GQ70型鋼筋切斷機的設(shè)計

GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 摘 要 鋼筋切斷機是把鋼筋切成所需長度的專用機械 ,在大型建筑工地上的應(yīng)用非常廣泛。鋼筋切斷機分為機械傳動和液壓傳動兩種。機械傳動式鋼筋切斷機 ,工作時大都采用電動機經(jīng)一級三角帶傳動和二級齒輪傳動減速后 ,帶動曲軸旋轉(zhuǎn) ,曲軸推動連桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中作往復直線運動 ,使活動刀片和固定刀片相錯而切斷鋼筋。 GQ70型鋼筋切斷機，其剪切運動是由一偏心輪連桿機構(gòu)完成的。但是由于切斷機機體內(nèi)腔狹小，在裝配曲軸連桿時比較困難。尤其是在使用中發(fā)生故障需要維修時，拆卸曲軸連桿更加不容易，給維修造成很大 的不變，因此在不改變設(shè)備功能的情況下，我對曲軸連桿機構(gòu)做了一些改進。改進后的偏心輪結(jié)構(gòu)直接從機體的注冊孔中裝入和取出。而不必拆卸連桿，大大簡化了裝配程序，減輕的工人的勞動強度。同時也極大的方便了維修，還簡化了零件的工藝過程，取得良好的經(jīng)濟效益。 關(guān)鍵詞 鋼筋切斷機；偏心輪；曲軸連桿機構(gòu) Design of GQ70 Reinforcing Steel Cutting Machine Mechanical Design, Manufacturing and Automation Major LIANG Yue geng Abstract: Reinforcing steel cutting machine is used to cut the required length of steel machinery specialized 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 two, 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, whose movement from one type of the crankshaft linkage to complete. 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 equipment under the circumstances, we have made some improvement to crank linkage. The improved structure of the cam directly from the body of the aircraft registered in the hole and GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 packed out. Without dismantling the link, greatly simplifies the assembly, reducing labor intensity of workers. But also greatly facilitate the maintenance, has also simplified the process of parts and achieved good economic returns. Key words: Reinforcing steel cutting machine； eccentric wheel ；Crankshaft Linkage GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 目 錄 1 引言 . 1 1.1 國內(nèi)外的發(fā)展趨勢 . 1 1.2 本課題的研究背景與主要工作 . 2 2 GQ70鋼筋切斷機傳動機構(gòu)分析 . 2 2.1 鋼筋切斷機總體裝配圖 . 2 2.2 鋼筋切斷機構(gòu)工作的原始數(shù)據(jù) . 3 2.3 鋼筋切斷機構(gòu)的設(shè)計分析 . 3 2.4 鋼筋切斷機構(gòu)主要設(shè)計內(nèi)容 . 3 2.5 鋼筋切斷機構(gòu)方案的選擇 . 4 2.5.1 傳動方案的確定 . 4 3 鋼筋切斷機構(gòu)設(shè)計計算 . 4 3.1 電動機的選擇 . 4 3.1.1 計算剪切力 P . 4 3.1.2 切斷機匹配電動機功率理論計算 . 5 3.2帶的選擇 . 5 3.2.1 帶的計算 . 5 3.2.2帶的根數(shù)確定 . 6 3.3減速器的設(shè)計 . 7 3.3.1總傳動比的確定和分配各級傳動比 . 7 3.3.2 機械傳動系統(tǒng)運動和動力參數(shù)的計算 . 7 3.3.3 齒輪傳動設(shè)計 . 8 3.3.4 軸的設(shè)計 . 13 3.3.5平鍵的選擇與校核 . 15 3.3.6 軸承的組合設(shè)計 . 16 3.3.7 減速器附件的選擇 . 16 4連桿的設(shè)計 . 18 5部分零部件加工工藝規(guī)程的編制 . 19 6 應(yīng)力計算 . 20 6.1 正應(yīng)力計算 . 20 6.2 計算剪切力 P . 20 7 機械式鋼筋切斷機調(diào)整及保養(yǎng)的使用 . 21 GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 7.1 鋼筋切斷機的使用調(diào)整 . 21 7.2 保養(yǎng) . 23 7.3 安全一般規(guī)定 . 24 結(jié)論 . 25 參考文獻 . 26 致 謝 . 