钢筋校直机的设计说明书.doc
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钢筋校直机的设计
摘 要 钢筋加工机械是建筑施工中不可缺少的机械设备。
钢筋校直机减少了施工时间，加快生产速度，代替了人工校直所存在的不足。
提高了生产率。
为工程建设缩短了工期，钢筋校直机起了很大的作用。
我设计的钢筋校直机采用了轮辊式，它的作用实质是施加频率较高的周期性交变应力，是材料产生超过其弹性限度的变形。
交替变形达一定程度后，原来的弯曲即被抵消，达到校直的目的。
本次设计了钢筋校直机的传动系统，校直机构，机架等主要部件。
它具有结构简单、效率高等特点，符合当今生产要求。
关键词 钢筋校直机；传动；设计
外文摘要
designonSteelstraighteningmachine
Abstract
Steelprocessingmachineryisindispensabletotheconstructionmachineryandequipment.Steelbarstraighteningmachinereduceconstructiontime,speedupproductionspeed,insteadofartificialstraightening'sdeficiency.Higherproductivity.Forengineeringconstructionshortenprojectperiod,andthesteelbarstraighteningmachineplaysalargerole.
Idesignofreinforcedstraighteningmachineadoptsthewheelofrollerof,theroleoftheessenceisimposedhigherfrequencyperiodicalternatingstressismaterial,producedtheelasticdeformationofthelimitover.Toacertaindegreeofalternatedeformation,theoriginalbendingisoffset,achievethepurposeofthealignment.
Thedesignofthereinforcedstraighteningmachinetransmissionsystem,straighteninginstitutions,suchasthemajorcomponents.Itissimpleinstructure,theefficiencyhighcharacteristic,accordwiththeproductionrequirements.
Keywords Steelbarstraighteningmachine;Transmission;design
1
目录
1引言 1
1.1设计钢筋校直机的目的意义 1
1.2国内外技术发展现状 1
1.3设计内容 2
2设计任务书（JR） 2
2.1设计依据 2
2.2产品用途及使用范围 3
2.3主要技术指标和参数 3
2.4总体布局和结构概述 3
2.5关键问题及解决方法 4
3设计计算说明书（SS） 4
3.1总体设计 4
3.1.1总体机构及工作原 4
3.1.2主要技术参数 5
3.2校直机构的设计 6
3.3传动系统的设计 6
3.3.1功率计算及电机选择 6
3.3.2传动比分配 6
3.3.3主要传动零件的设计 7
3.4机架设计 21
4使用说明书（SM） 21
4.1型号与名称 21
4.2结构概述 22
4.3主要技术参数 22
4.4使用与维护 23
5标准化审查报告（BS） 23
6结论 24
参考文献 25
致谢 26
钢筋校直机的设计
1引言
1.1设计钢筋校直机的目的意义
