筋的直径越粗，需要的剪切力越大，由钢材冷切经验公式可知，剪切力 P的大小可由公式确定： 2 2 2 50 . 9 0 . 7 0 6 9 0 . 7 0 9 6 7 0 4 2 0 4 . 7 6 8 5 1 0bbp d d （ 3-1） 总攻 A值的理论计算分析： A=A1+A2+A3 式中 A1 剪切功 A2 曲柄滑块摩擦损耗功 A3 其他消耗之功（ 3 0.2AA 1） 2A 1 = 0 . 3 1 5 d P = 0 . 3 1 5 7 0 4 . 7 6 8 5 1 0 6 0 0 8 . 3 J （ 3-2） 式中 d 被剪切钢筋的直径， mm GQ70 型钢筋切断机的设计 5 P 剪切力， KN 偏心距 e=23mm 连杆长 L=300mm m a x2 m a x23s i n 0 . 0 7 63004 . 3t a n 3 5 8 5 4 . 5 4P P N m a x 22 2 2 0 . 1 5 3 5 8 5 4 . 5 4 0 . 0 9 6 4 9 4 . 9A P S J A3=0.2 6008.3=1201.66J A=6008.3+494.9+1201.66=7704.77J 3.1.2 切断机匹配电动机功率理论计算 按切断机一次剪切平均能量确定电机功率公式为： 3 . 21 0 0 0 1 0 0 0 6 0 / ( . )nAAt n C KW （ 3-3） 考虑电机运转安全系数 K及效率 ,则电机功率为： N 601000.nKAnC （ 3-4） 式中 N 实际电机功率， KW K 安全系数（ 1.1 1.3） 整机效率， % 1 . 2 7 7 0 4 . 7 7N 7 . 56 0 6 01 0 0 0 . 1 0 0 0 0 . 93 2 0 . 5nKAnC KW 所以选择电动 机功率为 3KW，型号为 Y100L2额定转速 1500r/min,满载转速 1430r/min。 3.2 带的选择 3.2.1 带的计算 GQ70 型钢筋切断机的设计 6 工作情况系数，每天工作时间小于十小时，工作载荷性质为冲击载荷，根据工作情况系数AK =1.3 计算功率 . 1 . 3 3 3 . 9CAP K P KW 选出带的型号 A型查资料得小带轮直径为 63-100mm 取 100mm 大带轮 大带轮的转速 11221 0 0 1 4 3 0( 1 ) ( 1 0 . 0 1 ) 2 8 8 . 9 / m i n495DnnrD 带长 12 1 0 0 4 9 5 2 9 7 . 522m DDD （ 3-5） 21 4 9 5 1 0 0 1 9 7 . 522DD 初取中心距 1 2 1 22 ( ) 0 . 5 5 ( )D D a D D h 其中 h=8 1190 a 335 .25 取 a=650mm 带长 22 9 3 4 . 1 5 1 3 0 0 6 0 2 2 9 4 . 1 5mL D a a mm 查表实际 L=2500mm 小轮包角 00211 8 0 6 0 1 4 3 . 5DDa a 中心距 221 ( ) 8 6 5 0 . 1 944m mLDa L D mm 带速 11 1 0 0 1 4 3 0 7 . 4 8 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0Dnv m s 由表 11.80p =1.32 包角系数ak =0.89 基准长度 Ld=2000 查得 ck =0.92 传动功率增量 0p =0.17 3.2.2 带的根数确定 带的根数 003 . 9 3 . 1 9( ) ( 1 . 3 2 0 . 1 7 ) 0 . 8 9 0 . 9 2CacPZ P P k k （ 3-6） 所以 Z取 4 GQ70 型钢筋切断机的设计 7 3. 3 减速器的设计 减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮 蜗杆传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置；在少数场合下也用作增速的传动装置，这时就称为增速器。