鋼筋矯直切斷機

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1、1 緒論 1.1 研究的目的和意義 隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，鋼筋材料作為必不可少的材料，也呈現(xiàn)出需求猛增的趨勢。鋼筋矯直切割機的市場需求也隨之猛增。在建筑工地上，我們常見的鋼筋大體上分為兩類：熱軋鋼筋和冷軋帶肋鋼筋。關于熱軋鋼筋的分類，又可以繼續(xù)分為熱軋光圓鋼筋和熱軋帶肋鋼筋[1]。從外觀上看，熱軋光滑圓鋼的表面無螺紋突起，表面光滑，而熱軋帶肋鋼筋的表面有人字形凸起或月牙形 或螺紋狀。這種鋼筋在建筑工地上起著十分重要的作用，可以增強鋼筋和混凝土結構的預應力，使建筑更加結實可靠。熱軋帶肋鋼筋有很多用途。它用于房屋，道路，橋梁和其他主要承重項目的建設。目前在市場和建筑工地上，我們發(fā)現(xiàn)最常見和

2、最常購買的鋼筋就是HRB400帶肋的[2]。冷軋帶肋鋼筋與熱軋鋼筋的區(qū)別在于屈服強度高于熱軋鋼筋，但塑性較差，強度高于熱軋鋼筋。硬度也比較硬，但比熱軋鋼脆。因此，通常在現(xiàn)澆板上使用冷軋帶肋鋼筋。如果用于預應力構件，則可以節(jié)省50?70kg / m3的水泥。如果用于非受力部件，則可以節(jié)省20％?40％的鋼材，在很大程度上降低了成本。 在我們當?shù)氐匿摻罱ú氖袌鲞M行調研發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的鋼筋建材企業(yè)屬于私人企業(yè)，生產(chǎn)的規(guī)模較小，生產(chǎn)的效率也比較低。有的鋼筋矯直切割機設備還是21世紀初的老設備，占地面積較大，所采用的是孔模式轉轂矯直法，鋼筋調直的速度比較慢，表面還存在比較重的劃傷，該模式的旋轉摩擦力較大

3、，磨損很快，消耗大，需要經(jīng)常更換矯直裝置。 為此，在對現(xiàn)有鋼筋調直切割機的結構原理進行查閱和現(xiàn)場調查的基礎上，利用國內(nèi)外先進的鋼筋調直切割機來進行分析其優(yōu)缺點，設計了一種用于冷軋帶肋鋼筋校直切割機，設計輕巧，對裝置本身的成本和運輸?shù)某杀揪薪档?[7]，改進了在矯直裝置的技術上的難點和解決了`存在的一些問題，對承料槽進行了優(yōu)化的改進設計，為保證能夠實現(xiàn)根據(jù)長度自動切斷增加了行程開關。 1.2 冷軋帶肋鋼筋的概述 平時常見的鋼筋分類，有以下幾種：熱軋光圓鋼筋、普通熱軋鋼筋、細晶粒熱軋鋼筋、余熱處理鋼筋、冷軋帶肋鋼筋、冷拔低碳鋼絲等許多種類[8]。 由于冷軋帶肋鋼筋與混凝土之間的相互作用之

4、后，其粘結錨固性能比較好，所以一般用于構件之中，關于構件錨固區(qū)的開裂、鋼絲滑移產(chǎn)生的破壞等問題，從根本上被解決了，而且構件端部的承載能力和抗裂能力都有所增強。在鋼筋混凝土的結構當中，與光圓鋼筋和熱軋螺紋鋼筋進行比較，裂縫的寬度也比較小。 冷軋帶肋鋼筋常見的牌號分別是CRB550、CRB650、CRB800、CRB970[9]。在中國冷軋帶肋鋼筋的參考標準為GB 13788-2008，CRB550級鋼筋材料主要的用途是在建筑結構構件當中作為重要承受力的鋼筋，而CRB650和CRB800級別的冷軋帶肋鋼筋材料的主要用途是可以在建筑工程項目預應力結構施工中作為重要承受力的鋼筋[2]。在鋼筋混凝土的

