钢筋调直切断机结构设计.doc

钢筋调直切断机结构设计(全套含CAD图纸)

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钢筋 切断 割断 结构设计 全套 cad 图纸
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中期报告1本科毕业设计(论文)中期报告毕业设计(论文)题目钢筋调直切断机专业机械设计制造及其自动化学生信息指导教师信息报告提交日期一钢筋调直切断机的设计要求由于应用场合的不同,所以对钢筋的要求是不同的,应根据需要满足不同的长度精度需求。所以所用的钢筋调直切断机应满足精度长度的可调性。下面是对钢筋调直切断机的一般要求。1需要调节矫直精度,既满足不同场合的应用要求,又做到不浪费人力和资2筋调直切断机要能够实现对钢筋的切断,根据不同的要求实现定长或变长的切断。3有防护装置,防止在矫直过程中钢筋甩出造成对工人的伤害。4要有一定的防尘设施,减少对环境的污染和工人身体伤害。二牵引辊的设计1主动牵引辊1主动牵引辊2从动牵引辊3调直钢筋图13牵引辊示意图图13中,电机通过皮带轮传动到辊1的轴上,辊1的直径60MM,设定钢筋的基准1D直径12MM,辊2为压辊,直径80MM。设电机的速度1500R/MIN,电机初选3D2DNY90S2,电机输出轴直径D24MM,额定转速1440R/MIN,额定功率1N带轮辊15KW。NP因为设定钢筋的速度05M/S。下面是从电机到辊1的传动设计MAXV钢筋中期报告2由05M/S,60MM,得MAXV钢筋1D1/2V辊3183R/MIN60N辊1086MMD带轮1N辊取标准带轮将圆整到112MM。带轮牵引辊用轴承选61905,深沟球轴承,D25MM,D42MM。2从动牵引辊后牵引辊的作用是将已经调直过的钢筋送进切断机构,由于前牵引辊和调直筒已经给钢筋一个轴向速度,所以后牵引辊可以是无源辊,即不需要提供动力。三确定设计方案及设计基本参数通过对上述钢筋调直切断机各功能部件的分析比较,选定如下设计方案1采用调直机构的矫直方式,对光圆钢筋进行调直。这种机构将一组弧形滑块装在一个回转体中,与回转体一起旋转,通过滑块对钢筋施压,与钢筋原始曲率形成反弯曲率,对钢筋进行调直。这种机构克服了平辊式调直机构的缺陷,可方向上形成与钢筋原始曲360率相反的反弯曲率,从而达到调直的目的。2在切断部分,采用凸轮带动的锤击式剪切方式,这种剪切机构与定尺装置直接联接没有中间环节,因此定尺的精确度极高,误差在1MM以内。3落料部分选用翻板式的落料架,这种控制方式虽然结构较复杂,但是通过电磁铁和拉力弹簧的顺序控制,有较高的可靠性,适应各种大中型的钢筋。4调直钢筋的直径612钢筋前进的最大速度05M/S切断钢筋的规定长度5M电机功率15KW1盘料架2调直筒3牵引辊及切断箱4机座6落料架图8调直机总体结构图中期报告33调直筒4牵引辊5下刀台6落料架7行程开关10上刀台图9调直切断机工作原理图四调直模块的设计将四组组弧形模块装在一个回转体中,与回转体一起旋转,通过滑块对钢筋施压,与钢筋原始曲率形成反弯曲率,对钢筋进行调直。四组模块分别定位于偏上偏下偏左偏右的位置,使筒体在做回转运动时能够对钢筋进行均匀调直,同时使调直筒总体力矩平衡。1调直筒筒体2调直模块图10调直筒外观钢筋调直采用碗状的调直模块,钢筋从矫直辊所形成的孔型中通过钢筋被拉动而不转动,在前进过程中钢筋各断面受到多次弹塑性弯曲,使轴向纤维经受数次拉、压弹塑性变形,弹复能力逐渐趋于一致,从而得到全周性的矫直效果。图11调直模块中期报告4五调直功率的计算在钢筋发生低频弯曲的同时,钢筋的弯曲变成全圆周性的旋转弯曲,它属于高频弯曲。根据相关资料,按下式计算其功率。式中金属材料高频弯曲的塑性变形能。金属材料的弹曲比系数;被矫直钢筋的半径;钢筋的屈服强度。计算得15KW六牵引力的计算牵引力的计算如下式T12T式中盘园钢筋开卷所需牵引力;钢筋通过矫直系统所需牵引力。2式中D钢筋的公称直径,取12MM;K开卷张力系数,K003005;圆盘钢筋与盘料架的摩擦系数;由于为圆盘钢筋滚动,所以取002W圆盘钢筋所受的重力;10000N,MAXW钢筋的屈服极限,取250MPASS计算得1331N1T钢筋弯曲变形所需牵引力B克服钢筋与矫直辊摩擦所需的牵引力KT中期报告5克服矫直辊轴承所需的摩擦力MT计算得2770N。2T4001N,1牵引辊压紧力PP2T式中牵引辊与钢筋的摩擦系数取05计算的P4001N牵引功率1N1R30KMD式中牵引辊的总传动力矩;钢筋的速度;系统的传动效率;1牵引辊的工作直径。RDPKM2R3RD式中牵引辊轴承摩擦系数;取0023牵引辊辊颈直径。50MMR计算得124N/MK1300W1N所选电机足以满足要求。