26 GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 1 1 引言 1.1 國內(nèi)外 的 發(fā)展趨勢 國內(nèi)外切斷機的對比：由于切斷機技術(shù)含量低、易仿造、利潤不高等原因，所以廠家?guī)资陙砘揪S持現(xiàn)狀，發(fā)展不快，與國 外同行相比具體有以下幾方面差距。 1)國外切斷機偏心軸的偏心距較大，如日本立式切斷機偏心距 24mm，而國內(nèi)一般為 17mm看似省料、齒輪結(jié)構(gòu)偏小些，但給用戶帶來麻煩，不易管理因為在由切大料到切小料時，不是換刀墊就是換刀片，有時還需要轉(zhuǎn)換角度。 2)國外切斷機的機架都是鋼板焊接結(jié)構(gòu)，零部件加工精度、粗糙度尤其熱處理工藝過硬，使切斷機在承受過載荷、疲勞失效、磨損等方面都超過國產(chǎn)機器 3)國內(nèi)切斷機每分鐘切斷次數(shù)少國內(nèi)一般為 28 31次，國外要高出 15 20次，最高高出 30次，工作效率較高。 4)自動化水平 不高，國內(nèi)鋼筋切斷機的控制精度較低，不適合上工一化加工作業(yè)。而國外鋼筋切斷機的操作控制技術(shù)和計算機、電子技術(shù)的應(yīng)用都處于較高水平，機電液一體化程度較高，可以工廠化生產(chǎn)建筑用各種形式的鋼筋。 5)國外機型一般采用半開式結(jié)構(gòu)，齒輪、軸承用油脂潤滑，曲軸軸徑、連桿瓦、沖切刀座、轉(zhuǎn)體用手工加稀油潤滑國內(nèi)機型結(jié)構(gòu)有全開、全閉、半開半閉 3種，潤滑方式有集中稀油潤滑和飛濺潤滑 2種。 6)國內(nèi)切斷機外觀質(zhì)量、整機性能不盡人意；國外廠家一般都是規(guī)模生產(chǎn)，在技術(shù)設(shè)備上舍得投入，自動化生產(chǎn)水平較高，形成一套完整的質(zhì)量保證加工體 系。尤其對外觀質(zhì)量更是精益求精，外罩一次性沖壓成型，油漆經(jīng)烤漆噴涂處理，色澤搭配科學合理，外觀看不到哪兒有焊縫、毛刺、尖角，整機光潔美觀。而國內(nèi)一些一些廠家雖然生產(chǎn)歷史較長，但沒有一家形成規(guī)模，加之設(shè)備老化，加工過程 拼體力、經(jīng)驗，生產(chǎn)工藝幾十年一貫制，所以外觀質(zhì)量粗糙、觀感較差 3。 從鋼筋切斷機械的發(fā)展趨勢看，隨著建筑設(shè)計與建筑施上技術(shù)的國際化，建筑工程設(shè)計與應(yīng)用鋼筋必將進入商品化供應(yīng)時代，即根據(jù)建筑配筋表采購鋼筋，鋼筋加上山現(xiàn)場加上轉(zhuǎn)成上 )一化生產(chǎn)，商品化供應(yīng)鋼筋。而鋼筋的上 )一化生產(chǎn)就要求鋼筋切斷機 必須實現(xiàn)自動控制一一鋼筋自動送料，定尺后自動切斷、落料。 同時國外的產(chǎn)品充分融合液壓技術(shù)、機械技術(shù)、電子技術(shù)等，形成機電液一體化綜合控制技術(shù)，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，體現(xiàn)綜合最優(yōu)驅(qū)動及控制能力。因此，鋼筋切斷機不但要求實現(xiàn)定長剪切的高精度控制，同時要求其具有相對高的生產(chǎn)效率。所以，如何使鋼筋切斷機的機電液系統(tǒng)有機地高度集成，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，將是今后研究的主要方向。 GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 2 1.2 本課題的研究背景 與主要工作 鋼筋切斷機是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，它主要用于 建筑的鋼筋剪切及工業(yè)下料 ,房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工 程中對鋼筋的定長切斷 。 鋼筋切斷機與其它切斷設(shè)備相比，具有重量輕、耗能少、工作可靠、效率高等特點，因此近年來逐步被機械加工和小型軋鋼廠等廣泛采用，在國民經(jīng)濟建設(shè)的各個領(lǐng)域發(fā)揮了重要的 作用。 在本設(shè)計中，針對 GQ70 鋼筋切斷機傳動機構(gòu)進行設(shè)計，分析機構(gòu)的工作原理及工作條件等，深入理解傳動機構(gòu)的各部件的工作參數(shù)。主要有電動機、制動器和聯(lián)軸器的型號選擇，齒輪 、軸和 軸承 的計算與選擇，減速器在 傳動 機構(gòu)中發(fā)揮著重要的作用，因此，減速器的設(shè)計是本文的重點，并且在后期對減速器進行實物加工，確保在實際中也能得到應(yīng)用。 2 GQ70 鋼筋切斷機傳動 機構(gòu) 分析 2.1 鋼筋切斷機 總體 裝配圖 圖 2-1切斷機 總體 裝配圖 工作原理： 電動機經(jīng)一級三角帶傳動和二級齒輪傳動減速后 ,帶動曲軸旋轉(zhuǎn) ,曲軸推動連桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中作往復直線運動 ,使活動刀片和固定刀片相錯而切斷鋼筋。 GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 3 2.2 鋼筋切斷 機構(gòu) 工作的原始數(shù)據(jù) 1. 總尺寸 ： 21808801067 2. 切斷直徑 ： 6 -70mm 3. 切斷次數(shù) ： 25 次 /min 4. 電機功率 ： 7.5kw 2.3 鋼筋切斷 機構(gòu)的設(shè)計分析 1.確定 切斷 機構(gòu) 設(shè)計方案； 2.參考相關(guān)資料和實際應(yīng)用的需求， 選用最優(yōu)的傳動方案 ； 3.