减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单，并可成批生产，故在现代 机械 中应用很广。 本 设计中采用的是展开式标准圆柱 直 齿轮二级减速器。 3.3.1 总 传动比的确定 和 分配各级传动比 1.总传动比的确定 总传动比 1430 4 4 . 6 832mni n 总 2. 分配传动装置传动比 0i ii总 （ 3-7） 式中 0i ， i 分别为带传动和减速器的传动比。选择 0i =5，则减速器传动比为： 04 4 . 6 8 8 . 9 35iii 总 分配减速器的传动比 为了使两级大齿轮直径相近，查表得1 3i，则21/ 2 .9 7i i i 3.3.2 机械传动系统运动和动力参数的计算 1.各轴的输出功率 （ 3-8） 轴 1 0 1. 2 . 7 3 0 . 9 9 2 . 7 1dPP KW 轴 2 1 1 2. 2 . 7 1 0 . 9 8 0 . 9 7 2 . 5 7PP KW 轴 3 2 2 3. 2 . 5 7 0 . 9 8 0 . 9 7 2 . 4 4PP KW 2.各轴的转速 轴 1 2 8 3 / m innr （ 3-9） 轴 2 9 5 .3 / m innr 轴 3 32 / m innr GQ70 型钢筋切断机的设计 8 3.各轴的转矩 电动机的输入转矩 2 . 7 39 5 5 0 9 5 5 0 1 8 . 2 3 .1430dd mPT N mn 轴 1 0 0 1. 1 8 . 2 3 5 0 . 9 6 8 7 . 5 .dT T i N m 轴 2 1 1 1 2. 8 7 . 5 3 0 . 9 8 0 . 9 7 2 4 9 . 6 .T T i N m 轴 3 2 2 2 3. 2 4 9 . 6 3 . 4 0 . 9 8 0 . 9 7 8 0 6 . 6 .T T i N m 3.3.3 齿轮传动设计 1.高速级齿轮传动设计 （ 1） 选择齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿数 齿轮选用 8级精度 ； 因传动功率较大，选用硬齿面齿轮传动。参考机械设计基础表 13-1，小齿轮：40Cr（表面淬火），硬度为 50HRC；大齿轮： 40Cr（表面淬火），硬度为 50HRC； 为增加传动的平稳性，选 1z =25，21 3 2 5 7 5z iz ，取 2z =75，在误差范围内。 因选用闭式软齿面传动，故按 直 齿轮齿根弯曲疲劳强度设计，然后校核其齿面接触疲劳强度。 （ 2） 按齿根弯曲疲劳强度设计 设计公式为 3 2131 c o s2 FSaFadntYYzYYKTm （ -10） 1） 初选 载荷系数tK=1.3 2） 小齿轮传递转矩1 2 5 7 5 3 9 . 3T N m m 3） 选取齿宽系数d 取 0.6d 4） 齿数比21/ 7 5 / 2 5 3zz 5） 齿形系数1FaY、2FaY 838.21 FaY 171.22 FaY 6） 应力修正系数1SaY、2SaY GQ70 型钢筋切断机的设计 9 542.11 SaY 799.12 SaY 7） 齿轮的弯曲疲劳强度极限 1limF 、 2limF MPaF 6801lim ， MPaF 6802lim 8） 弯曲疲劳强度寿命系数1NY、2NY 由图 13-8查得， 11 NY, 12 NY 9） 弯曲疲劳安全系数 1FS 10） 计算许用弯曲应力 l i m 1 11 6 0 0 1 0 . 9 5 4 5 61 . 2 5FNFFY M P a M P aS （ 3-11） l i m 2 22 6 0 0 1 3 4 91 . 2 5FNFFY M P a M P aS 11） 计算 1 11FSaFaYY与 2 22F SaFa YY 00901.06.485 542.1838.21 11 F SaFa YY 00804.06.485 799.1171.22 22 F SaFa YY 12） 计算模数ntm 13213222 1 . 