173 鋼筋拉直機(jī)的設(shè)計(jì)
173 鋼筋拉直機(jī)的設(shè)計(jì),鋼筋,拉直,設(shè)計(jì)
前 言隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步,人們的生活水平的提高,人們對(duì)住房的要求有了不小的提高,由此帶動(dòng)了中國(guó)建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展。鋼筋作為建筑業(yè)中極為重要的建筑材料必定會(huì)大批量的生產(chǎn)和運(yùn)輸。運(yùn)輸中為了方便以及節(jié)省運(yùn)輸空間常常會(huì)將 10mm 以下鋼筋卷成直徑約為 1 米左右的鋼筋圈。但是,作成了盤狀的鋼筋不能作為建筑工程的材料,所以,我們必須有一樣工具能夠把彎曲的鋼筋拉直以方便施工。由此,可見(jiàn)鋼筋拉直機(jī)是必不可少的的機(jī)械,在建筑業(yè)中有很大的作用。本人設(shè)計(jì)的鋼筋拉直機(jī)就是以拉直被彎曲的鋼筋為目的的。由于,鋼筋的直徑不是很大,所以,鋼筋的切斷用專用的剪子就可以實(shí)現(xiàn)。該種鋼筋拉直機(jī)主要由電動(dòng)機(jī),減速器,卷筒,離合器和鋼絲繩組成。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,機(jī)身小,可由工作人員單一操作,而且操作簡(jiǎn)單(但要求操作人員進(jìn)行一定的安全技術(shù)培訓(xùn)) ,安全性比較高,可以在環(huán)境較差的條件下工作,在機(jī)構(gòu)方面本人力求簡(jiǎn)單普及,力求降低維修的難度從而為廣大工作者帶來(lái)了方便,這也是作為設(shè)計(jì)者的最為關(guān)心的事情。因此,在本設(shè)計(jì)的夾具設(shè)計(jì)中本人將鋼筋的彎曲工序和裝夾工序同時(shí)進(jìn)行,這樣可以節(jié)約時(shí)間,減小工作空間。本設(shè)計(jì)主要分為三個(gè)部分:第一是總體結(jié)構(gòu)的設(shè)想;第二是機(jī)體各組成部分的設(shè)計(jì);第三是總體的設(shè)計(jì)。 (在設(shè)計(jì)過(guò)程中多以普通卷?yè)P(yáng)機(jī)為參考設(shè)備)一、設(shè)計(jì)方案分析和擬訂設(shè)計(jì)方案的選擇應(yīng)首先滿足工作機(jī)的工作要求,此外,還應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,尺寸緊工作質(zhì)量和可靠性。我的設(shè)計(jì)方案是工作機(jī)采用齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)承載能力高,速度范圍大。瞬時(shí)傳動(dòng),加工方便,成本低廉,傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)方便等特點(diǎn),以保證工作機(jī)的傳動(dòng)比恒定。外廓尺寸小,工作可靠,效率高,是所有機(jī)械傳動(dòng)型式中最常見(jiàn)的一種傳動(dòng)型式。為了達(dá)到以上的要求,總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖-1:1——電動(dòng)機(jī);2——離合器和制動(dòng)器;3——減速箱;4——聯(lián)軸器;5——卷筒圖-1本設(shè)計(jì)(鋼筋拉直機(jī))的工作原理是通過(guò)電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)減速箱變速后帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn),從而使鋼絲繩卷入拉直鋼筋或放出。因?yàn)樵瓌?dòng)機(jī)與卷筒之間是剛性聯(lián)接的,卷筒的正反轉(zhuǎn)必須依靠電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn),要求電動(dòng)機(jī)是可逆轉(zhuǎn)的。- 2二、牽引件的選擇經(jīng)過(guò)本人在數(shù)處建筑工地的觀察以及對(duì)一些書籍的查閱,目前,大多數(shù)鋼筋拉直機(jī)都是以鋼絲繩為牽拉件。經(jīng)過(guò)查閱書籍和現(xiàn)場(chǎng)觀察鋼絲繩具有以下一些優(yōu)點(diǎn):有良好的各方向相同的撓性(過(guò)卷繞裝置時(shí),容易彎曲) ,承載能力大,經(jīng)受沖擊大和過(guò)載能力強(qiáng),自重輕以及在卷繞過(guò)程中平穩(wěn)、無(wú)噪音,并且運(yùn)動(dòng)速度不受限制,使用安全可靠,無(wú)突然斷裂的現(xiàn)象。當(dāng)然鋼絲繩還是有一些缺點(diǎn)的:經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用繩子的安全性會(huì)有較大的變化,如果工作人員不夠小心的話很容易發(fā)生事故。但是,綜合以上各點(diǎn),從安全性能等方面考慮,我選擇鋼絲繩作為鋼筋拉直機(jī)的牽拉件。2.1 鋼絲繩的選用.鋼絲繩的選用首先根據(jù)用途、承載情況、工作性質(zhì)和環(huán)境等條件選擇鋼絲繩的類型。然后再根據(jù)鋼絲繩工作時(shí)要承受的最大靜拉力 Smax,選擇鋼絲繩的直徑。即∑S 絲 ≧KS max/a式中 ∑S 絲 ——鋼絲繩中全部鋼絲破斷拉力總和;K——安全系數(shù),最小安全系數(shù)不小于 5.0;a——鋼絲繩折減系數(shù),對(duì)于 6W(19)繩,a=0.85。于是有 ∑S 絲 ≧ 5.5×6000/0.85=38823.5 N由表Ⅱ-3 [15]線接觸鋼絲繩 6W(19)型(GB1102 —74)中選取鋼絲繩直徑d=14.0mm。