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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
河 北 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題 目: 臥式鋼筋切斷機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名: 閆立業(yè) 學(xué) 號: 020501120
專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
指導(dǎo)教師: 雒運(yùn)強(qiáng)(副教授)
2006年4月16日
1 文獻(xiàn)綜述
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展,建筑市場呈現(xiàn)出前所未有的喜人景象。鋼筋在建筑上應(yīng)用非常廣泛,它可以用作預(yù)制構(gòu)件,鋼筋混凝土和箍筋等。為此,需要鋼筋切斷機(jī)按所要求的鋼筋的規(guī)格的長度將其切斷。目前建筑工地使用的鋼筋切斷機(jī)雖能完成切斷動作,但其執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒有考慮到對切刀運(yùn)動規(guī)律和動力特性的要求,切刀工作過程中產(chǎn)生的沖擊很大,切斷效率較低。因此,有必要將現(xiàn)存的鋼筋切斷機(jī)加以改進(jìn),重新設(shè)計(jì),以獲得動態(tài)性能較好的鋼筋切斷機(jī)。
1.1 鋼筋切斷機(jī)的種類和特點(diǎn)
經(jīng)過幾十年的發(fā)展,我國的建筑用鋼筋切斷機(jī)市場現(xiàn)已基本形成。目前,市場上生產(chǎn)和銷售的鋼筋切斷機(jī)種類很多,根據(jù)設(shè)備組成的各工作機(jī)構(gòu)特點(diǎn)可以按6 種方法進(jìn)行分類,見表1
表1 鋼筋調(diào)直切斷機(jī)的分類:
形式
特點(diǎn)
調(diào)直方式
調(diào)直模式
鋼筋調(diào)直效果好,比較容易控制。但調(diào)直速度低,被加工鋼筋表面有劃傷,工作噪聲較大;適合各種光圓鋼筋。
曲線輥式
調(diào)直速度較快,鋼筋調(diào)直效果好,且易控制。但被加工鋼筋表面劃傷較重,工作噪聲較大;適合各種光圓鋼筋和對鋼筋表面劃傷要求不高的場合。
對輥式
調(diào)直速度快,被加工鋼筋表面有劃傷輕微,工作噪聲?。讳摻钫{(diào)直效果一般,控制要求較高。適合各種鋼筋,特別適合冷、熱軋帶肋鋼筋。
調(diào)直模式+ 對輥復(fù)合式
鋼筋調(diào)直效果比較好,比較容易控制。調(diào)直速度高于曲線輥式,低于對輥式。被加工鋼筋表面有劃傷。工作噪聲比較小;適合各種鋼筋。
切斷方式
錘擊切斷方式
適用中、小直徑鋼筋,工作噪聲連續(xù)、較大。易出現(xiàn)連切現(xiàn)象,定尺誤差最小。適用于中、低速度的鋼筋調(diào)直機(jī)和對定尺精度要求較高的場合。
飛剪切斷方式
適用大、中直徑鋼筋,工作噪聲較大,不連續(xù)。定尺精度不高,但沒有連切現(xiàn)象。適用于高速鋼筋調(diào)直機(jī)。
液壓切斷方式
適用大、中直徑鋼筋,工作噪聲小。沒有連切現(xiàn)象。適用于速度不太高的鋼筋調(diào)直機(jī)。
落料方式
支撐柱式
結(jié)構(gòu)簡單,工作噪聲小。適用于小直徑光圓鋼筋,且鋼筋調(diào)直度較高的場合。
翻板式
結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,工作噪聲較大,適用大、中直徑鋼筋。