5、結構設計之中，我們通常采用的是極限狀態(tài)設計方法，利用分項系數(shù)表達式進行設計，結構的承載力計算，所應采用的數(shù)值為荷載設計值，而在變形、抗裂及裂縫寬度驗算是，應選取相應的荷載代表值。在結構構件的承載力計算中，需要參考中華人民共和國行業(yè)標準JGJ9595冷軋帶肋鋼筋混凝土結構技術規(guī)程中的第5條規(guī)定，鋼筋在受力的情況下，最小的混凝土保護層厚度應該從鋼筋的外邊緣計算。 在國內(nèi)市場上我們經(jīng)常見到的鋼筋，除了剛剛所講的三面的帶肋鋼筋以外，還有兩面帶肋結構，這些鋼筋只有很少的鋼筋生產(chǎn)廠生產(chǎn)，生產(chǎn)的部分鋼筋表面有壓痕。極少數(shù)的生產(chǎn)廠家，其生產(chǎn)的鋼筋表面還帶偶螺紋，目的是為了減少肋周圍產(chǎn)生應力集中的現(xiàn)象。 1

6、.3 國內(nèi)外關于矯直切斷設備的研究現(xiàn)狀 建筑行業(yè)的發(fā)展對切割機的研究有很大的推動作用，因此需求也大大增加，國內(nèi)外對鋼筋矯直切割機的研究也持續(xù)關注。但是由于歷史原因，我國在這方面的技術起步比較晚，因此總體上是落后于國際先進技術。在矯直技術方面，國外研究的進度快于國內(nèi)，如德日兩國等。我國相對來說研究進展較慢，在很多技術是明顯處于一個落后的狀態(tài)，但是經(jīng)過一批批國內(nèi)精英人才的研究，我們在技術上基于自身的設計水平上有了許多方面的突破，部分的研究成果水平處于較為先進的地位，但仍需加大研發(fā)力度。從整體來說，目前國內(nèi)的鋼筋矯直標準僅處于一般水平，其切割的高精度和高質量對現(xiàn)在的技術來說很難達到。為此，我國的鋼

7、筋矯直裝置還需依賴采購，增加了成本，技術方面也受制于人。 國內(nèi)相關技術人員在理順理論和技術的研究上也付出了巨大的努力，其中一些成果已為之指明了方向。例如，1998年河北省企業(yè)技術發(fā)展計劃第二批上市的GTK6/12數(shù)控冷控制肋筋校直切割機。通過數(shù)控技術來提高矯直質量，矯直后鋼筋的表面不會出現(xiàn)明顯的劃痕。自動化的水平明顯提高，并實現(xiàn)定長切割和計數(shù)。 目前市面上的矯直技術有以下幾種： a.調直模式：從矯直方面來說，矯直后的鋼筋比較直，設備控制簡易。但是矯直速度比較低，而且鋼筋的加工表面劃傷嚴重，工作噪聲大，磨損大，需要經(jīng)常進行更換，提高了成本。 b.曲線輥式：從矯直速度來看，比調直模式要快，

8、矯直質量也比調直模式的好，而且易控制。但鋼筋的加工表面劃傷也較重，工作噪聲大，但是這是屬于滾動摩擦，磨損相比較調直模式較?。煌ǔＳ迷趯︿摻畋砻尜|量要求低和各種光圓鋼筋的場合。 c.對輥式：從矯直速度來看，要比其他三種方式要快，工作噪聲比較小，但被加工鋼筋表面也有輕微的劃傷；從鋼筋調直質量來看，與其他三種方式相比質量較低，對控制的要求比較嚴。 d.調直和對輥復合式：與其他三種方式相比，鋼筋調直質量比較好，而且設備容易控制。從調直速度方面來看，與其他三種方式進行比較，高于b類型，低于c類型。相比有明顯的缺點，在加工后的鋼筋表面會留下輕微劃傷，優(yōu)點是其工作時制造的噪聲比較??；適用于各種鋼筋的矯直

9、。 1.4 研究的主要內(nèi)容 1.4.1 研究內(nèi)容 本論文是針對于冷軋帶肋鋼筋，設計一臺矯直切割機，滿足建筑施工要求。列舉出總體的機器可行的設計方案。根據(jù)設計方案，本文對鋼筋矯直切割機的總體結構、傳動裝置、矯直裝置、切斷裝置進行了設計，從結構上保證實現(xiàn)鋼筋矯直定長自動切割。 1.4.2 研究方法 在中國知網(wǎng)，萬方等數(shù)據(jù)庫上，對國內(nèi)外相關文獻進行相關的查閱，對鋼筋的基本結構、分類、用途有了一定的了解，然后去當?shù)氐慕ㄖさ剡M行調研，針對現(xiàn)有的鋼筋矯直技術，分析其優(yōu)劣，確定合理的運動方案；通過增加了凸輪結構、行程開關分別改進了切割技術，實現(xiàn)根據(jù)指定長度自動切斷。然后將這些可行方案進行優(yōu)缺點剖

