《数控钢筋截断机》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控钢筋截断机（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 前言1.1 课题提出的背景和意义随着建筑业的迅猛发展，对建筑所用的钢筋日趋于要求用带肋钢筋（螺纹钢 筋）。随之就要求对带肋钢筋进行矫直，而传统的矫直方法已经不能适应新发展 的需求。并且目前国内并没有理想的带肋钢筋矫直机，以达到对带肋钢筋进行理 想的矫直。所以现在急需一种新型钢筋矫直切断机来满足新的需求。由于冷轧带肋钢筋需经矫直切断后方可使用，但目前对于冷轧带肋钢筋矫直 的理论研究还不是很完善，冷轧带肋钢筋矫直的无划伤问题一直没有得到很好的 解决，冷轧带肋钢筋矫直切断机的系统参数设计也主要是依据普通圆钢筋矫直机 的有关参数。市场上急需一种矫直质量较好、自动化程度较高、生产效率较高的 矫直切断
2、机。从而提出数控钢筋矫直这一设计课题。1.2 国内外矫直理论及研究国外对矫直理论和技术的研究起步较早，具有相当的广泛性，取得了许多研 究成果，许多成果已应用于实际生产中，产生了巨大的经济效益。矫直技术较发 达的国家，如前苏联、德、英、日等，从四十年代起，生产的矫直设备就形成了 系列产品，在矫直理论、工艺和设备的研究方面也做了大量的工作，并取得了一 批较有影响的成果。国内有关的技术人员在矫直理论和技术的研究方面也做了很大的努力，使矫 直理论和技术的研究工作得到了广泛的重视，并取得了不少令人瞩目的研究成 果。其中部分成果的水平居领先地位。随各行业对矫直设备的种类、数量日益增 加的要求，我国目前已形
3、成了自行设计和生产板、带、线、型、管材的矫直设备 的能力，设备的精度和控制水平也不断提高。在引进和吸收国外先进的矫直设备 和技术的基础上，更加高效，高精度的矫直设备相继问世，不断地推动矫直理论 和技术的研究工作向前发展1。新的矫直设备的出现及矫直技术的新发展，必然在诸多方面引起对矫直理论 和技术的深入研究。目前，国内外有关这方面的研究工作主要集中在以下几个方 面：矫直基本理论的不断充实和完善；对矫直理论和技术的实验方法的研究；新 型矫直设备的研制、开发和改进；产品矫直精度的提高。在矫直机理论和技术的研究方面1，国内外发展的也较早，也较深入，二十 世纪六十年代，前苏联的A.M.MACK等研究人员
4、就发表了全面、系统地论述和分 析管材的矫直理论、矫直工艺以及介绍管材矫直机的基本形式和机构的文献。近 些年来，国内外的科技人员对矫直参数问题做了很多的研究。Ruppin.D深入探 讨了多辊弯曲矫直过程中轴向拉伸载荷和压下量的关系，并对压下量和矫直效果 的关系做了详细的研究，得出了一些有益的结论；Rdolf Brohl应用旋转矫直机 矫直，深入研究了矫直工艺对线材性能的影响，给出了详细的实验数据，指出钢 筋矫直后一般表现延伸率增大，强度降低，矫直后抗拉强度值也平均下降。 1.3 设计的主要内容本设计主要有以下内容：1）主要针对小直径冷轧带肋钢筋，提出系统参数设计，提高矫直质量、保 证直后钢筋表面
5、无划伤。2）针对新的辊系配置方案，确定力学模型，精确矫直功率计算。3）提高效率，使得矫直速度达到50m/min，但提高矫直速度的同时又要保 证矫直质量 。4）采用数控技术,提高自动化程度以及矫直的精度。实现电机的无级调速及 自动停机等功能。数控钢筋矫直机系统由专业成套机械设备加工成钢筋成品，供应给工程现场 后直接使用。对于施工周期长的大型工程，该项目能成本节约和缩短建设周期有 极明显的效果；这种钢筋的矫直方式可以代替传统的使用人工和半机械化设备在 工地和现场加工的方式，具有降低加工成本、提高生产效率、提高质量、保证供 货进度、减少钢筋的浪费、降低能耗等特点。2 数控钢筋矫直机的总体设计方案2.