備注:(根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB5144—85 的規(guī)定,交捻 6×19 鋼絲繩報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)如下斷絲長(zhǎng)度范圍 6d 時(shí)為 10,30d 時(shí)為 19。 ) [15]2.2 鋼絲繩的連接.鋼絲繩的連接方法有很多,本設(shè)計(jì)采用的是繩卡固定法。即將鋼絲繩繞過(guò)套環(huán)后用繩卡固定。用繩卡固定時(shí),鋼絲繩直徑為 7~16mm 時(shí),繩卡數(shù)為三個(gè),間距應(yīng)等于(5~6)倍鋼絲繩直徑。用此法聯(lián)接處可達(dá)到自身強(qiáng)度地 80~90%。若繩卡裝反,則固定外強(qiáng)度會(huì)降至 75%以下。緊固繩夾時(shí)須考慮每個(gè)繩夾的合理受力,離套環(huán)最近處繩夾不得首先單獨(dú)堅(jiān)固,離套環(huán)最近的繩夾(第一個(gè)繩夾)應(yīng)盡可能地靠近套環(huán),但仍須保證繩夾的正確擰緊,不得損壞鋼絲繩的外層鋼絲。2.3 鋼絲繩夾的選擇由表 12.1-4[17]繩夾的型式和尺寸,查得當(dāng)鋼絲繩公稱直徑為 14 時(shí),A=29.0㎜,B=32㎜,C=61㎜,R=7.5㎜,H=72 ㎜。- 3三、卷筒的設(shè)計(jì)以及鋼絲繩的固定裝置卷筒是鋼筋拉直機(jī)用來(lái)卷繞鋼絲繩的卷繞裝置。卷筒將原動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)槲锲返闹本€運(yùn)動(dòng)。按鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數(shù),分為單層繞卷筒和多層繞卷筒。按卷筒的表面結(jié)構(gòu),分為光面卷筒和帶槽卷筒。由鋼絲繩的長(zhǎng)度,我選擇鑄鐵制成單層繞光面卷筒(如圖-2) ,它與鋼絲繩與卷筒的接觸面比較隨意。由于本機(jī)械 沒(méi)有特殊要求,因此用 HT200 鑄鐵鑄造即可。圖-2為了保證鋼絲繩的正常,安全的工作以及可以比較容易的更換,本人決定使用以壓板固定(如圖-3) 。此種固定法的特點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和鋼絲繩具有卷入有導(dǎo)入作用。圖-3四、電動(dòng)機(jī)的選擇4.1 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式要根據(jù)電源(交流或直流) ,工作條件(溫度﹑空間﹑尺寸等)和載荷特點(diǎn)(性質(zhì)大小﹑啟動(dòng)性能和過(guò)載情況)﹑轉(zhuǎn)速來(lái)選擇。由于本設(shè)計(jì)沒(méi)有特殊的要求,以及本設(shè)計(jì)本身的要求,本設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)均由 Y 系列電動(dòng)機(jī)中選出,Y 系列電動(dòng)機(jī)適用于不易燃﹑不易爆﹑無(wú)腐蝕性氣體的場(chǎng)合,以及要求具有較好啟動(dòng)性能的機(jī)械,在經(jīng)常啟動(dòng),制動(dòng)和反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。- 4最終本人選用了 Y 系列三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。4.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量由額定功率表示。所選用電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)稍大于工作要求的功率。若容量小于工作要求,則不能保證工作機(jī)正常工作,或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載,極易損壞;容量過(guò)大則增加成本從而造成浪費(fèi)。電動(dòng)機(jī)的容量主要由運(yùn)行時(shí)發(fā)熱條件限定,在不變或變化很小的載荷下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械,只要其電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不超過(guò)額定值,通常不必校驗(yàn)發(fā)熱和啟動(dòng)力矩。所需功率為: Pd= KW ?w式中:P d——工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率PW——工作所需輸入功率——電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率 ?工作機(jī)所需功率 Pw 應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算求得,Pw= KW 或 Pw= KW Fv?10Tn?950式中:F——工作機(jī)的阻力,N;v——工作機(jī)的線速度, m/s;T——工作機(jī)的阻力矩, N.mnw——工作機(jī)的轉(zhuǎn)速,r/min;w——工作機(jī)的效率。?總效率 按下式計(jì)算: n?321?其中 分別為傳動(dòng)裝置中的每一傳動(dòng)副,每對(duì)軸承,每個(gè)聯(lián)軸器。??由表 2-6[15]查得,鋼絲繩平均速度為 30-36m/min(JJK-2 型) 。取 v=0.6m/min。工作機(jī)的(卷筒)的轉(zhuǎn)速 nk 功率 Pw 為nk=44.7 r/minPw=3.325 KW- 5由表 8-2[4]查得,在傳動(dòng)裝置中,兩對(duì)齒輪傳動(dòng)每對(duì)齒輪的效率 =0.97,卷筒效率1?