10、析，確定最后的設計方案。 13 2 總體方案的確定 2.1 鋼筋尺寸的要求 在鋼筋矯直切割機工作過程中，主要由送料機構、矯直裝置、切割裝置和落料機構實現(xiàn)對鋼筋的矯直和切斷，采用斜輥式轉轂矯直能夠保證對鋼筋的磨損減少，并高效實現(xiàn)矯直。本文設計要求的鋼筋直徑為4~12mm，鋼筋的抗拉強度為650MPa。 2.2 鋼筋矯直切割機的機理分析 在鋼筋矯直切割機工作過程中，首先將冷軋帶肋鋼筋插入送

11、料機構，矯直裝置采用的是斜輥式轉轂矯直方法，該方法可以將鋼筋通過壓緊輪進給進行移動。在鋼筋進給的過程中，矯直裝置中的斜輥輪會對鋼筋進行矯直，在這過程當中，鋼筋是不會轉動的，斜輥輪與鋼筋保持著一定角度，繞著自身的軸線進行自轉，在斜輥輪的自轉過程中，鋼筋的各個斷面將受到許多次的彈性彎曲，最后鋼筋被矯直。矯直后的鋼筋繼續(xù)沿直方向移動，移動到一定的尺寸會碰到行程開關，兩個電磁離合器進行運作，電磁離合器1將斷開矯直裝置的矯直運動，電磁離合器2將使切斷裝置的切刀下移進行切割，切割裝置中的切刀是在凸輪機構上，鋼筋切斷后，行程開關關閉，切刀回到原來位置，矯直裝置繼續(xù)矯直，如此進行循環(huán)運動。最后實現(xiàn)鋼筋的矯直，

12、定長并自動切斷，落料。 2.3 方案分析及確定 本臺機器主要是圍繞鋼筋傳動裝置、矯直裝置、切斷裝置和整體的機構進行設計，通過壓緊輪和矯直裝置帶動鋼筋移動。在鋼筋矯直后進給的過程中，斜輥輪與鋼筋保持著一定角度，繞著自身的軸線進行自轉；切割裝置由凸輪式間歇運動機構控制，切刀繞軸心上下轉動，行程開關打開后，電磁離合器打開，切刀下移，最后鋼筋在落料機構下實現(xiàn)落下。 2.3.1傳動裝置 在傳動裝置的設計中，上料的方式有開卷式和非開卷式，非開卷式的傳動裝置雖然能夠完成鋼筋進料過程，但也有明顯的缺點，如傳動方式單一、放線時容易發(fā)生扭轉速度慢、等問題；開卷式的設備比較復雜，放線速度比較快、鋼筋不會發(fā)現(xiàn)

13、扭轉，但是該設備的設計成本比較高，主要適用于高速的矯直工作狀態(tài)。 2.3.2矯直裝置 在矯直裝置的設計中，矯直的方式有以下四種：調直模式、曲線輥式、對輥式和調直模式+對輥的復合式[3]。調直模式從矯直方面來說，矯直后的鋼筋比較直，設備控制簡易。但是矯直速度比較低，而且鋼筋的加工表面劃傷嚴重，工作噪聲大，磨損比較多，需要經(jīng)常進行更換，提高了成本；對輥式和調直模式+對輥的復合式，鋼筋的矯直效果都比較好，矯直速度也比較快，表面劃傷也比較輕微，工作噪聲比較小，但是整體比較復雜，制造比較困難，成本也很高。因此我們采用的是曲線輥式，矯直的效果比較好，速度比較快，并且比較容易控制，成本比較低。采用這

14、種矯直方式既可以提升矯直效率，又可以節(jié)約成本。 2.3.3切斷裝置 在切斷裝置設計中，目前切斷方式按驅動方式的分類有錘擊切斷方式、飛剪切斷方式和液壓切斷方式三種[4]。飛剪切斷方式一般來說，主要用于高速鋼筋的調直，很少出現(xiàn)連切現(xiàn)象，但是它的缺點是工作的噪聲會比較大，而且定位的精度不高，工作不連續(xù)，這種切斷方式一般情況下適合大、中直徑的鋼筋進行被切斷；液壓切斷方式，這種方式我在調研時看到過，一個單獨的液壓裝置進行驅動，雖然他有很多的優(yōu)點，比如說工作的噪聲比較小且不會出現(xiàn)連續(xù)切割的現(xiàn)象，比較適合中、小直徑的鋼筋，但是結構比較復雜，占地面子比較大，成本比較高；錘擊切斷方式定尺寸誤差比較小，雖然噪

