液压钢筋弯曲机的设计

本科生毕业设计- 1 -全套 CAD 图纸等，联系 第 1 章 绪 论1.1 设计目的和意义当前我国正在大力发展基础建设及城市化建设，各种建筑耗费了大量的钢筋其中钢筋弯曲加工的效率和质量是最难解决的问题之一，钢筋弯曲不仅使用量非常大，而且形状和尺寸变化复杂，尺寸精度要求高。钢筋弯曲机是钢筋加工必不可少的设备之一，它主要用于各类建筑工程中对钢筋的弯曲。钢筋弯曲机通常与切断机配套使用, 其应用十分广泛。随着国家投资拉动的效果显现，尤其是国家大力开展高铁的建设，钢筋弯曲机的生产销售增长迅速。在原钢筋弯曲加工过程中是劳动强度大，人力物力消耗大，效率低，质量难以保证的环节。随着我国建筑业的快速发展，越来越需要工作噪音小，环境清洁的弯曲机。针对以上问题设计了液压钢筋弯曲机，它对原有的钢筋弯曲机结构和性能进行改造。要求该机具有体积小，效率高，精度高，寿命长，价格低等特点。1.2 研究现状钢筋机械的发展概况，钢筋机械都属于电动简易设备建国初期，国内并无生产。20 世纪 50 年代后期由一些施工企业的加工厂自行制作了一些简易机具配合手工操作进行钢筋加工。以后又按照前苏联进口样机仿制，由于自制自用，不可能批量生产，因而品种单一，结构落后。直到 1962 年后才开始转入一些地方企业生产，但还都是兼顾生产，未能列为主导产品，因而发展不快。进入 70 年代中后朗，才逐步组建成一批钢筋机械的生产厂，开发出一些新机型并进入批量生产。本科生毕业设计- 2 -改革开放以来，随着基本建设规模的不断扩大钢筋混凝土的用量急剧上升，促使钢筋机械在引进国外技术或样机的基础上，加快了研制步伐。一些采用新技术和多功能的新机型相继研制成功，进入批量生产。尤其在钢筋成形、焊接和预应力机械中，应用了液压技术、电子技术、计算机控制技术等，使钢筋机械朝着半自动化和全自动化发展。例如：液压钢筋套管挤压机和钢筋锥螺纹连接等都相继应用于大型建筑施工中，取得了提高钢筋强度、连接速度快、质量稳定、节省钢材和改善劳动条件等诸多方面的经济效益。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。尤其对外观质量更是精益求精，外罩一次性冲压成型，油漆经烤漆喷涂处理，色泽搭配科学合理，外观看不到哪儿有焊缝、毛刺、尖角整机光洁美观。而国内一些厂家虽然生产历史较长，但没有一家形成规模，加之设备老化，加工过程拼体力、凭经验，生产工艺儿十年一贯制，所以外观质量粗糙、观感较差。由于以上原因，国内建筑机械产品质量参差不齐，企业技术力量薄弱，缺乏技术创新能力，产品单一，效益普遍不好，与国外相比差距非常明显。像德国 PEDDING HAUS 公司，职工 300 人左右，年产值达上亿马克。我国只有对企业进行彻底的改制，引进竞争机制，重视对人才的引进和培养，依靠科技进步、科技创新，才能增强自身的实力，企业才有希望。我国工程建筑机械行业近几年之所以能得到快速发展，一方面通过引进国外先进技术提升自身产品档次和国内劳动力成本低廉是一个原因，另一方面国家连续多年实施的积极的财政政策更是促使行业增长的根本动因。受国家连续多年实施的积极财政政策的刺激，包括西部大开发、西气东输、西电东送、青藏铁路、房地产开发以及公路、城市基础设施建设等一大批依托工程项目的实施，这对于重大建设项目装备行业的工程建筑机械行业来说可谓是难得的机遇，因此整个行业的内需势头旺盛。同时受我国加入 WTO 和国家鼓励出口政策的激励，工程建筑机械产品的出口形势也明显好转。钢筋弯曲机采用液压驱动，通过对液压系统的控制，可以使设备更方便地实现更多的功能。但如果系统出现故障，则维修困难。受设备使用者素养的限制，这类结构的使用尚不普及。1.3 设计内容及前景展望钢筋弯曲机、切断机、弯箍机通常是配套使用的，在同台设备上实现多种功能，是技术的发展方向之一。