=0.96,四對(duì)軸承每對(duì)軸承的效率 =0.98,兩個(gè)聯(lián)軸器每個(gè)的效率 =0.99。2?3?4總效率為: =0.9722431??電動(dòng)機(jī)輸出功率為Pd= =3.58kww4.3 選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)對(duì) Y 系列電動(dòng)機(jī),通常多選用同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 或 1000r/min 的電動(dòng)機(jī),如無(wú)特殊需要,不選低于 750r/min 的電動(dòng)機(jī)。這里我綜合電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格以及總的傳動(dòng)比的特點(diǎn)及大小,我選用 960r/min 的電動(dòng)機(jī)。由表 9-39[4]查得,可選取 Y132M1-6 型電動(dòng)機(jī)。Y132M1-6 n=960r/min P=4KW m=71kg 五、減速器的設(shè)計(jì)5.1 選擇減速器的類型在本設(shè)計(jì)中選擇的是二級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器,它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但齒輪相對(duì)軸承的位置不對(duì)稱,因此軸應(yīng)具有較大剛度。高速軸齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端,這樣軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形將能減緩軸在彎矩作用下產(chǎn)生彎曲變形所拉起的載荷沿齒寬分布不均勻的現(xiàn)象,本產(chǎn)品適用于載荷比較平穩(wěn)的場(chǎng)合。5.2 計(jì)算總傳動(dòng)比和各級(jí)傳動(dòng)比總傳動(dòng)比為 i=n/ nk =960/44.7=21.8因?yàn)槭驱X輪傳動(dòng),由表 6-134[17]查得,高速級(jí)傳動(dòng)比 i1=4.5,低速級(jí)傳動(dòng)比 i2=4.5,實(shí)際總傳動(dòng)比為i, =i1i2=4.3×5.0=21.5傳動(dòng)比誤差為Δi= =1.42%40~50mm,尺寸系數(shù) εσ=0.84,ε r=0.78,由附錄表 5 中查出,當(dāng) σB=590mpa,Ra=3.2μm時(shí),表面狀態(tài)系數(shù) β=0.94 故(K σ) D=kσ/βεσ=2.50/(0.94×0.84)=3.17Kτ) D=kτ/βτ=1.80/(0.94×0.78)=2.45D 處只有過(guò)盈配合所以:(K σ) I=kσ/βεσ=2.50/(0.94×0.84)=3.17Kτ) I=kτ/βτ=1.80/(0.94×0.78)=2.45八,求安全系數(shù)。設(shè)按無(wú)限壽命(K N=1)計(jì)算公式為:SσI=σ-1/(kσ/βεσ·σac+φdσm)=1.71SσD=σ-1/(kσ/βεσ·σaD+φdσm)=1.78SτI=τ-1/(kτ/βετc·τac+φτσmc)=8.78SτD=τ-1/(kτ/βετD·τa+φτσmc)= 140/(2.45×6.7+0.1 ×6.7)=8.19復(fù)合安全系數(shù):S I=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=1.74SD=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=1.69兩個(gè)截面得安全系數(shù)均大于許用安全系數(shù),軸強(qiáng)度安全,所以軸是合格的。軸一的設(shè)計(jì)(1)軸徑的粗選- 15τT=T/WT=T2/0.2d3≤[τ] Td≥c*(p/n) 1/3=115*(3.96/960) 1/3=18.4mm因此選 d=20mm圖-9安裝 圓錐滾子軸承,因?yàn)榘惭b處的 為 25mm 所以選用的型號(hào)為 7305E 的軸承,其中D=62mmB=17mm C=15mma=13mmE=50.6mm(兩端安裝一樣的軸承)Ft1=2*T2/d2=0.039*106*2/60=1300NFr1= Ft2*tgα°=1300*tg20°=473.2N由此可知軸的總長(zhǎng)為:L=202mm( 2) .軸 的 受 力 分 析 圖 :圖-10從水平面受力來(lái)看(水平受力圖)圖-11FAH+ FBH= Ft 51* Ft= FBH*202- 16FAH =971.8N FBH=328.2NC 點(diǎn)彎矩 MCH= FAH*51=49561.8N.mmD 點(diǎn)彎矩 MDH= FBH*26=25266.8N.mm從垂直面來(lái)看圖-12FAV+ FBV= Fr. Fr*51= FBV*LFAV=353.8N FBV=119.4NC 點(diǎn)彎矩 MCV= FAV*51=18043.8 N.mmD 點(diǎn)彎矩 MDV= FBV*26=9198.8 N.mm合成彎矩圖-13C 點(diǎn)合成彎矩: Mc=(MCH2+MCV2)0.5=52744.2N.mmD 點(diǎn)合成彎矩: Mc=(MDH2+MDV2)0.5=26889.2N.mmT2=39000N.mm由此可知軸的結(jié)構(gòu)中 D-D . C-C 受的力比較大最有可能因應(yīng)力集中而形成危險(xiǎn)截面。當(dāng)量彎矩由[3]可知 α=0.6。MC′=[MC2+(aT)2]0.5=57701.9N.mmMD′=[MD2+(aT)2]0.5=35645.3N.mm(3).下面我們對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。