15、聲比較大，但是通過凸輪機構連接，占地面積比較小，成本比較低，在矯直速度方面和切割鋼筋的直徑方面也滿足要求，因此采用的切斷方式是錘擊切斷方式。 2.3.4落料機構 落料裝置在鋼筋矯直切斷機中起著一個輔助作用，對鋼筋矯直切斷機實現(xiàn)整體的功能來說，這是一個必不可少的部分。落料裝置在鋼筋矯直切斷機上主要起的作用是承料和落料，裝置結構簡單并要求動作流利速度快，并且同時保證對切割后的鋼筋沒有任何劃傷。落料機構對被矯直的鋼筋進行支撐的作用，是在鋼筋被定尺寸切割之前；鋼筋定尺寸切割之后，要是切割后的鋼筋迅速落下，對后面的繼續(xù)矯直鋼筋起著承料作用。 2. 4 機器的組成 鋼鋼筋矯直切割機

16、在工程建筑，水利電力工程，道路橋梁的建設等領域起著非常重要的作用。為了滿足市場的需求，因此對鋼筋矯直切斷機有較高的要求。高精度高速度保證鋼筋按照設定的尺寸實現(xiàn)自動進行切斷，完成落料。這就對設備的要求較高，不僅要易于操作，還要保證操作人員的安全和便利，同時也要提高裝置的部件使用壽命，實現(xiàn)矯直裝置的高精度和高質量以及高完成度，并且不會對矯直的鋼筋不造成損傷。圖2-1為機器工作原理圖。 圖2-1 鋼筋矯直切斷機工作原理示意圖 3 矯直裝置的設計 鋼筋通過鋼筋導入管進入矯直裝置，矯直裝置的作用有兩個，主要的作用是將鋼筋各個截面進行反復彎曲，使鋼筋進行變直。另一個作用就是送料的

17、作用，將矯直好的鋼筋繼續(xù)向前前進。 3.1 鋼筋矯直裝置的選取和分析 生活中我們常見的矯直設備一般分為五類，不過用于盤起來的鋼筋矯直的設備有以下四種[8]： 反復彎曲式矯直：該矯直方法是最早用來進行矯直鋼筋，可實現(xiàn)重復多次的不同彎曲程度的反向彎曲達到矯正的目的，整個過程簡單直觀易操作。如壓力矯正機及輥式矯直機，它們通過壓頭或輥子，對鋼筋在同一個平面內(nèi)進行多次往返壓彎，逐漸轉變壓彎量，一直壓到壓彎量與彈復量近似，則鋼筋被矯直。 拉伸矯直：將一整根的鋼筋進行同時的拉伸，鋼筋一整根被矯直，矯直的效率比較快，但是在進行矯直的過程中，如果受力不均勻的話，很容易將整根鋼筋拉扯開裂。在進行拉伸的過程

18、中，拉伸矯直的效果是與鋼筋的彎曲形狀沒有關系，是通過拉伸將長度不一樣的原始縱向纖維拉伸成相等的長度，等其塑性變形之后進行卸載，鋼筋被矯直。通過拉伸變形來達到良好的拉直效果，這就是拉伸拉直。 拉彎式矯直：該矯直方法和拉伸矯直方式相似，優(yōu)點是兩者矯直方式都是需要很小的動力就能夠進行矯直，但是存在的缺點也很明顯，縱向長度相對橫向長度較長，在與切斷裝置進行配合使用時，設備的占地面積很大，定尺寸切割困難，很難達到我們所需要的理想的效果。 旋轉彎曲矯直：在塑性變形狀態(tài)下工件從較大的恒定彎矩區(qū)域過渡到較小的恒定彎矩區(qū)域的過渡部分，當從塑性區(qū)域出來時，它會進行前進和矯直。鑒于上述簡單的反向彎曲矯直的問題，

19、對于具有圓形橫截面或圓形橫截面的條，如果能夠在反向彎曲矯直的同時旋轉它們，則可以獲得完全圓形的矯直效果。在經(jīng)歷大的彈塑性變形以后，圓形材料的軸向纖維會接近相同的彈性。彈性會隨著不斷增加來回塑形的次數(shù)變得越穩(wěn)固，同時矯直質量也相對提高。旋轉彎曲對鋼筋產(chǎn)生的塑性彎曲會在整個圓周方向上對鋼筋進行一個消除彎曲，最后鋼筋就變直了。 經(jīng)過綜上分析，對鋼筋進行矯直的方法，經(jīng)過比較，我們采用的方案是旋轉彎曲矯直。 3. 2 旋轉彎曲矯直中矯直方法的選取和分析 在生活中我們常見的旋轉彎曲矯直方法有以下兩種： 1. 孔模式轉縠矯直法： 這種矯直方法的工作原理是孔中有許多的上下不一的孔縠，這些孔縠是