3 2 1 3 5 9 0 0 . 7 0 8 0 . 90 . 0 0 9 0 11 1 82 . 2 9 1F a S antdFK T Y Y YYmz 13） 计算圆周速度tv 11 3 . 1 4 2 . 2 9 1 1 8 9 6 4 / 2 . 1 3 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0ntt m z nv m s m s （ 3-12） 14） 确定载荷系数 由表 13-5查得， 使用系数 1AK 由图 13-13查得， 动载荷系数 1vK GQ70 型钢筋切断机的设计 10 由 61.2973.0637.1 由 表 13-14查得， 齿 间载荷分配系数38.1K 。由图 13-15，齿向载荷分配系数 22.1K 故 708.12.138.111 KKKKK VA （ 3-13） 15） 修正法向模数nm 33 1 . 7 0 82 . 2 9 1 5 . 4 9 71 . 3n n ttKm m m m m mK （ 3-14） 取 6nm mm (3)确定齿轮传动主要参数和计算 1） 中心距 a 121 () 6 ( 2 5 7 5 ) 30022nm z za m m m m （ 3-15） 圆整中心距，取1 300a mm 3） 分度圆直径 1d 、 2d 11= 2 5 6 1 5 0nd m z m m （ 3-16） 22 = 7 5 6 4 5 0nd m z m m 4） 齿宽 1b 、 2b mmmmdb d 814.58814.5811 （ 3-17） 取 mmb 602 ， mmb 701 (4)校核齿 面接触 疲劳强度 校核公式为 HEHH uudbKTZZZZ 123121 （ 3-18） 1） 选取弹性系数 EZ 由表 13-6选 MPaZ E 8.189 2） 节点区域系数 HZ 由表 13-7选 45.2HZ 5） 齿轮的接触疲劳强度 1limH 、 2limH GQ70 型钢筋切断机的设计 11 MPaH 6801lim ， MPaH 5502lim 6） 接触疲劳强度寿命系数1NZ、2NZ 由图 13-8查得， 1.11 NZ, 12 NZ 7） 接触疲劳安全系数 其失效概率为 1%，接触疲劳安全系数 1min HS 8） 计算许用接触应力 M PaM PaS ZHNHH 7481 1.1680m i n11l i m1 （ 3-19） M PaM PaS ZHNHH 5501 1550m i n22l i m2 a11505.1415,115023.121m i n 443 MPHHHH ， （ 3-20） 9） 校核齿面接触疲劳强度 7.1709123.5 1123.5959.9780 1 2 6 1 2 3 0737.1299.077.08.18945.2 12 FH MP aMP a 齿面接触 疲劳强度足够。 (5)结构设计 以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于 500mm，而又小于 1000mm，故以选用 十字形轮辐 式为 宜。 如图 3-3所示， 其他有关尺寸见大齿轮零件图 。 GQ70 型钢筋切断机的设计 12 图 3-1高速级 大齿轮 的结构 2.低速级齿轮传动设计 本设计中，低速级齿轮同高速级齿轮设计步骤方法相同，齿轮精度等级选为 8级，采用硬齿面齿轮传动，大小齿轮的硬度均为 50HRC，表面淬火处理。其参数如下： 3 25z ，4 85z ； 6nm mm； 中心距2 330a mm ； 3 150d mm，4 510d mm；4 90b mm，3 100b mm。 结构设计 以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于 160mm，而又小于 500mm，故以选用腹板式为宜。 如图 3-3所示 ， 其他有关尺寸 见 大齿轮零件图。 