21世纪是一个技术创新的时代，随着我国经济建设的高速发展，钢筋混凝土结构与设计概念得到不断创新，高性能材料的开发应用使预应力混凝土技术获得高速而广泛的发展，在钢筋混凝土中，钢筋是不可缺少的构架材料，而钢筋的加工和成型直接影响到钢筋混凝土结构的强度、造价、工程质量以及施工进度。
所以，钢筋加工机械是建筑施工中不可缺少的机械设备。
在实际生产中，钢筋全是以圆盘状出现的，这样生产者方便运输，但工地施工时所需要的钢筋都为直钢筋，这是钢筋校直机的作用是不可缺少的，它将盘状钢筋校直成为直钢筋用于建筑中。
1.2国内外技术发展现状
钢筋技术推广的社会和经济效益十分显著，因此高强钢筋得到了广泛的应用。
欧美等工业发达国家对混凝土结构中钢筋的性能要求较高，多采用400到500MPa可焊钢筋，其实物的质量高于标准规定。
盘卷供料的钢筋需要校直后才能使用，目前国内还没有能满足校直性能较高的钢筋校直机，国内钢筋校直机现有的校直强度都在350MPa左右。
20世纪70年代我国改革开放以后接触到大量的国外设计研制成果。
有小到Φ1．6mm金属丝校直机和大到Φ600mm管材校直机。
有速度达到300m／min的高速校直机和精度达到0．038mm／m的高精度校直机。
同时也引进许多先进的校直设备。
如英国的布朗克斯（BRONX）校直机；德国的凯瑟林（Kieserling）校直机、德马克（Demag）连续拉弯校直机及高精度压力校直机；日本的薄板校直机等。
值得自豪的是我国科技界一直在努力提高自己的科研设计和创新能力。
从20世纪50年代起就有刘天明提出的双曲线辊形设计的精确计算法及文献提出的校直曲率方程式。
60～80年代在辊形理论方面有许多学者进行了深入的研究并取得了十分可喜的成果，还召开了全国性的辊形理论讨论会；产生了等曲率反弯辊形计算法。
与此同时，以西安重型机械研究所为代表的科研单位和以太原重型机器厂为代表的设计制造部门完成了大量的校直机设计研制工作。
不仅为我国生产提供了设备保证，还培养了一大批设计研究人员。
进入90年代我国在赶超世界先进水平方向又迈出了一大步，一些新研制的校直机获得了国家的发明专利；一些新成果获得了市、省及部级科技成果进步奖；有的获得了国家发明奖。
近年来我国在反弯辊形七斜辊校直机，多斜辊薄壁管材校直机、3斜辊薄铜管校直机、双向反弯辊形2辊校直机、复合转式校直机，平行辊异辊距校直机及校直液压自动切料机等研制方面相继取得成功。
在矫直高强度合金钢方面也已获得很好的矫直质量。
其校后的残留挠度为0．2～0．5mm／m。
此外，从20世纪60年代以后拉伸与拉弯校直设备得到很大发展，对带材生产起到重要作用。
1.3设计内容
（1）总体设计
钢筋校直机结构主要有机架，校直机构，传动机构组成。
机架主要是由钢板焊接而成。
校直机构采用是轮辊式，主要是由校直轮、轴、齿轮组成。
传动系统主要由电动机和V带轮构成。
（2）校直系统的设计
钢筋校直机的校直构，采用的是轮辊式，轮辊采用的是相互交错分布，对钢筋施加交变应力，使原来的弯曲抵消。
（3）传动系统的设计
传动系统采用的是V带传动，电机通过一个二级V带传递到钢筋校直机的主轴上，主轴转动带动送料轮，达到输送钢筋到校直机的作用。
2设计任务书（JR）
2.1设计依据
由于现在我国正处于飞速发展中，我国现有人口众多，现在每个城市都新建很多高楼、铁路等设施，需要大量钢筋，钢筋校直机的需求也有所增加。
我设计的钢筋校直机是根据现有钢筋校直机实物为基础简化设计而成。
2.2产品用途及使用范围
钢筋校直机主要适用于建筑工程、道路桥梁、水利电力工程、混凝土预制构件、冶金和机械行业的领域，结构简单、自动化程度高、操作安全灵活简单、坚固耐用、适用范围广泛。
2.3主要技术指标和参数
表1校直机参数
参数名称
数值
校直钢筋直径（mm）
4～12
钢筋抗拉强度（MPa）
650
牵引速度（m/min）
30
校直轮转速（r/min）
94
送料轮（mm）
150
电机型号
Y112M-6
功率（kW）
2.2
外形尺寸：
长（mm）
宽（mm）
高（mm）
1180
918.5
915
整机重量（kg）
500
2.4总体布局和结构概述
