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钢筋切断机知识

浅谈钢筋切断机的变速机构设计

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2019-2-28     浏览次数:    
    浅谈钢筋切断机的变速机构设计
    摘要:钢筋切断机是钢筋加工必不可少的设备之一。选择三级减速,首先为一级带减速,其次为两级齿轮减速,有别于以往的直接调节电机转速来调定其生产率;刀片进给机构,采用的是连杆-凸轮机构。
    关键词:钢筋切断机;三级变速;齿轮机构

    随着建筑市场的飞速发展,钢筋作为建筑工程中的重要材料其需求量猛增,有力地拉动了钢筋切断机的市场需求。目前,高速钢筋切断机主要有机械式钢筋切断机和液压式钢筋切断机两种。机械式钢筋切断机是以电机带动机械装置产生驱动力,驱动凸轮往复运动从而剪切钢筋;而液压式钢筋切断机是由液压系统提供动力,带动车刀往复运动从而实现剪切。本设计采用机械式三级变速机构。作为一种方便有效的钢筋切断工具,它利用自身的变速机构,能够解决不同工况条件下钢筋切断问题,减少钢筋切断机的编配数量,提高生产效率,是实现钢筋切断的有效技术手段。

    钢筋切断机的工作原理
    选择三级减速,先是一级带减速,其次为两级齿轮减速。一级带传动具有缓冲、吸振、运行平稳、噪声小、合过载保护等优点。两级齿轮减速,输入轴带动中间轴,中间轴带动右边的齿轮,齿轮通过套筒和键轴相连,传递能量至驱动轴上。同时,左边的齿轮也在旋转,但由于没有和套筒啮合,所以它不对键轴产生影响。当套筒在两个齿轮中间时,变速箱在空挡位置。两个齿轮都在键轴上自由转动,速度是由中间轴上的齿轮和齿轮间的变速比决定的。
    齿轮传动可用来传递空间任意两轴间的运动和动力,并具传动效率高、传动比准确、使用寿命长、工作安全可靠等特点。动力由电动机输出,通过减速系统传动,把动力输入到执行机构。钢筋切断机的执行机构需要的直线往复运动,采用连杆凸轮机构作为本机械的执行机构。
    确定这两部分关键机构后,综合考虑传动带及各机构和各支撑部分的布局,最终确定整个钢筋切断机结构,如图1所示。
    钢筋切断机关键机构的设计及计算
    变速机构变速机构是钢筋切断机的关键机构,进瓶机构的作用是:通过齿轮变速,最终实现其生产率依型号不同分别为34次/分、38次/分、42次/分,而齿轮变速的设计与分析就是在保证三对齿轮啮合的前提下,设计出合理的变速机构,只需要求齿轮4、5、6、7、8、9、10、11的尺寸。
    先根据传动比设计条件,列出计算公式求出传动比,从而确定齿数。齿数均≥17,传动比n=5~7。参考皮带轮与齿轮的标准取齿数。又其模数m≥(30×32)×姨Zn,其中,P为齿轮所传递的功率,为一对啮合齿轮中小齿轮的齿数;n为小齿轮转速。然后求出其分度圆直径和顶圆直径。
    轮内孔直径轴承传动效率为η1=0.99,闭式直齿轮传动效率为η2=0.97,带传动效率为η3=0.98,选用P=30kW电动机,转速为n=2880r/min。
    一级减速:n1=2880×,P1=P×η,小齿轮:d1≥c×姨3=(107×118)×姨×34.08。
    考虑到键的存在,适当增大3%~5%为31.83~35.78。
    同理,大齿轮适当增大3%~5%得54.93~61.76,取。最后求得齿轮内孔直径后,可由机械设计手册标准确定轴承尺寸。
    凸轮尺寸计算凸轮机构数学模型——在其满足推程为44条件下,采用对心平底直动从动件圆轴凸轮机构。考虑到其要实现缓进速退的功能且生产率依次为34次/分、38次/分、次/分,且动刀通过的距离H=44mm。
    考虑到此机构要实现缓进速退的功能故可以设与刀片相连接的杆与槽轮接触点的z轴坐标值为:
    生产率依次为34次/分、38次/分、42次/分对应一次行程所需的时间为:
    圯,,,故接触点的轨迹方程:
    (R为接触点到凸轮中心线的垂直距离)其圆柱凸轮结构如图2所示。
    图2圆柱凸轮机构的受力分析
    机构力分析的主要内容是确定实现设定的机构运动所应该施加于机构上的力,此力被称为机构的平衡力或者平衡力矩。确定机构的平衡力在工程上具有重要意义。
    三级变速机构中齿轮受力分析在理想情况下,作用在齿轮上的力是沿接触线均匀分布的,常用集中力代替。因齿面键摩擦力较小,可以忽略不计,故法向里沿啮合线方向垂直于齿面。在分度圆上,法向里可分解为两个互相垂直的分力,且与分度圆的圆周力和半径方向的径向力。
    刀片进给机构动态静力描述从轴一开始,分析凸轮与轴一组成的机构,测出轴一与凸轮之间移动副反力和力矩的大小,凸轮和连杆之间定义的副反力大小,连杆和动刀之间副反力大小及动刀剪切钢筋时剪切力的分析及其计算。剪切钢筋时压力变化曲线如图3所示。
    最大剪切力理论计算公式为P=τ·s。
    式中,P为最大剪切力,kN;τ为抗剪强度,MPa;s为剪切面积,mm2。其中τ=Kσb,式中K=1.43,刀片锐化系数σb材料抗拉强度。
    总结

    钢筋切断机是一种年代比较久的机械,早在六七十年代,就有人对其进行研究。而且要实现相关功用的机构设计,市场上已有的钢筋切断机的设计方案众多,趋于成熟。本文对钢筋切断机的齿轮变速机构和凸轮机构的设计做了一定的计算分析,此分析可以作为今后工程上设计的参照。设计创意的主要亮点在于设计采用三级变速机构实现生产率依次为34次/分、38次/分、42次/分,有别于以往的直接调节电机转速来调定其生产率。刀片进给机构,我们采用的是连杆—凸轮机构,而市场上通常采用的是凸轮—飞轮机构或摇柄连杆机构。


    参考文献:
    谢进,万朝燕,杜立杰.机械原理[M].北京:高等教育出版社,
    邱宣怀.机械设计[M].北京:高等教育出版社,

    鄂中凯.齿轮传动设计[M].北京:机械工业出版社,


本文由 废旧钢筋切断机 整理编辑。


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