依據(jù)需要和零部 件的加工及裝配的技術(shù)標準使用合理的結(jié)構(gòu)； 4.根據(jù)所設(shè)計傳動機構(gòu)及其相關(guān)參數(shù)進行疲勞強度、使用壽命的計算和校 核； 5.根據(jù)總傳動比設(shè)計減速器為二級 直 齒 輪減速器 。 2.4 鋼筋切斷 機構(gòu)主要設(shè)計內(nèi)容 1. 電動機的 選擇； 2. 齒輪 的設(shè)計； 3. 軸 的 設(shè)計 ； 4. 軸承的組合設(shè)計； 5. 聯(lián)軸器的選擇 ； GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 4 2.5 鋼筋切斷 機構(gòu)方案的選擇 2.5.1 傳動方案 的確定 圖 2-2鋼筋切斷機示意圖 1、 第一根齒輪軸 2、第二根軸 3、第三根軸 4、偏心輪 5、連桿 6、定刀片 7、動刀片 8、二級大齒輪 9、第一級大齒輪 10、大帶輪 11、電動機 3 鋼筋切斷機 構(gòu)設(shè)計計算 3.1 電動機的 選擇 3.1.1 計算剪切力 P 在剪切鋼筋的過程中，剪切力必須克服鋼筋材料的極限強度，只有這樣才能把鋼筋切斷。在切斷機能力容許的范圍內(nèi)，切斷鋼筋的直徑越粗，需要的剪切力越大，由鋼材冷切經(jīng)驗公式可知，剪切力 P的大小可由公式確定： 2 2 2 50 . 9 0 . 7 0 6 9 0 . 7 0 9 6 7 0 4 2 0 4 . 7 6 8 5 1 0bbp d d （ 3-1） 總攻 A值的理論計算分析： A=A1+A2+A3 式中 A1 剪切功 A2 曲柄滑塊摩擦損耗功 A3 其他消耗之功（ 3 0.2AA 1） 2A 1 = 0 . 3 1 5 d P = 0 . 3 1 5 7 0 4 . 7 6 8 5 1 0 6 0 0 8 . 3 J （ 3-2） 式中 d 被剪切鋼筋的直徑， mm GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 5 P 剪切力， KN 偏心距 e=23mm 連桿長 L=300mm m a x2 m a x23s i n 0 . 0 7 63004 . 3t a n 3 5 8 5 4 . 5 4P P N m a x 22 2 2 0 . 1 5 3 5 8 5 4 . 5 4 0 . 0 9 6 4 9 4 . 9A P S J A3=0.2 6008.3=1201.66J A=6008.3+494.9+1201.66=7704.77J 3.1.2 切斷機匹配電動機功率理論計算 按切斷機一次剪切平均能量確定電機功率公式為： 3 . 21 0 0 0 1 0 0 0 6 0 / ( . )nAAt n C KW （ 3-3） 考慮電機運轉(zhuǎn)安全系數(shù) K及效率 ,則電機功率為： N 601000.nKAnC （ 3-4） 式中 N 實際電機功率， KW K 安全系數(shù)（ 1.1 1.3） 整機效率， % 1 . 2 7 7 0 4 . 7 7N 7 . 56 0 6 01 0 0 0 . 1 0 0 0 0 . 93 2 0 . 5nKAnC KW 所以選擇電動 機功率為 3KW，型號為 Y100L2額定轉(zhuǎn)速 1500r/min,滿載轉(zhuǎn)速 1430r/min。 3.2 帶的選擇 3.2.1 帶的計算 GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 6 工作情況系數(shù)，每天工作時間小于十小時，工作載荷性質(zhì)為沖擊載荷，根據(jù)工作情況系數(shù)AK =1.3 計算功率 . 1 . 3 3 3 . 9CAP K P KW 選出帶的型號 A型查資料得小帶輪直徑為 63-100mm 取 100mm 大帶輪 大帶輪的轉(zhuǎn)速 11221 0 0 1 4 3 0( 1 ) ( 1 0 . 0 1 ) 2 8 8 . 9 / m i n495DnnrD 帶長 12 1 0 0 4 9 5 2 9 7 . 522m DDD （ 3-5） 21 4 9 5 1 0 0 1 9 7 . 522DD 初取中心距 1 2 1 22 ( ) 0 . 5 5 ( )D D a D D h 其中 h=8 1190 a 335 .25 取 a=650mm 帶長 22 9 3 4 . 1 5 1 3 0 0 6 0 2 2 9 4 . 1 5mL D a a mm 查表實際 L=2500mm 小輪包角 00211 8 0 6 0 1 4 3 . 5DDa a 中心距 221 ( ) 8 6 5 0 . 1 944m mLDa L D mm 帶速 11 1 0 0 1 4 3 0 7 . 4 8 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0Dnv m s 由表 11.80p =1.32 包角系數(shù)ak =0.89 基準長度 Ld=2000 查得 ck =0.92 傳動功率增量 0p =0.17 3.2.2 帶的根數(shù)確定 帶的根數(shù) 003 . 9 3 . 1 9( ) ( 1 . 3 2 0 . 1 7 ) 0 . 8 9 0 . 9 2CacPZ P P k k （ 3-6） 所以 Z取 4 GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 7 3. 3 減速器的設(shè)計 減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動、蝸桿傳動或齒輪 蝸桿傳動所組成的獨立部件，常用在動力機與工作機之間作為減速的傳動裝置；在少數(shù)場合下也用作增速的傳動裝置，這時就稱為增速器。減速器由于結(jié)構(gòu)緊湊、效率較高、傳遞運動準確可靠、使用維護簡單，并可成批生產(chǎn)，故在現(xiàn)代 機械 中應(yīng)用很廣。 