由表 2-5[3],當(dāng) 45 鋼 σB=590MPa 時(shí)按表 2-7[3],以插值法得 [σ-1b]=54MPaσ`C= MC′/W= MC′/0.1d3=24.2 MPaσ`D= MD′/W= MD′/0.1d3=19.5 MPa- 17由此可知本設(shè)計(jì)十分安全,所有截面都十分合格。(4) ,安全系數(shù)得校核計(jì)算。因?yàn)?C,D 兩點(diǎn)都受到了較大得應(yīng)力,應(yīng)力集中。下面來(lái)對(duì)著兩個(gè)截面進(jìn)行安全系數(shù)校核。由表 2-5[3]查得 45 號(hào)鋼正火,回火處理時(shí)。τ-1=140 MPa σ-1=255 MPa由表 2-2 [3]查得等效系數(shù) φτ=0.1, φσ=0.2由前面可知 D ,C 兩截面得應(yīng)力合成彎矩,轉(zhuǎn)矩分別為: D 點(diǎn)合成彎矩: Md=(MDH2+MDV2)0.5=24983.2N.mmC 點(diǎn)合成彎矩: Mc=(McH2+McV2)0.5=51007.4N.mmT1=39000N.mmC 處有鍵槽,所以由附錄 7[3]可知抗彎截面系數(shù) W 和抗扭截面系數(shù) WT。 (下面是計(jì)算公式及結(jié)果)WC=πdC3/32-[bt(dC-t)2/2dC]=2290.2mm3WTC=πdC3/16-[bt(dC-t)2/2dC]=4940.9mm3選用 A 型圓頭普通鍵:b×h=8×7,L=40mmt=4mm,t`=3.3mm彎曲應(yīng)力幅:σ a=σ= MC/W=22.2MPa彎曲平均應(yīng)力:σ m=0扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力:τ=T 2/ WTC=7.9MPa切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力:τ a=τm=τ/2=3.95MPa因?yàn)?D 處沒(méi)有鍵槽由表可知:WD=πdD3/32=1757.6mm3WTD=πdD3/16=3515.2mm3彎曲應(yīng)力幅:σ a=σ= MD/W=14.2 MPa彎曲平均應(yīng)力:σ m=0扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力:τ=T 2/ WTD=11.1MPa切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力:τ a=τm=τ/2=5.55MPa(6) ,求綜合影響系數(shù)。因(k σ) D=kσ/βεσ和(k τ) D=kτ/βετ,C,D 兩截面上有鍵槽和過(guò)盈配合兩種產(chǎn)生應(yīng)力集中的因素,故應(yīng)比較兩者的有效應(yīng)力集中系數(shù),從中取大植計(jì)算。C 面 鍵槽對(duì)軸的有效應(yīng)力集中系數(shù),由附錄表 1[3]中查出(用插植法) ,當(dāng)σB=590MPa,A 型鍵槽時(shí),K σ=2.50,Kτ=1.80;過(guò)盈配合對(duì)軸的有效應(yīng)力系數(shù),當(dāng)σB=590MPa,配合為 H7/r6 時(shí),K a=2.50,Kτ=1.80.因過(guò)盈配合的有效應(yīng)力集中系數(shù)均比鍵槽大,取過(guò)盈配合是的有效應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算,由附錄表 4[3]中查出,當(dāng)材料為碳鋼,毛坯直徑>30~40mm ,尺寸系數(shù) εσ=0.88,ε r=0.81,由附錄表 5[3]中查出,當(dāng)σB=590mpa,Ra=3.2μm時(shí),表面狀態(tài)系數(shù) β=0.94 故(K σ) C=kσ/βεσ=2.50(Kτ) C=kτ/βτ=1.80/(0.94×0.78)=1.80- 18D 處只有過(guò)盈配合所以:(K σ) D=kσ/βεσ=3.02(Kτ) D=kτ/βτ=2.36(7) ,求安全系數(shù)。設(shè)按無(wú)限壽命(K N=1)計(jì)算公式為:SσC=σ-1/(kσ/βεσ·σac+φdσm)=3.80SσD=σ-1/(kσ/βεσ·σaD+φdσm)=5.95SτC=τ-1/(kτ/βετc·τac+φτσmc)= 14.4SτD=τ-1/(kτ/βετD·τa+φτσmc)= 10.35復(fù)合安全系數(shù):S C=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=3.7SD=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=5.16兩個(gè)截面得安全系數(shù)均大于許用安全系數(shù),所以軸是合格的。軸強(qiáng)度安全。軸三的設(shè)計(jì)(1) .軸徑的粗選如同軸一一樣,為了工作以及設(shè)計(jì)維修方便,軸選用了一樣的材料τT=T/WT=T2/0.2d3≤[τ] Td≥c*(p/n) 1/3=115*(3.57/44.7) 1/3=49.5mm因此選 d=50mm圖-14安裝 圓錐滾子軸承,因?yàn)榘惭b處的 為 50mm 所以選用的型號(hào)為 2007511E 的軸承,其D=26.75mm B=25mm C=21mm a=22.5mm E=82.8mm(兩端安裝一樣的軸承)Ft1=2*T3/d2=4736.2NFr1= Ft3*tgα°=2037.1N由此可知軸的總長(zhǎng)為:L=183mm- 19(2).