臥式鋼筋切斷機的設計

欒加航 劉斌

摘要：隨著工業(yè)科學技術的提升，根據(jù)不同情況對電動機的類型選要包括如臥式、防護式以及鼠籠式。在減速方案選擇時，選擇使用3級減速，先是一級帶減速，然后兩級齒輪減速，減速器通過帶和齒輪進行減速。設計系統(tǒng)主要依靠電動機作為輸出動力運行整個系統(tǒng)，進而能夠使得動力系統(tǒng)傳動到執(zhí)行機構。由于設計的傳動系統(tǒng)其運動軌跡是往復運運動，所以本文對執(zhí)行機構進行設計時，主要設計往復運動機構。因此本文使用曲柄滑塊機構作為臥式鋼筋切斷機的執(zhí)行機構。

關鍵詞：切斷;鋼筋;齒輪;曲柄滑塊

一、國內(nèi)外鋼筋切斷機的對比

隨著工業(yè)社會的高速發(fā)展，鋼材的使用領域越來越廣泛，鋼筋又是鋼材中使用頻率很高的建筑鋼材，所以鋼筋的加工生產(chǎn)是研究者和企業(yè)在關注的熱點。對鋼筋的需求量來說，有必要對鋼筋切斷機進行結構設計。在通過大量文獻了解到，國內(nèi)外的鋼筋切斷機存在著很多大的差異：

1.國外切斷機偏心軸的偏心距較大，我國切斷機偏心軸較小，看起來省料卻不好管理。

2.國外切斷機的機架都是鋼板焊接結構，零件精加工等工藝過硬，使切斷機承受載荷等方面強于國美機器。

3.國內(nèi)切斷機刀片設計不合理，單螺栓固定，刀片厚度不夠，縮短刀具使用壽命。國外都是雙螺栓固定，提高了刀具使用壽命。

4.國內(nèi)切斷機相比于國外切斷機，效率偏低。

5.國內(nèi)切斷機外觀質量，性能較差，國外廠家一般都有規(guī)模生產(chǎn)，形成一套完整的質量保證加工體系。

因此在市場激烈如此嚴重的鋼材市場中，只有使企業(yè)提升管理模式，加大科研研究力度，對新技術的重視，以及提高新產(chǎn)品研究效率，同時提升整體的性能以及售后的水平，這樣在一定程度上才能夠使我國鋼筋切斷機走出國門，進而可以縮短與國外鋼筋切斷機距離。

二、工作原理

臥式鋼筋切斷機是通過電動機作為動力源，電動機經(jīng)一級三角帶傳動和二級齒輪傳動減速后，帶動曲軸旋轉帶動執(zhí)行機構（V型帶以及齒輪）進行動力傳輸，進而能夠使得軸帶動曲柄滑塊在底座所設計的滑塊上進行往復運動。這樣才能夠使執(zhí)行元件對鋼筋進行切斷。

三、基本結構及設計參數(shù)

（A）電動機：根據(jù)本文的設計要求，切斷鋼筋的最大直徑為16mm以及切斷鋼筋平均每分鐘為15。得到本文鋼筋切斷機需要應力為22000N

（3-1）

通過查閱機械設計手冊，由下式的計算，其總傳動效率為：

η= 0.94×0.96×0.98×0.81=0.72? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3-2）

由此可知所選電機功率最小應為 kw? ? ? ? ? ? （3-3）

所以選擇電動機類型為輸出為2.2kw，轉速為960r/min的Y型電動機。

（B）傳動機構：傳動機構包括兩個v型帶輪，v行帶，兩組齒輪。

（a）V型帶輪以及V型帶設計參數(shù)為：大齒輪直徑為200mm。小V型帶輪直徑為100mm。

帶速的計算

（3-4）

由式? 可知：取中心矩為400mm

帶長度通過下式進行計算

（3-5）

查閱資料選取帶的長度為1250mm

計算實際中心矩：

取386mm? ? ? （3-6）

V型帶的根數(shù)

查表知 p1=0.97 Δp1=0.11? ka=0.965（3-7）

kl=0.93 則，取Z=4 （3-8）

張緊力的計算

（3-9）

（b）第一組齒輪：大齒輪材料選用45鋼，小齒輪材料選用40Cr，小齒輪齒數(shù)為20，大齒輪齒數(shù)為128，兩個齒輪傳動比為6.4。

選擇尺寬系數(shù)ψd和傳動精度等級情況，參照相關手冊并根據(jù)以前學過的知識選取 ψd=0.6

小齒輪直徑為60mm，其尺寬為b=36mm

圓周速度為：

參照手冊選精度等級為9級。（3-10）

計算小齒輪轉矩T1

（3-11）

確定重合度系數(shù)Zε、Yε：由公式可知重合度為

（3-12）

則由手冊中相應公式可知：

（3-13）

（3-14）

（b）第二組齒輪：大齒輪材料選用45鋼，小齒輪材料選用40Cr，小齒輪齒數(shù)為28，大齒輪齒數(shù)為140，兩個齒輪的傳動比為5。

選擇尺寬系數(shù)ψd和傳動精度等級情況，參照相關手冊并根據(jù)以前學過的知識選取 ψd=2/3

初估小齒輪直徑d1=84mm，則小齒輪的尺寬為b=ψd× d1=2/3×84=56mm

齒輪圓周速度為：

參照手冊選精度等級為9級。

計算小齒輪轉矩T1

（3-15）

確定重合度系數(shù)Zε、Yε：由公式可知重合度為

（3-16）

則由手冊中相應公式可知：

（3-17）

參考文獻：

[1]張磊.極針切斷機總體結構設計研究[J].中國高新區(qū)，2018（11）：138-139.

[2]胡永華，劉中.鋼筋切斷機參數(shù)化設計系統(tǒng)開發(fā)[J].機械工程與自動化，2011（02）：162-163.

[3]肖強. 基于ANSYS Workbench的鋼筋切斷機有限元分析與優(yōu)化[D].

[4]孟憲東，李曉舟，楊應偉，董經(jīng)達.微小型零件切斷裝置優(yōu)化設計分析[J].工具技術，2017，51（09）：76-80.