本 設(shè)計中采用的是展開式標準圓柱 直 齒輪二級減速器。 3.3.1 總 傳動比的確定 和 分配各級傳動比 1.總傳動比的確定 總傳動比 1430 4 4 . 6 832mni n 總 2. 分配傳動裝置傳動比 0i ii總 （ 3-7） 式中 0i ， i 分別為帶傳動和減速器的傳動比。選擇 0i =5，則減速器傳動比為： 04 4 . 6 8 8 . 9 35iii 總 分配減速器的傳動比 為了使兩級大齒輪直徑相近，查表得1 3i，則21/ 2 .9 7i i i 3.3.2 機械傳動系統(tǒng)運動和動力參數(shù)的計算 1.各軸的輸出功率 （ 3-8） 軸 1 0 1. 2 . 7 3 0 . 9 9 2 . 7 1dPP KW 軸 2 1 1 2. 2 . 7 1 0 . 9 8 0 . 9 7 2 . 5 7PP KW 軸 3 2 2 3. 2 . 5 7 0 . 9 8 0 . 9 7 2 . 4 4PP KW 2.各軸的轉(zhuǎn)速 軸 1 2 8 3 / m innr （ 3-9） 軸 2 9 5 .3 / m innr 軸 3 32 / m innr GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 8 3.各軸的轉(zhuǎn)矩 電動機的輸入轉(zhuǎn)矩 2 . 7 39 5 5 0 9 5 5 0 1 8 . 2 3 .1430dd mPT N mn 軸 1 0 0 1. 1 8 . 2 3 5 0 . 9 6 8 7 . 5 .dT T i N m 軸 2 1 1 1 2. 8 7 . 5 3 0 . 9 8 0 . 9 7 2 4 9 . 6 .T T i N m 軸 3 2 2 2 3. 2 4 9 . 6 3 . 4 0 . 9 8 0 . 9 7 8 0 6 . 6 .T T i N m 3.3.3 齒輪傳動設(shè)計 1.高速級齒輪傳動設(shè)計 （ 1） 選擇齒輪材料、熱處理、齒面硬度、精度等級及齒數(shù) 齒輪選用 8級精度 ； 因傳動功率較大，選用硬齒面齒輪傳動。參考機械設(shè)計基礎(chǔ)表 13-1，小齒輪：40Cr（表面淬火），硬度為 50HRC；大齒輪： 40Cr（表面淬火），硬度為 50HRC； 為增加傳動的平穩(wěn)性，選 1z =25，21 3 2 5 7 5z iz ，取 2z =75，在誤差范圍內(nèi)。 因選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?，故?直 齒輪齒根彎曲疲勞強度設(shè)計，然后校核其齒面接觸疲勞強度。 （ 2） 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 設(shè)計公式為 3 2131 c o s2 FSaFadntYYzYYKTm （ -10） 1） 初選 載荷系數(shù)tK=1.3 2） 小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩1 2 5 7 5 3 9 . 3T N m m 3） 選取齒寬系數(shù)d 取 0.6d 4） 齒數(shù)比21/ 7 5 / 2 5 3zz 5） 齒形系數(shù)1FaY、2FaY 838.21 FaY 171.22 FaY 6） 應(yīng)力修正系數(shù)1SaY、2SaY GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 9 542.11 SaY 799.12 SaY 7） 齒輪的彎曲疲勞強度極限 1limF 、 2limF MPaF 6801lim ， MPaF 6802lim 8） 彎曲疲勞強度壽命系數(shù)1NY、2NY 由圖 13-8查得， 11 NY, 12 NY 9） 彎曲疲勞安全系數(shù) 1FS 10） 計算許用彎曲應(yīng)力 l i m 1 11 6 0 0 1 0 . 9 5 4 5 61 . 2 5FNFFY M P a M P aS （ 3-11） l i m 2 22 6 0 0 1 3 4 91 . 2 5FNFFY M P a M P aS 11） 計算 1 11FSaFaYY與 2 22F SaFa YY 00901.06.485 542.1838.21 11 F SaFa YY 00804.06.485 799.1171.22 22 F SaFa YY 12） 計算模數(shù)ntm 13213222 1 . 3 2 1 3 5 9 0 0 . 7 0 8 0 . 90 . 0 0 9 0 11 1 82 . 2 9 1F a S antdFK T Y Y YYmz 13） 計算圓周速度tv 11 3 . 1 4 2 . 2 9 1 1 8 9 6 4 / 2 . 1 3 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0ntt m z nv m s m s （ 3-12） 14） 確定載荷系數(shù) 由表 13-5查得， 使用系數(shù) 1AK 由圖 13-13查得， 動載荷系數(shù) 1vK GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 10 由 61.2973.0637.1 由 表 13-14查得， 齒 間載荷分配系數(shù)38.1K 。由圖 13-15，齒向載荷分配系數(shù) 22.1K 故 708.12.138.111 KKKKK VA （ 3-13） 15） 修正法向模數(shù)nm 33 1 . 7 0 82 . 2 9 1 5 . 4 9 71 . 