型钢筋切断机的设计.docx
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1、GQ70型钢筋切断机的设计Design of GQ70 Reinforcing Steel Cutting MachineGQ70型钢筋切断机的设计摘 要 钢筋切断机是把钢筋切成所需长度的专用机械在大型建筑工地上的应用非常广泛。钢筋切断机分为机械传动和液压传动两种。机械传动式钢筋切断机,工作时大都采用电动机经一级三角带传动和二级齿轮传动减速后,带动曲轴旋转,曲轴推动连杆使滑块和动刀片在机座的滑道中作往复直线运动,使活动刀片和固定刀片相错而切断钢筋。 GQ70型钢筋切断机,其剪切运动是由一偏心轮连杆机构完成的。但是由于切断机机体内腔狭小,在装配曲轴连杆时比较困难。尤其是在使用中发生故障需要维修时
2、,拆卸曲轴连杆更加不容易,给维修造成很大的不变,因此在不改变设备功能的情况下,我对曲轴连杆机构做了一些改进。改进后的偏心轮结构直接从机体航的注册孔中装入和取出。而不必拆卸连杆,大大简化了装配程序,减轻的工人的劳动强度。同时也极大的方便了维修,还简化了零件的工艺过程,取得良好的经济效益。关键词 钢筋切断机;偏心轮;曲轴连杆机构Design of GQ70 Reinforcing Steel Cutting MachineReinforcing steel cutting machine is to cut the required length of steel machinery specia
3、lized for large construction sites in the application of very extensive. Reinforcing steel cutting machine into mechanical transmission and hydraulic transmission of two. Mechanical transmission reinforced cutting machine, working mostly used as a V-belt drive motor and gear drive slow down after tw
4、o, driven crankshaft rotation, promoting the crankshaft and connecting rod to move the slider blade in the frame of the chute in a reciprocating linear motion So that the activities of the blade and a fixed blade and cut off the wrong steel. GQ70-steel cutter, cut its movement from one type of linka
5、ge to complete the crankshaft. However, due to cut off the small inner cavity of the body, in the assembly when the crankshaft link more difficult. Especially in the use of a fault in need of repair, demolition crank link more difficult to repair a big change, so do not change the function of the eq
6、uipment under the circumstances, we crank linkage has made some improvement. The improved structure of the cam directly from the body of the aircraft registered in the hole and packed out. Without dismantling the link, greatly simplifies the assembly, reduce labor intensity of workers. But also grea
7、tly facilitate the maintenance, has also simplified the process of parts and achieved good economic returns.crane; hoisting mechanism; reducer目 录1绪论11.2.1压入变形阶段11.2.2剪切滑移阶段21.2.3剪切滑移阶段作用力分析31.2.4 剪切全过程剪力分析41.3.1目前钢筋切断机存在的问题91.3.2钢筋切断机前景92电动机的选择103减速器的设计123.3.1 带的计算133.3.2带的根数确定143.4.1第一级齿轮传动设计143.4.