GQ70 型钢筋切断机的设计 13 图 3-2 低速级大齿轮 的结构 3.3.4 轴 的 设计 轴是组成机器的重要零件之一。通常，对于一般用途的轴，设计时只考虑强度和结构方面的要求；对要 求较高回转精度的轴（如机床主轴等），还应满足刚度要求；而高速转动的轴，除上述要求外，还需进行震动稳定性的计算。在本毕业设计中，减速器中的 三根轴只需满足强度和结构方面的要求即可 。 1.初估轴的直径 轴的材料选择 45号钢 设计公式，轴的最小直径 633 9 . 5 5 1 00 . 2 ppd C m mnn （ 3-21） 式中 P 轴的传动功率， KW n 轴的转速， r/min 许用切应力， MPa GQ70 型钢筋切断机的设计 14 C 与轴材料有关的系数，可由资料得 轴 331 2 . 7 11 1 2 2 3 . 7286pdCn mm （ 3-22） 1d 取直径为 40mm 轴 332 2 . 5 71 1 2 3 3 . 69 5 . 3pdC n mm 2d 取直径为 50mm 轴 333 2 . 4 41 1 2 4 7 . 432pdC n mm 3d 取直径为 60mm 2.确定轴 的结构与 主要尺寸 (1) 高速轴 的设计 高速 轴的 结构与主要尺寸 如图 3-5所示 ； (3) 低速轴 的设计 低速 轴的结构与主要 尺寸如图 3-6所示 ； 图 3-3 高速轴 的结构 GQ70 型钢筋切断机的设计 15 图 3-4低速轴 的结构 3.3.5 平键的选择与校核 轴于传动零件（如齿轮、带轮等）的轮毂之间的联接为轴毂联接，其功能是实现轴上零件的周向固定并传递转矩，有些还能实现轴上零件的轴向固定或移动。轴毂的联接形式有很多，有键联接、花键联接、销联接、过盈联接、成型联接及弹性环联接。本毕业设 计中， 采用的是键联接。键是标准件，因其结构简单，拆装方便，工作可靠，所以， 键连接是应用最广泛的一种轴毂联接。在设计中，根据使用要求及轴于轮毂的尺寸，选择键的类型和尺寸，然后校核联接的强度。键联接按键的形状可分为平键联接、半圆键联接、楔键联接和切向联接等几种类型。本毕业设计中采用的是 A 型平键联接，它在轴上的轴向固定好。 1.高速轴 上齿轮和轴联 接平键的选择与校核 (1)平键类型和尺寸选择 选择 A 型平键，根据轴直径 d=30mm 和毂轮宽度为 48mm，由表 17-6 查得键 的截面尺寸为 b=14mm， h=9mm， L=38mm， mmt 8.31 ， t=5.5mm。 (2)校核其强度 已知轴的转矩 T=50933Nmm，查表 17-7，取许用应力 2/120100 mmNp K=h/2=9/2=4.5mm,L=38-14=24mm。 由式 17-13可得 2/44.31245.430/509332/2 mmNdk LTp p （ 3-23） 故挤压强度足够。 2.中间轴上齿轮和轴之间联 接平键的选择与校核 GQ70 型钢筋切断机的设计 16 选择 A型平键，键 的截面尺寸为 b=18mm， h=11mm， L=52mm， mmt 4.41 ， t=7mm。 同上计算知 挤压强度足够。 3.低速 轴上装联轴器段和轴之间平键的选择与校核 选择 A型平键，键 的截面尺寸为 b=14mm， h=9mm， L=72mm， mmt 5.51 ， t=3.8mm。挤压强度足够。 3.3.6 轴承的组合设计 轴承是用来支撑轴或轴上回转零件的部件，根据工作的性质的不同，可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件，它依靠主要元件间的滚动接触来支撑转动零件。于滑动轴承相比，滚动轴 承具有摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、易于互换等优点。在本毕业设计中，采用的是滚动轴承中的深沟 球轴承。高速轴选用的轴承型号为 6409，中间轴上选用 6413，低速轴上选用 6220和 6317。中间轴 要保证轴承顺利工作，除了正确选择轴承的类型和尺寸外，还必须合理地进行轴承部件的组合设计，即要正确解决轴承的布置、固定、调整、配合、预紧、润滑及拆装等问题。 