軸的受力分析圖:圖-15從水平面受力來(lái)看(水平受力圖)圖-16FAH+ FBH= Ft 56.5* Ft= FBH*183FAH =3273.9N FBH=1462.3NC 點(diǎn)彎矩 MCH= FAH*56.5=184975.4N.mmD 點(diǎn)彎矩 MDH= FBH*16.5=54019.4N.mm從垂直面來(lái)看圖-17- 20FAV+ FBV= Fr. Fr*56.5= FBV*LFAV=1408.2N FBV=628.9NC 點(diǎn)彎矩 MCV= FAV*56.5=79563.3 N.mmD 點(diǎn)彎矩 MDV= FBV*16.5=23235.3 N.mm合成彎矩圖-18C 點(diǎn)合成彎矩: Mc=(MCH2+MCV2)0.5=201360.9N.mmD 點(diǎn)合成彎矩: Mc=(MDH2+MDV2)0.5=58804.5N.mmT3=763000N.mm由此可知軸的結(jié)構(gòu)中 D-D . C-C 受的力比較大最有可能因應(yīng)力集中而形成危險(xiǎn)截面。當(dāng)量彎矩圖-19由[3]可知 α=0.6。MC′=[MC2+(aT)2]0.5=500127.0N.mmMD′=[MD2+(aT)2]0.5=461561.3N.mm(4) ,下面我們對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。由表 2-5[3],當(dāng) 45 鋼 σB=590MPa 時(shí)按表 2-7[3],以插值法得 [σ-1b]=54MPaσ`C= MC′/W= MC′/0.1d3=27.03 MPaσ`D= MD′/W= MD′/0.1d3=27.74 MPa由此可知本設(shè)計(jì)十分安全,所有截面都十分合格。(5) ,安全系數(shù)得校核計(jì)算。因?yàn)?C,D 兩點(diǎn)都受到了較大得應(yīng)力,應(yīng)力集中。下面來(lái)對(duì)著兩個(gè)截面進(jìn)行安全系數(shù)校核。由表 2-5[3]查得 45 號(hào)鋼正火,回火處理時(shí)。τ-1=140 MPa σ-1=255 MPa由表 2-2[3] 查得等效系數(shù) φτ=0.1, φσ=0.2- 21由前面可知 D ,C 兩截面得應(yīng)力合成彎矩,轉(zhuǎn)矩分別為: D 點(diǎn)合成彎矩: Md=(MDH2+MDV2)0.5=58804.5N.mmC 點(diǎn)合成彎矩: Mc=(McH2+McV2)0.5=201360.9N.mmT3=763000N.mmC 處有鍵槽,所以由附錄 7 可知抗彎截面系數(shù) W 和抗扭截面系數(shù) WT。 (下面是計(jì)算公式及結(jié)果)WC=πdC3/32-[bt(dC-t)2/2dC]=18256.3mm3WTC=πdC3/16-[bt(dC-t)2/2dC]=39462.1mm3選用 A 型圓頭普通鍵:b×h=18×11,L=70mmt=7mm,t`=4.4mm彎曲應(yīng)力幅:σ a=σ= MC/W=11.03MPa彎曲平均應(yīng)力:σ m=0扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力:τ=T 2/ WTC=19.34MPa切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力:τ a=τm=τ/2=9.67MPa因?yàn)?D 處沒(méi)有鍵槽由表可知:WD=πdD3/32=16637.5mm3WTD=πdD3/16=33275.0mm3彎曲應(yīng)力幅:σ a=σ= MD/W=3.53 MPa彎曲平均應(yīng)力:σ m=0扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力:τ=T 2/ WTD=22.93MPa切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力:τ a=τm=τ/2=11.47MPa(6) ,求綜合影響系數(shù)。因(k σ) D=kσ/βεσ和(k τ) D=kτ/βετ,C,D 兩截面上有鍵槽和過(guò)盈配合兩種產(chǎn)生應(yīng)力集中的因素,故應(yīng)比較兩者的有效應(yīng)力集中系數(shù),從中取大植計(jì)算。C 面 鍵槽對(duì)軸的有效應(yīng)力集中系數(shù),由附錄表 1[3]中查出(用插植法) ,當(dāng) σB=590MPa,A型鍵槽時(shí),K σ=2.50,Kτ=1.80;過(guò)盈配合對(duì)軸的有效應(yīng)力系數(shù),當(dāng) σB=590MPa,配合為H7/r6 時(shí),K a=2.50,Kτ=1.80.因過(guò)盈配合的有效應(yīng)力集中系數(shù)均比鍵槽大,取過(guò)盈配合是的有效應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算,由附錄表 4[3]中查出,當(dāng)材料為碳鋼,毛坯直徑>50mm,尺寸系數(shù) εσ=0.78 εr=0.74,由附錄表 5[3]中查出,當(dāng) σB=590mpa,Ra=3.2μm時(shí),表面狀態(tài)系數(shù) β=0.94 故(K σ) C=kσ/βεσ=3.41Kτ) C=kτ/βτ=2.59D 處只有過(guò)盈配合所以:(K σ) D=kσ/βεσ=3.28Kτ) D=kτ/βτ=2.52(7) ,求安全系數(shù)。設(shè)按無(wú)限壽命(K N=1)計(jì)算公式為:SσC=σ-1/(kσ/βεσ·σac+φdσm)=6.8- 22SσD=σ-1/(kσ/βεσ·σaD+φdσm)=22SτC=τ-1/(kτ/βετc·τac+φτσmc)=5.4SτD=τ-1/(kτ/βετD·τa+φτσmc)= 4.7復(fù)合安全系數(shù):S C=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=4.2SD=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=4.6兩個(gè)截面得安全系數(shù)均大于許用安全系數(shù),所以軸是合格的。軸強(qiáng)度安全。卷筒軸安全性的經(jīng)驗(yàn)算合格。5.6 箱體的設(shè)計(jì)箱蓋和箱座是用螺栓聯(lián)結(jié)成一整體。