8、2第二级齿轮传动设计方法同第一级设计173.5.1轴径的计算193.5.2轴的校核204连杆的设计245提高强度的几种方法266钢筋切断机强度计算参考296.2.1 正应力计算306.2.2 计算剪切力P306.3.1计算正应力316.3.2 计算最大应力316.3.3 试棒316.4.1 剪切力的测量326.4.2 应力测量326.4.3 测试结果和理论计算分析情况对比分析327机械式钢筋切断机调整及保养的使用34总 结37参考文献38致谢391绪论1.1钢筋切断机的作用钢筋切断机是钢筋加工必不可少的设备之一,它主要用于建筑的钢筋剪切及工业下料,房屋建筑、桥梁、隧道、电站、大型水利等工程中对
9、钢筋的定长切断。钢筋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,因此近年来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。1.2钢筋切断机的机理为提高剪切截面质量(即消除马蹄形截面),需对剪切机理进行分析。钢筋剪切过程,从宏观分析,当“动刀”切入钢筋的同时,“定刀”从对面挤压钢筋,使其产生弯曲变形,直至斯断。其剪切截面(马蹄形截面)如图1-1所示。剪切过程实质是塑形变形,整个过程视为:由压入变形与剪切滑移两个阶段组成。1.2.1压入变形阶段图1-1剪切钢筋断面以“动刀”与钢筋接触开始,随刀影像压入深度的因素有:材料强度的影像 不同材质在
10、剪切过程中压入变刃前移逐渐切入钢筋,此时“定刀”同时从对面压钢筋。当剪切力小于钢筋抗剪力时,钢筋产生塑形变形,此阶段称为压入变形,如图1-2中AB曲线所示。 图1-2 力功图(1) 当“动刀”切入到一定深度,剪切力增加到最大值,钢筋的局部压入变形阻力与剪切力达到平衡时,剪切过程处于压入变形向剪切滑移阶段过渡临界状态,如图2中的B点。形深度不同,据实测,剪切A3钢时,压入深度约为被剪切直径的38%;25Mn钢约为33%。其规律是:材料越硬,压入深度与被剪钢筋直径之比愈小。(2) 刀刃角度影像 刀片后角愈大,压入深度与其直径比愈大,反之亦然。(3) 刀刃形状的影像 刀刃包容面愈大,压入深度与其直径
11、比愈小。图1-3为圆弧形刀刃,所剪切下的料茬口较齐。其压入深度与其钢筋直径比值仅为10%。 图1-3 圆弧刀刃剪切钢筋断面示意图1.2.2剪切滑移阶段当剪切力大于钢筋本身的抗剪能力时,剪切面开始产生滑移,如图1-4中BC曲线所示。在该阶段由于剪切面不断变小,剪切力亦逐渐减小,直至钢筋整个截面被剪断为止。若两力间隙过大时,出现错位剪切见图1-4中CD曲线。 从实测得知,被剪切的材质愈硬,刀片后角愈小,刀刃包容面愈大,则下料断口“马蹄形”愈小。切断力分析从图1-4可看出:“动刀”与钢筋接触后,两刀(动刀与定刀)压力形成力偶。此力偶促使钢筋转动,于此同时,刀刃侧面又给钢筋施加推力T,形成力偶(此力偶
12、将阻止钢筋转动),随之刀片继续压入钢筋角不断变化。当两个力偶达到平衡时(即=)钢筋停止转动。图1-4 剪切过程受力分析变形阶段,作用在刀刃上的力,可用下式计算: 式(1.1)式中 P钢筋作用于刀刃上的力,Np单位面积上的压力,F钢筋截面积。相对切入深度,图1-5剪切力随剪切深度变化图由式(1.1)可看出:在压入阶段,若认为单位压力P为常数,则总压力P随压入深度Z值增加而加大。按图5所示抛物线A曲线增大,直至钢筋整个剪切面产生滑移时,剪切力达到最大值为止。由式(1.1)还可以看出:压入阶段总压力随被剪钢筋截面增加而增加(即材料愈硬,P值愈大)。1.2.3剪切滑移阶段作用力分析 剪切滑移阶段,剪切
13、力P可按下式计算 式(1.2) 式中 切片断面宽度 被剪件单位面积上剪切抗力 被剪件断面高度被剪件转动角度杂。苏联曾采用 式(1.3)采用式(1.3)计算结果与实际差距较大,因为圆钢剪切过程不是纯剪切,而含挤压,弯曲撕掉。 令计算公式为: 式(1.4)式中为刀刃磨钝后,由于刀刃间隙增大,切断力增大系数,一般取1.3左右;为抗减极限强度与抗拉强度之比,一般取=0.6左右。由于系数选择不同;其误差很大,在有式(1.4)计算出的剪切力应为最大值。但实际剪断时截面不是最大值(根据实测,刀片切入钢筋三分之一时开始断裂)。因此,将F值(即钢筋最大截面),带入式(1.4)求出的P(最大剪切力)与实际不符。目