6、1 数控钢筋矫直机的技术性能指标、矫直钢筋抗拉强度：0 12mm时，a =550N/mm2；b(2) 、矫直钢筋直径：0 60 12mm；(3) 、牵引速度： 50m/min。2.2 设计方案及工作原理2.2.1 工作原理钢筋矫直机是由电动机通过三角皮带传动，而带动矫直筒高速旋转。矫直筒内有五块可以调节的矫直模，被调直钢筋在牵引辊强迫作用下通过调直筒，利用调直筒的偏心，使钢筋得到多次连续的反复弹塑性变形，从而将钢筋矫直。牵引与切断机构是由一台电动机，通过三角皮带传动、齿轮传动、离合器及制动器等实现。牵引辊根据钢筋直径不同，更换相应的辊槽。当调直好的钢筋达到预设的长度时将触及电磁铁，通过杠杆控制
7、离合器，使之与齿轮为一体，带动凸轮轴旋转，并通过凸轮和杠杆使 装有切刀的刀架摆动，切断同时强迫承料架挡板打开，成品落到集料槽内， 从而完成一个工作循环2,2.2 总体方案钢筋矫直机结构主要分为导入装置、矫直装置、牵引机构、剪切机构、承 料机构、电动系统及数控系统。可用于盘条料矫直的方法有反弯矫直、拉伸矫直、拉弯矫直及旋转矫直等。 钢筋矫直机采用旋转矫直。整个矫直系统由电机驱动。前后采用滚动轴承支承。 矫直系统包括矫直筒、矫直模、压板、调整螺钉、长螺柱、皮带轮等部件。矫直 模在矫直筒内按照一定的规律分布，具体的偏移量由工程实际状况而调整。偏移 量的大小通过调整螺钉来改变。整个矫直系统置于机座之中
8、，并且上下机座为一 个整体，有利于振动的减小。为了满足用户的使用要求，切断机构必须实现定长剪切。一般用机械式定长， 即在承料架槽上放置定尺切断铁块(挡块)，切断锤上的锤头随着偏心轴的转动上 下往复运动，矫直后的钢筋由压辊送入承料架，当其顶撞切断挡块后，传动拉杆 使下刀架随之向前运动，上刀架随下刀架进入锤头的锤击区域，实现对钢筋的定 长切断。承料架作为钢筋矫直切断机的辅助设备，对钢筋矫直切断机实现整机功能起 着重要的作用，要实现承料与落料的功能，做到结构简单、动作快捷，对矫直后 的钢筋不划伤。在剪切之前，承料架对矫直的钢筋起承料作用 ;定长切断后，要 使得切断后的钢筋快速落下，而后对后面的钢筋起
9、承料作用。2.2.3 导入系统导入装置引导钢筋进入矫直系统，承托钢筋后部，限制钢筋在床尾的摆动幅 度，并起到安全作用1。针对以往的牵引机构的刚性强等缺陷，本设计采用一种 柔性的导入机构。导入系统的下轮固定在机架上，不可以上下移动，只能转动。 上轮与下轮紧密接触，同时上轮可以上下浮动，以实现柔性导入。工作时，当钢 筋进入矫直系统后，钢筋就会对导入系统的上，下轮产生冲击，这种冲击通过上 轮传导到弹簧上，使冲击能量在弹簧上可以释放。这个过程都在弹簧上完成，从 而避免了对钢筋表面的磨损。图 2.1 导入机构主要包括：压紧弹簧，倒入辊2.2.4 矫直装置在冷轧钢筋的矫直中，大多采用斜辊式转毂矫直法。特点
10、是用转毅的旋转代替圆 材的旋转，达到同样的矫直目的。孔模的交错布置使条材在前进中要经过多次的 反弯。孔模数越多，反弯次数越多。这个反弯次数属于低频弯曲次数。由于孔模 随转毅旋转，因此条材的弯曲变成全周性的旋转弯曲，它属于高频弯曲。由于孔 模没有送料作用，故在转毅的前后要安装送料和拉料辊子。一般矫直机的辊数在 5-7 个，按等距配置在转毅内，其交错的偏心量可调。两端孔模起定位作用， 中间孔模起反弯作用。1 一被矫直的钢筋2-转毂 If宜辐4皮带轮图2.2矫直辊安装示意图2.2.5 牵引机构 牵引机构采用与被矫直的钢筋相配套的矫直模块。由于钢筋矫直的范围是612mm，故需调整牵引辊上下辊之间的距离