本科生毕业设计- 3 -开发自动控制角度钢筋弯曲机是一个方向。也是钢筋弯曲机走出国门、参与国际竞争的关键。设计制造简单可靠的角度控制系统是关键，在钢筋弯曲机上，开发完善角度控制系统，可以使钢筋弯曲机与钢筋弯箍机的功能相重叠。为了钢筋弯曲机工作后可以自动归位，可以采用离合器单向传动技术，并通过扭力弹簧使工作盘归位。展望前景，随着建筑施工机械化程度的提高，液压技术和电子技术在钢筋机械中加快推广应用，微机自动控制技术的逐渐普及，将使钢筋机械自动化和半自动化的新面貌早日实现，他们的实现将为国家的现代化建设作出更大的贡献，深信建筑加工机械的明天会更好！第 2 章 系统性能及工作原理2.1 系统性能本机工作程序简单，弯曲形状一致，调整简单，操作方便，性能稳定，能将10-40mm 圆钢或 10-40mm级螺纹钢弯曲成工程中所需要的各种形状。2.2 系统工作原理一般的钢筋弯曲机上的工作盘有 9 个孔，中心孔用来插入中心轴，周围的 8 个孔用来插入成型轴和轴套。两侧的插座板各有 6 个孔，用来插入挡铁轴。为便于移动钢筋，工作台面的两边还设有送料辊。当作 180 度弯钩时，钢筋的圆弧弯曲直径应不小于钢筋直径的 2.5 倍，因此中心轴也相应的制成 16100mm 的不同规格，以适应弯曲不同直径的钢筋的需要。常用的弯曲机上往往在成型弧行及圆形钢筋方面不能得心应手，特别是粗钢筋和钢管，因此有些机械厂已经对此不足进行了改造，如图 2.1 所示：本科生毕业设计- 4 -图 2.1显然这样的结构有些复杂，操作起来麻烦，虽然可以很好的满足使用要求。本次设计的过程中参考了一些资料，综合他们的长处，同时加入了自己的一些观点，因此在结构上有了一些改进，具体设计如下：（1） 保留原有的钢筋弯曲设施，由于该设计的动力是液压动力，因此考虑到控制结构上，安装了行程开关。（2） 本设计中取消了另一个相同的插座板，设计成了用来加工粗钢筋的相似的插座板。（3） 同时在本设计中，由于工作圆盘要由液压马达驱动，因此考虑到工作圆盘不能与传动轴做成一体，同时采用了两个角接触轴承，用来增强传动轴的刚性。（4） 传动轴与工作圆盘用键连接。角接触轴承处的轴向定位通过轴承套筒来固定，可以用加垫片的方法对轴承进行预紧。（5） 由于工作台面有 40mm 厚，因此在此处焊接了一块圆形钢板进行加强此处的强度。（6） 传动轴与液压马达的连接是通过在传动轴的端部打孔并作键槽，这样就可以和本科生毕业设计- 5 -液压马达上伸出的轴以及上面的键进行配合，就可以传递动力使工作盘旋转。2.3 本章小结本章主要简单介绍液压钢筋弯曲机的系统性能和弯曲机构的简单工作原理以及对工作台的设计要求。第 3 章 工作盘的设计3.1 工作盘转速由于该设计的动力为液压，因此只需用调速阀在使用中进行调速即可，在这里，工作盘的转速暂不考虑。一般情况下，根据同类机械产品相比，机械式弯曲机主轴转速有 3.7r/min, 5/min, 7.2r/min, 8r/min, 10r/min, 14r/min, 16r/min 有七种，本设计取：8 r/min。由于液压式的机械可以在工作中用液压调速阀进行调速，这样就相当于机械式的无级调速，但是那样的设计就非常复杂，这就是液压式机械的优点。3.2 作用在工作盘上的扭矩 M（ N·cm） 12()bdKwr（ 3.1）本科生毕业设计- 6 -式 中 ： -与 钢 筋 截 面 有 关 的 系 数 。 圆 截 面 钢 筋 取 =1.51K K-与 钢 筋 材 料 有 关 的 系 数 。 一 般 取 0.630.712d-钢 筋 直 径 cmr-弯 曲 半 径 cmw-抗 弯 截 面 系 数 cm 取 w= 0.1 3d-钢 筋 弯 曲 应 力 N/ ²b对 抗 拉 和 抗 压 强 度 相 等 的 材 料 （ 如 碳 钢 ） ， 只 要 绝 对 值 最 大 的 应 力 不 超 过许 用 应 力 即 可 。 