這種箱體結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便,因此應(yīng)用較為廣泛。具體尺寸如下。減速器我選用材料是 HT200 的鑄造箱體。名稱 符號(hào) 尺 寸 關(guān) 系 結(jié)果/mm箱座壁厚 δ 0.025a+3≥8 9箱蓋壁厚 1?0.8δ≥8 8箱蓋凸緣厚度 b15.?12.箱座凸緣厚度 1.5δ 13.5箱座底凸緣厚度 21.222.5地腳螺釘直徑 fd0.036a+12 25地腳螺釘數(shù)目 na≤250 時(shí),n=4 8軸承旁連接螺栓直徑 1dfd75.015蓋與座連接螺栓直徑 2??f6?10連接螺栓 的間距2dl150-200 120視孔蓋螺釘直徑 4d??fd4.036, , 至外箱f12壁距離1C查表30, 至凸緣邊緣fd2距離2查表25- 23外箱壁至軸承座端面距離 1l??1052??C40大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離Δ1 > ?. 10齒輪端面與內(nèi)箱壁距離Δ2 >δ 12箱蓋,箱座肋厚 m1m ?85.0,.11?mm=m1=8連接螺栓直徑 d 10通孔直徑 d? 11沉頭座直徑 D 22底座底面至軸中心線高度H 175表-2六、聯(lián)軸器的選擇卷筒軸與減速器的低速軸之間是用聯(lián)軸器聯(lián)接的。聯(lián)軸器是連接軸或軸與其他回轉(zhuǎn)件的一種裝置,使它們?cè)趥鬟f運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力過(guò)程中一起回轉(zhuǎn)而不脫開(kāi)。聯(lián)軸器主要有機(jī)械式、液力式、和電磁式三種。機(jī)械式聯(lián)軸器是應(yīng)用最廣泛的聯(lián)軸器,它借助于機(jī)械構(gòu)件相互間的機(jī)械作用力來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器可以根據(jù)所聯(lián)軸徑、所傳遞的轉(zhuǎn)矩和軸的轉(zhuǎn)速,從有關(guān)手冊(cè)中選擇合適的型號(hào)。由前述可知,低速軸的轉(zhuǎn)矩 T3=763000 N.mm,轉(zhuǎn)速n3=44.7 r/min,所聯(lián)軸徑 d=50㎜。本設(shè)計(jì)選用的是凸緣聯(lián)軸器,這種聯(lián)軸器可傳遞較大轉(zhuǎn)矩,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,容易維護(hù),但要求凸緣端面與軸線有較高的垂直度。6.1 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩TC=KT選擇工作情況系數(shù) K,查表 14-1[3],取 K=1.5,則計(jì)算轉(zhuǎn)矩TC=KT=1.5×763000=1144500 N.mm 6.2 選擇聯(lián)軸器的型號(hào)查[17],根據(jù)軸徑和計(jì)算轉(zhuǎn)矩,最后選用凸緣聯(lián)軸器的型號(hào)為 YLD11。七、離合器的確定電動(dòng)機(jī)軸與減速器的高速軸之間是用離合器聯(lián)接的。離合器在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),把原動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工作機(jī),并可隨時(shí)分離或接合工作機(jī).因?yàn)殡x合器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中可隨時(shí)接合或分離,由相關(guān)材料可知離合器的要求為:- 241.工作可靠,接合平穩(wěn),分離迅速;2.操作和維修方便;3.外廓尺寸小,重量輕;4.抗磨性和散熱性能好。本設(shè)計(jì)選用的是矩形齒牙嵌式離合器(如圖 20) ,其特點(diǎn)為:制造容易,接合,脫開(kāi)較困難,停車時(shí)可不關(guān)機(jī),開(kāi)機(jī)時(shí)啟動(dòng)平穩(wěn)適于頻繁開(kāi)機(jī)。為了便于接合,常采用較大的牙間間隙。此離合器適用于重載可傳遞雙向載荷。一般用于不經(jīng)常離合的傳動(dòng)中。應(yīng)在靜止或轉(zhuǎn)差在 10r/min 以下接合。材料為 20Cr,滲碳(0.5-1.0mm)表面硬度HRC=56~62,多應(yīng)用于中等尺寸的高轉(zhuǎn)速合中等單位壓力的離合器。根據(jù)所聯(lián)軸徑d=20mm,由 [17]查得 D=50㎜,D 1=35㎜,d=20㎜,h+0.3=4.3㎜,h 1=5㎜,ψ=36 。 ,γ=5 。 ,K (-0.1) =15.04㎜,K 1(-0.1) =15.45㎜,齒數(shù) z=5,同時(shí)接觸齒數(shù)z`=3。矩 形 齒φ φαh1d圖-20離合器的校核牙面上的壓強(qiáng) P=2KT/zD0A ………… ①牙根彎曲應(yīng)力 σ b=KTh/zD0W ……… ②式中:A——每個(gè)牙的接觸面積,mm 2;D0——牙所在圓環(huán)的平均直徑,mm;h——牙的高度,mm;z——牙的數(shù)目;W——牙根部的抗彎截面系數(shù),mm 3,W=a 2b/6。- 25因此,A=h(D-D 1)/2=4.3×(50-35)/2=32.25 mm 2D0=(D+D 1)/2=(50+35)/2=42.5 mma=πD 0/2z+htgα=π×42.5/2×5+4.3*tg5 。 =13.7mmb=(D-D 1)/2=(50-35)/2=7.5 mmW=13.72×7.5/6=234.6 mm3將以上數(shù)據(jù)代入式①、②中,得P=2×1.5×39×103/(5×42.5×32.25)=17 MPaσ b=1.5×39×103×4/(5×42.5×234.6)=4.35 MPa在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)接合,取[P]=40MPa,[σ b]= σ S/3.5=400/3.5=114MPa,按牙面比壓和牙根彎曲強(qiáng)度均小于許用值,離合器強(qiáng)度合格。