20、對鋼筋起著反復彎曲的作用，在孔縠的兩端有兩個孔縠是在同一水平的，這兩個孔縠的作用是為了定位鋼筋。鋼筋經(jīng)過孔縠的多次反復的彎曲，然后變直。這種矯直方法是旋轉彎曲中最早用于進行矯直鋼筋，發(fā)展的比較久，因此存在許多的問題，首先因為孔縠里面上的孔上下不一，對鋼筋進行旋轉彎曲矯直時，摩擦的阻力會比較大，對孔的磨損比較大，對于鋼筋可能劃傷會比較多。還有就是孔模式轉縠矯直法只起著矯直的作用，不能將被矯直好的鋼筋進行傳送，那么我們需要設計一對帶有動力的壓緊輪進行傳動運動。當然該矯直方法也存在一些優(yōu)點，比如孔縠內(nèi)部的構造簡單，造價可能會低一點。 2. 斜輥式轉縠矯直法： 關于這種矯直方法，其工作原理是在旋轉

21、轂的內(nèi)部，在里面設計了許多個用于矯直鋼筋的輥子，這些輥子為了組成許多個彎曲單位，來進行更好的矯直鋼筋，將這些輥子設計成與鋼筋有一定的角度，在旋轉的過程中這些輥子是繞著自身的軸線進行自轉。自轉的過程也是鋼筋被矯直的過程。因為鋼筋受到多個彎曲單位進行反復的彎曲，所以鋼筋變直。利用該矯直方法進行矯直的話，因為是屬于后來的矯直方法，其很多功能是克服了孔模式存在的問題。因此在與孔模式轉縠矯直法進行比較，其有以下優(yōu)點，首先就是關于克服摩擦的問題，因為是斜輥式利用的是滾動摩擦，而孔模式是滑動摩擦 ，所以其摩擦阻力要小的多，磨損小了，那么從總體來說，其壽命也會增加，就會降低成本。再一個就是關于兩種矯直方法的功

22、能問題。因為孔模式的矯直方法他的作用僅僅就是進行鋼筋的矯直，而對于斜輥式的來說，其作用不僅僅是對鋼筋的矯直，而且將被矯直的鋼筋進行一個傳送。 經(jīng)過上述的分析，通過對兩種矯直方法的研究比較，本論文矯直裝置的矯直方法我選用的斜輥式轉縠矯直法。 3.3.3 矯直裝置的矯直速度 為鋼筋在進入矯直裝置時向前移動的速度，也稱為矯直速度。從目前的研究現(xiàn)狀來看，關于矯直速度的計算和理論相對較少，大多根據(jù)經(jīng)驗來判斷，缺乏科學嚴謹?shù)臄?shù)學模型計算與統(tǒng)計。以下的公式是經(jīng)驗公式： （3-3） 鋼筋的向前移動的速度為：

23、 （3-4） 為了盡可能的減少誤差，我們引入修正系數(shù)（一般取值在0.92~0.96），得： （3-5） 4 切斷裝置的設計 切斷裝置的工作原理：盤料鋼筋首先進入矯直裝置，矯直裝置內(nèi)部有許多矯直輥子，矯直筒帶著矯直輥子進行旋轉，反復彎曲鋼筋后，鋼筋變直。被矯直的鋼筋繼續(xù)前進，鋼筋達到一定的尺寸之后會觸碰信號的發(fā)生器，然后信號會被傳達到切斷裝置，切斷裝置的的切刀將鋼筋進行切割，切斷之后切刀返回到原來位置。 4.1 切斷形式的分類 如圖6所示，我們生活中常見切斷裝置的切斷方式有以下三種方式：a旋

24、轉式剪切b上下移動方式剪切c下切方式剪切[6]。 圖4-1 三種剪切方式 傳遞信號的發(fā)生器我們常見的有以下三種情況： 1. 機械信號：這種信號的傳遞精度是三種情況中最高的，誤差非常的小，可以保證其偏差在1mm之內(nèi)。主要是由于機械信號是通過機械的剛性連接進行傳遞，所以響應接受信號的時間很快，傳遞信號時間的誤差也就非常得小。 2. 行程開關的電信號：關于這種信號的傳遞主要有兩種方式，這種形式進行傳遞信號的時間要比機械信號的慢，它所能保證的信號偏差在5~30 mm之內(nèi)。 3. 光電編碼盤的電信號：這種信號主要是用于數(shù)控機床，自動化的程度比較高，通過編程可以直接進行定尺寸

