卧式钢筋切断机的设计开题报告

毕业设计(论文)开题报告     
题  目：          卧式钢筋切断机的设计        

1 文献综述
随着我国经济建设的迅猛发展，建筑市场呈现出前所未有的喜人景象。钢筋在建筑上应用非常广泛，它可以用作预制构件，钢筋混凝土和箍筋等。为此，需要钢筋切断机按所要求的钢筋的规格的长度将其切断。目前建筑工地使用的钢筋切断机虽能完成切断动作，但其执行机构没有考虑到对切刀运动规律和动力特性的要求，切刀工作过程中产生的冲击很大，切断效率较低。因此，有必要将现存的钢筋切断机加以改进，重新设计，以获得动态性能较好的钢筋切断机。
1.1 钢筋切断机的种类和特点
经过几十年的发展，我国的建筑用钢筋切断机市场现已基本形成。目前，市场上生产和销售的钢筋切断机种类很多，根据设备组成的各工作机构特点可以按6 种方法进行分类，见表1
    　　　　　　　　　　表１　钢筋调直切断机的分类：
形式    特点
调直方式    调直模式    钢筋调直效果好，比较容易控制。但调直速度低，被加工钢筋表面有划伤，工作噪声较大；适合各种光圆钢筋。

    曲线辊式    调直速度较快，钢筋调直效果好，且易控制。但被加工钢筋表面划伤较重，工作噪声较大；适合各种光圆钢筋和对钢筋表面划伤要求不高的场合。
    对辊式    调直速度快，被加工钢筋表面有划伤轻微，工作噪声小；钢筋调直效果一般，控制要求较高。适合各种钢筋，特别适合冷、热轧带肋钢筋。
    调直模式+ 对辊复合式    钢筋调直效果比较好，比较容易控制。调直速度高于曲线辊式，低于对辊式。被加工钢筋表面有划伤。工作噪声比较小；适合各种钢筋。
切断方式    锤击切断方式    适用中、小直径钢筋，工作噪声连续、较大。易出现连切现象，定尺误差最小。适用于中、低速度的钢筋调直机和对定尺精度要求较高的场合。
    飞剪切断方式    适用大、中直径钢筋，工作噪声较大，不连续。定尺精度不高，但没有连切现象。适用于高速钢筋调直机。
    液压切断方式    适用大、中直径钢筋，工作噪声小。没有连切现象。适用于速度不太高的钢筋调直机。
落料方式    支撑柱式    结构简单，工作噪声小。适用于小直径光圆钢筋，且钢筋调直度较高的场合。
    翻板式    结构较复杂，工作噪声较大，适用大、中直径钢筋。
    撤板式    结构较复杂，工作噪声较大，适用大、中直径钢筋。
    敞口式    结构简单，工作噪声较小，适用于大、中直径钢筋，且钢筋调直较好的场合。
定尺方式    机械式    定尺误差小，易控制。噪声较大，寿命短。适用于对定尺误差要求较高，速度要求不高的场合。
    机电式    定尺误差稍大，噪声较小，寿命长。适用于对定尺误差要求较低，调直速度要求较高的场合
控制方式    普通电气控制    线路复杂，对维护人员要求较高。控制精度低，易发生故障，初期调试麻烦。
    ＰＬＣ控制    线路简单，对维护人员要求不高。控制精度较高，运行比较稳定，初期调试简单。
上料方式    开卷式    设备复杂，放线速度快、钢筋不扭转，特别适合于高速工作状态。
    非开卷式    设备单一，适于调直速度不太高的工作场合。放线时钢筋自然扭转。

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    根据工作环境及任务要求，我初步选定锤击式切断方式、PLC控制电动机。
1.2 我国钢筋切断机的发展方向
纵观我国建筑用钢筋切断机的总体水平，与国际上先进产品相比还是比较落后。主要表现在：企业生产规模小，产品的技术含量低，生产效率低下。大部分产品调直速度较低，钢筋的直线度不高，表面划伤较重。造成这种局面的主要原因在于，我国的建筑用钢筋切断机市场还没有真正形成，还处在地域及价格因素占主导位置的过渡阶段，尚未进入真正的市场竞争阶段。生产企业多而零散，且大都处在一种小而全、小而不全的状态，在这些生产企业中很难形成强大的技术投入在这种条件下，企业之间相互抄袭现象严重，很难找到拥有自主知识产权的产品，尚没有出现可以称得上领军式的企业。
建筑用新Ⅲ级钢筋的推广使用为钢筋切断机的生产企业提供了广阔的发展空间。为此，许多企业投入大量资金，争相开发、研制适合新!级钢筋要求的高速、大直径钢筋切断机。
在传统的调直模式和曲线辊式调直切断机中广泛采用的锤击式切断机构，长期以来一直存在连切的问题，被行业称之为老大难问题。多少年来，许多生产企业和使用单位为此伤透了脑筋，想尽了各种办法，始终没有彻底解决。随着专利技术“锤击式冲压及切断设备的零连切装置”的开发与应用，不仅彻底解决了锤击式切断机构的连切问题，而且调直度好，长度误差小，受到了新老户、特别是广大钢筋焊网企业的热烈欢迎。仅传统设备改造一项就为开发企业带来一大片市场。 [资料来源：http://Doc163.com]
采用剪式切断机构的新型对辊式钢筋切断机的使用，不仅明显地降低了对冷、热轧带肋钢筋表面的伤，也使得钢筋的调直速度由过去的４０－６０m/min， 提高到90-120m/min、150m/min，甚至达到180m/min以上，直线度≤3mm/m，长度误差±2mm，完全可以和国外产品媲美。
复合式（对辊+调直模式）钢筋切断机，不仅保持了传统产品（调直模式）调直度好的特点，同时也使对辊式调直机的优势得到了充分发挥，调直速度由过去的30-50m/min 提高到80m/min。调直钢筋的范围也由φ5-10mm提高到φ14mm，直线度≤4‰，定尺精度≤10mm。
在电气控制方面，众多企业纷纷淘汰传统的电气控制技术，竟相采用先进的PLC 式电脑控制，不仅使控制单元得到了简化，整机的运行更加稳定、可靠，维护更加简单，更使我国建筑用钢筋切断机的整体水平跃上一个新的台阶，极大地缩短了与国际上先进产品的差距。
面对空前广阔的钢筋切断机市场，广大生产企业也面临严峻的挑战。多年来，受运输长度等多种因素影响，大型轧钢企业生产的直径小于φ14钢筋都是以盘条形式走向市场。目前已有个别企业看准后续加工（即钢筋的调直与定尺切断）中的可观利润，开始购入单机。一旦这些企业实现并完成对现有生产线的改进，将以往的盘条改为直条走向市场，势必对现有的钢筋切断机市场，特别是对钢筋切断机生产企业形成巨大的冲击。人无远虑，必有近忧，这是一个应该引起广大钢筋切断机生产企业十分重视的大问题。
综上所述，我国经济建设的飞速发展为建筑行业，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广大用户的需求，尽快缩短与国外先进企业的差距，无疑是我国广大钢筋切断机生产企业生存与发展的必由之路。

