GTQ4-14钢筋调直切断机设计

郑州雨辰学院毕业设计说明书GTQ4-14型钢筋调直切断机郑州雨辰学院本科生毕业设计说明书题目：GTQ4-14钢筋调直切断机设计指导教师：职称：讲师学生姓名：学号：1334095854专业：机械设计制造及其自动化院（系）：机电工程学院答辩日期：20年6月4日20年6月1日PAGEPAGEI摘要当今社会随着经济的飞速发展，材料与能源两大物质基础却日异稀少紧张，已成为制约经济发展的障碍。另一方面，材料存在大量的浪费，或在某些方面处理不当造成环境污染，反过来对资源的利用产生不良的影响。本人研究的是如何处理废旧钢筋，就是从废弃的建筑物上，或工业生产过程中所产生的废旧钢筋，利用钢筋调直机重新调直，变废为宝，直接地用于建筑、机械行业等对钢筋圆度要求不高，不重要的场合，这样即可以节约资源，又可以消除工业垃圾对环境的污染。通过市场调查，发现市面上直径为4~14的废弃钢筋再处理需求量较大。本课题设计了GTQ4-14钢筋调直切断机的整体机构，其结构主要包括调直机构、切断机构、送料机构等。主要针对调直机构进行了详细的设计，绘制了其结构部装图，并对调直机构中的上下轧辊及支架等结构进行了设计计算、强度校核需要请咨询学号数字企鹅和结构设计。通过设计此设备能实现的主要功能有：除锈，当废旧钢筋通地过拉模时，由于高强度的拉拔而起到除锈的作用；冷拔表面硬化，在废旧钢筋通过拉模以及在轧辊的强大的轧制力的作用下而其到冷作硬化增强原钢筋的强度；弯曲校直，根据废旧钢筋通过拉模，轧辊的轧制作用在废旧钢筋上的反变曲变形而达到。通过对设备的不断改进设计，相信钢筋调直切断机在废品回收市场上应用应较为广泛。关键词：回收；反弯曲变形；调直；切断PAGEPAGEIVABSTRACTNowadays,withtherapiddevelopmentofeconomy,thematerialandenergyhavebecometheobstacleofeconomicdevelopment,andthetwomajormaterialbaseofmaterialandenergyisscarce.Ontheotherhand,therearealotofwastematerials,orinsomeareas,improperhandlingofenvironmentalpollution,whichinturnhasabadeffectontheuseofresources.Myresearchishowtodealwithscrapsteel,isgeneratedfromtheabandonedbuildings,orintheprocessofindustrialproductionofthescrapsteelandthereinforcedstraighteningmachinerestraightening,turningwasteintotreasure,directlyforbuilding,machineryindustryandsoonofreinforcedroundnessrequirementsisnothigh,isnotimportantfortheoccasion,sothatyoucansaveresources,butalsotheeliminationofindustrialwastepollutiontotheenvironment.Throughthemarketsurvey,foundthatthemarketdiameterof4~14scrapsteeltodealwithlargerdemand.Inthispaper,theoverallstructureoftheGTQ4-14steelbarstraighteningandcuttingmachineisdesigned,whichmainlyincludesthestraighteningmechanism,thecuttingmechanism,thefeedingmechanism,etc..Mainlyforstraighteningmechanismweredetaileddesign,drawingthestructurepartassemblydrawing,andswapstraightundertherollerandthestent,suchasstructuredesigncalculation,strengthcheckandstructuredesign.Throughthedesignoftheequipmenttoachievethemainfunctionsare:derusting,whenscrapsteelthroughadie,duetothedrawingofhighstrengthandrust;surfacehardeningofcolddrawn,inthescrapsteelthroughthedieandintherollofstrongrollingforceandthecoldhardeningincreasesthestrengthofthereinforcementoftheoriginal;bendingstraightening,accordingtothescrapsteelthroughthedie,rollingeffectonscrapsteelantibendingdeformationandreach.Throughthecontinuousimprovementofthedesignoftheequipment,itisbelievedthatthesteelbarstraighteningandcuttingmachineiswidelyusedinthewasterecyclingmarket..keywords:recycleanti-bending-deformationStraighteningcut目录TOC\o"1-3"\h\u92111绪论 1191141.1钢筋调直机的发展背景 1321571.2钢筋调直切断机的简述 1130152原理分析 2248772.1可行性分性 2253582.2矫正原理 2200832.3传动方案的确定 2273623钢筋调直切断机的总体方案的设计 4219683.1GTQ4-14钢筋调直切断机特点及性能指标 4214473.2总体方案 4249784设计力参数计算 754584.1反变曲率的计算 7179474.2轧制力的计算 8259394.3轧辊的传动力矩 10206734.4电机的选择 1274115主要部件的设计及校核 13231995.1轧辊的设计 13257975.2同步齿轮的设计 15161315.2.1选择齿轮的材料 15162985.2.2齿轮尺寸参数的设计 15254105.2.3齿轮的校核 16196516钢筋调直切断机剪切机构的分析与研究 1811696.1概述 18278146.2剪切形式的分类 181556.3设计计算 2012305结论 2112252附录 2321860S．艾克隆德计算方法论述 2318370致谢 25PAGEPAGE111绪论1.1钢筋调直机的发展背景伴随着我国建筑行业的不断发展，人们生活环境的不断提高，人们的住房环境，以及各种民用建筑等等，他们的更新速度也会变得越来越快，人们会经常的看到，各种建筑工地上的、拆迁旧房屋的各种各样的废旧钢筋常常累积成堆，面对着这样的情况，如果我们能够把这些废旧的钢筋循环利用下变废为宝，不仅能够解决环境问题，而且还充分重复利用了这些资源以缓解我国钢铁资源日渐短缺的状况。由此可见，研制一种能够重新利用这些废旧钢筋的机械产品，是非常适合社会的需求，并且其发展前景也非常的广阔。在设计的过程中，发现此机械结构很简单，但其原理以及对拉模的拉拔力、废旧钢筋的轧制力等其他数值的计需要请咨询学号数字企鹅算十分复杂，并且好多的情况下异常棘手。并且目前位置，我国在钢筋轧制力计算方面并不成熟，大部分采用了一些经验公式。所以在查阅资料方面还是繁多的。此项目国内市场上并没有专门对废旧钢筋校直的机械设备，建筑行业及机械行业上也有校直机械，但如果把它们用于废旧钢筋的校直上，代价太高。故市场上迫切的需要一种经济合理，又能满足要求的校直机械。为了有一个类似的印象，在我们指导老师的安排下去参观了目前市场上正在使用的校直机，发现现行的机械产品大都是硬凑在一起的机械，且结构上，安全上都不符合规范。在老师的悉心指导下，通过自己认直的思考和同学的帮助下以及翻阅了大量与之相关的很多资料，终于基本上确定了各个部分的设计方案。1.2钢筋调直切断机的简述GTQ4-14型全自动钢筋调直切断机是新型产品，由变速、拉模、输送、调整、切断、机架等部分组成，采用轮剪式切断，性能稳定，操作简单，主要用于水泥预制构件厂、冷压带肋钢筋生产厂、水泥制品厂、建筑工程上对盘圆钢筋的调直定长切断，主要研究的是废弃钢筋的重新拉直，定尺切断，进一步对废弃钢筋冷拉提高其应力。本说明书分为原理部分、受力分析计算部分、部件的结构设计以及剪切机构部分。