25、切斷，它傳遞信號的時間與行程開關相同，所能保證的偏差在5~30 mm之內(nèi)。 針對于傳遞信號的誤差我通過舉例子的方式進行解釋說明： 假設我們所需要的剛筋的尺寸是10m。如果在矯直的過程，被矯直鋼筋向前傳遞的速度為0.5m/s，那么傳遞信號后鋼筋的誤差為5mm，切斷裝置接受信號后的響應時間偏差要小于等于0.01s；如果在矯直的過程，被矯直鋼筋向前傳遞的速度改為1m/s，那么傳遞信號后鋼筋的誤差為5mm，切斷裝置接受信號后的響應時間偏差要小于等于0.005s。 此次切斷裝置的設計，我們選用的切斷方式下切式剪切的方式。通過查閱資料和市場調研發(fā)現(xiàn)，下切方式剪切如果按照驅動切刀的方式進行分類，可以分

26、為以下三種方式：a液壓式，調研時的設備采用的就是液壓式，雖然它的動力比較足，但是由于額切斷的驅動裝置是一個獨立的個體，因此設計出來的設備占地面積相對較大，成本比較高，性價比不高。b擺動式,切斷裝置的切刀進行切斷時，切刀運動的幅度比較大，對機構的剛度要求比較高。c錘擊式，可以采用曲桿機構實現(xiàn)，結構緊湊。綜上分析，我們選用的是錘擊式作為切斷裝置的驅動力。信號的發(fā)生器我所選取的行程開關。被矯直好的鋼筋觸碰到行程開關，電磁離合器打開，切斷裝置進行操作，切刀隨著曲桿機構進行切斷鋼筋，切斷后切刀復位，鋼筋下落，行程開關復位，電磁離合器斷開，切斷裝置完成切斷運動。切斷裝置的簡單示意圖如圖7所示:

27、 圖中：1為切刀的架子；2為切刀；3為曲桿；4為凸輪 圖4-2切斷裝置示意圖 4.2 切斷裝置的設計計算 我們主要是通過定尺寸鋼筋的長度誤差來分析計算其是否滿足要求，鋼筋所需要滿足長度誤差要求為5 mm之內(nèi)。通過整體的分析可以得出，在設計計算時，鋼筋被切斷的誤差主要是與切斷鋼筋所需要的時間有關。 切斷鋼筋所需要的時間總共包括三部分，切斷時間，送料時間，以及反應時間。反應的時間我們需要考慮電磁離合器的接通時間0.004s和斷開時間0.005s。切刀切完鋼筋后，銜鐵吸引切刀的時間為0.002s。假設鋼筋的切斷長度為L，則： 切斷時間 送料時間

28、反應時間 切斷裝置的總時間為 切斷裝置定尺寸切斷鋼筋的誤差值為滿足要求 5 落料裝置的設計 在調研過程中發(fā)現(xiàn)，落料裝置很簡陋，只是用一個角剛只是起著承料作用，沒有實現(xiàn)落料的作用。在設計的時候，我選用的也是一個角鋼作為承料，這個角鋼的角度是大于90度的，能夠保證被矯直的鋼筋切斷之后，在重力的作用下能夠自由滾落。角鋼的每隔一段位置會鉆有銷孔，目的是為了進行行程開關的定位作用。行程開關的作用，目的上一節(jié)已經(jīng)闡述過，是為了實現(xiàn)鋼筋定尺寸的切割。鋼筋被矯直的過程中，為了防止鋼筋自由下落，為此，我們在原有的基礎之上增加了一排的鉤子。鉤子一排都連在一根主軸上，當切斷裝置切割完畢后，裝擊主軸上

29、的推桿，致使主軸會順時針旋轉，鋼筋就會順勢下落。鋼筋下落之后，主軸上裝有回程彈簧，彈簧將鉤子拉回到原來的位置，繼續(xù)起著承料作用，防止鋼筋掉落。 圖中：1為行程開關；2為鉤子；3為彈簧；4為角鋼。 圖8 落料裝置的示意圖 此次落料裝置的設計是通過調研，在原有設備上進行的一個改進。改進之后的設備可以實現(xiàn)矯直好的鋼筋被切斷之后自由掉落，并且在未切斷之前還能夠不掉落。在結構的設計上，盡可能的簡單，降低成本，提高落料裝置的性價比。落料裝置的示意圖如圖8。 6 傳動裝置的設計 傳動裝置的設計總共有兩條需要設計的路線： 一條是鋼筋的送料和矯