3n n ttKm m m m m mK （ 3-14） 取 6nm mm (3)確定齒輪傳動主要參數(shù)和計算 1） 中心距 a 121 () 6 ( 2 5 7 5 ) 30022nm z za m m m m （ 3-15） 圓整中心距，取1 300a mm 3） 分度圓直徑 1d 、 2d 11= 2 5 6 1 5 0nd m z m m （ 3-16） 22 = 7 5 6 4 5 0nd m z m m 4） 齒寬 1b 、 2b mmmmdb d 814.58814.5811 （ 3-17） 取 mmb 602 ， mmb 701 (4)校核齒 面接觸 疲勞強度 校核公式為 HEHH uudbKTZZZZ 123121 （ 3-18） 1） 選取彈性系數(shù) EZ 由表 13-6選 MPaZ E 8.189 2） 節(jié)點區(qū)域系數(shù) HZ 由表 13-7選 45.2HZ 5） 齒輪的接觸疲勞強度 1limH 、 2limH GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 11 MPaH 6801lim ， MPaH 5502lim 6） 接觸疲勞強度壽命系數(shù)1NZ、2NZ 由圖 13-8查得， 1.11 NZ, 12 NZ 7） 接觸疲勞安全系數(shù) 其失效概率為 1%，接觸疲勞安全系數(shù) 1min HS 8） 計算許用接觸應(yīng)力 M PaM PaS ZHNHH 7481 1.1680m i n11l i m1 （ 3-19） M PaM PaS ZHNHH 5501 1550m i n22l i m2 a11505.1415,115023.121m i n 443 MPHHHH ， （ 3-20） 9） 校核齒面接觸疲勞強度 7.1709123.5 1123.5959.9780 1 2 6 1 2 3 0737.1299.077.08.18945.2 12 FH MP aMP a 齒面接觸 疲勞強度足夠。 (5)結(jié)構(gòu)設(shè)計 以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于 500mm，而又小于 1000mm，故以選用 十字形輪輻 式為 宜。 如圖 3-3所示， 其他有關(guān)尺寸見大齒輪零件圖 。 GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 12 圖 3-1高速級 大齒輪 的結(jié)構(gòu) 2.低速級齒輪傳動設(shè)計 本設(shè)計中，低速級齒輪同高速級齒輪設(shè)計步驟方法相同，齒輪精度等級選為 8級，采用硬齒面齒輪傳動，大小齒輪的硬度均為 50HRC，表面淬火處理。其參數(shù)如下： 3 25z ，4 85z ； 6nm mm； 中心距2 330a mm ； 3 150d mm，4 510d mm；4 90b mm，3 100b mm。 結(jié)構(gòu)設(shè)計 以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于 160mm，而又小于 500mm，故以選用腹板式為宜。 如圖 3-3所示 ， 其他有關(guān)尺寸 見 大齒輪零件圖。 GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 13 圖 3-2 低速級大齒輪 的結(jié)構(gòu) 3.3.4 軸 的 設(shè)計 軸是組成機器的重要零件之一。通常，對于一般用途的軸，設(shè)計時只考慮強度和結(jié)構(gòu)方面的要求；對要 求較高回轉(zhuǎn)精度的軸（如機床主軸等），還應(yīng)滿足剛度要求；而高速轉(zhuǎn)動的軸，除上述要求外，還需進行震動穩(wěn)定性的計算。在本畢業(yè)設(shè)計中，減速器中的 三根軸只需滿足強度和結(jié)構(gòu)方面的要求即可 。 1.初估軸的直徑 軸的材料選擇 45號鋼 設(shè)計公式，軸的最小直徑 633 9 . 5 5 1 00 . 2 ppd C m mnn （ 3-21） 式中 P 軸的傳動功率， KW n 軸的轉(zhuǎn)速， r/min 許用切應(yīng)力， MPa GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 14 C 與軸材料有關(guān)的系數(shù)，可由資料得 軸 331 2 . 7 11 1 2 2 3 . 7286pdCn mm （ 3-22） 1d 取直徑為 40mm 軸 332 2 . 5 71 1 2 3 3 . 69 5 . 3pdC n mm 2d 取直徑為 50mm 軸 333 2 . 4 41 1 2 4 7 . 432pdC n mm 3d 取直徑為 60mm 2.確定軸 的結(jié)構(gòu)與 主要尺寸 (1) 高速軸 的設(shè)計 高速 軸的 結(jié)構(gòu)與主要尺寸 如圖 3-5所示 ； (3) 低速軸 的設(shè)計 低速 軸的結(jié)構(gòu)與主要 尺寸如圖 3-6所示 ； 圖 3-3 高速軸 的結(jié)構(gòu) GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 15 圖 3-4低速軸 的結(jié)構(gòu) 3.3.5 平鍵的選擇與校核 軸于傳動零件（如齒輪、帶輪等）的輪轂之間的聯(lián)接為軸轂聯(lián)接，其功能是實現(xiàn)軸上零件的周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩，有些還能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或移動。