钢筋切断机

机械综合——钢筋切断机目录1背景介绍钢筋切断机是钢筋加工必不可少的设备之一，它主要用于房屋建筑、桥梁、隧道、电站、水利等工程中对钢筋的切断。钢筋切断机由于工作可靠、效率高等特点，近年来的应用十泛。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。钢筋切断机的典型结构见右图，其闭式的钢筋切断机的构造基本雷同，包含GQ32、GQ40、GQ50、GQ70均如此。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)国外切断机的机架都是钢板焊接结构，零部件加工精度、粗糙度尤其热处理工艺过硬，使切断机在承受过载荷、疲劳失效、磨损等方面都超过国产机器。3)国内切断机刀片设计不合理，单螺栓固定,刀片厚度过薄，40型和50型刀片厚度均为17mm；而国外都是双螺栓固定，25-27mm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。4)国内切断机每分钟切断次数少．国内一般为28～31次，国外要高出15～20次，最高高出30次，工作效率较高。 5)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和飞溅润滑2种。 6)国内切断机外观质量、整机性能不尽人意；国外厂家一般都是规模生产，在技术设备上舍得投入，自动化生产水平较高，形成一套完整的质量保证加工体系。以往的机械传动式钢筋切断机，工作时大都采用电动机经一级二角带传动和一级齿轮传动减速后，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。这种形式的钢筋切断机可以切断直径40mm以下的钢筋，每分钟切断12次。这类钢筋切断机由于采用了一级带传动及一级齿轮传动，运动和动力传到曲柄滑块机构时，有一个效率降低的过程，另外，结构不紧凑，重量大，安装、调试复杂，目由于要求齿轮传动具有一定的精度，制造成本也较高。所以有必要对钢筋切断机进行重新设计，以提高其性能。2机构选型及尺度综合2.1.1驱动装置方案选择液压马达：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，噪音大，流量脉动大，不能用做变量泵等特点。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。2.1机构选型手动驱动：目前手动驱动式钢筋切断机均为手动液压式，手动液压钢筋切断机的液压系统由活塞、柱塞、液压缸、压杆、拔销、复位弹簧、贮油桶及放、吸油阀等元件组成。手动驱动式钢筋切断机设计相对复杂，要求较高。在这里暂不予以考虑。电机驱动：异步电机其特点是结构简单、坚固耐用、成本低廉、运行可靠，低转矩脉动，低噪声，不需要位置传感器，转速极限高,并且能够提供较大的功率。异步电机矢量控制调速技术比较成熟，使得异步电机驱动系统具有明显的优势，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。三相异步电机的输出功率比较大，完全可以满足本设计的驱动要求。虽然液压驱动具有体积小，携带方便，机构设计简单的特点，但是其成本较高，且维修复杂，而三相异步电机相对应用广泛，噪声比液压驱动更小，震动更小，调速更方便等特点。故综上从成本和题目所给的性能要求来看，选择三相异步电机作驱动装置更合适。2.1.2传动装置方案选择带传动：带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点在近代机械传动中应用十分广泛齿轮传动：齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递相对位置不远的两轴之间的运动和动力。齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、结构紧凑、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。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。综上所述，考虑到成本和传动比的选择，本题可以采用带传动和齿轮传动构成的组合传动机构。这样可以解决齿轮传动传动比不是很高，带传动消耗的输出功率太大的缺点，而可以充分发挥带传动传动级数较少，齿轮传动噪声小，传动准确可靠，效率很高的优点。2.1.3执行装置方案选择1）曲柄滑块机构：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）齿轮齿条机构：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。3）凸轮机构：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。本设计采用方案1，性能可以达到设计要求。2.2尺度综合2.2.1组合传动机构尺度综合带传动：齿轮传动：2.2.2执行机构尺度综合：2.2.4电机相关参数的选择：3三维模型及运动仿真3.1三维模型3.1.1整体效果图3.1.2仿真动画曲柄连杆C:\Users\Administrator\Desktop\20110982\仿真动画\曲柄连杆.avi整体C:\Users\Administrator\Desktop\20110982\仿真动画\整体.avi3.2运动仿真3.2.1机构运动分析齿轮系传动比方程曲柄滑块位移方程曲柄滑块速度方程曲柄滑块加速度方程曲柄运动方程3.2.2运动仿真分析图电机转速施加的电机驱动转速n=17280/360r/s=2880r/min。曲柄角速度曲柄角加速度曲柄角速度仿真值为228rad/s即38r/min，可以满足切断速度38r/min的要求。滑块切割频率动刀位移切断频率近似为38次/min，符合设计要求。滑块的行程为42.5mm（图内数据缩小10倍），满足设计要求44mm的行程。动刀速度动刀加速度4方案特点本设计的各项性能均满足设计要求，即切断速度38次/分钟，动刀行程44mm，尺寸范围为：长×宽×高≤1600×500×750mm。此外，本设计结构简单、成本低廉，零件大多采用标准件，适于批量化生产；易拆卸能更换，容易修理；大偏心距、齿轮尺寸较大，更满足用户的使用要求。并且本设计满足切断机在不同场合的应用，在房屋建筑、桥梁、隧道、电站、水利等工程中各种工况条件下都能满足使用要求。1）优点：结构简单、成本低廉，剪切速度、动刀行程、电机功率等都满足设计要求。2）缺点：电机功率过大，未考虑到切断机大部分时间都是空转，电机功率过大则造成能量浪费。Theend,thankyou!