钢筋校直机以电动机为动力元件，电动机通过二级V带轮机构，降低转速传至主动轴，使主动轴上的送料轮达到输送钢筋到校直机构进行校直。
送料轮的正上方有一个和送料轮宽度相同的压料轮。
两轮将钢筋压紧，通过摩擦力完成送料。
送料机构和出料结构相同。
由送料机构输送钢筋到小指机构，钢筋在校直机构中进行校直，在送到出料机构，完成校直过程。
结构示意图所示。
2.5关键问题及解决方法
钢筋在校直过程中是否会有卡住问题，不能进行校直。
一旦发生卡住情况，则必须停止校直，需操作工人重新调整钢筋位置，再次校直。
3设计计算说明书（SS）
3.1总体设计
3.1.1总体机构及工作原
图1总结构示意图
1.电动机2.V带轮3.直齿轮4.压料轮5.送料轮6.主动轴7.机架
工作原理是电动机带动V带轮，通过V带轮降低转速，传递给主动轴，主动轴带动送料轮，将钢筋送入校直机构进行校直。
3.1.2主要技术参数
钢筋校直机技术参数见表2
表2技术参数表
项目
数据
校直钢筋范围
校直钢筋长度
≥45m/min
送料轮转速
94r/min
送料轮直径
150mm
电动机转速
940r/min
电动机功率
2.2kw
3.2校直机构的设计
材料的弯曲可以看成是受到某种应力的作用而产生，我们可根据材料的特性和各种曲率算出应施力的点与力的大小，但这往往是极复杂而不必要的，实际中代之以施加交变应力的方法。
校直机构的作用实质是施加频率较高的周期性交变应力，使材料产生超过其弹性限度的变形，变形在相反的方向上交替发生。
交替变形达一定程度后，以较慢速率逐渐减弱至零，原来的弯曲即被抵消。
钢筋校直机的校直机构采用的是轮辊的方式，钢筋通过交错分布的轮辊后，使钢筋发生频率较高的弹性形变，抵消原有的弯曲，达到校直的目的。
校直机构如图2所示。
图2校直构示意图
3.3传动系统的设计
3.3.1功率计算及电机选择
我所设计的钢筋校直机校直钢筋速度为大于等于45m/min，电机不能够直接连接送料轴，需通过V带连接，使得送料轴的转速降低，符合我所校直的钢筋速度。
送料轮的转速为96r/min，我设计的V带传动比为10。
所以我选的电机型号为Y112M-6，额定功率为p=2.2kw，转速为n=940r/min，最大转矩2.0，重量45kg。
3.3.2传动比分配
我设计的是一个二级V带减速装置。
运用V带传动，结构简单，方便维修，传动效果好。
总传动比为10。
第一对V带轮的传动比是5。
小带轮直接连接电动机，大带轮连接中间轴。
第二对V带轮的传动比是2。
小带轮连接中间轴，大带轮连接主动轴。
3.3.3主要传动零件的设计
3.3.3.1轴的设计
根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调质处理，按扭矩强度法进行最小根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调质处理，按扭矩强度法进行最小直径估算，即.选定轴最小直径d=34mm。
电动机轴的扭矩：
式中p—额定功率（kw）
n—电动机转速（r/min）
动力轴的扭矩：
式中T—电动机轴的扭矩（N/m）；
—传递效率；
—传动比。
从动轴和动力轴尺寸相同，动力轴比从动轴多轴和V带轮连接的部分。
动力轴的尺寸确定。
图3主动轴示意图
轴的最小直径尺寸：
，。
根据传动齿轮确定轴的尺寸：
，。
根据轴承，确定尺寸：
，。
轴环的尺寸：
，
轴承内径确定轴的尺寸：
，
送料轮内径确定轴的尺寸：
，。
从动轴尺寸确定。
图4从动轴示意图
根据从动齿轮确定轴的尺寸：
，。
根据轴承，确定尺寸：
，。
轴环的尺寸：
，。
轴承内径确定轴的尺寸：
，。
送料轮内径确定轴的尺寸：
，。
3.3.3.2齿轮传动设计
校直机的送料轮与校直轮之间需要传动装置，我选择了齿轮出动，由于我所设计的送料轮与校直轮直径也孔径相同，所以齿轮的传动比为，这里我至于要设计一个齿轮即可。
由于送料轮与校直轮之间等距，我的齿轮分度圆直径。
由于动力轴已经确定，齿轮的孔径。
齿轮位于轴的一端属于悬臂布置，所以，齿轮上齿数为z=100.