14、前,一般采用测试数据为依据。但由于测试方法复杂,传感器加工精度不高,加之位移不当等因素,则所测值差异也较大。Z刀刃压入深度若为常数剪力P应按5中虚线B变化,但实际是按曲线C变化,从而说明并非是常数,而是随刀刃切入深度Z的增加而减小,其原因是由于钢筋内部存在缺陷及错位则增大所致。上述为截切矩形截面剪切力的计算公式,圆形截面剪切力计算公式较复杂。1.2.4 剪切全过程剪力分析综上所述,在剪切全过程中,剪切变化规律:从动刀接触钢筋开始,随刀刃压入深度Z的增加,剪切力随着增大;当压入深度达到一定值(此值与被剪钢筋抗拉强度等有关)。剪切力达到最大值(见图1-5中点B)。钢筋变形转为滑移阶段,其剪切力变小
15、,见图(1-5)曲线BC。该曲线倾斜度,随被剪钢筋材质不同而变化。钢筋材料的抗拉强度越大,曲线BC愈陡直,反之亦然。1.2.5综合分析(1)刀片磨钝系数对切断力的影响 从式(1.4)可知,刀片磨钝后,值增大,切断力P值增大。(2)刀片间隙对切掉力的影响 两刀片(动刀与定刀)间隙增大,侧向力加大,所测出的切断力测小,如图1-6所示。的间隙分别为0.8,1.6,。从而看出:刀片间隙越大,则切断力越小。当侧向力增大到一定值时,将导致“侧板”等零件损坏,因此,侧向力应控制在一定范围。 图1-6切断力与刀片侧隙关系 表1-1为剪切A3钢筋,直径为50mm,侧隙不同时所测出的切断力。 表1-1切断力力与被
16、剪切钢筋直径的关系 由式(1.4)可知:切断力随被切断钢筋截面积增大而增大。故被切钢筋直径增加,切断力增大。图1-7为GQ70型切断机,分别剪切四种不同直径A3的力功图,实测的曲线。图1-7切断力与被剪钢筋直径关系(3) 切钢筋材质关系 图1-8为分别切断25Mn与A3钢(直径为32mm所测试的切断力曲线:与。从被切断钢筋材质的强度和硬度增大而加大图7-8切断力与被剪钢筋材质关系(4) 切断力与刀片刃口角度及刃口形状的关系 图1-9分别用后角与圆弧刃口刀片剪切,A3钢筋实测出:曲线。从图中看出:切断力随刀片后角增大而减小;随刀刃包容面增大而增加。测试数据见表1-2。图1-9切断力出现位置与刀具
17、关系(5) 最大切断力出现位置系数分析 式(1.5)表1-2测试数据式中 最大切断力位置系数动刀片承受到最大载荷时行程动刀片接触到被剪切钢筋行程S钢筋切断时动刀片的行程()图1-10为最大切断力出现位置系数图。图中图1-10 切断力出现位置图点,分别为开始切入,最大载荷,切断结束位置。 最大切断力出现位置与刀片刃口角度及形状有关。系数u随刀片后角增大而增大(见图9),随刀刃包容面增大而减小。系数u与钢筋材质有关,被剪切钢筋强度,硬度越高,u值越小。2 切断功分析 切断功即为切断力,在一个切断周期所做的功,计算公式为: 式(1.6)式中 A切断力剪切开始位置剪切终止位置用上式计算,需首先确定剪切
18、力曲线方程,方向进行计算。其结果精确,但方程式难以确定。 采用辛浦生公式计算: 式(1.7)上述计算方法是将函数用抛物线近似表示。此法简单,计算结果准确。从而得知:(1) 切断功与被剪切钢筋直径关系:切断功随被剪切钢筋直径加大,如图1-7所示。(2) 切断功与刀刃角度关系:切断功随刀片后角增加而增大,如图1-9所示。(3) 切断功与刀刃形状关系:切断功随刀刃包角面增大而减小,如图1-9所示。结束语: 综上所述,钢筋剪切变形,用第四强度理论(即变形能理论)分析比用第三强度理论(即最大剪切应力理论)分析,更符合实际。但目前对钢筋剪切机理尚未做出微观分析,钢筋断裂处的变形是复杂的。 单纯将切断力及切
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