钢筋切断机课程设计

1、目录目录这是目录内容这是目录内容这是目录内容这是目录内容这是目录内容这是目录内容这是目录内容这是目录内容项目背景 钢筋在建筑上应用非常广泛，它可以用作预制构件，钢筋混凝土和箍筋等。为此，需要钢筋切断机按所要求的钢筋的规格的长度将其切断。 钢筋切断机是钢筋加工必不可少的设备之一，它主要用语房屋建筑、桥梁、隧道、电站、大型水利等工程中对钢筋的定长切断，一般都是用于剪切建筑用的I级钢，剪切钢筋直径为640毫米。 钢筋切断机有机械传动和液压传动两种。机械传动构造简单，工作可靠，维修方便，液压传动无噪音，体积小，重量轻，移动方便。 但液压传动结构复杂，一旦出现故障难以排除，故目前较多使用的仍然是机械传动

2、的钢筋切断机。 (一)机械传动钢筋切断机 图1-1为连杆驱动式钢筋切断机的外形，其传动系统如图1-2所示。 (二)液压传动钢筋切断机图1-3 是DYT一32型液压钢筋切断机的外形、其结构和工作原理如图59所示，工作时，电动机带动偏心轴旋转，偏心抽旋转时使高压油泵中的柱塞作往复运动，将油箱中的液压油不断油缸中。从而推动活塞，使活动刀片前进，当活动刀片和固定刀片相错时，钢筋即被切断。 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

3、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) 国内切断机刀片设计不合理，单螺栓固定，刀片厚度够薄，40型和50型刀片厚度均为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。 3) 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，最高高出30次，工作效率较高。 4) 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

4、和飞溅润滑2种。 问题提出 综上，目前国内建筑工地使用的钢筋切断机虽能完成切断动作，但其执行机构没有考虑到对切刀运动规律和动力特性的要求，切刀工作过程中产生的冲击很大，切断效率较低。因此，有必要将现存的钢筋切断机加以改进，重新设计，以获得动态性能较好的钢筋切断机，使其实现操作简便、调节方便、落料简单、生产效率高等特点。 设计要求 基本工作要求：用手工将不同规格的钢筋按所需长度送至刀口，将其切断；以后再次送入，作下次截断。 运动要求： i) 在切断过程中，要求切断速度尽可能小，速度尽可能均匀，以保证切削质量，减少冲击; ii) 保证切刀行程H; iii) 切刀空行程中速度尽可能快，以提高效率；

5、iv) 保证切刀的每分钟切断次数（生产率）。 动力要求:切刀能产生足够的冲力克服工作阻力，要有较好的传动性能。有关数据有关数据 拟采用三相异步电机作动力源，初定电机转速n2880rpm； 切钢筋的最大直径 dmax40mm； 动刀通过的距离H=44mm； 其生产率分型号依次为42次/ 分； 刀在切断过程中所受工作阻力P=400kN，其它行程无阻力。 整个机器的尺寸范围为：长宽高1600500750mm。方案设计比较方案设计比较 驱动装置方案选择 一 液压驱动 （1）液压驱动有作用通过几乎不可压缩的油液的压强来实现，而压力的大小又取决于负载的大小；液压传动可以很容易地实现无级变速；液压输入功率等

6、于油液压强与油液流量的乘积。主要有齿轮泵，叶片泵，柱塞泵。前两种输出为旋转运动，后者输出为直线运动。 （2）基于钢筋切断机的工作状态，环境及成本，最宜选择齿轮泵。齿轮泵有结构简单、体积小、重量轻、工作可靠、自吸性能好、抗油污能力强，但效率低，大，流量脉动大，不能用做变量泵等特点。 结构图如右图。采用液压系统 配合液压控制装置，可很容易实现机械系统的控制。 2 手动驱动 当设计要求为便携式钢筋切断机时可考虑此方案。使用手动驱动一般会用到液压和压力倍增机构，设计相对复杂，要求较高。在这里暂不予以考虑。 3 电机驱动 电机驱动是较为常用和传统的驱动方式，特别是三相交流异步电机应用更为广泛。三相异步电

