液压高强度钢筋切断机开题报告

燕山大学

本科毕业设计（论文）开题报告

课题名称：液压高强度钢筋切断机

学院（系）：机械工程学院

年级专业：09级机制3班

学生姓名：

指导教师：

完成日期：2013.3.28

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

钢筋切断机是钢筋加工必不可少的设备之一，它主要用于房屋建筑、桥梁、隧道、电站、大型水利等工程中对钢筋的定长切断。钢筋切断机与其他切断设备相比，具有重量轻、耗能少、工作可靠、效率高等特点，因此近年来逐步被机械加工和小型轧钢厂等广泛采用，在国民经济建设的各个领域发挥了重要的作用。实现钢筋切断机的自动化控制对确保工程质量、提高施工效率、加快工程进度，降低工人劳动强度等具有重要意义。

钢筋按按力学性能分Ⅰ级钢筋（235/370级）；Ⅱ级钢筋（335/510级）；Ⅲ级钢筋（370/570）和Ⅳ级钢筋（540/835）。后两种钢筋即为高强钢筋。高强钢筋是指钢筋混凝土用和预应力钢筋混凝土用钢材，其横截面为圆形，有时为带有圆角的方形。包括光圆钢筋、带肋钢筋、扭转钢筋。

为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，设法在混凝土结构或构件承受使用荷载前，通过施加外力，使得构件产生的拉应力减小，甚至处于压应力状态下的混凝土构件。预压应力用来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而将结构构件的拉应力控制在较小范围，甚至处于受压状态，以推迟混凝土裂缝的出现，从而提高构件的抗裂性能和刚度。

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。与机械式相比液压式钢筋切断机存在许多优点，如工作性能高，工作噪音低，携带方便等。由于切断机技术含量低、易仿造、利润不高等原因，所以厂家几十年来基本维持现状，发展不快，与国外同行相比具体有以下几方面差距：

1、国外切断机偏心轴的偏心距较大，如日本立式切断机偏心距24mm，而国内一般为17mm．看似省料、齿轮结构偏小些，但给用户带来麻烦，不易管理．

2、国外切断机的机架都是钢板焊接结构，零部件加工精度、粗糙度尤其热处理工艺过硬，使切断机在承受过载荷、疲劳失效、磨损等方面都超过

国产机器。

3、国内切断机刀片设计不合理，单螺栓固定，刀片厚度够薄，40型和50型刀片厚度均为17mm；而国外都是双螺栓固定，25～27mm厚，因此国外刀片在受力及寿命等综合性能方面都较国内优良。

4、国内切断机每分钟切断次数少．国内一般为28～31次，国外要高出15～20次，最高高出30次，工作效率较高。

5、国外机型一般采用半开式结构，齿轮、轴承用油脂润滑，曲轴轴径、连杆瓦、冲切刀座、转体处用手工加稀油润滑。国内机型结构有全开、全闭、半开半闭3种，润滑方式有集中稀油润滑和飞溅润滑2种。

6、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，外观光洁美观。而国内一些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、经验，生产工艺几十年一贯制，所以外观质量粗糙、观感较差。

全球经济建设的快速发展为建筑行业，特别是为建筑机械的发展提供了一个广阔的发展空间，为广大生产企业提供一个展示自己的舞台。面对竞争日益激烈的我国建筑机械市场，加强企业的经营管理，加大科技投入，重视新技术、新产品的研究开发，提高产品质量和产品售后服务水平，积极、主动走向市场，使企业的产品不断地满足用户的需求，尽快缩短与国外先进企业的差距，无疑是我国钢筋切断机生产企业生存与发展的必由之路。

钢筋调直切断机各式各样，总结其分类如下：

表１钢筋切断机的分类：

设计切断机拟采用开卷式上料、机电定尺、液压式切断、支承柱式落料。

二、设计的基本内容，拟解决的主要问题

2.1设计题目为液压高强钢筋切断机，本次设计的基本要求主要有：

1、工作要求：用手工将不同规格的钢筋按送至刀口，将其切断；以后再次送入，作下次截断。

2、运动要求

1）保证定尺精度在<1mm；

2）牵引速度尽可能快；

3）切刀空行程中速度尽可能快，以提高效率；

4）保证切刀的每分钟切断次数（生产率）。

2.2设计构想

液压高强度钢筋切断机采用特殊液压回路，用液压缸带动主切刀运动，增设行程开关进行定尺切断，主切刀利用弹簧回复能实现自动快速回程。此机操作方便，容易生产加工。

图1.高强钢筋切断机工作原理图

设计的高强钢筋切断机主要由以下部分组成：自动放料架、引导机构、送料机构、调直部分、切断部分和承料架，工作原理图如上。

1、自动放料架：立式布置形式，用电机提供动力实现其回转运动。

2、引导机构：采用两对圆形辊交叉布置，以达到一定的导引作用。

3、送料机构：采用液压马达驱动，主要有主动送料箱（前箱）与被动送料箱(后箱）各一套。主动送料箱靠液压马达为动力传递给送料箱蜗杆带轮，并带动蜗轮轴轮与啮合的活动支架齿轮及轴。从而带动两端装配的一对送料轮来完成送料。在主动箱蜗轮轴的后面装配带动被动箱的链轮及链条，从而带动后面的被动箱来完成调直前后的整个送料工作。主要有箱体、蜗杆、蜗轮及轴，活动支架及轴、送料轮、链轮、链条等组成，某些机型根据需要没有设置被动送料箱。