七参考文献1田野我国钢筋调直切断机的现状及发展J建筑机械化,2005,012章友文钢筋切断机控制装置的改进J建筑机械,1992,023田野钢筋调直切断机连切问题的解决J建筑机械化,2005,024肖洪博,陈炜调直切断机定长自动控制系统的设计与应用J起重运输机械,2006,125李安生,王良文,杜文辽,董平液压调直切断机最短工作范围分析J机械工程师,中期报告62007,096孔祥东,李凤云,高英杰,康双琦,何大川一种新型高速钢筋切断机液压系统的设计研究J流体传动与控制,2006,047孟进礼,卫青珍对钢筋切断机发展的几点看法J建筑机械化,2000,028车仁炜,陆念力,王树春一种新型钢筋切断机的设计研究J机械传动,2004,029王平,张强钢筋调直切断机剪切机构的分析与研究J建筑机械,1999,1210邓辅仁,童建民,徐光,龚杰,李新秋,乔力胶管胶条定长切断机的研制J橡胶工业,1999,1211高蕊钢筋切断机刀片合理侧隙的保证方法J建筑机械化,1997,0412刘宝华数控钢筋调直切断机长度检测及切断控制J工程机械,1999,0813邹承林,崔崇刚,顾守泉液压钢筋切断机J建筑机械,2002,11本科毕业设计(论文)前期报告1本科毕业设计(论文)前期报告毕业设计(论文)题目钢筋调直切断机结构设计专业机械设计制造及其自动化学生信息指导教师信息报告提交日期一钢筋调直切断机设计的背景随着我国经济建设的迅猛发展,建筑市场呈现出前所未有的喜人景象。作为建筑工程中重要材料的钢筋需求量猛增,有力地拉动了钢筋调直切断机的市场需求。近几年来,新级钢(即热轧带肋钢筋HRB300、HRB400、HRB500)以其强度高、延性好的优良性能迅速在全国建筑工程中得到广泛使用,更为建筑用钢筋调直切断机的生产企业提供了一个千载难逢的发展机遇,也对其提出了更高的要求。二钢筋调直切断机设计的国内外现状(含文献综述)经过几十年的发展,我国的建筑用钢筋调直切断机市场现已基本形成。目前,市场上生产和销售的钢筋调直切断机种类很多,根据设备组成的各工作机构特点可以按6种方法进行分类。调直方式(图1)1调直模式。钢筋调直效果好,比较容易控制。但调直速度低,被加工钢筋表面有划伤,工作噪声较大;适合各种光圆钢筋。2曲线辊式。调直速度较快,钢筋调直效果好,且易控制。但被加工钢筋表面划伤较重,工作噪声较大;适合各种光圆钢筋和对钢筋表面划伤要求不高的场合。3对辊式。调直速度快,被加工钢筋表面有划伤轻微,工作噪声小;钢筋调直效果一般,控制要求较高。适合各种钢筋,特别适合冷、热轧带肋钢筋。4调直模式对辊复合式。钢筋调直效果比较好,比较容易控制。调直速度高于曲线辊式,低于对辊式。被加工钢筋表面有划伤。工作噪声比较小;适合各种钢筋。切断方式1锤击切断方式。适用中、小直径钢筋,工作噪声连续、较大。易出现连切现象,定尺误差最小。适用于中、低速度的钢筋调直机和对定尺精度要求较高的场合。2飞剪切断方式。适用大、中直径钢筋,工作噪声较大,不连续。定尺精度不高,但没有连切现象。适用于高速钢筋调直机。3液压切断方式。适用大、中直径钢筋,工作噪声小。没有连切现象。适用于速度不太高的钢筋调直机。落料方式1支撑柱式。结构简单,工作噪声小。适用于小直径光圆钢筋,且钢筋调直度较高的场合。2翻板式。结构较复杂,工作噪声较大,适用大、中直径钢筋。3撤板式。结构较复杂,工作噪声较大,适用大、中直径钢筋。4敞口式。结构简单,工作噪声较小,适用于大、中直径钢筋,且钢筋调直较好的场本科毕业设计(论文)前期报告2合。图1钢筋调直方式分类1被调直钢筋;2调直模;3调直模架;4曲线辊;5从动辊;6主动辊定尺方式1机械式。定尺误差小,易控制。噪声较大,寿命短。适用于对定尺误差要求较高,速度要求不高的场合。2机电式。定尺误差稍大,噪声较小,寿命长。适用于对定尺误差要求较低,调直速度要求较高的场合。控制方式1普通电气控制。线路复杂,对维护人员要求较高。控制精度低,易发生故障,初期调试麻烦。2PLC控制。线路简单,对维护人员要求不高。控制精度较高,运行比较稳定,初期调试简单。本科毕业设计(论文)前期报告3上料方式1开卷式。设备复杂,放线速度快、钢筋不扭转,特别适合于高速工作状态。2非开卷式。设备单一,适于调直速度不太高的工作场合。放线时钢筋自然扭转。纵观我国建筑用钢筋调直切断机的总体水平,与国际上先进产品相比还是比较落后。主要表现在企业生产规模小,产品的技术含量低,生产效率低下。大部分产品调直速度较低,钢筋的直线度不高,表面划伤较重。造成这种局面的主要原因在于,我国的建筑用钢筋调直切断机市场还没有真正形成,还处在地域及价格因素占主导位置的过渡阶段,尚未进入真正的市场竞争阶段。生产企业多而零散,且大都处在一种小而全、小而不全的状态,在这些生产企业中很难形成强大的技术投入。在这种条件下,企业之间相互抄袭现象严重,很难找到拥有自主知识产权的产品,尚没有出现可以称得上领军式的企业。