1.轴承的支承结构形式和轴系的轴向固定 该轴的支承跨距较小，常采用两端固定支承，轴承内圈在轴上可采用轴肩或套筒左轴向定位，轴承外圈用轴承盖作轴向固定。由于 轴的热伸长量在轴承盖与外圈端面之间留有热补偿间隙， C=0.2 0.4mm，用调整垫片调节补偿。 2.轴承盖的设计 轴承盖的作用是固定轴承，承受轴向载荷，密封轴承座孔，调整轴系位置和轴承间隙。类型有凸缘式和嵌入式两种，本设计采用嵌入式。嵌入式轴承盖不需要用螺钉固定在箱体上。 3.滚动轴承的润滑 本设计中轴承采用油润滑。小齿轮布置在轴承旁边，直径小于轴承座孔直径，为防止啮合式所挤出的热油大量冲向轴承内部，增加轴承的阻力，应在小齿轮与轴承之间装设挡油盘。 4.轴承外伸端的密封 在减速器输入轴和输出轴的外伸端，应在 轴承盖的轴孔内设置密封元件，密封装置分为接触式密封和非接触式密封。本设计采用接触式唇形密封圈密封，它利用密封圈唇形结构部分的弹性和弹簧圈的箍紧作用实现密封。 3.3.7 减速器附件的选择 为了使减速器具备较完善的性能，需在减速器箱体上设置某些装置或零件，它们GQ70 型钢筋切断机的设计 17 包括：视孔和视孔盖、通气器、油标、放油孔和放油螺塞、定位销、启盖螺钉、吊边装置。 1.为 了便于检查箱体内的箱盖，顶部设有视孔，为了防止润滑油飞溅出来和污油物进入箱体内，在视孔上应加设视孔盖。 2.减速器工作时箱体内温度升高，气体膨胀，箱体气压增大，应在视 孔盖上设置通气 孔 ，使箱体内的热膨胀气体自由逸出，保持箱体内压力正常，从而保证箱体的密封性。 3.为了检查箱体内油面高度，保证零件的润滑，在零件上便于观察，油面稳定的部位设置油标。 4.为了便于排出油污，在减速器箱体底部设有放油孔，并因放油螺塞和密封垫圈将其堵住。 5.为了保证每次拆装箱盖式仍保持轴承座孔的安装精度，在箱盖与箱座的连接凸缘上配装两个定位销。 6.为了便于拆卸箱盖，在箱盖凸缘上设置 1 2个启盖螺钉。 7.为了方便搬运和拆卸箱盖，在箱盖上装有吊环螺钉，为了便于搬运箱座或整个减速器，在箱座两端连接凸 缘出铸出吊钩。 GQ70 型钢筋切断机的设计 18 4 连杆的设计 钢筋切断机剪切运动是由一曲型的曲轴连杆机构完成的。但是由于切断机机体内腔狭小，在装配曲轴连杆时比较困难。尤其是在使用中发生故障需要维修时，拆卸曲轴连杆更加不容易，给维修造成很大的不变，因此在不改变设备功能的情况下，我对曲轴连杆机构做了一些改进。 图 4-1 连杆机构 连杆改成整体形式， 从图 4-1 可以看出，改进后的零件无论在结构上还是加工工艺，都将比原来的简单。 改进后的偏心轮结构直接从机体航的注册孔中装入和取出。而不必拆卸连杆，大大简化了装配程序，减轻的工人的劳动强度。同时也极大的方便了维修，还简化了零件的工艺过程，取得良好的经济效益。 GQ70 型钢筋切断机的设计 19 5 部分 零部件加工工艺 规程的编制 输出轴 是起 减速器 的一部分， 其加工简图 如图 4-1所示： 图 5-1 输 出 轴 输出轴 加工工艺过程 如 表 5-1所示。 表 5-1 轴加工工艺过程 序号 工序 工序内容 1 下料 80 430mm 2 粗车 夹 右 端， 车端面，见平即可钻中心孔 3.5mm 3 粗车 粗车外圆， 长度 278mm， 留加工余量 2mm 4 粗车 粗车外圆，长度 176mm，留加工余量 2mm 5 精车 精车长度为 176mm和 278mm，直径达到要求 6 粗车 夹 左 端，车端面，见平即可钻中心孔 3.5mm 7 粗车 粗车外圆，留加工余量 1mm 8 粗车 粗车各阶梯轴段，留加工余量 0.5mm 9 精车 精车各阶梯轴段至要求 10 车 车槽至尺寸要求 11 铣 铣键槽至尺寸要求 12 检验 GQ70 型钢筋切断机的设计 20 6 应力计算 6.1 正应力计算 根据材料力学，悬挂梁的横截面上的正应力为： 33616P a P abHbH （ 6-1） 式中 P 剪切力（ N） a 力臂（ cm） H 截面长（ cm） b 截面厚度（ cm） 6.2 计算剪切力 P 在剪断钢筋的过程中，剪切力必须克服钢筋材料的极限强度，只有这 样才能吧钢筋剪断。