撤板式
結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,工作噪聲較大,適用大、中直徑鋼筋。
敞口式
結(jié)構(gòu)簡單,工作噪聲較小,適用于大、中直徑鋼筋,且鋼筋調(diào)直較好的場合。
定尺方式
機(jī)械式
定尺誤差小,易控制。噪聲較大,壽命短。適用于對定尺誤差要求較高,速度要求不高的場合。
機(jī)電式
定尺誤差稍大,噪聲較小,壽命長。適用于對定尺誤差要求較低,調(diào)直速度要求較高的場合
控制方式
普通電氣控制
線路復(fù)雜,對維護(hù)人員要求較高??刂凭鹊?,易發(fā)生故障,初期調(diào)試麻煩。
PLC控制
線路簡單,對維護(hù)人員要求不高??刂凭容^高,運(yùn)行比較穩(wěn)定,初期調(diào)試簡單。
上料方式
開卷式
設(shè)備復(fù)雜,放線速度快、鋼筋不扭轉(zhuǎn),特別適合于高速工作狀態(tài)。
非開卷式
設(shè)備單一,適于調(diào)直速度不太高的工作場合。放線時(shí)鋼筋自然扭轉(zhuǎn)。
根據(jù)工作環(huán)境及任務(wù)要求,我初步選定錘擊式切斷方式、PLC控制電動機(jī)。
1.2 我國鋼筋切斷機(jī)的發(fā)展方向
縱觀我國建筑用鋼筋切斷機(jī)的總體水平,與國際上先進(jìn)產(chǎn)品相比還是比較落后。主要表現(xiàn)在:企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小,產(chǎn)品的技術(shù)含量低,生產(chǎn)效率低下。大部分產(chǎn)品調(diào)直速度較低,鋼筋的直線度不高,表面劃傷較重。造成這種局面的主要原因在于,我國的建筑用鋼筋切斷機(jī)市場還沒有真正形成,還處在地域及價(jià)格因素占主導(dǎo)位置的過渡階段,尚未進(jìn)入真正的市場競爭階段。生產(chǎn)企業(yè)多而零散,且大都處在一種小而全、小而不全的狀態(tài),在這些生產(chǎn)企業(yè)中很難形成強(qiáng)大的技術(shù)投入在這種條件下,企業(yè)之間相互抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重,很難找到擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品,尚沒有出現(xiàn)可以稱得上領(lǐng)軍式的企業(yè)。
建筑用新Ⅲ級鋼筋的推廣使用為鋼筋切斷機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。為此,許多企業(yè)投入大量資金,爭相開發(fā)、研制適合新!級鋼筋要求的高速、大直徑鋼筋切斷機(jī)。
在傳統(tǒng)的調(diào)直模式和曲線輥式調(diào)直切斷機(jī)中廣泛采用的錘擊式切斷機(jī)構(gòu),長期以來一直存在連切的問題,被行業(yè)稱之為老大難問題。多少年來,許多生產(chǎn)企業(yè)和使用單位為此傷透了腦筋,想盡了各種辦法,始終沒有徹底解決。隨著專利技術(shù)“錘擊式?jīng)_壓及切斷設(shè)備的零連切裝置”的開發(fā)與應(yīng)用,不僅徹底解決了錘擊式切斷機(jī)構(gòu)的連切問題,而且調(diào)直度好,長度誤差小,受到了新老戶、特別是廣大鋼筋焊網(wǎng)企業(yè)的熱烈歡迎。僅傳統(tǒng)設(shè)備改造一項(xiàng)就為開發(fā)企業(yè)帶來一大片市場。