4、切断部分：主要由电机带动液压泵站产生液压动力，通过电磁换向及溢流阀控制平行导轨活动小车的油缸活塞飘走上装配的活动上刀往复行程与油缸座上装配的固定圆底刀行程交错移动，从而把经过圆底刀的线材切断。由于线材在运行中切断，切断时的瞬间阻力推动活动小车前行，形成跟刀运动。当活塞杆带动下刀回位后，供线材消除了阻力，这时活动小车在重砣作用下被钢丝绳拉回复位，回到初始待切状态。主要由电机、齿轮泵、电磁换向阀、溢流阀、积成块、活动小车，平衡道轨、高压油管、储油箱等组成。

5、承料架部分：当调直好线材通过活动小车上的圆底刀，进入受料架后，顺从受料架前行到预先设定的尺寸时，通过导料斜板顶动定尺器装配的接近开关，常闭板成断开形式，这时接近开关发出信号给电器控制电磁换向阀的交流接触器控制换向阀换向，换向后输出的油路在高压溢流阀的作用下形成8-10mpa 的压力，推动油缸活塞与上刀前行，在通过固定圆底刀的孔时，把圆底刀孔中行进的线材切断，此时在电器控制柜中间时间继电器的作用下控制在0.2秒左右后，再次控制电磁换向阀换向，换向后输出的油路在低压溢流阀的作用下形成2.5-3.5mpa 的压力推动油缸活塞与下刀后行从而完面单条钢筋的切断循环。

2.3 设计原始数据

1、设计基本参数

调直切断钢筋强度：MPa 850b ≤σ

调直切断钢筋直径：mm 12-mm 6φφ

切断钢筋长度：mm 12000

切断长度误差：mm 1≤ 牵引钢筋速度：min m 50-min m 30

2、剪切力参数设计

钢筋切断机剪切过程分为两个阶段：

1）压入变形阶段：以“动刀”与钢筋接触开始，随刀刃前移，逐渐切入钢筋，此时“定刀”同时从对面压钢筋。当剪切力小于钢筋抗剪力时，钢筋产生塑性变形，此阶段为压入变形。当“动刀”切入到一定深度，剪切力增加到最大值时，钢筋的局部压入变形阻力与剪切力达到平衡时，剪切过程处于由压入变形向剪切滑移阶段过渡临界状态。

2）剪切滑移阶段：当剪切力大于钢筋本身的剪切抗力时，剪切面开始产生滑移，该阶段由于剪切面不断减小，直至钢筋整个截面被剪断为止。

经以上分析，剪切力最大值出现在剪切滑移阶段，其计算公式为：

F K K P b 21???=σ

式中：P —剪切力最大值

1K —刀刃磨钝后，由于刀刃间隙增大，切断力增大系数，一般

取1.3左右；

2K —抗剪极限强度与抗拉强度之比，一般取0.6左右；

F —钢筋最大截面积，22mm 54.894d F ==π；

b σ—抗拉强度，MPa 850b =σ。

计算得MN 593651085054.896.03.1P 6=????=

3、活塞结构方面参数与系统本身结构参数、系统运动参数、工作油压以及外负载的大小有关。活塞结构参数的选择在符合标准化生产的同时，应注意不能过大，否则会增加系统流量，导致阀规格变大，影响整个系统的剪切时间。

三、设计步骤、方法及措施

设计切断机拟采用开卷式上料、机电定尺、液压式切断、支承柱式落料。对此，我将参考燕山大学机械厂创新开发的LGTS6/12钢筋调直切断机来完

成自己的毕业设计，拟用以下手段实现自己的构想：

1、运用CAD、CAXA等二维绘图软件绘制工程图；

2、运用Solidworks、Pro/E等软件创建三维模型；

3、运用Ansys软件进行有限元分析；

4、运用Matlab软件进行计算分析。

四、设计工作进度

1—2周分析任务书、调研、功能原理设计、收集资料；

3—4周方案的设计以及确定方案、撰写开题报告和文献资料综述、计算力能参数；

5—8周确定主要零部件的结构参数,完成主要部件结构设计，总装图设计，完成总装图草图和部分零件图草图的绘制；

9—10周部件设计和部件图绘制，至少完成一半的工作任务，争取完成三分之二的工作任务；

11—13周零件图绘制；

14—16周撰写说明书、完成英语翻译等其他工作，审图、改图，并准备答辩；

17周结题评审和答辩。

五、主要参考文献

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六、指导教师意见

指导教师签字：

年月日

七、系级教学单位审核意见：

审查结果：□通过□完善后通过□未通过

负责人签字：

年月日