建筑用新级钢筋的推广使用为钢筋调直切断机的生产企业提供了广阔的发展空间。为此,许多企业投入大量资金,争相开发、研制适合新级钢筋要求的高速、大直径钢筋调直切断机。在传统的调直模式和曲线辊式调直切断机中广泛采用的锤击式切断机构,长期以来一直存在连切的问题,被行业称之为老大难问题。多少年来,许多生产企业和使用单位为此伤透了脑筋,想尽了各种办法,始终没有彻底解决。随着专利技术“锤击式冲压及切断设备的零连切装置”的开发与应用,不仅彻底解决了锤击式切断机构的连切问题,而且调直度好,长度误差小,受到了新老用户、特别是广大钢筋焊网企业的热烈欢迎。仅传统设备改造一项就为开发企业带来一大片市场。采用飞剪式切断机构的新型对辊式钢筋调直切断机的使用,不仅明显地降低了对冷、热轧带肋钢筋表面的损伤,也使得钢筋的调直速度由过去的4060M/MIN,提高到90120M/MIN,完全可以和国外产品媲美。复合式(对辊调直模式)钢筋调直切断机,不仅保持了传统产品(调直模式)调直度好的特点,同时也使对辊式调直机的优势得到了充分发挥,调直速度由过去的3050M/MIN提高到80M/MIN。在电气控制方面,众多企业纷纷淘汰传统的电气控制技术,竟相采用先进的PLC式电脑控制,不仅使控制单元得到了简化,整机的运行更加稳定、可靠,维护更加简单,更使我国建筑用钢筋调直切断机的整体水平跃上一个新的台阶,极大地缩短了与国际上先进产品的差距。三工作进度12周查阅资料,撰写文献综述和前期工作报告;35周确定总体方案;610周绘制装配图;1113周绘制零件图、撰写设计说明书;14周毕业答辩。四参考文献1田野我国钢筋调直切断机的现状及发展J建筑机械化,2005,012章友文钢筋切断机控制装置的改进J建筑机械,1992,023田野钢筋调直切断机连切问题的解决J建筑机械化,2005,024肖洪博,陈炜调直切断机定长自动控制系统的设计与应用J起重运输机械,2006,125李安生,王良文,杜文辽,董平液压调直切断机最短工作范围分析J机械工程师,2007,09本科毕业设计(论文)前期报告46孔祥东,李凤云,高英杰,康双琦,何大川一种新型高速钢筋切断机液压系统的设计研究J流体传动与控制,2006,047孟进礼,卫青珍对钢筋切断机发展的几点看法J建筑机械化,2000,028车仁炜,陆念力,王树春一种新型钢筋切断机的设计研究J机械传动,2004,029王平,张强钢筋调直切断机剪切机构的分析与研究J建筑机械,1999,1210邓辅仁,童建民,徐光,龚杰,李新秋,乔力胶管胶条定长切断机的研制J橡胶工业,1999,1211高蕊钢筋切断机刀片合理侧隙的保证方法J建筑机械化,1997,0412刘宝华数控钢筋调直切断机长度检测及切断控制J工程机械,1999,0813邹承林,崔崇刚,顾守泉液压钢筋切断机J建筑机械,2002,1114史有龙高效数控钢筋调直切断机J混凝土,1984,06毕业设计说明书论文作者学号系机械工程系专业机械设计制造及其自动化题目钢筋调直切断机结构设计指导者教授姓名专业技术职务评阅者姓名专业技术职务年月日2毕业设计(论文)中文摘要题目钢筋调直切断机结构设计摘要随着我国经济建设的迅猛发展,建筑市场呈现出前所未有的喜人景象。作为建筑工程中重要材料的钢筋需求量猛增,有力地拉动了钢筋调直切断机的市场需求。本文设计的钢筋切断调直机有调直部分、送料部分、切断部分、落料部分等几个主要的工作部件,其中调直工作由不断旋转的碗状调直模块完成,这种调直方式调直效果好,比较容易控制,适合各种光圆钢筋。切断部分由电动机带动凸轮转动,由凸轮带动一个锤头做高速的上下运动,在锤头上安装切刀,由此完成钢筋的切断工作。本机构可减小工人劳动强度,实现调直切断自动化,提高建筑工作的效率。关键词钢筋;调直模式;锤击式剪切。毕业设计(论文)外文摘要TITLETHESTRUCTUREDESIGNOFSTEELSTRAIGHTENINGANDCUTTINGMACHINEABSTRACTASCHINASECONOMICCONSTRUCTIONANDRAPIDDEVELOPMENTOFTHECONSTRUCTIONMARKETINUNPRECEDENTEDSCENESGRATIFYINGASANIMPORTANTMATERIALFORCONSTRUCTIONOFTHESTEELDEMANDSOARED,DRIVENBYSTRONGSTEELCUTTERSTRAIGHTENINGDEMANDSOFTHEMARKETINTHISPAPER,THEDESIGNOFTHESTEELCUTSTRAIGHTENINGSTRAIGHTENINGMACHINESAREPARTOFFEEDINGPART,CUTOFFTHEPARTOFSOME,SUCHASBLANKINGTHEWORKOFSEVERALMAJORCOMPONENTS,WHICHWORKBYDIRECTTRANSFEROFTHEBOWLCONSTANTLYROTATINGSTRAIGHTENINGMODULESCOMPLETED,WHICHMEANSSTRAIGHTENINGSTRAIGHTENINGEFFECTIVEANDRELATIVELYEASYTOCONTROL,SUITABLEFORALLKINDSOFLIGHTSTEELROUNDCUTOFFINPARTBYTHEMOTORDRIVENROTATINGCAM,CAMDRIVENBYAHAMMERTODOTHEWHOLEHIGHSPEEDMOVEMENT,INSTALLEDINTHEHAMMERCUTTER,WHICHCUTOFFTHESTEELBARSTOCOMPLETETHEWORKTHEINSTITUTIONSCANREDUCETHELABORINTENSITYOFWORKERS,CUTOFFTHEREALIZATIONOFAUTOMATIONSTRAIGHTENANDIMPROVETHEEFFICIENCYOFTHECONSTRUCTIONWORKKEYWORDSSTEEL;DIRECTTRANSFERMODE;HAMMERSHEAR1目次1引言12钢筋调直切断机的发展现状221筋调直切断机的国内外现状222筋调直切断机的分类33钢筋调直切断机的设计方案531钢筋调直切断机的设计要求532常见钢筋调直切断机的工作原理分析5321调直原理5322剪切原理6323落料原理933确定设计方案及设计基本参数104钢筋调直切断机调直筒的设计1141调制模块的设计1142调直功率的计算1243牵引力的计算135钢筋调直切断机牵引辊的设计1451主动牵引辊的设计1452从动牵引辊的设计156钢筋调直切断机切断箱的设计1661切断箱切断组件的受力分析1662偏心半径E的计算1763电机转速的选择1864切断钢筋所用的时间的计算1865最大切削力及凸轮转角的计算187钢筋调直切断机落料架的设计1971定长的检测2972切断的控制20结论21参考文献22致谢2311引言钢筋调直切断机是钢筋加工中必不可少的设备之一,它主要用于房屋建筑、桥梁、隧道、电站、大型水利等工程中对钢筋的定长切断。钢筋调直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,因此近几年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。钢筋调直切断机一般用于调直和切断直径14MM以下的钢筋。目前,国内外使用的钢筋调直切断机的种类较多。大多数传统的钢筋调直切断机的调直机构和剪切机构分别由两套动力传动系统带动进行工作,机器都比较复杂,体积庞大、重量大、搬运不灵便,功率大、耗电量大、制造成本及运行成本高。比如锤式剪切、液压油缸剪切或特殊齿轮副啮合剪切等钢筋调直切断机。传统的锤式钢筋调直切断机,一般来说,由调直筒、牵引机构、切断机构、钢筋定长机构、机架和驱动装置组成。由电动机通过皮带传动,使调速筒高速旋转穿过调速筒的钢筋被调直,并由调直模清除钢筋表面的锈皮由电动机通过另一对减速皮带轮和齿轮减速箱,一方面驱动两个传递压辊牵引着钢筋向前运动,另一方面,带动曲柄轮使锤头上下运动。当钢筋调直到预定长度,锤头锤击上刀架,将钢筋切断,切断的钢筋落入受料架时,由于弹簧的作用,刀架又回到原位完成一个循环。我国专利文献公开了一种钢筋调直切断机,专利号为00268912X。上述钢筋调直切断机是由动力传动装置、调直机构和剪切机构组成。其特征在于电动机通过皮带轮传动带动的大皮带轮与调直筒和可带动剪切机构偏心轴转动的直齿小齿轮是连为一体的。直齿小齿轮的齿宽大于与其相啮合的直齿大齿轮的齿宽。由齿轮传动带动的剪切机构包括偏心轴、摆杆、拉杆和与摆杆相铰联并可在剪切机构支座上的滑道中运动的动刀片座、动刀片和定刀片,都统一安装在可在固定机架滑道上移动的剪切机构支座上。拉杆中间点支撑在剪切机构支座上的支撑点上,其一端用手工扳动,另一端可推动摆杆绕其销轴摆动。摆2杆上端可与偏心轴相接触,下端通过销轴与可在剪切机构支座上的滑道中作上下移动的动刀片相连接,动刀片固定在动刀片座的下端。在剪切机构支座上的相应点上,安装有三个可使拉杆、摆杆回复原位的弹簧,在固定机架的相应点上,安装有可使剪切机构支座回复原位的弹簧。上述钢筋调直剪切机,其直齿大齿轮与偏心轴同轴,直齿大齿轮旋转一周,剪切装置只做功一次。直齿小齿轮旋转1周调直筒旋转1周,被调直钢筋前行45厘米。假定直齿大齿轮那旋转1周,调直筒旋转N周,N1,则从下达剪切指令到剪切钢筋,钢前行45XN厘米,亦即钢筋的长度误差最大可达45XN厘米。剪切钢筋的长度误差较大。此外,剪切操作的指令只能由手工操作完成,劳动效率低。