2原理分析2.1可行性分性根据查阅建筑的相关资料手册可知，建筑产业上采用的钢筋，对其圆度要求方面不太严格。而相关很多厂家的钢筋的生产，也是先生产出一定直径的钢筋，并且根据具体的需求，使用冷拔工艺，拔制出不同规格的钢筋，目前，市场上也有钢筋矫正的机械产品，但是它们基本上用在建筑工地中。如果把它们用于废旧钢筋的重新矫直上边，成本相对较高，根据目前人们所应用的废旧钢筋的矫正机械的机构，重新改造出一个型号，在各种力学性能以及在经济效益方面，能够满足的机械是很有必要的，也是很有实际价值的。并且在一定程度上完善钢筋调直切断收益，提高效益就，节约资源与成本，并且在很大的程度上循环利用了废弃产品，对二次回收利用提供了很大的帮助。2.2矫正原理为了以下说明简便，而钢筋调直切断机的加工原理和机械加工中的轧制工艺很相似，废旧钢筋都用轧件来代替。1.矫正原理根据轧件经过入料拉模、轧轮、出口模时的反复变曲来矫正，两轧轮的槽型，以及两出入模的圆度来保证轧件的圆度的要求[1]。2..矫正原理的可行性的力学论证弹性弯曲极限状态：在外力矩的作用下使得轧件的表面应力达到了材料屈服极限σs，应变到了εs，各层都处在弹性变形状态下，处力去除后，在弹性内力的作用下，各层的纤维的应变将全部的恢复。弹塑性弯曲状态：外力矩继续增大，则有一部分纤维层产生塑性变形，并且外力矩越大，塑性变形由中性层扩展的深度也越大，实验与理论表明，弹性弯曲时平面假设在弹塑性变形时仍有效，断面各层的应变与其中性层的距离Z呈现直线关系，在外力矩去除后的情况下，纵向纤维的应力只能部分的弹性恢复，轧件将产生残余应变[2]。而剩余的应变将完成钢筋的矫直工作。而残余应变是通过在矫正过程中钢筋经过拉模时形成后的弯曲率σs后，经过弹复过程后，而剩余的应变σs。要使钢筋矫直得以实现，只需使残余曲率：即可2.3传动方案的确定根据对钢筋的矫正原理，及可行性分析的结果，结合机械工作时的实际需求确定传动方案如图2.3所示：1齿轮2双轧辊3梅花联轴器4减速箱5带传动6电动机图2.3调直机传动方案示意图3钢筋调直切断机的总体方案的设计3.1特点及性能指标1.使用范围本机器主要适用在混凝土预制构件，建筑工程，水利电力工程，道路桥梁，冶金行业和机械行业资源回收利用的领域。目前国内调直切断机的钢筋进给速度为0.4~0.9m/s，一般在0.5~0.7m/s之间，生产效率比较低，已经不能满足市场的需要，用户对提高调直切断机的生产效率的问题更加急迫地去解决。在某一方面，提高钢筋调直机的生产效率就首先提高钢筋机工作室钢筋的进给速度，而剪切机构的剪切形式同样制约着钢筋的进给速度[19]。6.2剪切形式的分类按调直切断机的剪切方式分类，大体可分为三种：旋转式剪切、上下移动式剪切、下移式剪切。如图6.2-1、6.2-2、6.2-3所示：图6.2-1.旋转式剪切图6.2-2.上下移动式剪切图6.2-3.下切式剪切其工作原理如下，工作时废弃的钢筋，首先通过牵引轮，进入调直机构，在连续转动的压轮内的矫直辊作用下被矫直，矫直的钢筋从切片中间通过，进入承料槽。当被调直后的钢筋端头触动定长装置的信号发生装置时，发生装置发出电信号，使刀具工作并切断调直后的钢筋并实现自动落料，切断钢筋后的刀具返回原来的位置准备下一次切断信号的执行。定尺剪切讯号的发出大体有三种形式：机械信号，行程开关（接触或非接触式）发出的电信号，光电码盘发出的电讯号。一般地说，定尺的精度主要取决于从发出讯号到切力响应的时间误差。机械讯号的精度最高，误差可在1mm，这是因为它与刀具直接刚性连联，响应时间很短，时间误差很小。其他形式的定尺误差在5~30mm之间。举例来说：当定尺长度为10m，前进速度为0.5m/s，误差为5mm就意味着剪切系统的每次切断响应时间的误差不大于0.01s，当前进速度为1m/s时，误差为5mm就意味着剪切系统的每次切断响应时间的误差不大于0.005s。综合分析以上各种剪切方式，根据本机设计原理决定采用下切式剪切方式，其按刀具的的驱动方式又可分为：摆动式，锤击式，液压式三种，在本机中决定采用摆动式这种设备的剪切机构类似一把铡刀，当钢筋通过固定在机架上的定刀孔进入承料架并触动定长开关后，摩擦刀式离合器动作，带有凸轮的转轴旋转一周，凸轮使带有切刀的摆臂摆动，从而完成一个切断动作。具体示意图如图6.2-4。这种方式反应比较敏捷，当钢筋触动行程开关后电磁摩擦离合器马上启动，带动切断轴转动，从而带动切刀产生切断运动。1刀架2切刀3曲杆4凸轮图6.2-4切断示意图6.3设计计算在设计切断形式时主要考虑的是切断的时间及钢筋的长度误差，要保证机器在整个送料切断过程中无停滞现象动作连贯迅速，钢筋的长度误差在5mm之内。对于该机来说主要是考虑电磁离合器的反应时间，本机所选取的电磁摩擦离合器的具体反应时间为：接通时间0.004s,断开时间0.005s,衔铁吸引时间0.002s。所以对于切断长度为钢筋来说，切断时间t1=60(s)/980(r/min)=0.061(s)送料时间t2=L/0.6(m/s)反应时间所以总时间为T=L/0.6+0.061+0.012于采用了电磁电磁摩擦离合器顾切断误差主要是由于电磁电磁摩擦离合器的反应时间，所以该机的误差值为0.005s0.6m/s=3mm符合要求。

