鋼筋矯直切斷機(jī)的設(shè)計.doc

11緒論CAD圖紙，聯(lián)內(nèi)外鋼筋矯直切斷技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r鋼筋矯直切斷機(jī)在建筑行業(yè)運用廣泛，國內(nèi)外對鋼筋矯直切斷機(jī)的研究也比較多，國內(nèi)對于鋼筋矯直切斷機(jī)的需求空間很廣，但國內(nèi)的矯直切斷機(jī)只能滿足一般的需求，對于一些矯直精度較高，切斷質(zhì)量要求也較高的鋼筋就無法滿足了，需要從國外進(jìn)口有關(guān)設(shè)備，總體來說國內(nèi)的技術(shù)還落后于國外。由于冷軋帶肋鋼筋需要經(jīng)矯直切斷后才可使用，但目前對于冷軋帶肋鋼筋矯直的理論研究還不是很完善，冷軋帶肋鋼筋矯直的無劃傷問題一直沒有得到很好的解決，冷軋帶肋鋼筋矯直機(jī)的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計也主要是依據(jù)普通圓鋼筋矯直機(jī)的有關(guān)參數(shù)。國內(nèi)還沒有能滿足矯直性能要求的數(shù)控冷軋帶肋鋼筋矯直切斷機(jī)，而從國外進(jìn)口一臺數(shù)控冷軋帶肋鋼筋矯直切斷機(jī)需要8萬美元，一般用戶難以承擔(dān)。市場上急需一種矯直質(zhì)量較好、自動化程度及生產(chǎn)效率較高的矯直切斷機(jī)。國內(nèi)的機(jī)器最缺少的技術(shù)就是矯直技術(shù)了，而這一方面國際上有些國家發(fā)展的較好，如前蘇聯(lián)，德國和日本在這方面起步較早。國內(nèi)有關(guān)技術(shù)人員也在矯直理論和技術(shù)的研究方面作出了很大的努力，其中有部分成果的水平居領(lǐng)先地位，如列入1998河北省企業(yè)技術(shù)開發(fā)第二批計劃的GTK6/12數(shù)控冷軋帶肋鋼筋矯直切斷機(jī)已經(jīng)解決了有關(guān)技術(shù)上的難題其水平已達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先地位，它在提高矯直質(zhì)量、保證矯直后鋼筋表面無劃傷的基礎(chǔ)上，采用了數(shù)控技術(shù)，提高了自動化程度，實現(xiàn)了自動定長切斷、記數(shù)（鋼筋長度、單根重量、總重、鋼筋總數(shù)）及自動停車等功能。12冷軋帶肋鋼筋的概述121鋼筋的種類2建筑上常用的鋼筋分為熱軋鋼筋，冷拉鋼筋，熱處理鋼筋，鋼絲和鋼絞線等許多類。在常溫下對鋼筋進(jìn)行加工稱為“冷加工”。用冷加工方法可以使熱軋鋼筋的強(qiáng)度得以提高，是節(jié)約鋼材行之有效的方法之一。常用的冷加工方法有冷拉和冷拔兩種，近十年來，又發(fā)展了冷軋和冷軋扭等方法。冷軋帶肋鋼筋是采用強(qiáng)度較低，塑性較好的普通低碳鋼或低合金鋼熱軋圓棚條鋼筋為母材，經(jīng)冷軋或冷拔工藝減徑后在其表面冷軋成具有三面或兩面月牙形的鋼筋。軋制冷軋帶肋鋼筋的普通低碳鋼牌號為Q215和Q235熱軋圓盤條鋼筋，低合金鋼牌號有24MnTi和20MnTi等熱軋圓盤條鋼筋。鑒于目前國內(nèi)生產(chǎn)的冷軋帶肋鋼筋的母材品種較多，冷軋加工工藝也不盡相同，冷軋帶肋鋼筋的強(qiáng)度差異較大，國際冷軋帶肋鋼筋將冷軋帶肋鋼筋分為LL550、LL650、和LL800三個級別。在本課題中所設(shè)計的鋼筋基本性能。LL550級鋼筋強(qiáng)度較低，主要用以替代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的小直徑熱軋I級光圓鋼筋，做鋼筋混凝土機(jī)構(gòu)中的受力鋼筋、架立鋼筋、分布鋼筋。LL550級鋼筋宜用Q215熱軋圓盤防金軋制，鋼筋的公稱直徑有4、5、6、7、8、9、10、12mm八種規(guī)格。冷軋帶肋鋼筋是近三十多年國外發(fā)展的一個新鋼種，具有抗拉強(qiáng)度高和延伸率好的特性，與普通熱軋線材比較，可節(jié)約金屬材料3040%以上，并使鋼筋混凝土強(qiáng)度和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件強(qiáng)度提高，節(jié)約水泥。