11钢筋调直切断机的发展现状21筋调直切断机的国内外现状由于钢筋切断机技术含量低、易仿造、利润不高等原因,中国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、磨损失效等方面都超过国产机器。3国内切断机刀片设计不合理,单螺栓固定,刀片厚度过薄,40型50型度均17MM,而国外都是双螺栓固定,2527MM厚,因此国外刀片在受力及寿命等综合性能方面都较国内优良。4国内切断机每分钟切断次数少。国内一般为2831次,国外要高出1520次,工作效率较高。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、转体处用手工加稀油润滑。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。36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、凭经验,生产工艺几十年一贯制,所以外观质量粗糙、观感较差。2由于以上原因,国内切断机产品质量参差不齐,企业技术力量薄弱,缺乏技术创新能力,产品单一,效益普遍不好,与国外相比差距非常明显。我国只有对企业进行彻底的改制,引进竞争机制,重视对人才的引进和培养,依靠科技进步、科技创新,才能增强自身的实力,企业才有希望。22筋调直切断机的分类经过几十年的发展,我国的建筑用钢筋调直切断机市场现已基本形成。目前,市场上生产和销售的钢筋调直切断机种类很多,根据设备组成的各工作机构特点可以按6种方法进行分类。一调直方式(图1)1调直模式。钢筋调直效果好,比较容易控制。但调直速度低,被加工钢筋表面有划伤,工作噪声较大;适合各种光圆钢筋。2曲线辊式。调直速度较快,钢筋调直效果好,且易控制。但被加工钢筋表面划伤较重,工作噪声较大;适合各种光圆钢筋和对钢筋表面划伤要求不高的场合。3对辊式。调直速度快,被加工钢筋表面有划伤轻微,工作噪声小;钢筋调直效果一般,控制要求较高。适合各种钢筋,特别适合冷、热轧带肋钢筋。4调直模式对辊复合式。钢筋调直效果比较好,比较容易控制。调直速度高于曲线辊式,低于对辊式。被加工钢筋表面有划伤。工作噪声比较小;适合各种钢筋。二切断方式1锤击切断方式。适用中、小直径钢筋,工作噪声连续、较大。易出现连切现4象,定尺误差最小。适用于中、低速度的钢筋调直机和对定尺精度要求较高的场合。2飞剪切断方式。适用大、中直径钢筋,工作噪声较大,不连续。定尺精度不高,但没有连切现象。适用于高速钢筋调直机。3液压切断方式。适用大、中直径钢筋,工作噪声小。没有连切现象。适用于速度不太高的钢筋调直机。图21调直方式分类三落料方式1支撑柱式。结构简单,工作噪声小。适用于小直径光圆钢筋,且钢筋调直度较高的场合。52翻板式。结构较复杂,工作噪声较大,适用大、中直径钢筋。3撤板式。结构较复杂,工作噪声较大,适用大、中直径钢筋。4敞口式。结构简单,工作噪声较小,适用于大、中直径钢筋,且钢筋调直较好的场合。四定尺方式1机械式。定尺误差小,易控制。噪声较大,寿命短。适用于对定尺误差要求较高,速度要求不高的场合。2机电式。定尺误差稍大,噪声较小,寿命长。适用于对定尺误差要求较低,调直速度要求较高的场合。五控制方式1普通电气控制。线路复杂,对维护人员要求较高。控制精度低,易发生故障,初期调试麻烦。2PLC控制。线路简单,对维护人员要求不高。控制精度较高,运行比较稳定,初期调试简单。六上料方式1开卷式。设备复杂,放线速度快、钢筋不扭转,特别适合于高速工作状态。2非开卷式。设备单一,适于调直速度不太高的工作场合。放线时钢筋自然扭转。3钢筋调直切断机的设计方案31钢筋调直切断机的设计要求由于应用场合的不同,所以对钢筋的要求是不同的,应根据需要满足不同的长度精度需求。所以所用的钢筋调直切断机应满足精度长度的可调性。下面是对钢筋调直切断机的一般要求。1需要调节矫直精度,既满足不同场合的应用要求,又做到不浪费人力和资2筋调直切断机要能够实现对钢筋的切断,根据不同的要求实现定长或变长的切断。63有防护装置,防止在矫直过程中钢筋甩出造成对工人的伤害。4要有一定的防尘设施,减少对环境的污染和工人身体伤害。332常见钢筋调直切断机的工作原理分析321调直原理1对辊式。通过两排辊子施加超过弹性变形的压力,这样就可以在两个方向上形成反弯曲率,从而达到调直目的。图31对辊式调直2调直模块。将一组弧形滑块装在一个回转体中,与回转体一起旋转,通过滑块对钢筋施压,与钢筋原始曲率形成反弯曲率,对钢筋进行调直。对钢筋磨损较大,适合调直光圆钢筋。图32模块式调直3曲线辊式。双曲线辊斜置于回转体中,随同回转体一起旋转,辊子对钢筋施加压力,钢筋同样对辊子产生反作用力,在摩擦力作用下,使辊子产生自转。4图33曲线辊式调直322剪切原理7切断机的剪切方式大体可分为三类旋转式剪切,上下移动式剪切,下移式剪切。