牙齒嚙合的摩擦角合格。八、選擇滑動(dòng)軸承卷筒的速度 v=0.6m/s 和 pmax=6200N/mm2,屬于低速中載,查表 10-1[1],故選用代號(hào)為 ZHSi80-3-3 黃銅,其使用性能為:[p] max=12N/mm2,[v]max=2m/s,[pv]=10Nm/(s·mm2),最高工作溫度為 200°,C 軸頸硬度為 200HB.8.1 軸承寬度的確定 軸承寬度 B 可以根據(jù)寬徑比 B/d=0.6-1.5 來(lái)確定。B/d 值過(guò)小,則潤(rùn)滑油易從軸承兩端流失,致使?jié)櫥涣迹p加??;B/d 過(guò)大,則潤(rùn)滑油流失的路程長(zhǎng),摩擦熱不能很快擴(kuò)散降溫,使軸承溫度升高,而且當(dāng)軸撓曲或偏斜時(shí)勢(shì)必造成軸瓦兩端嚴(yán)重磨損。故選B/d=1.2。8.2 檢驗(yàn)軸頸的圓周速度設(shè)軸頸的圓周速度為 v,軸承摩擦系數(shù)為 f,則 fpv 就是軸承單位時(shí)間面積是的摩擦功,摩擦功轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?。通常摩擦系?shù)與軸承局部接觸,此時(shí)即使平均比壓 p 較小,p和 pv 值都小于許用值,但也可能由于軸頸圓周速度過(guò)高而使軸承局部過(guò)度磨損或膠合。因此,當(dāng)安裝精度較差,軸的彈性變形較大和軸承寬徑比較大時(shí),還需檢驗(yàn)軸頸圓周速度 v 值。V=0.6×0.025=0.015m/s<[v]max 此數(shù)值遠(yuǎn)小于規(guī)定值,十分安全8.3 選擇軸承的配合 滑動(dòng)軸承根據(jù)不同的使用要求,為了保證一定的旋轉(zhuǎn)精度,必須合理地選擇軸承的- 26配合,以保證有一定的間隙。軸頸與軸承孔間的間隙 x,是按以下原則來(lái)選擇的:轉(zhuǎn)速愈高,軸承中的間隙應(yīng)該愈大;在相同的情況下,載荷越大,軸承間隙應(yīng)當(dāng)小一些。由本軸的特點(diǎn)以及數(shù)據(jù)可知 x=(0.0007~0.0012)d=0.035~0.06mm8.4 滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇滑動(dòng)軸承必須要潤(rùn)滑劑用來(lái)降低摩擦和磨損,以提高軸承的效率;潤(rùn)滑劑是工作介質(zhì),同時(shí)對(duì)軸承起冷卻作用。潤(rùn)滑油是滑動(dòng)軸承中應(yīng)用最廣泛的潤(rùn)滑劑,因此選潤(rùn)滑油作為潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑的使用原則為:當(dāng)轉(zhuǎn)速高、比壓 p 小時(shí),可選粘度 μ 較低的油;反之,當(dāng)轉(zhuǎn)速低,比壓大時(shí),應(yīng)選粘度 μ 較高的油。由于軸頸速度:v=0.6×0.025=0.015m/s,表 10-7[1],選 70 號(hào)機(jī)械油作為潤(rùn)滑劑。九、夾具的設(shè)計(jì)夾具是鋼筋拉直機(jī)不可或缺的部分。夾具的好壞對(duì)拉直機(jī)的效率以及安全由十分大的影響。夾具的夾緊方法主要有:利用螺旋的夾緊方法、利用凸輪的夾緊方法、利用連桿的夾緊方法、利用握力的夾緊方法、利用彈簧的夾緊方法、利用液壓的夾緊方法以及利用電磁力夾緊的方法等等。這些方法各有各的長(zhǎng)處,在此設(shè)計(jì)中,夾具是由三個(gè)部分組成:1.有一個(gè)將鋼筋卡死的鑄鐵棒,在鐵棒的某處有一通孔可將鋼筋裝入。2.一個(gè)球體為主體,其中有兩個(gè)通孔一大一小,小的為裝入鋼筋的進(jìn)口,大的則是鐵棒的裝入處。3.還有一小鐵棒是鋼筋裝夾好了之后用于固定打鐵棒。 (本夾具的具體工作原理和元件可參考夾具圖)其中夾緊鐵棒的進(jìn)出可用錘子解決。本夾具的材料為:KTZ60-3- 27圖-21(球體和鐵棒之間有一定間隙)這套夾具的特點(diǎn)是:裝夾原理比較簡(jiǎn)單,其零部件可以通過(guò)鑄造生產(chǎn),而且對(duì)工作表面沒(méi)有什么要求,另外本夾具將零件的裝夾及彎曲有機(jī)的結(jié)合起來(lái)了本產(chǎn)品,可降低成本,節(jié)省了時(shí)間是適合我國(guó)國(guó)情和我省現(xiàn)狀的。十、機(jī)座的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中,鋼筋拉直機(jī)的機(jī)座是鑄造而成的,其鑄造材料為:珠光體可鍛鑄鐵其牌號(hào)為 KTZ60-3,本材料韌性較低,但強(qiáng)度大,硬度高,耐磨性好,且加工性良好,可用來(lái)代替中,低碳鋼等是機(jī)械工業(yè)中極具發(fā)展前途的結(jié)構(gòu)材料?,F(xiàn)把底座設(shè)計(jì)成一個(gè)整體,在放置鋼筋拉直機(jī)的地方澆一塊帶有鏍孔的水泥平地,然后用鑼釘直接把底座固定在水泥地上,其結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的機(jī)座尺寸、減速器的箱體尺寸、聯(lián)軸器的尺寸、離合器的尺寸、滑動(dòng)軸承的尺寸、制動(dòng)器的尺寸以及卷筒的尺寸來(lái)確定。還要考慮到各個(gè)部件間的間隙和結(jié)構(gòu)緊湊性等因素。底座上各個(gè)鏍紋孔的位置由各部件的尺寸來(lái)確定。底座結(jié)構(gòu)和尺寸如圖 22:- 28圖-22- 29總結(jié)在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)行過(guò)程中,我學(xué)到了許多的新知識(shí),并且對(duì)以前的老知識(shí)也有了很好的回憶及總結(jié),更體會(huì)到了設(shè)計(jì)過(guò)程中的艱辛與。