1968年由德國、荷蘭、比利時研制成功，七十年代在歐美得到了大力發(fā)展應(yīng)用，并有各自相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。我國起步較晚，自八十年代后期起，我國開始引進(jìn)冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)設(shè)備。先后有南京、蘇州、上海、青島等地分別從德國、意大利等國引進(jìn)11套設(shè)備。九十年代中期又有安徽、廣東、江蘇等省的合資或外商獨資企業(yè)，從國外引進(jìn)幾條生產(chǎn)線。與此同時，國內(nèi)有些科研單位和企業(yè)著手研制或仿制冷軋設(shè)備。迄今已有十多個單位在生產(chǎn)和銷售冷軋帶肋鋼筋全套設(shè)備，分布于北京、遼寧、江蘇、河北、天津等地。國家科委已將冷軋帶肋鋼筋列入國家重點推廣項目。建設(shè)部將它納入“九五”期間建筑業(yè)重點推廣的10項新技術(shù)之一。1997年8月，建設(shè)部將國家跨世3紀(jì)重大技術(shù)推廣工作命名為“廣廈工程”，冷軋帶肋鋼筋的推廣作為“廣廈工程”的先期啟動項目最先開始實施。據(jù)不完全統(tǒng)計，僅1998年全國的推廣量已超過60萬噸。用于城鄉(xiāng)住宅及公共建設(shè)的建筑面積達(dá)1.5億平方米，今后還將有較大的增長。1.22冷軋帶肋鋼筋的表面形式我國生產(chǎn)的冷軋戴了鋼筋大部分為三面帶有月牙形橫肋，鋼筋的外形如圖1-1示。橫肋沿鋼筋橫截面周圈上分布，且其中必須有一面的方向與另兩面反向。肋中心線與鋼筋縱軸夾角B為4060。肋兩側(cè)面與鋼筋表面斜角a不得小于45。肋間隙總和tf應(yīng)不大于公稱周長的20%，即0.2tfd。相對肋面積f按下式計算：sinRrKFfdc式中K=3（三面帶肋）；F一個肋的縱向截面積：B肋與鋼筋軸線的夾角；D鋼筋公稱直徑；C肋的間距。在生產(chǎn)實際中，除三面冷軋帶肋鋼筋外，還有少數(shù)廠家生產(chǎn)兩面帶肋的冷軋鋼筋，有的生產(chǎn)表面有壓痕的冷軋帶肋鋼筋。個別廠家還生產(chǎn)表面帶陰螺紋的冷軋鋼筋，以減少肋造成的應(yīng)力集中現(xiàn)象。4根據(jù)許多單位所做的材料性能實驗，兩面冷軋帶肋鋼筋與三面冷軋帶肋鋼筋的力學(xué)性能并無顯著的區(qū)別。GB13788-92和冷軋帶肋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程未將兩種帶肋鋼筋的力學(xué)性能加以區(qū)別。同時考慮到三面冷軋帶肋鋼筋應(yīng)用最廣泛，在本文設(shè)計計算中將參考三面冷軋帶肋鋼筋的各方面參數(shù)。1.2.3冷軋帶肋鋼筋基本性能由圖1-2可知，冷軋帶肋鋼筋均無物理屈服點的硬鋼，則條件屈服強(qiáng)度采用0.2，圖中所示，其曲線表現(xiàn)一段較長的非彈性過程，說明彈性和塑性關(guān)系比較優(yōu)化，綜合力學(xué)性能較好。對于LL550級鋼筋，0.2相當(dāng)于0.91b，伸長率按10計算，在新制定的國家標(biāo)準(zhǔn)中，LL550級鋼筋伸長率108%，與國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相同。LL550級冷軋帶肋鋼筋的曲強(qiáng)比在0.9左右。JGJ95-95編制組根據(jù)LL550，LL650和LL800級三種強(qiáng)度級別，測得冷軋帶肋鋼筋的彈性模量變化范圍為（1.8881.984）x5210/Nmm，鋼筋的彈性模量E=1.9x5210/Nmm.13課題的提出和意義我們所設(shè)計的該種鋼筋切斷機(jī)在參考國內(nèi)已有機(jī)型的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，減低了成本，在矯直技術(shù)上又加以改進(jìn)，增加了行程開關(guān)使其可以自動定長切斷，承料槽也加以改進(jìn)，使得鋼筋可以自動落下，上面研究重點即課題研究內(nèi)容：1.