如图5。工作时,绕在旋转架上的钢筋,在连续旋转着的牵引轮和调直架内的调直辊共同作用下,从切刀中间通过,进入承料架。当调直钢筋端头触动定长装置的信号发生器时,发生器发出信号,操动切断刀具动作,切断钢筋后刀具返回到下一次的启动位置。图34切断机构工作原理1旋转式剪切。该剪切系统主要由承料架,定长开关,电磁铁,牙嵌离合器,主动齿轮,切断齿轮,制动器等组成。当钢筋通过两切断齿轮中间的缝隙进人承料架并触动定长开关后,通过电磁铁带动牙嵌离合器使飞轮轴与主动齿轮轴联接,主动齿轮旋转一周带动切断齿轮旋转三分之一周,同时切断钢筋。切断齿轮上均布三对刀齿并轮流工作,以延长刀具寿命。从理论上说,由于切断齿轮对钢筋的切断为运动中剪切,钢筋前进速度可以很大,但由于牙嵌离合器的联接速度不可过大,转差一般不超过一而,同时又由于切断齿轮的转动惯量比较大,启动和停止时的惯性力也比较大,容易造成连切,故厂家标定的钢筋前进速度为0509M/S,一般使用05M/S的速度。假定钢筋速度为09M/S,剪切齿轮的半径为016M,剪切齿轮的转速为N0960/0162314537R/MIN主动齿轮的转速为85373161R/MIN150R/MIN已超过许用范围。1N2上下移动式剪切。该系统主要由承料架、定长开关,电磁铁,转键离合器,曲柄连杆,平移式下切刀台,摆动式上切刀片,制动器等组成。当钢筋通过平移式下切刀台进人承料架并触动定长开关后,电磁铁带动转键离合器使飞轮轴与曲柄轴联接,曲柄上的连杆推动平移式下切刀台在四连杆机构的作用下前进。摆动式上切刀片的一端固图35上下移动式剪切原理定在机架上,另一端刃口紧贴在平移式下切刀台的刃口处,当平移式下切刀台沿圆弧轨迹运动时,两刀片刃口相对运动,切断钢筋,曲柄使刀台复位,等待下一次剪切。该机构设计巧妙,通过四连杆机构可使下切刀台自身平行地且绕摆杆做摆动,是一种飞剪。剪切机构的运动质量与上一类机构相比小了许多,速度应当可以达到1M/S以上。但由于上切刀在剪切时刃口有一个转动的力矩,与下切刀刃口的磨损较严重。同时它在剪切过程中钢筋被向上抬起,牵引轮与剪切机构之间的距离不可过近,否则钢筋头部容易弯曲变形。由于该设计采用了转键离合器,速度受到限制。一般最大速度不超过1M/S。3下切式剪切。下切式剪切系统的形式较多,按刀具的驱动形式可以分为摆动式、锤击式、液压式。A摆动式这种剪切机构反应灵敏,钢筋前进的速度一般设计在1525M/S左右。这主要靠高性能的离合器和高精度的承料架来实现。国内用户很难接受它的价格。同时是横向剪切,刀具不随钢筋前进,因此当钢筋被剪断时,有一个瞬时停顿,牵引辊和钢筋之间打滑,损伤了约10MM长的表面。9B锤击式国内大多数带肋钢筋加工厂和预制构件厂使用调直切断机均为这种机构,如图8所示。电机带动一个曲轴转动,一个锤头在曲轴的作下高速不停地上下运动,在锤头的后面位置上有个滑动刀台,刀台上有切断钢筋用的切刀。当钢筋前进到预定长度时,钢筋端头触动与滑动刀台相连的定尺板,定尺板带动刀台前移。当刀台移到高速上下运动的锤头下时,锤头击打刀台上的刀架,刀架上的上切刀将钢筋切断,切断的钢筋落人承料架内,同时压缩弹簧将滑动刀台迅速推回原位置,以免被锤头第二次击打。图36锤击式剪切原理C液压式钢筋通过下切刀口进入承料架,触动定尺信号,液压油缸活塞杆的端部装有上切刀,活塞杆下行切断钢筋。根据定尺机构的不同,定尺精度也不同。液压剪切机构的优点是省去了各种离合装置,不会由于离合装置的不可靠而发生连切,易于实现自动化生产。但目前液压剪的剪切速度比较慢,如需05S完成一次剪切,而钢筋的前进速度为05M/S,则剪切过程中液压剪需随钢筋前进025M,因此液压切断机构的滑道都比较长,且钢筋的前进速度最大仅为05M/S。323落料原理1支撑柱式通过支撑柱承受落料,结构简单,工作噪声小。适用于小直径光圆钢筋,且钢筋调直度较高的场合。2翻板式通过电磁铁和拉力弹簧控制翻板的翻和收,结构较复杂,工作噪声10较大,适用大、中直径钢筋。3撤板式通过电动机带动的独立机构控制承料板的伸出和撤下,结构较复杂,工作噪声较大,适用大、中直径钢筋。4敞口式落料结构简单,工作噪声较小,适用于大、中直径钢筋,且钢筋调直较好的场合。33确定设计方案及设计基本参数通过对上述钢筋调直切断机各功能部件的分析比较,选定如下设计方案1采用调直机构的矫直方式,对光圆钢筋进行调直。这种机构将一组弧形滑块装在一个回转体中,与回转体一起旋转,通过滑块对钢筋施压,与钢筋原始曲率形成反弯曲率,对钢筋进行调直。这种机构克服了平辊式调直机构的缺陷,可方向上360形成与钢筋原始曲率相反的反弯曲率,从而达到调直的目的。2在切断部分,采用凸轮带动的锤击式剪切方式,这种剪切机构与定尺装置直接联接没有中间环节,因此定尺的精确度极高,误差在1MM以内。