在切断机能力允许的范围内，剪断钢筋的直径越粗，需要的剪切力越大。由钢材冷切断经验公式可知，剪切力 P 的大小由下式确定： 220 . 9 0 . 0 6 94 bbP d d （ 6-2） 式中 d 钢筋直径（ cm） b 钢筋材料的抗拉极限强度（ 2/N cm ） 最大剪应力计算 危险截面 c、 d 的最大剪应力为 m a x 3322PPF b H 式中 P 剪切力（ N） F 额口横截面积 2cm 以普通 A3 的钢筋，直径为 6 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 2 4 0 4 2 mm 、 、 、 、 、 、 、 、例。查的 A3 钢的抗拉极 限强度。 54 4 0 0 1 0b Pa 将其带入式（ 6-2），计算结果如表 6-1 GQ70 型钢筋切断机的设计 21 6.2.1 计算最大应力 将 P、 b、 H 值带入式（ 6-3），即得出剪断不同规格钢筋时，机体额口截面上产生的最大剪应力值，计算结果如表 6-1。 为了验证上述强度计算方法的可靠性，我们对 GQ70 型钢筋切断机进行应力测试。在切断 6 42mm 钢筋工作状态，用 Y6D2 型动态应变仪测试最大剪切力和机体额口部位产生的应力值，同时用 SC20 型光线示波 器把应力的大小用图谱计算下来。 表 6-1应力大小 6.2.2 试棒 A3，直径 6 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 2 4 0 5 0 6 0 7 0 mm 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、45 号钢，直径 70mm 螺纹钢，直径70mm 。 7 机械式钢筋切断机调整及保养的使用 7.1 钢筋切断机的使用调整 钢筋在切刀片和动刀片之间被 切断 ,所以在切断安装调整过程中 ,除应注意传动带的松紧程度 ,以及传动齿轮 ,连杆等部位配合是否适当外 ,重要的是刀片调整和研磨 。 定刀片与动刀片之间必须有适当的间隙 ,一般水平间隙为 0.51mm 。 如果间隙太大 ,切断后的钢筋端头易产生马蹄形弯头 。 在调整水平间隙时 ,用手扳动带轮 ,观察间隙是否合适 ,然后进行调整 :应防止在未调整完毕前启动电动机 ,使刀片相撞 ,损坏刀片和设备 ,以及人生事故的发生 。 刀片必须保持形状完整和锐利 ,定刀片和动刀片的形状可参照图 ,一般刀口的前角为 3,后角为 12。 当切断细钢筋时 ,刀口角度在 4560之间 ,这样有利于钢筋端头不产生马蹄形弯头 。 动刀片和定刀片的重叠量 ,一般切断直径 20mm 以下的钢筋是为 12mm :切断直径20mm以上的钢筋 ,刀口垂直间隙为 5 mm左右 ,垂直间隙可通过增减定刀片后面垫块来调整 。 1、除保证刀片完整和锐利之外 ,如果定刀片松动或两刀片之间的间隙大 ,同样会产生钢筋切弯现象 ,应及时调整 。 2、在进行钢筋切断时 ,由于动刀片在切断时的作用 ,钢筋会产生摆动 ,使操作人员GQ70 型钢筋切断机的设计 22 的工作较为困难 ,并且会易发生钢筋末端摆动伤 人事故 .为了避免这种事故的发生 ,可在刀口两侧机座上 ,安装两个角钢挡杆 ,如图所示 ,既可阻止钢筋摆动 ,减轻操作人员的劳动强度 ,同时起到防护杆作用 ,防止事故发生 。 3、长钢筋和成束钢筋切断时 ,由于送料劳动强度大 ,如在送料一侧添加有滚筒的工作台 ,可以改善上述情况 。 再钢筋切断机的送料一侧 ,有电动机 1带动的传送滚筒 8,上料架下的钢筋由传送滚筒向切断机 3方向送进 ,当升降滚筒 10升起时 ,钢筋越过刀口向前运动 ,当钢筋端头在槽钢工作台的凹槽内触到定尺 1后 ,操作人员脚踩离合踏板 5,始离合滚筒 9抬起钢筋脱离传送滚筒 ,不再向前运 动 ,这时升降滚筒 10落下 ,钢筋落入钢筋落人切断机刀口 ,即被切断 .随后送开离合踏板 ,钢筋又落人到传动滚筒 8上 ,同时升降滚筒 10又升起 ,钢筋又开始向前传动 ,钢筋切断又重新开始进行 。 