２ 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径
2.1 这次我要做地题目是卧式钢筋切断机，本次设计的基本要求
a．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。
    b．运动要求
i）在切断过程中，要求切断速度尽可能小，速度尽可能均匀，以保证切削质量，减少冲击。
ii）保证切刀行程H。
iii) 切刀空行程中速度尽可能快，以提高效率。
vi) 保证切刀的每分钟切断次数（生产率）。
c．动力要求：切刀能产生足够的冲力克服工作阻力，要有较好的传动性能。
2.2 我的设计的工作原理
采用电动机经一级三角带传动和二级齿轮传动减速后,带动曲轴旋转,曲轴推动连杆使滑块和动刀片在机座的滑道中作往复直线运动,使活动刀片和固定刀片相错而切断钢筋。如图1：

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图1传动简图
2.2.1 电机的选择
    根据电机的工作环境选择电动机类型，采用卧式安装，防护式电机，绕线型三相异步电动机。
2.2.2 传动方式的选择
选择三级减速，先是一级带减速，再两级齿轮减速。首先采用一级带传动，因为它具有缓冲、吸振、运行平稳、噪声小、合过载保护等优点。并安装张紧轮。然后采用两级齿轮减速，因为它可用来传递空间任意两轴间的运动和动力，并具有功率范围大，传动效率高，传动比准确，使用寿命长，工作安全可靠等特点。
2.2.3 执行机构的选择
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。由于传动系统作 的是回转运动,而钢筋切断机的执行机构需要的直线往复运动,为了实现这种转换,可以采用曲柄滑块机构,盘行凸轮移动滚子从动件机构,齿轮齿条机构。
三种方案优缺点分析：
    曲柄滑块机构,实现直线往复运动比较容易,通过改变不同长度比的杆件搭配就可以控制滑块的行程及速度
    齿轮齿条机构,传动平稳,速度均匀,但是它的输出运动为单向的,在一个工作周期内只有通过改变齿轮的转动方向才能实现往复,不适合本题的要求.
    盘行凸轮移动滚子从动件机构,通过计算出移动滚子从动件的位移S和转动角R的关系S(R),由S(R)计算出凸轮廓线,然后制造出相应形状的凸轮,可以比较精确的实现执行机构的动力学要求.但是,正如上述分析,凸轮制造比较麻烦,除非特殊需要,否则在一般条件下,不宜使用这种方案. [来源：http://Doc163.com]
综合上述分析,考虑现实条件我决定采用曲柄滑块机构作为本机械的执行机构 。曲柄的主要结构型式又分为四种：圆盘式，偏心轮式，偏心轴式，曲轴式。通过考虑实际情况，我决定选择曲轴式。
同时，在曲轴处安装一飞轮，用于储存惯性能。使切断过程顺利进行。
2.2.4 外壳的选择
我采用全开式，原因有两个方面。一 有利于散热，同时方便在关键部位放润滑油。二 价格便宜，制造简单。
2.3 方案的优缺点的分析
从整体上来说，卧式钢筋切断机占地面积较大，但相对的高度较小。从结构上说，用电动机经一级三角带传动和二级齿轮传动减速后,带动曲轴旋转,曲轴推动连杆使滑块和动刀片在机座的滑道中作往复直线运动,使活动刀片和固定刀片相错而切断钢筋，
有较好的急回特性，推程速度平稳，急回速度较快。

参考文献
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2 孙桓，陈作模主编.机械原理（第6版）.北京：高等教育出版社，2001
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15 孟进礼，卫青珍.对钢筋切断机发展的几点看法.建筑机械化，2000年第2期14-15页

指导教师意见：
1.对“文献综述”的评语：
   该同学搜集到的文献资料具有很强的针对性，特别是对文献中的结构和形式分析较为具体全面，为下面所设计的钢筋切断机的选型和方案制定打下了基础。

2.对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：
本课题有一定的深度，所设计的内容包括了皮带传动、齿轮传动、曲柄连杆机构等。要求对机架的结构设计采用焊接结构，需要学生有一定的想象力。本课题适合于机械类学生的毕业设计，可以使学生得到综合的训练。本课题有一定的难度和工作量要求，经过学生努力后可以按时完成本设计。 [资料来源：http://www.doc163.com]