3落料部分选用翻板式的落料架,这种控制方式虽然结构较复杂,但是通过电磁铁和拉力弹簧的顺序控制,有较高的可靠性,适应各种大中型的钢筋。4调直钢筋的直径612钢筋前进的最大速度05M/S切断钢筋的规定长度5M电机功率15KW1盘料架2调直筒3牵引辊及切断箱4机座6落料架图37调直机总体结构图113调直筒4牵引辊5下刀台6落料架7行程开关10上刀台图38调直切断机工作原理图4钢筋调直切断机调直筒的设计41调直模块的设计将四组组弧形模块装在一个回转体中,与回转体一起旋转,通过滑块对钢筋施压,与钢筋原始曲率形成反弯曲率,对钢筋进行调直。四组模块分别定位于偏上偏下偏左偏右的位置,使筒体在做回转运动时能够对钢筋进行均匀调直,同时使调直筒总体力矩平衡。1调直筒筒体2调直模块图41调直筒外观钢筋调直采用碗状的调直模块,钢筋从矫直辊所形成的孔型中通过钢筋被拉动而不转动,在前进过程中钢筋各断面受到多次弹塑性弯曲,使轴向纤维经受数次拉、压弹塑性变形,弹复能力逐渐趋于一致,从而得到全周性的矫直效果。12图42调直模块准钢筋半径R的选取根据调直机的规格,需要在可调直钢筋的公称直径范围选取一个合适的R作为基准钢筋半径,作为模块形设计的依据。图43给出了基准钢筋半径R对模块外形的影响。可见,在其他参数相同的情况下,基准半径愈大,模块外形愈平缓。图43基准半径对模块外形的影响根据相关文献,按照下式选取,可得比较理想的结果。式(4MINAXRRNT121)这样做的另外好处是在设备规格允许的范围内矫直较大或较小直径的钢筋时,不必对矫直机作大的调整。24MM,50,本设计选取钢筋基准直径R6MM。0R42调直功率的计算在钢筋发生低频弯曲的同时,钢筋的弯曲变成全圆周性的旋转弯曲,它属于高频弯曲。根据相关资料,按下式计算其功率。13式(42)式中金属材料高频弯曲的塑性变形能。式(43)金属材料的弹曲比系数;被矫直钢筋的半径;钢筋的屈服强度。计算得15KW43牵引力的计算牵引力的计算如下式T式(412T4)式中盘园钢筋开卷所需牵引力;1钢筋通过矫直系统所需牵引力。2T式(45)式中D钢筋的公称直径,取12MM;K开卷张力系数,K003005;圆盘钢筋与盘料架的摩擦系数;由于为圆盘钢筋滚动,所以取002W圆盘钢筋所受的重力;10000N,MAXW钢筋的屈服极限,取250MPASS14计算得1331N1T式(46)钢筋弯曲变形所需牵引力BT克服钢筋与矫直辊摩擦所需的牵引力K克服矫直辊轴承所需的摩擦力M计算得2770N。2TT4001N,1牵引辊压紧力PP2T式中牵引辊与钢筋的摩擦系数取05计算的P4001N牵引功率1N式(41R30KMD7)式中牵引辊的总传动力矩;K钢筋的速度;系统的传动效率;1牵引辊的工作直径。RDP式(4KM2R3RD8)式中牵引辊轴承摩擦系数;取0023牵引辊辊颈直径。50MMRD计算得124N/MKM151300W1N所选电机足以满足要求。5钢筋调直切断机牵引辊的设计51主动牵引辊图13中,电机通过皮带轮传动到辊1的轴上,辊1的直径60MM,设定钢筋1D的基准直径12MM,辊2为压辊,直径80MM。设电机的速度1500R/MIN,电3D2DN机初选Y90S2,电机输出轴直径D24MM,额定转速1440R/MIN,额定功1DNN带轮辊率15KW。NP1主动牵引辊2从动牵引辊3调直钢筋图51牵引辊示意图因为设定钢筋的速度05M/S。下面是从电机到辊1的传动设计MAXV钢筋由05M/S,60MM,得MAXV钢筋1D式(51/2V辊1)3183R/MIN160N辊161086MMD带轮1NN辊取标准带轮将圆整到112MM。带轮牵引辊用轴承选61905,深沟球轴承,D25MM,D42MM。52从动牵引辊后牵引辊的作用是将已经调直过的钢筋送进切断机构,由于前牵引辊和调直筒已经给钢筋一个轴向速度,所以后牵引辊可以是无源辊,即不需要提供动力。6钢筋调直切断机切断箱的设计61切断箱切断组件的受力分析4送料辊组9切断组件15动切刀19调直钢筋图61切断组件受力简图初始切割时,动切刀从起始位置运动到抵紧钢筋。钢筋开始带动切断组件及与其固联的动、静切刀,活塞组件,滚轮等从静止状态开始运动。17记吊重的质量为M1,切断组件及与其固联的动切刀、静切刀、活塞组件、滚轮等的总质量为M1,滚轮与导柱的滚动摩擦系数为F,送料辊组对钢筋的前送力为F,钢筋的直径为D,导料筒出口与动切刀的距离为,吊重、切断组件及与其固联的0L动、静切刀、活塞组件、滚轮等从静状态开始启动到与钢筋同速前进的加速度为A,则所有运动能正常进行,长度为的钢筋在此力的作用下不失稳并应该前行的条件0L为式(62110FEIMGFAL1)式中E为钢筋材料的弹性模量I为钢筋圆截面的惯性距,ID46I为钢筋的直径FF为摩擦力。由于钢筋需在极短的时间内带动吊重及切断系统一同前行,故此处的加速度A较大,所产生的惯性力很大,长度为的钢筋在此处容易开始弯曲,并很快失稳。