采用剪式切斷機(jī)構(gòu)的新型對輥式鋼筋切斷機(jī)的使用,不僅明顯地降低了對冷、熱軋帶肋鋼筋表面的傷,也使得鋼筋的調(diào)直速度由過去的40-60m/min, 提高到90-120m/min、150m/min,甚至達(dá)到180m/min以上,直線度≤3mm/m,長度誤差±2mm,完全可以和國外產(chǎn)品媲美。
復(fù)合式(對輥+調(diào)直模式)鋼筋切斷機(jī),不僅保持了傳統(tǒng)產(chǎn)品(調(diào)直模式)調(diào)直度好的特點(diǎn),同時(shí)也使對輥式調(diào)直機(jī)的優(yōu)勢得到了充分發(fā)揮,調(diào)直速度由過去的30-50m/min 提高到80m/min。調(diào)直鋼筋的范圍也由φ5-10mm提高到φ14mm,直線度≤4‰,定尺精度≤10mm。
在電氣控制方面,眾多企業(yè)紛紛淘汰傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù),竟相采用先進(jìn)的PLC 式電腦控制,不僅使控制單元得到了簡化,整機(jī)的運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠,維護(hù)更加簡單,更使我國建筑用鋼筋切斷機(jī)的整體水平躍上一個(gè)新的臺階,極大地縮短了與國際上先進(jìn)產(chǎn)品的差距。
面對空前廣闊的鋼筋切斷機(jī)市場,廣大生產(chǎn)企業(yè)也面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。多年來,受運(yùn)輸長度等多種因素影響,大型軋鋼企業(yè)生產(chǎn)的直徑小于φ14鋼筋都是以盤條形式走向市場。目前已有個(gè)別企業(yè)看準(zhǔn)后續(xù)加工(即鋼筋的調(diào)直與定尺切斷)中的可觀利潤,開始購入單機(jī)。一旦這些企業(yè)實(shí)現(xiàn)并完成對現(xiàn)有生產(chǎn)線的改進(jìn),將以往的盤條改為直條走向市場,勢必對現(xiàn)有的鋼筋切斷機(jī)市場,特別是對鋼筋切斷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)形成巨大的沖擊。人無遠(yuǎn)慮,必有近憂,這是一個(gè)應(yīng)該引起廣大鋼筋切斷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)十分重視的大問題。
綜上所述,我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展為建筑行業(yè),特別是為建筑機(jī)械的發(fā)展提供了一個(gè)廣闊的發(fā)展空間,為廣大生產(chǎn)企業(yè)提供一個(gè)展示自己的舞臺。面對競爭日益激烈的我國建筑機(jī)械市場,加強(qiáng)企業(yè)的經(jīng)營管理,加大科技投入,重視新技術(shù)、新產(chǎn)品的研究開發(fā),提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品售后服務(wù)水平,積極、主動走向市場,使企業(yè)的產(chǎn)品不斷地滿足廣大用戶的需求,盡快縮短與國外先進(jìn)企業(yè)的差距,無疑是我國廣大鋼筋切斷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)生存與發(fā)展的必由之路。
2 本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段及途徑
2.1 這次我要做地題目是臥式鋼筋切斷機(jī),本次設(shè)計(jì)的基本要求
a.用手工將不同規(guī)格的鋼筋按送至刀口,將其切斷;以后再次送入,作下次截?cái)唷?