对 抗 拉 和 抗 压 不 相 等 的 材 料 （ 如 铸 铁 ） 则 拉 和 压 的 最 大 应 力 都 不应 超 过 各 自 的 许 用 应 力 。通 过 对 材 料 力 学 行 为 的 研 究 可 知 ， 表 征 数 学 材 料 破 坏 的 行 为 是 屈 服 ， 表 征 脆性 材 料 破 坏 的 行 为 是 断 裂 。 因 此 ， 塑 性 材 料 的 屈 服 极 限 s 和 脆 性 材 料 的 强 度极 限 b 分 别 被 定 义 为 两 类 材 料 的 极 限 应 力 。 由 钢 筋 材 料 为 碳 素 钢 Q235 则 b=235Mpa.根 据 前 面 钢 筋 的 性 能 ， I 级 钢 筋 的 弯 曲 直 径 为 D=2.5d， II 级 钢 筋 最 小 弯曲 半 径 D=4d。 这 里 用 I 级 钢 筋 的 弯 曲 半 径 为 r=1.25 d则 6312 4()(1.5063)30.1(4).67.BdKwrNmg3.3 传 动 轴 处 的 键 的 设 计 与 校 核3.3.1 危 险 部 位 轴 的 直 径按 强 度 条 件m=69.87mm 0698.14max63TD（3.2）按 刚 度 条 件m=72.35mm 07235.5.108267310ax32494 GT（3.3）选 d=85mm 3.3.2 键 的 设 计 与 校 核1.选 键 的 类 型本科生毕业设计- 7 -选 A 型 普 通 平 键 。2.确 定 键 的 尺 寸由 机 械 设 计 基 础 表 10-5 可 知 ， d 75-85 时 ， 键 剖 面 尺 寸 应 选 为 ：b=22 ， h=14 ， 参 考 键 长 L 的 尺 寸 系 列 ， 取 L=100 。 所 选 键 的 标 记 为 ：GB/T10962003 键 22×14×100。3.强 度 校 核普通平键的挤压强度条件为：p =2 T/dklp （3.4）式中： -为传递的转矩T-为键与轮毂键槽的接触高度， =0.5h，此处 h 为键的高度k k-为键的工作长度， =L-b，这里 L 为公称长度，b 为键的宽度。l l由以上数据可得=L-b=78mm挤压应力为p =2T/dkl=2×2677.12×10³/（85× 7×78）=115.37MPa由 机械设计基础 表 10-6 可 知 ， 许 用 挤 压 应 力 p=100-120MPa。p=115.37MPap，故联接能满足挤压强度要求。3.4 工 作 盘 及 附 件 的 选 择 和 使 用3.4.1 工作盘的设计原理工作盘直径取 D=400mm,其上一盘有 9 个孔，中心孔用来插心轴。周围的 8 个孔用来插成型轴，由于钢筋放置在工作盘心轴和成型轴之间，弯曲机启动后，工作盘转动，钢筋一端被挡铁轴阻止自由活动。而心轴的位置不变。成型轴围绕着心轴作圆弧运动，那么成型轴迫使钢筋围绕着心轴弯曲。钢筋成型后，停机再反转工作盘到原位，取下钢筋。如此循环即可完成钢筋的弯曲工序。如果需要，通过调整成型轴的位置。即可将被加工的钢筋弯曲成所需的尺寸形状。不同直径的钢筋其弯曲半径一般是不同的，为了弯曲各种直径钢筋，可在工作盘中间孔换装不同的心轴，并选择成型轴在工作盘上的位置和挡铁轴的位置即可。同时由于液压马达可以正反转，因此此处的弯曲工作可以有两个方向。往往工作盘的两侧为相同的插座板，在此，把两个相同的插座板设计成相似的，目的在于：在另一侧可以用来加工粗钢筋，因此配套设计有一套专门的弯曲成型盘。3.4.2 心 轴 的 使 用按 规 范 规 定 ， 钢 筋 半 圆 弯 钩 的 弯 曲 直 径 。 因 此 不 同 直 径