7、机的输出功率比较大，完全可以满足本设计的驱动要求。 综合考虑本设计的使用功能性能要求以及工况设计成本，本设计采用三相异步电机作为驱动原机 传动装置方案选择 1 若采用液压泵作为驱动装置，则应选择液压的传动方式，本设计已经不予以考虑。 2 带传动 带传动为挠性传动，具有防抱死工况的发生，所以在以内燃机或工况较恶劣工作下的电机为原机时常被采用，特别常在第一级传动中出现；但由于是靠摩擦来传递动力，导致部分能量转化为热，效率下降。尽管如此该传动方式符合本设计要求，予以考虑。 3 齿轮传动 在机械传动中应用最广泛的传动方式，其传动准确可靠，效率很高，噪声小，可以满足不同工况要求，但其加工成本比较高，可实

8、现传动比不是很大，需要多级传动才能达到大传动比的要求。 4 组合传动 由于机械运动形式、运动规律和机械性能等方面要求的多样性和复杂性，而以上传动机构的局限性，因此常常需要将几种机构配合起来，形成组合传动机构。 日前使用的小型钢筋切断机的传动方式，多采用展开式，如图3-2所示，其三根传动轴轴线呈三角形空间平行分布。 （2）从传动方式上进行改进，采用回归式传动方案，如图3-3所示。其三根传动轴轴线呈平面分布，其中有两条轴线重合。这种回归式传动方式较展开式传动方式结构更为紧凑。改变后的曲轴为空心偏心曲轴，而空心轴具有承受较高弯扭载荷的能力和重量轻的特点。因而，采用回归式传动方式使传动方案更趋合理。

9、(3) 将传动式传动增加一级齿轮传动，适当增大传动比，改善受力情况。上述（2）传动方案对多级传动结构改善并不明显，所以依旧采用传统式。运动简图，如图3-3所示。 图3-3 传统三级传动运动结构简图 执行装置方案选择 执行机构选择的关键是将旋转运动转化为直线运动，同时保证好的运动和动力特性。有以下三种方案： 1 采用曲柄滑块机构，如图3-4所示，优点是结构简单，制造成本低，缺点是运动轨迹设计很难达到设计要求，从而导致动力特性不是很好。 2 采用齿轮齿条机构，如图3-5所示，优点传动比精确，但在本方案中，亦没有这方面的要求，且动刀运动需要较好的急回特性，明显该机构不满足，故舍弃。图3-4 曲柄滑块

10、机构 3 采用凸轮机构，如图3-6所示，该方案优点是设计灵活，可以达到高精度的运动曲线和运动特性要求，但设计也相对复杂。 图3-5 齿轮齿条机构 图3-6 凸轮机构 综上， 本设计采用方案1，性能可以达到设计要求。系统控制方案选择 如前面图3-3所示，开启制动通过操纵杆离合器控制，在这里不做详细介绍，有意者可以查阅相关书籍资料 齿轮传动机构参数设计选择 I轴齿轮 Z1=17 m=3 齿宽40 II轴齿轮 Z2=63 m=3 齿宽28 Z3=12 m=5 齿宽 57 轴齿轮 Z4=22 m=5 齿宽44 Z5= 13 m=7 齿宽77 轴齿轮 Z6=48 m=7 齿宽66 传动比 6241352

11、5.1ZZ ZiZ Z Z执行机构参数设计选择执行机构参数设计选择 1.3.1切断过程中的等效阻力矩，执行机构的运动模型.见图3-6 R为曲轴的偏心距;O点为刀片运动的前死点，为活动 刀片开始切入时的行程，为最大剪切力出现时的 行程; 为切断时的行程。 1.3.2 活动刀座的受力分析.活动刀座在工作过程中，受到连杆作用力F，切割阻力F(S)，导轨摩擦阻力f，导轨的支承力N等作用，记活动刀座质量为，运动加速度为a二其受力情况见图3-7所示。根据受力平衡得： 2FcosF(S)ccfm a2Fsincm gN fN 根据 式得： 222tan( )tan1tancm gmaF Sfu 执行机构的运动参数，由图3-6 得： 5(2)022()jjjRel elRS e 可推出 1522sintan1