钢筋校直机论文.docx
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钢筋校直机论文.docx
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钢筋校直机论文
1绪论
1.1设计钢筋校直机的目的意义
在钢筋混凝土建设中,钢筋是最不可缺少的建筑构架材料,而钢筋的加工与成型则会直接影响到钢筋混凝土结构的强度、造价、工程质量以及施工进度。
因此,钢筋加工机械是建筑施工中不可缺少的机械设备。
在工地施工的时候,所需要的钢筋都为直钢筋。
但实际生产中,并不能保证都是直钢筋,大部分钢筋是以圆盘状出现的。
这样生产者方便运输,这个时候钢筋校直机的作用是不可缺少的,它将盘状钢筋校直成为直钢筋用于建筑中。
钢筋校直机能够实现自动上下料、自动装夹、自动校直机、自动检测裂纹,并且在校直精度、校直节拍、校直种类上较手动压力机相比有很大提高,同时能够节省大量的人工成本、减轻工人的劳动强度。
1.2国内外技术发展现状
纵观我国建筑用钢筋校直机的总体水平,与国际上其他先进产品相比来说还是比较落后的。
主要表现在,企业生产规模小,产品的技术含量低,生产效率低下。
大部分产品校直速度较低,钢筋的直线度不高,表面划伤较重。
造成这种局面的主要原因在于,我国的建筑用钢筋校直机市场还没有真正形成,还处在地域及价格因素占主导位置的过渡阶段,尚未进入真正的市场竞争阶段。
生产企业多而零散,且大都处在一种小而不全的状态,在这些生产企业中很难形成强大的技术投入。
在这种条件下,企业之间相互抄袭现象严重,很难找到拥有自主知识产权的产品,尚没有出现可以称得上领军式的企业。
建筑用新Ⅲ级钢筋的推广使用为钢筋校直机的生产企业提供了广阔的发展空间。
为此,许多企业投入大量资金,争相开发、研制适合新Ⅲ级钢筋要求的高速、大直径钢筋校直机。
2设计任务书
2.1产品用途
21世纪是一个技术创新的时代,随着我国经济建设的高速发展,钢筋混凝土结构与设计概念得到不断创新,高性能材料的开发应用使预应力混凝土技术获得高速而广泛的发展,在钢筋混凝土中,钢筋是不可缺少的构架材料,而钢筋的加工与成型直接影响到钢筋混凝土结构的强度、造价、工程质量以及施工进度。
所以,钢筋加工是建筑施工中不可缺少的机械设备。
钢筋校直是钢筋加工中一项重要程序,通常,钢筋校直机是对Φ14mm以下的盘圆钢筋进行校直。
钢筋校直机主要适用于建筑工程、道路桥梁、水利工程、混凝土构件、冶金及机械行业的领域,其特点是结构简单、自动化程度高、操作安全、灵活简单、适用范围广、工作效率高。
2.2主要技术指标和参数
表1校直机参数
参数名称
数值
校直钢筋直径(mm)
4~14
校直轮转速(r/min)
96
电机型号
Y132S-6
功率(kW)
3
外形尺寸:
长(mm)
宽(mm)
高(mm)
1600
600
650
2.3总体布局
钢筋校直机动力元件为电动机,电动机需通过二级V带轮机构减速,降低转速传至主动轴,主动轴上的送料轮,送料轮的正上方安装有一个压料轮,两轮将钢筋压紧,通过摩擦力输送钢筋到校直机构进行校直,以此来完成送料。
送料机构输送钢筋到校直机构后,钢筋在校直机构中进行校直,校直结束后再送到出料机构。
出料机构和送料机构是相同的。
再由出料机构送到下一工序,至此完成一次校直过程。
2.4校直机中的常见问题及解决方案
(1)钢筋在校直机中有可能会出现卡住问题,不能正常进行校直。
此时,则必须停止校直,由工作人员重新调整钢筋位置,调整正常之后才能再次校直。
(2)可能出现校直出的钢筋不直,则必须检查原因,是否校直轮偏移量偏小或压紧手轮过紧,然后根据原因增加偏移量或调整手轮。
3设计计算说明书
3.1总体设计
钢筋校直机结构主要包括有校直机构、传动机构、机架。
校直机构则采用的是轮辊式,主要包括有校直轮、轴、齿轮等。