模数：
齿轮宽：
齿顶高系数，顶隙系数
齿距：
齿高：
根据使用情况,则选用8级精度的齿轮。
选择材料：
小齿轮选用45号钢，调质处理，；大齿轮选用45号钢，正火处理，；按国家标准，分度圆上的压力角；对于正常齿，2.6.1验算齿面接触疲劳强度
因电机驱动，载荷平稳，查表，，由于速度v=3.17m/s,8级精度齿轮，查图得，轴上轴承不对称分布，且，查图得，齿宽。
取b=54mm,。
查表得
载荷系数
计算端面和纵向重合度：
由查图得，，取u=2.7
=158MP
根据材料热处理，图，则计算出许用应力
由图得，
验算弯曲疲劳强度
3.3.3.3V带轮传动设计
3.3.3.3.1第一对V带设计
（1）确定计算功率，查机械设计书表查得工况系数=1.3
由公式：
代入数据得=1.1×2.2=2.2kw，又因为转速为故由机械设计书图可以选择V带型号为Z型。
（2）确定带轮的基准直径并验算带速v
①初选小带轮的直径
根据V带带型由机械设计书表和表选取小带轮直径又因为
=，故取小带轮直径=
②验算带速
按机械设计书式验算带的速度
V==
③计算大带轮的基准直径
根据机械设计书式计算大带轮的基准直径
V带的传动比，取。
=。
根据机械设计书表8-8圆整=
④确定V带的中心距和基准长度
根据机械设计书式（8-20）
初定中心距=。
由机械设计书式
由机械设计书表选带的基准长度=按机械设计书式计算实际中心距
计算得:
。
⑤验算小带轮上的包角
满足V带包角要求。
⑥计算带的根数Z
计算单根V带的额定功率
由和，查机械设计书表得
根据，=2和Z型带查表得，查表得
，由表得，于是
计算V带根数Z
取2根V带。
⑦计算单根V带的初拉力的最小值
由表8-3得A型带的单位长度质量,所以
应使带的实际拉力。
⑧计算压轴力
压轴力的最小值为
。
（3）V带轮的设计要求
带轮的各轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使带的载荷分布较为均匀，结构工艺性好，无过大的铸造内应力，质量分布均匀，轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损。
（4）V带轮材料的选择
因为V带轮的转速则，转速较低，因此材料通常采用铸铁，常用材料为HT150或HT200。
（5）带轮的结构与尺寸
带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径选择带轮的结构形式，根据带的型号来确定带轮轮槽的尺寸。
设计如下：
当（轴径）时，可用实心式；当时，可采用腹板式；当同时时，可采用孔板式；当时可采用轮辐式。
（6）V带轮的轮槽
V带轮的轮槽与所选的V带的型号相对应，查《机械设计》书表
V带绕在带轮上以后发生弯曲变形，使V带工作面的夹角发生变化，为了使V带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密结合，将V带轮轮槽的工作面的夹角做成小于。
V带轮安装到轮槽中以后，一般不应超出带轮的外圆，也不应与轮槽底部接触，为此规定了轮槽基准直径到外圆和底部的最小高度和。
轮槽工作表面粗糙度为1.6或3.2。
表3带轮参数表
项目
符号
Y
Z
A
B
SPY
SPZ
SPA
SPB
基准宽度
5.3
8.5
11.0
14.0
基准线上槽深度
1.6
2.0
2.75
3.5
槽间距
80.3
120.3
150.3
190.4
第一槽对称面
至端面的距离
71
81
最小轮缘厚
5
5.5
6
7.5
带轮宽
外径
（7）主动带轮计算：
根据，第一槽对称面至端面的距离：
，槽间距：
，基准线上槽深度：
，，最小轮缘厚：
，基准宽：
。
取，，
轮缘宽度：
=。
在总要求范围内。
槽宽：
。
顶圆直径：
。
根据电动机轴径：
，轴伸长度：
。
，
取，取轮缘宽;。
而，所以采用实心式带轮。
从动带轮计算：
，从动轮的设计方法与主动轮基本相同，只是轮毂与轴配合处的直径由轴的直径确定。
第一槽对称面至端面距离：
，槽间距：
，基准线上槽深：
，，最小轮缘厚：
，基准宽：
。
取，，
轮缘宽度：
=。
在总要求范围内。
槽宽：
顶圆直径：
3.3.3.3.2第二对V带设计
（1）确定带轮的基准直径并验算带速v
①初选小带轮的直径
根据V带带型由机械设计书表和表选取小带轮直径又因为
=，故取小带轮直径=
②验算带速
按机械设计书式验算带的速度
V==
③计算大带轮的基准直径
根据机械设计书式计算大带轮的基准直径
V带的传动比，取。
=。
根据机械设计书表8-8圆整=
④确定V带的中心距和基准长度
根据机械设计书式（8-20）