11、，经过分析，拟采用螺钉与弹簧相配套的方式来调整。通过调整螺钉压缩或放松弹簧来调整弹簧对轴承座的压力来 达到调整辊子间隙的目的。2.3 本章小结本章提出了数控钢筋矫直机的整体设计方案，机械部分和电路部分都在以往 的设计的基础上有了一定的改进。3 数控钢筋矫直机的机械系统设计本数控钢筋矫直机的设计包括机械部分的设计和数控部分的设计，它的整个机械系统可分为：盘料架、导入系统、矫直系统、牵引系统等几部分。3.1 盘料架设计盘料架采用传统的设计方法，包括底盘、转动轴、斜面肋；如图3-1 所示。将待矫直的圆盘钢筋套在承料架上，把钢筋的一头塞入矫直机，在牵引辊的牵引作用下，卡在斜面肋上的钢筋就会绕转动轴转动
12、，逐渐进入矫直机中被矫直。1-底盘 2-斜面肋 3-转动轴图 3.1 料架3.2 导入系统设计导入机构引导使盘料钢筋进入矫直系统，同时承托钢筋后部，限制钢筋在机 床尾部的大幅度摆动，起安全的作用。为了保证不划伤被矫直的钢筋的表面，同 时也为了提高导入系统的工作稳定性，导入系统要设计成柔性系统1。导入系统的下轮固定在机架上，不可以上下移动，只能转动。上轮与下轮紧 密接触，同时上轮可以上下浮动，以实现柔性导入。工作时，当钢筋进入矫直系 统后，钢筋就会对导入系统的上，下轮产生冲击，这种冲击通过上轮传导到弹簧 上，使冲击能量在弹簧上可以释放。这个过程都在弹簧上完成，从而避免了对钢 筋表面的磨损。滚轮中
13、间有开槽，该开槽基本与钢筋直径相同，两滚轮不工作时紧密接触， 当有钢筋导入时，使上滚轮根据钢筋上下浮动。图 3.2 导入机构3.3 矫直系统设计3.3.1 矫直原理矫直原理主要有反弯矫直、拉伸矫直、拉弯矫直及旋转矫直等。旋转矫直主 要用于圆材棒料的矫直, 最常见的方法是孔模式矫直法和斜辊矫直法。两者都是 采取圆材棒料旋转前进的方式。在旋转矫直中,孔模式矫直是发展最早的一种矫直方法,其特点是用转毂的旋 转代替圆材的旋转,达到同样的矫直目的, 适合于盘料的矫直，但其缺点是：摩擦 损失大；孔模的消耗大；圆材表面容易损伤；头部送料困难;转动摩擦力很大；盘 料尾部常随转毂转动而得不到矫直；送料受阻时，孔
14、模将把条材磨细。斜辊式矫直是后来开发的一种矫直方法，此方法是矫直辊的轮廓设计成双曲 线外型，并以它与钢筋接触点为中心倾斜一个角度后安装在滚筒内。在矫直过程 中,矫直辊在绕滚动体轴线公转的同时也绕其自身的轴线自转，这样就能使钢筋表 面无划伤,直线性好;使生产效率提高,节约动力，降低噪声。克服了孔模式矫直的 缺点1。本设计选用斜辊式旋转矫直法，工作原理图如下图所示。1-矫直辊 2-钢筋 3-转毂图 3.3 斜辊式钢筋矫直示意图3.3.2 矫直辊的辊形设计矫直的质量很大程度上取决于矫直辊的辊形，合理的矫直工艺对辊形的要求 是：尽量增加钢筋与矫直辊的接触区的长度，增大接触面积，并且在接触区内尽 量使弯
15、曲曲率一致。按照这一思想，虽然导出了很多公式，但都代表了同一条曲 线，这条曲线的实际表达式为：R =Xtan a -rtan Q）2 + （R + r） rcos Q2x0式中：X：从辊腰到所取截面的距离（mm）；Rx：距辊腰X处的辊腰半径；R0：矫直辊辊腰半径；r：被矫直钢筋的半径：a ：矫直辊倾角；Q ：矫直辊对钢筋的包角。YT1XOjA图 3.3 矫直辊参数a)选取 r ：r + rr = INT （1.1 X min max ）2本设计的目的是为了矫直612mm的钢筋，所以本设计取r=5mm。选取a :E Figure 1当a变大时，矫直速度会变快，但矫直质量会下降，当a变小时，矫直速度会变慢, 同时矫直质量会提高。所以本设计选用了 a =500的设计方案。选取申：申=0.41 + 0.6112、X tan a式中：i 一 arctaniR + r + 0.50X tan ai 一 arctan21.1( R + 1.1r) cos a对上述数据经MATHLAB模拟做出的辊形如下:注:图中 0处为理论值，而其他部分为实际值，所以会在 0点出现折线 矫直辊的装配如下图所示:图 3.5 矫直辊的装配3.3.3 矫直筒及电机的选择