軸轂的聯(lián)接形式有很多，有鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接、過盈聯(lián)接、成型聯(lián)接及彈性環(huán)聯(lián)接。本畢業(yè)設(shè) 計中， 采用的是鍵聯(lián)接。鍵是標準件，因其結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，工作可靠，所以， 鍵連接是應(yīng)用最廣泛的一種軸轂聯(lián)接。在設(shè)計中，根據(jù)使用要求及軸于輪轂的尺寸，選擇鍵的類型和尺寸，然后校核聯(lián)接的強度。鍵聯(lián)接按鍵的形狀可分為平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接和切向聯(lián)接等幾種類型。本畢業(yè)設(shè)計中采用的是 A 型平鍵聯(lián)接，它在軸上的軸向固定好。 1.高速軸 上齒輪和軸聯(lián) 接平鍵的選擇與校核 (1)平鍵類型和尺寸選擇 選擇 A 型平鍵，根據(jù)軸直徑 d=30mm 和轂輪寬度為 48mm，由表 17-6 查得鍵 的截面尺寸為 b=14mm， h=9mm， L=38mm， mmt 8.31 ， t=5.5mm。 (2)校核其強度 已知軸的轉(zhuǎn)矩 T=50933Nmm，查表 17-7，取許用應(yīng)力 2/120100 mmNp K=h/2=9/2=4.5mm,L=38-14=24mm。 由式 17-13可得 2/44.31245.430/509332/2 mmNdk LTp p （ 3-23） 故擠壓強度足夠。 2.中間軸上齒輪和軸之間聯(lián) 接平鍵的選擇與校核 GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 16 選擇 A型平鍵，鍵 的截面尺寸為 b=18mm， h=11mm， L=52mm， mmt 4.41 ， t=7mm。 同上計算知 擠壓強度足夠。 3.低速 軸上裝聯(lián)軸器段和軸之間平鍵的選擇與校核 選擇 A型平鍵，鍵 的截面尺寸為 b=14mm， h=9mm， L=72mm， mmt 5.51 ， t=3.8mm。擠壓強度足夠。 3.3.6 軸承的組合設(shè)計 軸承是用來支撐軸或軸上回轉(zhuǎn)零件的部件，根據(jù)工作的性質(zhì)的不同，可分為滾動軸承和滑動軸承兩大類。滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應(yīng)用的部件，它依靠主要元件間的滾動接觸來支撐轉(zhuǎn)動零件。于滑動軸承相比，滾動軸 承具有摩擦阻力小、啟動靈敏、效率高、潤滑簡便、易于互換等優(yōu)點。在本畢業(yè)設(shè)計中，采用的是滾動軸承中的深溝 球軸承。高速軸選用的軸承型號為 6409，中間軸上選用 6413，低速軸上選用 6220和 6317。中間軸 要保證軸承順利工作，除了正確選擇軸承的類型和尺寸外，還必須合理地進行軸承部件的組合設(shè)計，即要正確解決軸承的布置、固定、調(diào)整、配合、預緊、潤滑及拆裝等問題。 1.軸承的支承結(jié)構(gòu)形式和軸系的軸向固定 該軸的支承跨距較小，常采用兩端固定支承，軸承內(nèi)圈在軸上可采用軸肩或套筒左軸向定位，軸承外圈用軸承蓋作軸向固定。由于 軸的熱伸長量在軸承蓋與外圈端面之間留有熱補償間隙， C=0.2 0.4mm，用調(diào)整墊片調(diào)節(jié)補償。 2.軸承蓋的設(shè)計 軸承蓋的作用是固定軸承，承受軸向載荷，密封軸承座孔，調(diào)整軸系位置和軸承間隙。類型有凸緣式和嵌入式兩種，本設(shè)計采用嵌入式。嵌入式軸承蓋不需要用螺釘固定在箱體上。 3.滾動軸承的潤滑 本設(shè)計中軸承采用油潤滑。小齒輪布置在軸承旁邊，直徑小于軸承座孔直徑，為防止嚙合式所擠出的熱油大量沖向軸承內(nèi)部，增加軸承的阻力，應(yīng)在小齒輪與軸承之間裝設(shè)擋油盤。 4.軸承外伸端的密封 在減速器輸入軸和輸出軸的外伸端，應(yīng)在 軸承蓋的軸孔內(nèi)設(shè)置密封元件，密封裝置分為接觸式密封和非接觸式密封。本設(shè)計采用接觸式唇形密封圈密封，它利用密封圈唇形結(jié)構(gòu)部分的彈性和彈簧圈的箍緊作用實現(xiàn)密封。 3.3.7 減速器附件的選擇 為了使減速器具備較完善的性能，需在減速器箱體上設(shè)置某些裝置或零件，它們GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 17 包括：視孔和視孔蓋、通氣器、油標、放油孔和放油螺塞、定位銷、啟蓋螺釘、吊邊裝置。 1.為 了便于檢查箱體內(nèi)的箱蓋，頂部設(shè)有視孔，為了防止?jié)櫥惋w濺出來和污油物進入箱體內(nèi)，在視孔上應(yīng)加設(shè)視孔蓋。 2.減速器工作時箱體內(nèi)溫度升高，氣體膨脹，箱體氣壓增大，應(yīng)在視 孔蓋上設(shè)置通氣 孔 ，使箱體內(nèi)的熱膨脹氣體自由逸出，保持箱體內(nèi)壓力正常，從而保證箱體的密封性。 3.為了檢查箱體內(nèi)油面高度，保證零件的潤滑，在零件上便于觀察，油面穩(wěn)定的部位設(shè)置油標。 4.為了便于排出油污，在減速器箱體底部設(shè)有放油孔，并因放油螺塞和密封墊圈將其堵住。 5.為了保證每次拆裝箱蓋式仍保持軸承座孔的安裝精度，在箱蓋與箱座的連接凸緣上配裝兩個定位銷。 6.為了便于拆卸箱蓋，在箱蓋凸緣上設(shè)置 1 2個啟蓋螺釘。 7.為了方便搬運和拆卸箱蓋，在箱蓋上裝有吊環(huán)螺釘，為了便于搬運箱座或整個減速器，在箱座兩端連接凸 緣出鑄出吊鉤。 GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 18 4 連桿的設(shè)計 鋼筋切斷機剪切運動是由一曲型的曲軸連桿機構(gòu)完成的。