30、直，利用的三級減速進行傳遞運動。一級減速采用的是帶輪傳動，因為帶輪直接與電動機相連，可以起到緩沖、吸振等優(yōu)點，并安裝張緊輪，確保有足夠的張緊力。二級減速采用的是齒輪傳動，選用齒輪減速有許多好處，比如齒輪傳動比準確而且傳動范圍大，傳動的效率比較高，使用的壽命長等。三級減速采用帶輪傳動，是因為傳動的中心距比較大，如果選用齒輪的話，齒輪的尺寸可能會比較大，制作的成本比較多，再一個就是這一級的傳動是在懸臂端，為了減少對軸的剛度要求。 另一條是鋼筋的切斷。被矯直的鋼筋碰到行程開關后要前進停止，切斷裝置進行運作，利用的是二級減速進行傳遞運動。一級減速采用的也是帶輪傳動，二級采用的也是齒輪傳動，齒輪傳動之

31、后，由曲桿機構帶著切刀進行下切，切斷鋼筋。 6.1 電動機的選取 電動機的選取，我采用的方法是求取最粗的鋼筋所需要的最小的切斷力，轉換成所需的做切斷功率，再利用各機構的傳動效率反求出電動機的工作功率。 6.1.1 切斷鋼筋所需力的計算 切斷鋼筋所需要達到的條件是：剪應力要大于許用剪應力，鋼筋才會被剪斷。公式表達式為： 。本文選取的鋼筋直徑為4~14mm，這里我們選取最大的鋼筋粗度：mm。通過查閱相關的資料，我們可以了解到鋼筋的許用剪應力： MPa，在這里，為了保證鋼筋能夠被剪斷，我們選取最大的許用剪應力142 MPa。 如此我們可以計算出切斷裝置所需要的最小的切斷力為：

32、 （6.1） 將所需要的切斷力進行圓整Q=22000N。 6.1.2 功率計算 通過查閱資料，可以得出切斷處的功率： (6.2) W 通過查閱資料，我們可以得出在傳動時，各個零部件的傳動效率：滑動軸承的效率為；帶傳動的工作效率為；連桿傳動的效率為；齒輪減速的工作效率為；滾動軸承的傳動效率為。 通過上述的傳動路線可以得到系統(tǒng)總的傳動：

33、 (6.3) 電動機所需要的最小功率為： kw (6.4) 通過查閱資料，選取的電機為：Y系列封閉式三相異步電動機，代號為Y132S1-2，輸出功率為2.2kw，輸出速度為960 r/min。 6.2 齒輪傳動設計 6.2.1齒輪各參數(shù)的確定 1.齒輪類型：齒輪均為直齒圓柱齒輪。 2.材料類型：小齒輪選用的材料為40Cr鋼調制；大齒輪選用的材料是45鋼調制。小齒輪的材料要比大齒輪的材料要硬40HBS左右。 3.齒數(shù)以及齒數(shù)比的確定：選小齒輪的齒數(shù)為，大齒輪的齒數(shù)為.則齒數(shù)比結

34、果為:2.1。 4.精度等級：因為該設備的運轉速度較慢，精度要求不高，所以選取精度等級為9級。 5.齒輪圓周速度： (6.5) 6.小齒輪的轉矩:帶傳動的效率為η= 0.94~0.97，取，kw (6.6) (6.7) 7.尺寬系數(shù)：查閱相關資料，取=0.6。初估小齒輪的直徑mm，則小齒輪的齒寬為mm。 8.重合度系數(shù)Zε、Yε：查閱相關資料，可以得到重合度的公式為:

35、 (6-8) 查閱相關資料，可以得到： (6-9) (6-10) 9.載荷系數(shù) 、：查閱相關資料，可以確定得到：使用系數(shù)；動載系數(shù)。 (6.11) 齒面的接觸強度的齒間載荷分配系數(shù) (6.12) 齒根的彎曲強度的齒間載荷分配系數(shù) (6.13) 載荷系數(shù) (6.14) 載荷系數(shù) (6.15) 6.2.2

36、按齒面接觸疲勞強度設計小齒輪的直徑 1.求大齒輪和小齒輪的許用應力、 （1） 齒輪的使用壽命：如果矯直切斷機中切斷裝置的壽命要求是10年，一年要求工作滿300天，每天的工作時間為八個小時，則該矯直切斷機齒輪的使用壽命為h （2） 齒輪的應力循環(huán)次數(shù)： (6.16) （3） 壽命系數(shù) 、和疲勞強度的安全系數(shù)：根據(jù)應力循環(huán)次數(shù)，通過查取資料可以得到、、 （4） 許用應力 、 ： (6.17)