初定中心距=。
由机械设计书式
由机械设计书表选带的基准长度=按机械设计书式计算实际中心距
计算得:
。
⑤验算小带轮上的包角
满足V带包角要求。
⑥计算带的根数Z
计算单根V带的额定功率
由和，查机械设计书表得
根据，=2和Z型带查表得，查表得
，由表得，于是
计算V带根数Z
取2根V带。
⑦计算单根V带的初拉力的最小值
由表8-3得A型带的单位长度质量,所以
应使带的实际拉力。
⑧计算压轴力
压轴力的最小值为
。
（2）V带轮的设计要求
带轮的各轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使带的载荷分布较为均匀，结构工艺性好，无过大的铸造内应力，质量分布均匀，轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损。
（3）V带轮材料的选择
因为V带轮的转速则，转速较低，因此材料通常采用铸铁，常用材料为HT150或HT200。
（4）带轮的结构与尺寸
带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径选择带轮的结构形式，根据带的型号来确定带轮轮槽的尺寸。
设计如下：
当（轴径）时，可用实心式；当时，可采用腹板式；当同时时，可采用孔板式；当时可采用轮辐式。
（5）V带轮的轮槽
V带轮的轮槽与所选的V带的型号相对应，查《机械设计》书表
V带绕在带轮上以后发生弯曲变形，使V带工作面的夹角发生变化，为了使V带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密结合，将V带轮轮槽的工作面的夹角做成小于。
V带轮安装到轮槽中以后，一般不应超出带轮的外圆，也不应与轮槽底部接触，为此规定了轮槽基准直径到外圆和底部的最小高度和。
轮槽工作表面粗糙度为1.6或3.2。
主动带轮计算：
根据，第一槽对称面至端面的距离：
，槽间距：
，基准线上槽深度：
，，最小轮缘厚：
，基准宽：
。
取，，
轮缘宽度：
=。
在总要求范围内。
槽宽：
。
顶圆直径：
。
根据电动机轴径：
，轴伸长度：
。
，
取，取轮缘宽;。
而，所以采用实心式带轮。
从动带轮计算：
，从动轮的设计方法与主动轮基本相同，只是轮毂与轴配合处的直径由轴的直径确定。
第一槽对称面至端面距离：
，槽间距：
，基准线上槽深：
，，最小轮缘厚：
，基准宽：
。
取，，
轮缘宽度：
=。
在总要求范围内。
槽宽：
顶圆直径：
这个带轮与减速器主动轴相连，由，可计算：
，
取。
，
，
，
取。
因为，所以采用实心式。
3.4机架设计
由于我所设计的钢筋校直机是个长方体形状，机架只要能架起钢筋校直机即可。
我采用的是钢板焊接的方式，将钢板焊接成为机架。
选用的是厚度为10mm宽度为100mm的钢板
4使用说明书（SM）
4.1型号与名称
钢筋校直机的型号：
JLJ.0型
名称：
钢筋校直机
4.2结构概述
图5结构示意图
1.电动机2.V带轮3.直齿轮4.压料轮5.送料轮6.主动轴7.机架
4.3主要技术参数
表4主要技术参数
项目
数据
校直钢筋范围
校直钢筋长度
≥45m/min
送料轮转速
94r/min
送料轮直径
150mm
电动机转速
940r/min
电动机功率
2.2kw
4.4使用与维护
钢筋校直机使用前先开动机器空转，看看机器是否有卡住显现，停止机器，检查送料轮与压紧轮是否有松动。
如果没有问题，则可以开始校直钢筋。
钢筋校直机工作时间长，对它的维护很重要，每周应对校直机的轴承加润滑油。
检修送料轮与压紧轮的螺栓是否拧紧，要及时拧紧。
5标准化审查报告（BS）
校直机的基本设计已经完成，现在对其图纸和一些数据进行标准化审查。
（1）图纸和文件所用的编号原则符合以下标准和有关规定：
JB/T5054.8—1991产品图样既涉及文件通用和借用件管理办法；
JB/T8823—1998机械工业企业计算机辅助管理信息分类编码导则；
（2）产品图样及设计文件符合以下标准和有关规定：
GB/T10609.1—1989技术制图标题栏；
GB/T10609.2—1989技术制图明细栏；
GB/T17825.2—1999技术制图比例；
GBN/T17825.10—1999CAD文件管理基本格式；
GB/T14689—1993技术制图图纸幅面和格式；
JB/T5054.6—2000产品图样及设计文件更改办法。
（3）零件中符合标准和有关规定
GB/T2766209深沟球轴承
GB/T93标准弹簧垫圈。
GB/T6170-2
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