但是由于切斷機機體內(nèi)腔狹小，在裝配曲軸連桿時比較困難。尤其是在使用中發(fā)生故障需要維修時，拆卸曲軸連桿更加不容易，給維修造成很大的不變，因此在不改變設(shè)備功能的情況下，我對曲軸連桿機構(gòu)做了一些改進。 圖 4-1 連桿機構(gòu) 連桿改成整體形式， 從圖 4-1 可以看出，改進后的零件無論在結(jié)構(gòu)上還是加工工藝，都將比原來的簡單。 改進后的偏心輪結(jié)構(gòu)直接從機體航的注冊孔中裝入和取出。而不必拆卸連桿，大大簡化了裝配程序，減輕的工人的勞動強度。同時也極大的方便了維修，還簡化了零件的工藝過程，取得良好的經(jīng)濟效益。 GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 19 5 部分 零部件加工工藝 規(guī)程的編制 輸出軸 是起 減速器 的一部分， 其加工簡圖 如圖 4-1所示： 圖 5-1 輸 出 軸 輸出軸 加工工藝過程 如 表 5-1所示。 表 5-1 軸加工工藝過程 序號 工序 工序內(nèi)容 1 下料 80 430mm 2 粗車 夾 右 端， 車端面，見平即可鉆中心孔 3.5mm 3 粗車 粗車外圓， 長度 278mm， 留加工余量 2mm 4 粗車 粗車外圓，長度 176mm，留加工余量 2mm 5 精車 精車長度為 176mm和 278mm，直徑達到要求 6 粗車 夾 左 端，車端面，見平即可鉆中心孔 3.5mm 7 粗車 粗車外圓，留加工余量 1mm 8 粗車 粗車各階梯軸段，留加工余量 0.5mm 9 精車 精車各階梯軸段至要求 10 車 車槽至尺寸要求 11 銑 銑鍵槽至尺寸要求 12 檢驗 GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 20 6 應(yīng)力計算 6.1 正應(yīng)力計算 根據(jù)材料力學，懸掛梁的橫截面上的正應(yīng)力為： 33616P a P abHbH （ 6-1） 式中 P 剪切力（ N） a 力臂（ cm） H 截面長（ cm） b 截面厚度（ cm） 6.2 計算剪切力 P 在剪斷鋼筋的過程中，剪切力必須克服鋼筋材料的極限強度，只有這 樣才能吧鋼筋剪斷。在切斷機能力允許的范圍內(nèi)，剪斷鋼筋的直徑越粗，需要的剪切力越大。由鋼材冷切斷經(jīng)驗公式可知，剪切力 P 的大小由下式確定： 220 . 9 0 . 0 6 94 bbP d d （ 6-2） 式中 d 鋼筋直徑（ cm） b 鋼筋材料的抗拉極限強度（ 2/N cm ） 最大剪應(yīng)力計算 危險截面 c、 d 的最大剪應(yīng)力為 m a x 3322PPF b H 式中 P 剪切力（ N） F 額口橫截面積 2cm 以普通 A3 的鋼筋，直徑為 6 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 2 4 0 4 2 mm 、 、 、 、 、 、 、 、例。查的 A3 鋼的抗拉極 限強度。 54 4 0 0 1 0b Pa 將其帶入式（ 6-2），計算結(jié)果如表 6-1 GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 21 6.2.1 計算最大應(yīng)力 將 P、 b、 H 值帶入式（ 6-3），即得出剪斷不同規(guī)格鋼筋時，機體額口截面上產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力值，計算結(jié)果如表 6-1。 為了驗證上述強度計算方法的可靠性，我們對 GQ70 型鋼筋切斷機進行應(yīng)力測試。在切斷 6 42mm 鋼筋工作狀態(tài)，用 Y6D2 型動態(tài)應(yīng)變儀測試最大剪切力和機體額口部位產(chǎn)生的應(yīng)力值，同時用 SC20 型光線示波 器把應(yīng)力的大小用圖譜計算下來。 表 6-1應(yīng)力大小 6.2.2 試棒 A3，直徑 6 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 2 4 0 5 0 6 0 7 0 mm 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、45 號鋼，直徑 70mm 螺紋鋼，直徑70mm 。 7 機械式鋼筋切斷機調(diào)整及保養(yǎng)的使用 7.1 鋼筋切斷機的使用調(diào)整 鋼筋在切刀片和動刀片之間被 切斷 ,所以在切斷安裝調(diào)整過程中 ,除應(yīng)注意傳動帶的松緊程度 ,以及傳動齒輪 ,連桿等部位配合是否適當外 ,重要的是刀片調(diào)整和研磨 。 定刀片與動刀片之間必須有適當?shù)拈g隙 ,一般水平間隙為 0.51mm 。 如果間隙太大 ,切斷后的鋼筋端頭易產(chǎn)生馬蹄形彎頭 。 在調(diào)整水平間隙時 ,用手扳動帶輪 ,觀察間隙是否合適 ,然后進行調(diào)整 :應(yīng)防止在未調(diào)整完畢前啟動電動機 ,使刀片相撞 ,損壞刀片和設(shè)備 ,以及人生事故的發(fā)生 。 刀片必須保持形狀完整和銳利 ,定刀片和動刀片的形狀可參照圖 ,一般刀口的前角為 3,后角為 12。 當切斷細鋼筋時 ,刀口角度在 4560之間 ,這樣有利于鋼筋端頭不產(chǎn)生馬蹄形彎頭 。 動刀片和定刀片的重疊量 ,一般切斷直徑 20mm 以下的鋼筋是為 12mm :切斷直徑20mm以上的鋼筋 ,刀口垂直間隙為 5 mm左右 ,垂直間隙可通過增減定刀片后面墊塊來調(diào)整 。 1、除保證刀片完整和銳利之外 ,如果定刀片松動或兩刀片之間的間隙大 ,同樣會產(chǎn)生鋼筋切彎現(xiàn)象 ,應(yīng)及時調(diào)整 。 