传动系统主要由电动机和V带轮构成。
机架主要由钢板焊接而成。
3.1.1总体机构及工作原理图
图1总结构示意图
1.电动机2.V带轮3.直齿轮4.压料轮5.送料轮6.主动轴7.机架
工作原理是动力原件电动机带动V带轮,通过二级V带轮降低转速,之后传递给主动轴,主动轴带动送料轮,钢筋通过送料轮送入校直机构中进行校直。
3.1.2主要技术参数
钢筋校直机技术参数见表2
表2技术参数表
项目
数据
校直钢筋范围
Φ4mm~Φ14mm
校直钢筋速度
≥45m/min
送料轮转速
96r/min
送料轮直径
150mm
电动机转速
960r/min
电动机功率
3kw
3.2校直机构的设计
材料的弯曲可以看成是因受到某些应力的作用而产生,我们可根据材料的特性和各种曲率算出应施加的力的作用点与力的大小,因为这往往非常复杂,所以实际计算中我们用的方法是对其施加交变应力。
校直机构的作用实质是施加频率较高的周期性交变应力,使材料产生超过其弹性限度的变形,变形在相反的方向上交替发生。
交替变形达一定程度后,以较慢的速率逐渐减弱至零,以此抵消原来的弯曲。
此次的钢筋校直机中的校直机构采用的是轮辊式,钢筋通过交错分布的轮辊后,使钢筋产生频率较高的弹性形变,从而抵消钢筋原有的弯曲,达到校直的目的。
校直机构如图2所示。
图2校直机示意图构
校直轮选用的材料与压料轮、送料轮相同,为HT200,上方校直轮与压料轮相同,直径为Φ100mm,对钢筋施加向下方向的应力;下方校直轮与送料轮相同,直径为Φ150mm,对钢筋施加向上方向的应力。
两股应力对钢筋进行周期性交变应力,使钢筋产生形变,则其原有的弯曲被抵消。
从而对钢筋达到校直的目的。
3.3传动系统的设计
本次设计所采用的传动系统是V带传动,电动机通过二级V带降速传动到钢筋校直机的主轴上,主轴转动带动送料轮,从而将钢筋输送到校直结构。
3.3.1功率计算与电机选择
本次所设计的校直机的校直速度大约为大于等于45m/min,所以电动机不可以与送料轴直接连接,需通过V带降速连接,使得送料轴转速降低,从而达到符合我需要的速度。
而送料轮的转速为96r/min,我设计的V带传动比为10。
我选的电机型号为Y132S-6,其额定功率为3kw,转速为960r/min。
3.3.2传动比分配
本次所设计的是一个二级V带减速装置。
运用V带传动,结构简单,方便维修,传动效果好。
总传动比为10。
第一对V带轮的传动比是2.5。
小带轮直接与电动机连接,大带轮与中间轴连接。
第二对V带轮的传动比是4。
小带轮与中间轴连接,大带轮与主动轴连接。
3.3.3主要传动零件的设计
(1)轴的设计
根据其工作条件,轴的材料初选为钢,为调质处理。
用扭矩强度法估算其最小直径,即,选定轴的最小直径为。
电动机轴的扭矩:
式中—额定功率(kw)
—电动机转速(r/min)
动力轴的扭矩:
式中—电动机轴的扭矩(N/m);
—传递效率;
—传动比。
①动力轴的尺寸确定。
图3主动轴示意图
轴的最小直径尺寸:
;。
根据传动齿轮以确定轴的尺寸:
;。
根据轴承以确定尺寸:
;。
轴环的尺寸:
;。
根据轴承内径以确定轴的尺寸:
;。
根据送料轮内径以确定轴的尺寸:
;。
②从动轴尺寸确定。
图4从动轴示意图
根据从动齿轮以确定轴的尺寸:
;。
根据轴承以确定尺寸:
;。
轴环的尺寸:
;。
根据轴承内径以确定轴的尺寸:
;。
根据送料轮内径以确定轴的尺寸:
;。
(2)齿轮传动设计
校直机的送料轮与校直轮之间需要传动装置,我选择了齿轮传动,由于我所设计的送料轮与校直轮直径及孔径相同,所以齿轮的传动比为,这里我只要设计一个齿轮即可。
由于送料轮与校直轮之间等距,我的齿轮分度圆直径。
由于动力轴已经确定,齿轮的孔径也已确定。
齿轮位于轴的一端属于悬臂布置,所以,齿轮上齿数为。
模数:
。
齿轮宽:
。
齿顶高系数,顶隙系数。
齿距:
。
齿高:
。
。
。