机械钢筋切断机的操作要点 ： 1）工作前，首先检查切断机刀片安装是否牢固，位置是否准确，润滑是否充足，在空车运转正常后，在进行切断操作 ； 2）钢筋的切断应在调直后进行。为了保证断料长度的准确性，钢筋和切断机切口应保持垂直。在切断细钢筋时，应将钢筋摆放垂直，注意不要形成弧线； 3）断料时，注意将钢筋握紧，并在动刀片向后退时，将钢筋送进刀 口。为防止钢筋末端摆动或钢筋蹦出伤人，当动刀片已开始向前推进时，严禁向刀口送料，这样不紧是紧张操作，切断位置断准困难，还易发生机械或人身安全事故； 4）在切断 300mm以下长度的钢筋时，严禁直接用手送料 ； 5）禁止切断超过铭牌规定范围以外的钢材，超过刀片硬度的钢材以及烧红的钢筋； 6）在工作过程中，严禁用手直接清除或散落在机身上的铁屑，应用毛刷清扫； 7）在切断过程中，如钢筋有劈裂，缩头或严重的弯头的部分，必须首先切除； 8）操作过程中应注意钢筋切断机对不同直径的钢筋每次切断根数的限制。 维护要点： 1、在 作业后，应及时清除刀具及刀口处的杂物，清洁机体。检查各部位螺栓的紧固程度及 V带的松紧程度；调整定刀片与动刀片的间隙，更换磨钝的刀片； 2、没隔 400500H 进行定期保养，检查齿轮，轴承和偏心体磨损程度，调整各部间隙； 3、按规定的部位以及周期进行润滑。偏心轴和齿轮轴，电动机轴承，连杆盖及刀架具用钙基润滑，冬季用 ZG-2号润滑脂，夏季用 ZG-4。机体刀座用 HG-11号机油润滑。齿轮用 ZG-S石墨脂润滑。 机械钢筋切断机常见故障及排除方法 : GQ70 型钢筋切断机的设计 23 表 7-1 故障及排除方法 故障 原因 排除方法 剪切不顺利 1 刀片安装不顺利，刀口损伤 2 刀片侧间隙过大 1 紧固刀片或修磨刀口 2 调整间隙 切刀或衬刀打坏 1 一次切断钢筋太多 2 刀片松动 3 刀片质量不好 1 减少钢筋数量 2 调整垫铁，拧紧刀片螺栓 3 更换 切细钢筋时切口不直 1 切刀过钝 2 上，下刀片间隙过大 1 更换或修磨 2 调整间隙 轴承及连杆瓦发热 1 润滑不良，油路不通 2 轴承不清洁 1 加油 2 清洁 连杆发出撞击声 1 铜瓦磨损，间隙过大 2 连接螺栓松动 1 研磨或更换轴瓦 2 紧固螺栓 齿轮传动有燥音 1 齿轮损伤 2 齿 轮啮合部位不清洁 1 修复齿轮 2 清洁齿轮，重新加油 7.2 保养 表 7-2机械式钢筋切断机每班保养 序号 工作内容 要求及说明 1 清洁机体 清洁油垢 2 加润滑油 按润滑表加注润滑油 3 紧固各连接部位螺栓 螺栓应按照一定的顺序紧固 4 检查电路和开关 开停可靠，接地良好 5 检查防护装置 防护装置应齐全 6 检查离合器 接触应平稳，分离完全 7 调整刀具间隙 活动刀片与固定刀片的重叠量为 2mm，间隙不大于 0,3mm 8 检查 V 带的松紧度 在 V 带中部能按下 1520mm 为适度 9 试运转 先手动盘车，后通电运转 10 检查轴承和电动机温度 电动机轴承温度不高于 60 度 表 7-3机械式钢筋切断机一及保养（每各 400工作小时进行） 序号 工作内容 要求及说明 1 进行每班保养的全 见表 1 GQ70 型钢筋切断机的设计 24 部工作 2 拆检电动机 拆检电动机轴承 3 拆检传动部分 拆卸清洗传动机构，检查磨损程度，齿轮侧隙不大于 1.7mm,滑动轴承间隙不大于 0.4mm，滑轨间隙不大于 0.5mm 4 检查滑板 检查磨损程度 表 7-4机械式钢筋切断机的润滑表 润滑部位 润滑点 润滑周期 润滑剂 备注 夏季 冬季 1 偏心轴套 2 每班 4#钙基脂 2#钙基脂 加注 2 齿轮轴承 4 每班 4#钙基脂 2#钙基脂 加注 3 偏心体轴承 1 每班 4#钙基脂 2#钙基脂 加注 4 切刀座导轨 1 每班 70#机油 50#机油 加注 5 齿轮 4 每班 石墨脂 石墨脂 加注 6 电动机轴承 2 800h 2#钙钠基脂 1#钙钠基脂 清洗后更换 7.3 安全一般规定 1、机械的安装应坚实可靠，稳固且保持水平位置。 2、机械应有接地保护。 3、室外作业应设置机棚，机旁四周应有足够原料