b.運(yùn)動要求
i)在切斷過程中,要求切斷速度盡可能小,速度盡可能均勻,以保證切削質(zhì)量,減少沖擊。
ii)保證切刀行程H。
iii) 切刀空行程中速度盡可能快,以提高效率。
vi) 保證切刀的每分鐘切斷次數(shù)(生產(chǎn)率)。
c.動力要求:切刀能產(chǎn)生足夠的沖力克服工作阻力,要有較好的傳動性能。
2.2 我的設(shè)計(jì)的工作原理
采用電動機(jī)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(jī)座的滑道中作往復(fù)直線運(yùn)動,使活動刀片和固定刀片相錯而切斷鋼筋。如圖1:
圖1傳動簡圖
2.2.1 電機(jī)的選擇
根據(jù)電機(jī)的工作環(huán)境選擇電動機(jī)類型,采用臥式安裝,防護(hù)式電機(jī),繞線型三相異步電動機(jī)。
2.2.2 傳動方式的選擇
選擇三級減速,先是一級帶減速,再兩級齒輪減速。首先采用一級帶傳動,因?yàn)樗哂芯彌_、吸振、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲小、合過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。并安裝張緊輪。然后采用兩級齒輪減速,因?yàn)樗捎脕韨鬟f空間任意兩軸間的運(yùn)動和動力,并具有功率范圍大,傳動效率高,傳動比準(zhǔn)確,使用壽命長,工作安全可靠等特點(diǎn)。
2.2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇
動力由電動機(jī)輸出,通過減速系統(tǒng)傳動,把動力輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于傳動系統(tǒng)作 的是回轉(zhuǎn)運(yùn)動,而鋼筋切斷機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的直線往復(fù)運(yùn)動,為了實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換,可以采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu),盤行凸輪移動滾子從動件機(jī)構(gòu),齒輪齒條機(jī)構(gòu)。
三種方案優(yōu)缺點(diǎn)分析:
曲柄滑塊機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動比較容易,通過改變不同長度比的桿件搭配就可以控制滑塊的行程及速度
齒輪齒條機(jī)構(gòu),傳動平穩(wěn),速度均勻,但是它的輸出運(yùn)動為單向的,在一個(gè)工作周期內(nèi)只有通過改變齒輪的轉(zhuǎn)動方向才能實(shí)現(xiàn)往復(fù),不適合本題的要求.
盤行凸輪移動滾子從動件機(jī)構(gòu),通過計(jì)算出移動滾子從動件的位移S和轉(zhuǎn)動角R的關(guān)系S(R),由S(R)計(jì)算出凸輪廓線,然后制造出相應(yīng)形狀的凸輪,可以比較精確的實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動力學(xué)要求.但是,正如上述分析,凸輪制造比較麻煩,除非特殊需要,否則在一般條件下,不宜使用這種方案.
綜合上述分析,考慮現(xiàn)實(shí)條件我決定采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為本機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)?。曲柄的主要結(jié)構(gòu)型式又分為四種:圓盤式,偏心輪式,偏心軸式,曲軸式。通過考慮實(shí)際情況,我決定選擇曲軸式。
同時(shí),在曲軸處安裝一飛輪,用于儲存慣性能。使切斷過程順利進(jìn)行。
2.2.4 外殼的選擇
我采用全開式,原因有兩個(gè)方面。一 有利于散熱,同時(shí)方便在關(guān)鍵部位放潤滑油。二 價(jià)格便宜,制造簡單。
2.3 方案的優(yōu)缺點(diǎn)的分析
從整體上來說,臥式鋼筋切斷機(jī)占地面積較大,但相對的高度較小。從結(jié)構(gòu)上說,用電動機(jī)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(jī)座的滑道中作往復(fù)直線運(yùn)動,使活動刀片和固定刀片相錯而切斷鋼筋,
有較好的急回特性,推程速度平穩(wěn),急回速度較快。
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指導(dǎo)教師意見:
1.對“文獻(xiàn)綜述”的評語:
該同學(xué)搜集到的文獻(xiàn)資料具有很強(qiáng)的針對性,特別是對文獻(xiàn)中的結(jié)構(gòu)和形式分析較為具體全面,為下面所設(shè)計(jì)的鋼筋切斷機(jī)的選型和方案制定打下了基礎(chǔ)。
2.對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計(jì)(論文)結(jié)果的預(yù)測:
本課題有一定的深度,所設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括了皮帶傳動、齒輪傳動、曲柄連桿機(jī)構(gòu)等。要求對機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用焊接結(jié)構(gòu),需要學(xué)生有一定的想象力。本課題適合于機(jī)械類學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì),可以使學(xué)生得到綜合的訓(xùn)練。本課題有一定的難度和工作量要求,經(jīng)過學(xué)生努力后可以按時(shí)完成本設(shè)計(jì)。
指導(dǎo)教師:
2006年 月 日
所在專業(yè)審查意見:
負(fù) 責(zé) 人:
年 月 日