大一大二學(xué)習(xí)的東西,由于挺長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)用了,第一次用的時(shí)候覺(jué)得挺陌生的,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的復(fù)習(xí)后,仍然遇到了許多問(wèn)題,非常感謝指導(dǎo)老師對(duì)自己的悉心指教。經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的鍛煉與實(shí)踐,自己對(duì)大學(xué)里所學(xué)知識(shí)又有了新的理解,并且感覺(jué)在使用 AUTOCAD 等制圖軟件的水平方面有一定的提高。但是同時(shí)自己也看到了自己更多的不足之處, 我想這正是進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的吧!由于時(shí)間的倉(cāng)促以及本人知識(shí)能力的有限,在這份畢業(yè)設(shè)計(jì)中,難免會(huì)有不少欠缺的地方,請(qǐng)老師不吝指正。- 30參考文獻(xiàn)1 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)問(wèn)題解析》編著:汪琪,中國(guó)致公出版社出版。19972 《畫法幾何及工程制圖》編著:中國(guó)紡織大學(xué)工程圖學(xué)教研室等,上??茖W(xué)技術(shù)出版社出版。19973 《機(jī)械設(shè)計(jì)》主編:清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械學(xué)系設(shè)計(jì)工程研究室,吳宗澤 主編,王序云 高志 副主編,高等教育出版社出版。20014 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》主編:席偉光 揚(yáng)光 李波,高等教育出版社出版。20025 《材料力學(xué)》主編:劉鴻文,高等教育出版社出版。 (第四版,上下冊(cè))20016《鋼筋工程》編著:傅鐘鵬,中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版。19877《鋼筋工》中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版。19858《理論力學(xué)》編著:哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論理論力學(xué)教研組,高等教育出版社出版。 (第五版上下冊(cè))20019 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》主編:王啟平,哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社出版。200310. 《實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫:《實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組,機(jī)械工業(yè)出版社出版。 (第二版上下冊(cè))199111 《機(jī)械設(shè)計(jì)常用元件手冊(cè)》編寫:劉仁家等,機(jī)械工業(yè)出版社出版。199112 《機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)》主編:成大先,北京化學(xué)工業(yè)出版社出版。199713 《建筑機(jī)械》主編:王慰椿,河海大學(xué)出版社出版,198914《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ,燃料化學(xué)工業(yè)出版社出版,197015《公差與配合手冊(cè)》 (修訂本) ,北京出版社出版,199516 《鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》主編:王金華,機(jī)械工業(yè)出版社出版,198317《機(jī)械工程手冊(cè)》 (第二版) ,編寫:機(jī)械工程手冊(cè)編委會(huì),機(jī)械工業(yè)出版社出版,199518 《簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ,編寫:東北工學(xué)院《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組,冶金工業(yè)出版社出版,1984機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)19《機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè)》主編:江耕華 胡來(lái)瑢 陳啟松,煤炭工業(yè)出版社出版,1983
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編號(hào):146004
類型:共享資源
大?。?span id="s3d7s7i" class="font-tahoma">860.68KB
格式:RAR
上傳時(shí)間:2017-10-26
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積分
- 關(guān) 鍵 詞:
-
鋼筋
拉直
設(shè)計(jì)
- 資源描述:
-
173 鋼筋拉直機(jī)的設(shè)計(jì),鋼筋,拉直,設(shè)計(jì)
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