式0L中为此状态下钢筋受压在微弯的情况下,保持临界平衡的受力条件。切割终了时,记导料筒出口与动切刀的距离为L。切断组件等在运动中为匀速运动,钢筋一端受送料辊组的前送力为F1,另一端受吊重M1G及摩擦力FF的合力作用。细长的钢筋在此力的作用下不失稳并应该前行的条件为式(6210EIMGFL2)为此状态下钢筋受压在微弯的情况下,保持临界平衡的受力条件。设中、侧楔铁的重量之和为Q2,构成的移动副之间的摩擦系数为F1为中楔铁推动框右移的力F2为中、侧楔铁作用在框斜面上的正压力。则F1Q2/TAN5FF2Q2/SIN5Q2Q1TAN5设F3为中、侧楔铁1816左侧摩擦力F4为中、侧楔铁1816右侧摩擦力,则F3F1Q2/TAN518F4F2Q2/SIN5则切断后拉动楔铁上升的最小配重重量为Q3Q2F3F4Q211COS5/SIN5式(63)62偏心半径E的计算设电机功率为15KW,所能传递的转矩T9550NN955015/1500955NM电机轴角速度1500/60250157实践及计算表明,切40的钢筋所需的切断力P大约为60吨PET式(64)代入已知数据,计算出E0023MM由于转动副之间的间隙及加工精度等原因,E取0023不适用,而E值越大则冲切力越小,并且使楔铁移动距离加长,按实用要求取E0075,靠增设飞轮来补充达到最大切削力对机构的要求。飞轮的转动惯量可按下式计算JF式(624AQDG5)式中所需飞轮的转矩2A63电机转速的选择选用Y系列电动机,功率N15KW,N1500R/MIN,如图3所示,楔铁倾角5,E0075,当偏心轮由0转到180时,2E相邻直角边长L2ETAN5172MM。偏心轮轴每转一转所需的时间为60/15001/25秒,半转时间为1/50秒,楔铁在重19力作用下在1/50秒的时间内所下降的距离近似为因摩擦力与楔铁重力相比很小可忽略不记。S1/2GT1/2981/50196MM22SL说明楔铁在重力作用下下落,可在1/50秒的时间内消除2E间隙。64切断钢筋所用的时间据参考资料及实测表明,动、定刀片切入深度之和达到所切钢筋直径的2025时,即可将钢筋切此时偏心轮轴所转的圈数为N18/2E53圈T53/252秒可见,使用此种钢筋切断机将大大提高劳动生产。65最大切削力及凸轮转角最大切削力和此时凸轮的转角,是设计钢筋切断机时计算电动机功率和飞轮转动惯量的两个重要参数。准确地确定这两个参数的数值,对于降低切削机的能耗及材耗系数,提高切削机的切断能力是很关键的。切削时钢筋变形阻力为DPSG式中S钢筋被剪面积式(62SDK7)式(642950ENSN8)20由电机提供的冲切力为950NPENG凸轮转角为2ARCOS180C式中2XCEHD0H刀片最大开口距连杆系数X滑块位移D钢筋直径7落料架的设计71定长的检测给定参数钢筋D38MM定长3006000MM,可加长至800018000MM钢筋前进线速度30M/MIN调直筒转速N2400R/MIN压辊直径D90MM,转速142R/MIN。为实现准确定长,在调直机下压辊被动压辊上装上同轴测量盘,盘厚2MM,直径取191MM,在盘的边缘均匀加工宽1MM、深4MM的槽300个,在周边距边缘3MM处装上光电开关管光轴距边缘3MM,则光电管光轴所在点对应的测量盘周长为D6600MM测量孔轴线的速度V30191/906367M/MIN每秒钟光电管发出脉冲636710006025306脉冲间距1885MS,2脉冲间距离代表长度2901910942MM,这样的测量精度显然是难以满足要求的,为此,对光电开关管输出脉冲实施倍频,即脉冲频率F106121HZ,脉冲间距0942MS,脉冲间距离代表长度0471MM。计数器最大计数值,即最162大可定长3088MM,满足实际要求。72切断控制定长切断装置存在切断误差的关键在于当控制系统发出切断指令时,除系统自身有一响应时间外,钢筋仍在以一定速度行进只有钢筋顶住定尺板后,钢筋才在上下压辊间打滑,等待切断。倘若在实际操作中,使控制系统在发出切断操作指令时钢筋已经停止前行,或者在切断操作开始前钢筋已经停止前行,则可以有效地减少由于锤头位置的随机性而引起的切断误差。根据这一构想对原定长切断机构进行改进,改上下压辊一直驱动钢筋前进为间断驱动方式。其控制过程当一次切断操作完成后,装有上切刀的方刀台退出,控制器控制电磁铁线圈,使其失电,牵引电磁铁放下上压辊,使下压辊压住钢筋拖动其前进,装在下压辊上的测量盘旋转,它所发出的脉冲送到控制器进行计数。当计数脉冲所对应的长度等于设定长度时,控制器给电磁铁发出信号,令其抬起上压辊。上压辊抬起后,钢筋前进的驱动力消失,钢筋停止行进调直机构在对钢筋调
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