根据齿轮的使用情况,选用级精度的齿轮。
选择材料:
齿轮选用号钢,正火处理,;按国家标准,分度圆上的压力角;对于正常齿,验算齿面接触疲劳强度。
因为电动机驱动,且载荷变动微小,查表得,由于速度,级精度齿轮,查图得,轴上轴承成不对称分布,且,查图可得,齿宽。
取,。
查表得,载荷系数
计算端面和纵向重合度:
由文献1查图得,,取
根据材料的热处理,得
则可计算出许用应力为
由图得,
验算弯曲疲劳强度
(3)V带轮传动设计
第一对带设计
①确定计算功率,由文献1表可查得工作情况系数
由公式:
代入数据得,又因为转速为,故由文献1图,可以选择带型号为型。
②确定带轮的基准直径并验算其带速
初选小带轮的直径
由文献1中的表和表,根据带带型选取小带轮直径,又因为,故选取小带轮直径。
验算带速
由文献1中式验算带的速度为
因为,故不合适,换取小带轮直径,则带的速度
因为,故带速合适。
计算大带轮的基准直径
带的传动比,取
由文献1式计算出大带轮的基准直径为
。
由文献1表得
确定带的中心距和基准长度
由文献1式
初定中心距=。
由文献1式
由文献1表选带的基准长度按文献1书式计算实际中心距
中心距的变化范围:
计算得:
。
验算小带轮上的包角
满足带包角要求。
计算带的根数
计算单根带的额定功率
由和,查文献1表得
根据,和型带查文献1表得,查文献1表得,由表得,于是
计算带根数
取3根带。
计算单根带的初拉力的最小值
由文献1表得型带的单位长度质量,
所以
应使带的实际拉力。
计算压轴力
压轴力的最小值为
。
③带轮的设计要求
带轮的各轮槽的尺寸和角度需保持一定的精度,以使带的载荷分布更加均匀,结构工艺性更好,使其无过大的铸造内应力,质量分布更均匀,轮槽的工作面需要加工精细,以减少带的磨损。
④带轮材料的选择
因为V带轮的转速,转速较低,因此材料通常采用铸铁,常用材料为HT150或HT200。
⑤带轮的结构与尺寸
带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径来选择带轮的结构形式,根据带的型号来确定带轮轮槽的尺寸。
设计如下:
当(为轴径)时,可用实心式;当时,可采用腹板式;当同时时,可采用孔板式;当时可采用轮辐式。
⑥带轮的轮槽
带轮的轮槽应与所选的带的型号相对应,查参考文献1表
带绕在带轮上以后发生弯曲变形,使带工作面的夹角发生变化,为了使带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密结合,将带轮轮槽的工作面的夹角做成小于。
带轮安装到轮槽中以后,一般不应超出带轮的外圆,也不应与轮槽底部接触,为此规定了轮槽基准直径到外圆和底部的最小高度和。
轮槽工作表面的粗糙度设为1.6或3.2。
第二对带设计
①确定计算功率
由公式:
代入数据得,又因为转速为,故由文献1图,可以选择带型号为型。
②确定带轮的基准直径并验算带速
初选小带轮的直径
根据带带型由参考文献1表和表选取小带轮直径,又因为,故取小带轮直径
验算带速
由文献1式验算带的速度
计算大带轮的基准直径
由文献1式计算大带轮的基准直径
带的传动比,取。
。
由文献1表得
确定带的中心距和基准长度
由文献1式
初定中心距=。
由文献1式
由文献1表选带的基准长度,按文献1式计算实际中心距
中心距的变化范围:
计算得:
。
验算小带轮上的包角
满足带包角要求。
计算带的根数
计算单根带的额定功率
由和,查文献1表得
根据,和型带查文献1表得,查文献1表得
,由表得,于是
计算带根数
取7根带。
计算单根带的初拉力的最小值
由文献1表得型带的单位长度质量,所以
应使带的实际拉力。
计算压轴力
压轴力的最小值为
。
③带轮的设计要求
带轮的各轮槽的尺寸和角度需保持一定的精度
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