2、在進行鋼筋切斷時 ,由于動刀片在切斷時的作用 ,鋼筋會產(chǎn)生擺動 ,使操作人員GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 22 的工作較為困難 ,并且會易發(fā)生鋼筋末端擺動傷 人事故 .為了避免這種事故的發(fā)生 ,可在刀口兩側(cè)機座上 ,安裝兩個角鋼擋桿 ,如圖所示 ,既可阻止鋼筋擺動 ,減輕操作人員的勞動強度 ,同時起到防護桿作用 ,防止事故發(fā)生 。 3、長鋼筋和成束鋼筋切斷時 ,由于送料勞動強度大 ,如在送料一側(cè)添加有滾筒的工作臺 ,可以改善上述情況 。 再鋼筋切斷機的送料一側(cè) ,有電動機 1帶動的傳送滾筒 8,上料架下的鋼筋由傳送滾筒向切斷機 3方向送進 ,當升降滾筒 10升起時 ,鋼筋越過刀口向前運動 ,當鋼筋端頭在槽鋼工作臺的凹槽內(nèi)觸到定尺 1后 ,操作人員腳踩離合踏板 5,始離合滾筒 9抬起鋼筋脫離傳送滾筒 ,不再向前運 動 ,這時升降滾筒 10落下 ,鋼筋落入鋼筋落人切斷機刀口 ,即被切斷 .隨后送開離合踏板 ,鋼筋又落人到傳動滾筒 8上 ,同時升降滾筒 10又升起 ,鋼筋又開始向前傳動 ,鋼筋切斷又重新開始進行 。 機械鋼筋切斷機的操作要點 ： 1）工作前，首先檢查切斷機刀片安裝是否牢固，位置是否準確，潤滑是否充足，在空車運轉(zhuǎn)正常后，在進行切斷操作 ； 2）鋼筋的切斷應(yīng)在調(diào)直后進行。為了保證斷料長度的準確性，鋼筋和切斷機切口應(yīng)保持垂直。在切斷細鋼筋時，應(yīng)將鋼筋擺放垂直，注意不要形成弧線； 3）斷料時，注意將鋼筋握緊，并在動刀片向后退時，將鋼筋送進刀 口。為防止鋼筋末端擺動或鋼筋蹦出傷人，當動刀片已開始向前推進時，嚴禁向刀口送料，這樣不緊是緊張操作，切斷位置斷準困難，還易發(fā)生機械或人身安全事故； 4）在切斷 300mm以下長度的鋼筋時，嚴禁直接用手送料 ； 5）禁止切斷超過銘牌規(guī)定范圍以外的鋼材，超過刀片硬度的鋼材以及燒紅的鋼筋； 6）在工作過程中，嚴禁用手直接清除或散落在機身上的鐵屑，應(yīng)用毛刷清掃； 7）在切斷過程中，如鋼筋有劈裂，縮頭或嚴重的彎頭的部分，必須首先切除； 8）操作過程中應(yīng)注意鋼筋切斷機對不同直徑的鋼筋每次切斷根數(shù)的限制。 維護要點： 1、在 作業(yè)后，應(yīng)及時清除刀具及刀口處的雜物，清潔機體。檢查各部位螺栓的緊固程度及 V帶的松緊程度；調(diào)整定刀片與動刀片的間隙，更換磨鈍的刀片； 2、沒隔 400500H 進行定期保養(yǎng)，檢查齒輪，軸承和偏心體磨損程度，調(diào)整各部間隙； 3、按規(guī)定的部位以及周期進行潤滑。偏心軸和齒輪軸，電動機軸承，連桿蓋及刀架具用鈣基潤滑，冬季用 ZG-2號潤滑脂，夏季用 ZG-4。機體刀座用 HG-11號機油潤滑。齒輪用 ZG-S石墨脂潤滑。 機械鋼筋切斷機常見故障及排除方法 : GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 23 表 7-1 故障及排除方法 故障 原因 排除方法 剪切不順利 1 刀片安裝不順利，刀口損傷 2 刀片側(cè)間隙過大 1 緊固刀片或修磨刀口 2 調(diào)整間隙 切刀或襯刀打壞 1 一次切斷鋼筋太多 2 刀片松動 3 刀片質(zhì)量不好 1 減少鋼筋數(shù)量 2 調(diào)整墊鐵，擰緊刀片螺栓 3 更換 切細鋼筋時切口不直 1 切刀過鈍 2 上，下刀片間隙過大 1 更換或修磨 2 調(diào)整間隙 軸承及連桿瓦發(fā)熱 1 潤滑不良，油路不通 2 軸承不清潔 1 加油 2 清潔 連桿發(fā)出撞擊聲 1 銅瓦磨損，間隙過大 2 連接螺栓松動 1 研磨或更換軸瓦 2 緊固螺栓 齒輪傳動有燥音 1 齒輪損傷 2 齒 輪嚙合部位不清潔 1 修復齒輪 2 清潔齒輪，重新加油 7.2 保養(yǎng) 表 7-2機械式鋼筋切斷機每班保養(yǎng) 序號 工作內(nèi)容 要求及說明 1 清潔機體 清潔油垢 2 加潤滑油 按潤滑表加注潤滑油 3 緊固各連接部位螺栓 螺栓應(yīng)按照一定的順序緊固 4 檢查電路和開關(guān) 開?？煽?，接地良好 5 檢查防護裝置 防護裝置應(yīng)齊全 6 檢查離合器 接觸應(yīng)平穩(wěn)，分離完全 7 調(diào)整刀具間隙 活動刀片與固定刀片的重疊量為 2mm，間隙不大于 0,3mm 8 檢查 V 帶的松緊度 在 V 帶中部能按下 1520mm 為適度 9 試運轉(zhuǎn) 先手動盤車，后通電運轉(zhuǎn) 10 檢查軸承和電動機溫度 電動機軸承溫度不高于 60 度 表 7-3機械式鋼筋切斷機一及保養(yǎng)（每各 400工作小時進行） 序號 工作內(nèi)容 要求及說明 1 進行每班保養(yǎng)的全 見表 1 GQ70 型鋼筋切斷機的設(shè)計 24 部工作 2 拆檢電動機 拆檢電動機軸承 3 拆檢傳動部分 拆卸清洗傳動機構(gòu)，檢查磨損程度，齒輪側(cè)隙不大于 1.7mm,滑動軸承間隙不大于 0.4mm，滑軌間隙不大于 0.5mm 4 檢查滑板 檢查磨損程度 表 7-4機械式鋼筋切斷機的潤滑表 潤滑部位 潤滑點 潤滑周期 潤滑劑 備注 夏季 冬季 1 偏心軸套 2 每班 4#鈣基脂 2#鈣基脂 加注 2 齒輪軸承 4 每班 4#鈣基脂 2#鈣基脂 加注 3 偏心體軸承 1 每班 4#鈣基脂 2#鈣基脂 加注 4 切刀座導軌 1 每班 70#機油 50#機油 加注 5 齒輪 4 每班 石墨脂 石墨脂 加注 6 電動機軸承 2 800h 2#鈣鈉基脂 1#鈣鈉基脂 清洗后更換 7.3 安全一般規(guī)定 1、機械的安裝應(yīng)堅實可靠，穩(wěn)固且保持水平位置。 2、機械應(yīng)有接地保護。 3、室外作業(yè)應(yīng)設(shè)置機棚，機旁四周應(yīng)有足夠原料