结论从上述章节的分析计算中，可以看到本人设计的钢筋调直切断机在理论上是可行的。因本人是初次接触这方面的内容，设计过程中有一些地方难免可能不符合生产实际的。本人本着学习提高的态度研究这方面的内容，为自已的专业知识进行提高和巩固，和即将踏入社会作一次热身工作。在设计钢筋调直切断机的过程，本人发现了市面上此类机器的结构，及安全方面有不符合规格要求的，在我查找原因之后进行了适当地改进，特别是轧辊这一重要的部件上，例如原来的轧辊是实心的，在本机械中受强大的轧制反力，表面容易被破坏。在本人的设计中在中心部位设计了一个直径为30的通孔。再例如原轧辊的辊身与辊径之间没有锥角过渡，会导致轧辊的受力过程中，这个地方受的应力最重，改进后加上一个1:5的锥角后这方面的缺陷明显的改善。在设计的过程中本人也发现，此机器的自动化程度很低，这说明此机器有很大的发展空间，此机器也有很大的研究必要。我想如果要能适当地增加此机器的自动化程度，必然提高生产效率，降低生产成本。另外在提高生产效率的目的上，我采用了一个不成熟的方法，将轧轮改成轧轴，即在一个长轴上分别切出不同直径的凹槽，用来加工不同直径的废弃钢筋。省去了在加工不同直径钢筋时换压轮的麻烦，还能同时加工多个钢筋。虽然此钢筋调直机有很多方面的不足，但其优点是不能被忽略的。首先虽然此机器的自动程度有待提高，但就目前我国的国情来看，还能满足需要。而且价钱低，结构简单。而且就加工后钢筋的用途来看，还没有必要使用太自动化的设备。参考文献[1]马斯基列逊,A·M.管材矫直机[M].北京:机械工业出版社,2009.[2]王海文,轧钢机械[D].北京:机械工业出版社,2003.[3]张春林,曲继方,张美麟.机械创新设计[M].北京:机械工业出版社,2011.[4]蒋庄德.机械精度设计[M].西安:交通大学出版社,2000.[5]川崔甫.矫直理论与参数计算[M].北京:机械工业出版,2002.[6]徐撷.机械设计手册(第一卷)[M].北京:机械工业出版社,2010.[7]刘之生,黄纯颖.反求工程技术[M].北京:机械工业出版社,2011.[8]姚中.斜辊式管棒材矫直机矫直辊辊形曲线计算方法及其有关的表达式的探讨[D].北京:机械工业出版社,2011.[9]刘天明.斜辊式管棒材矫直机矫直辊辊形曲线的研究[D].北京:机械工业出版社,2013.[10]机械工程手册编委会.机械工程手册第4卷[M].北京:机械工业出版社,2008.[11]吴宗泽.高等机械设计[M].北京:清华大学出版社,2015.[12]璞良贵.纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2013.[13]刘鸿文.材料力学[M].北京:高等教育出版社,2012.[14]甘永立.几何量公差与配合[M].上海:上海科技出版社,2011.[15]王先逵.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,2005.[16]西北工业大学机械教研室,孙桓,陈作模.机械原理[M].西安:高等教育出版社,2010.[17]李曲.机床设计图册[M].上海:上海科技出版社2012.[18]孙印杰,田效伍,郑延斌..Pro/EngineerWildfire.基础与实例教程[M].北京:电子工业出版社,2004.[19]曹岩.Pro/EngineerWildfire产品设计实例精解[M].北京:机械工业出版社,2005.[20]杨学围.Pro/EngineerWildfire.零件装配与工程图设计[M].北京:中国电力出版社,2005.

附录S．艾克隆德计算方法论述由于单位压力接触弧上的分布是不均匀的，为了便于计算，一般均以单位上的平均压力值—平均单位太力来计逄轧制总力。平均单位压力是在确定了单位压力大小及其分布规律之后，取轧件与轧辊的整个接触面积上单位压力Px和单位磨擦力Tx在垂直方向投影的总