37、 (6.18) 2.彈性影響系數(shù)和節(jié)點區(qū)域系數(shù)： 、 3.小齒輪直徑: (6.19) 4.中心距、模數(shù)、分度圓直徑, 、齒寬，： 中心距 圓整中心矩取108mm (6.20) 模數(shù) (6.21) 分度圓直徑： (6.22) 齒輪齒寬：大齒輪 (6.23)

38、 小齒輪 6.2.3 按齒根抗彎疲勞進行強度驗算 根據(jù)以下兩個公式進行齒根抗彎疲勞強度驗算： (6.24) (6.25) 1.應力循環(huán)次數(shù)、： (6.26) 2.壽命系數(shù)、 ，尺寸系數(shù)，安全系數(shù)，極限應力、等參數(shù)選擇： 、，，，MPa、MP 3.許用彎曲應力、 ： (6.27) (6.28) 4.齒形系數(shù)、

39、、應力修正系數(shù)、 ：通過查閱資料得 ， ， 5彎曲疲勞強度的校核： 齒根彎曲應力： (6.31) (6.32) 大小齒輪的齒根彎曲應力均小于大小齒輪的許用彎曲應力，因此該齒輪的設計滿足要求。 22 7 結論 此次畢業(yè)論文設計的鋼筋矯直切斷機參考的是金賀榮教授的數(shù)控冷軋帶肋鋼筋矯直切斷機，結合市場上的設備進行設計，設計主要包括鋼筋傳動裝置的傳動方案中傳動路線的設計、矯直裝置的矯直方式的選取、切斷裝置的方式

40、選取以及計算和落料裝置的結構設計等。 本次設計首先從傳動裝置中發(fā)動機的選取開始，接著對矯直裝置方案的選取進行了分析選取，然后對切斷裝置進行分析選取，最后是對落料裝置的設計。這是我第一次進行這樣的綜合性的設備設計，肯定存在一些考慮不周到的地方，在設計的過程中，我所選用的零部件大部分是通用的零件，因此在標準件的選用方面可能存在不足的地方。還有在傳動裝置結構設計方面，鋼筋在進行被矯直的時候，可能造成動力的損耗比較多。 此次設計，我是經(jīng)過在市場調研之后進行的設計，本著降低成本，提高性價比的設計原則進行的設計。因此在矯直裝置方面矯直的效果方面可能也會存在不理想的問題，考慮不足的地方，希望老師能夠批評

41、指正，我會努力研究解決存在的問題。 通過此次的設計，真的學到了很多，感覺自己像是醍醐灌頂一樣，將自己的知識進行了一個融會貫通，能夠綜合考慮問題并且將學過的機械知識進行綜合運用，理論知識與實踐相結合，讓我的專業(yè)水平也有了很大的提高，為今后的就業(yè)打下了堅實的基礎。  參 考 文 獻 【1】韓曉敏.鋼筋的分類及等級的劃分[J].河北企業(yè),2016(05):163-164. 【2】李佩.冷軋帶肋鋼筋在建筑施工中的應用分析[J].建材與裝飾,2018(31):9-10. 【3】田野． 我國鋼筋調直切斷機的現(xiàn)狀及發(fā)展［J］.建筑機械化， 2005( 1) : 23-24． 【

42、4】陳士忠,蘇偉,王永華, 等.鋼筋調直切斷機切刀刃角對飛剪切斷效果影響的數(shù)值模擬[J].沈陽建筑大學學報（自然科學版）,2019,35(4):731-740. DOI:10.11717/j.issn:2095-1922.2019.04.19. 【5】郭洪淼,劉鳳艷.鋼筋矯直過程的數(shù)值模擬[J].冶金設備,2012(06):46-48. 【6】陳士忠，賈千業(yè)，王永華． 鋼筋調直切斷機切斷傳動機構分析與優(yōu)化［J］． 建筑機械化,2017, 38( 4):23-26． 【7】王良文，陳學文．國產(chǎn)鋼筋切斷機的生產(chǎn)現(xiàn)狀與改良方向［J］． 建設機械技術與管理,2009,22( 3):113-115． 【8】吳艷麗. CRB600H高延性冷軋帶肋鋼筋混凝土板受彎性能試驗研究[D].鄭州大學,2012. 【9】李智博,常金麗,張賀宗,郭建.混凝土結構用低合金鋼筋的性能要求[J].理化檢驗(物理分冊),2007(09):458-461+471. 【10】金賀榮. 數(shù)控冷軋帶肋鋼筋矯直切斷機的系統(tǒng)研究及設計[D].燕山大學,2001. 【11】李慧中,黃佑啟.矯直機及調整參數(shù)分析[J].金屬材料與冶金工程,2013,41(03):27-31.