針對冷軋帶肋鋼筋，提出新的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計，提高矯直質(zhì)量、保證矯直后鋼筋表面無劃傷。2.針對新的輥系配置方案，確定力學(xué)模型，精確矯直功率計算。3.提高效率，使得矯直速度達(dá)到36m/min,提高了效率，但提高矯直速度的同時又要保證矯直質(zhì)量。4.定尺切斷，在36m/min的條件下進(jìn)行切斷，且達(dá)到切斷誤差小于5mm。5.采用行程開關(guān)提高自動化程度。實現(xiàn)自動定長剪切，鋼筋可以自動落料。52鋼筋矯直理論及金屬材料的彈塑性彎曲21矯直理論與技術(shù)總體概況冷軋帶肋鋼筋具備十分顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，因此將得到廣泛應(yīng)用。但是由于冷軋帶肋鋼筋直徑較細(xì)和受加工方法的限制，一般都是成卷供貨。在使用過程中，除采用長線臺座先張法生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力空心板等構(gòu)件不存在矯直外，采用短線法生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件以及做非預(yù)應(yīng)力鋼筋用時，一般多需要經(jīng)過矯直處理后方可以使用，否則混凝土構(gòu)件中的曲折鋼筋將會影響構(gòu)件受力性能。因此，鋼筋矯直是鋼筋加工中的一項重要工序。鋼筋矯直切斷機(jī)能自動矯直和定尺切斷鋼筋，并可清除鋼筋表面的氧化皮和污跡。同時要求矯直后鋼筋表面無劃傷、無扭轉(zhuǎn)、強(qiáng)度不受損失、切斷長度準(zhǔn)確。因此，對冷軋帶肋鋼筋采用的精整技術(shù)矯直工藝和技術(shù)的研究，其作用就愈為突出。對矯直技術(shù)和理論的研究，目的在于正確的分析和描述矯直過程中呈現(xiàn)的一系列現(xiàn)象，尋求和實際相吻合的規(guī)律；確定矯直參數(shù)見的相互關(guān)系，用以指導(dǎo)生產(chǎn)；研制和開發(fā)新型、高效、高精度的矯直設(shè)備，使鋼材產(chǎn)品的質(zhì)量和精度不斷得到提高。國外對矯直理論和技術(shù)的研究起步較早，具有相當(dāng)?shù)膹V泛性，取得了許多研究成果。許多成果已應(yīng)用于實際生產(chǎn)中，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。矯直技術(shù)發(fā)達(dá)的國家，如前蘇聯(lián)、德國、英國和日本等，從四十年代起，生產(chǎn)的矯直設(shè)備就形成了系列產(chǎn)品，在矯直理論、工藝和設(shè)備的研究方面也作了大量的工作，并取得了一批較有影響的成果。國內(nèi)有關(guān)的技術(shù)人員在矯直理論和技術(shù)的研究方面亦作出了很大的努力，使矯直理論和技術(shù)的研究工作得到了廣泛的重視，并取得了不少令人屬目的研究成果。其中部分成果的水平居領(lǐng)先地位。隨各行業(yè)對矯直設(shè)備的種類、數(shù)量日益增6加的需要，我國目前已形成了自行設(shè)計和生產(chǎn)板、帶、線、型、管材的矯直設(shè)備的能力，設(shè)備的精度和控制水平也不斷提高。在引進(jìn)和吸收國外先進(jìn)的矯直設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上，更加高效，高精度的矯直設(shè)備相續(xù)問世，不斷的推動矯直理論和技術(shù)的研究工作向前發(fā)展。211國內(nèi)外對矯直理論和技術(shù)的研究綜述新的矯直設(shè)備的出現(xiàn)及矯直技術(shù)的新發(fā)展，必然在很多方面引起對矯直理論和技術(shù)的深入研究。目前，國內(nèi)外有關(guān)這方面的研究工作抓喲集中在以下幾個新型矯直設(shè)備的研制、開發(fā)和改進(jìn)；產(chǎn)品矯直精度的提高？。212矯直基本理論和技術(shù)的研究在矯直基本理論和技術(shù)的研究方面，國外發(fā)展的較早。