机械定尺锤击式剪切机构的设计与调试

机械定尺锤击式剪切机构的设计与调试

目前，我国大多数采用的是采用夹持式钢筋预制构件厂的髓内切缝和机械锤式切割机构。该切割方法结构简单，维修方便，固尺精确。同时，对于操作和使用中的跳转和连切槽，这给操作人员的调整和使用带来了很大困难。本文依据所掌握的设计、加工及调试的经验,从理论方面对锤击式剪切机构进行研究分析,确定避免顶刀和连切的约束条件。1切刀、锤头安装钢筋经由转毂矫直后,经送料辊穿过剪切机构,最后进入承料架,如图1所示。锤击式切断机构由机壳、切断锤、滑动刀台、拉杆、定尺挡板和复位弹簧组成。滑动刀台由锤砧、上刀架和下刀架组成,锤砧与上刀架为整体机构,锤砧在上,上刀架在下,上刀架上装有上切刀,切断锤上装有锤头,其曲轴(偏心轴)与转毂的旋转轴线垂直,机壳安装在钢筋矫直切断机的机架上,切断锤安装在机壳顶部,上刀架通过弹簧安装在下刀架内,并可上下运动,定尺挡板通过拉杆与刀台连接,复位弹簧安装在定尺拉杆与滑动刀台之间。工作时,切断锤上的锤头在切断电机和曲轴(偏心轴)的作用下上下往复运动,当滑动刀台在复位弹簧作用下处于等候位置,即锤砧不在锤头的下方时只是空打,当来自转毂、经矫直的钢筋从刀台中穿过并顶住定尺挡板,使定尺挡板在牵引机构对钢筋的推动力作用下,通过拉杆带动滑动刀台克服复位弹簧的弹力以及刀体的惯性力和刀体与导轨摩擦力,在导轨上滑动到锤砧位于锤头下方时,锤头击打在锤砧上,使上切刀与下切刀配合将钢筋切断。然后,滑动刀台便在回位弹簧的作用下在导轨上滑动至初始位置,使锤砧退离锤头下方而处于等候状态。2顶刀时,刀架被锤击刀架被锤头击打后不能抬起,从转毂出来的钢筋顶住上切刀,推动刀台向前运动,当刀台与拉杆向前运动将复位弹簧压缩到极限位置时,钢筋不能再向前运动,即为顶刀。顶刀时,刀架在锤头的前面,从而不受锤头的击打。此时,钢筋受矫直辊及拉料辊的作用,仍要向前运动,造成钢筋的纵向压缩,使得钢筋表面产生划伤,甚至造成钢筋在转毂内断裂。当刀架被击打后,如果不能在锤头两次击打的时间间隔内及时退出击打区域,其将受到两次(或多次)击打,即为连切。连切时,钢筋仍然向前运动,一次锤击产生一个断头,其结果为每切一根定尺长度的钢筋,再切一根或多根小节的钢筋,造成极大的浪费。3错误分析3.1钢筋断—顶刀的问题分析刀架被锤头击打后,位置状态如图2所示,刀架在向下运动时,所受的力主要有向下的锤击力Q、抬刀簧阻力t、钢筋断面对上切刀推力F、复位弹簧力N和向上的摩擦力F′。刀架达到最低行程后,锤头向上运动,刀架在上升过程中所受的力有使其返程的抬刀簧力t、推力F、复位弹簧力N和向下的摩擦力F′。在刀台上、下行程方向上,只有t>F′时,刀台才能抬起,而F′=µ(N+F),则得避免顶刀的力学条件为式中:µ为刀架滑道摩擦系数。3.2锤击入锤击后的剪切状态连切问题产生的根本原因在于,定尺剪切完了后,在锤头第二次下行到有效行程之前,刀架仍在锤头的有效区域内。机械定尺锤击式剪切机构之所以定尺精度高,就在于当钢筋顶住定尺挡板后,定尺挡板到上、下刀片接触点(即剪切点)的距离就是定尺钢筋长度,这段距离是可以预先设定的。但是,由于锤头采用曲柄滑块机构,上下往复运动,因此在每次剪切过程中,刀台进入锤击范围后,等待时间不确定,即前进距离是不确定的,刀台前进距离在某个区间内随机变化。在这里只考虑刀台移动最小位移状态和刀台移动最大位移状态这两个极限位置状态,第一种状态是最理想状态,即刀台刚进入锤击范围,锤头与铁砧接触,开始剪切,如图4所示:刀台最大位移状态是工作最差状态,要在设计上避免连切问题的产生,必须考虑刀台的最大位移状态,最大位移状态如图5所示:锤头下降到有效距离时,刀台向前运动刚好顶住锤头,两者一并向前运动,当锤头上升脱离有效距离后,锤头在刀架运动方向上回到原位置,此时刀台仍然向前运动,锤头再次下降到有效距离时,锤击刀台,发生剪切。而后锤头与刀台一并上升,两者脱离后,刀台返回原位,等待下一次剪切。由上分析,在结构设计中只有满足以下三个条件时,才能确保不发生连切现象。条件(1)S2+S≤L1+L2式中:S2为剪切时锤头与刀架接触长度,S2≥8mm;S为刀台最大位移,S=S3+S4=Vx1⋅T,其中Vx1为刀台前进速度;T为锤头运动周期;1L为刀架有效长度;2L为锤头有效长度。最后即得条件(3)应满足Vy3≥Vy2式中:Vy3为刀架向上返回速度;Vy2为锤头向上返回速度,,即得5锤大钢绞线的用弹复力分析技术方案综合式(1)～式(4),即可以从结构设计上避免连切与顶刀问题的产生,并可以使得剪切机构参数得以优化,确定最优解。在实际生产中,要解决这两个