二十世紀(jì)六十年代，前蘇聯(lián)的一些研究人員就發(fā)表了全面系統(tǒng)的論述和分析管材的矯直理論、矯直工藝以及介紹管材矯直機(jī)的基本型式和結(jié)構(gòu)的文獻(xiàn)？/近些年來，國內(nèi)外的科技人員對矯直參數(shù)問題作了很多研究。Ruppin深入探討了多輥彎曲矯直過程中軸向拉伸載荷和壓下量的關(guān)系，并對壓下量和矯直效果的關(guān)系做了詳細(xì)的研究，得到了一些有意義的結(jié)論；RrdolfBruhl應(yīng)用旋轉(zhuǎn)矯直機(jī)矯直，深入研究了矯直工藝對線材性能的影響，給出了詳細(xì)的實驗數(shù)據(jù)，指出鋼筋矯直后一般表現(xiàn)為延伸率增大，強(qiáng)度降低，矯直后抗拉強(qiáng)度值平均下降5%？。德國的W.Uerche分析了輥式矯直提高棒、帶性能的先決條件和可能性？；FryderykKnap認(rèn)為彎曲后的殘余應(yīng)力是彎曲時的應(yīng)力和卸載應(yīng)力的集合疊加，最大殘余應(yīng)力發(fā)生在介于線材中心和表面的區(qū)域，彎曲半徑越小，殘余應(yīng)力越大，其研究結(jié)果表明，輥式矯直也可以看成彎曲變形，多輥單方向矯直就可以顯著降低殘余應(yīng)力，矯直過程中大的彎曲半徑對殘余應(yīng)力的消除是有利的？。同時許多研究人員對矯直機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)也進(jìn)行了較為深入的研究。結(jié)構(gòu)參數(shù)包括矯直輥的傾斜角度、反彎曲率、接觸長度、輥身長度及輥型曲線等，而對矯直輥輥型的設(shè)計和研究一直是矯直機(jī)結(jié)構(gòu)單數(shù)研究的中心。資料針對在管棒材矯直機(jī)的輥型研究中均假定矯直過程中管棒材是理想圓柱體，而與實際情況中管棒材均呈彎曲狀態(tài)的情況不相符合的問題，作者由等距曲面的觀點出發(fā)，研究了管棒材呈彎曲狀態(tài)時與之接觸的輥型曲面，而且討論了矯直輥的角度調(diào)整問題，使得在實際中得到更好的接觸狀態(tài)。文獻(xiàn)中/則簡化現(xiàn)有的輥型曲線的理論公式，通7過引入無量綱的中間變量U，使得用參數(shù)方程表達(dá)的輥型曲線方程式變得便于記憶和求解。文獻(xiàn)中對有關(guān)問題的簡單、直觀及實用的處理方法在設(shè)計中有較好的借鑒作用。文獻(xiàn)5在國內(nèi)外對輥型研究成果的基礎(chǔ)上，對直圓材全接觸雙曲線輥型的研究成果進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)，并提出了高度概括性的意見，找出了更為簡明的計算方法和輥型曲線的作圖方法。在文獻(xiàn)13中德國的W.Guericke確定矯直扭矩時，考慮了塑性變形區(qū)的長度和旋轉(zhuǎn)彎曲的變形能，使得計算結(jié)果的精度得到提高；文獻(xiàn)14對“313”鋼管矯直機(jī)的矯直力、矯直功率的計算進(jìn)行了分析，并引入了疊加原理，對矯直機(jī)的設(shè)計工作有一定的參考價值。213對矯直設(shè)備和矯直質(zhì)量的研究對于理論的研究就是為了更好的指導(dǎo)實踐，所以改進(jìn)現(xiàn)有的矯直設(shè)備，研制和開發(fā)新的設(shè)備以及不斷的提高矯直質(zhì)量，一直是研究工作者的目標(biāo)。文獻(xiàn)1523均涉及了這個問題，其中，文獻(xiàn)15對提高管材的矯直精度的途徑進(jìn)行了探討和試驗。提出了“綜合矯直”的理論觀點，使多種矯直效果疊加和鞏固，進(jìn)而提高了矯直效果。文16論述了提高矯直質(zhì)量的先覺條件和可能性，即增加被矯軋材的塑性變形區(qū)的長度。文獻(xiàn)1723各自發(fā)表了所研制的管材的新型矯直機(jī)，從各個不同的角度使管棒材矯直的精度、生產(chǎn)率和矯直機(jī)的適用范圍等個方面得到了提高。在眾多的文獻(xiàn)中，文獻(xiàn)3/在使矯直理論系統(tǒng)化方面進(jìn)行了總結(jié)。提出了在各種矯直條件下矯