一種新型鋼筋切斷機的設計

喻遠洋 彭 亮 楊加豪 榮家明 胡硯順

(湖南文理學院機械工程學院，湖南 常德 415000)

1 研究目的和意義

機械工業(yè)是國家的重點部門，它為國民經(jīng)濟提供耐用的消費品。機械設備在傳統(tǒng)和新興工業(yè)中起著重要作用，而這些設備的性能、質量和成本將對國民經(jīng)濟各領域的技術進步和經(jīng)濟效益產(chǎn)生重大影響。機械工程服務的部門龐大而且多樣化，例如，機械、工具、能源及材料生產(chǎn)部門都對其有需求；金屬與非金屬材料的性能與應用研究工程材料；研究熱能的產(chǎn)生、傳導和轉化的熱力學；研究具有獨立功能的各種機械部件的工作原理、結構、設計計算；金屬與非金屬成形，金屬與非金屬工程等的研究。包括生產(chǎn)設施的規(guī)劃和實施，機械產(chǎn)品的生產(chǎn)計劃和調試；制造技術的制定和實施；工具和模具的設計和制造；確定勞動和物資的定額。組織加工、組裝、調試、包裝、運輸；有效控制產(chǎn)品質量。機械制造業(yè)的經(jīng)營管理機械通常是由很多精密零件構成的復雜產(chǎn)品，具有獨特的成形和加工技術，有單品、小批量、中批量、批量、量產(chǎn)。機械制造業(yè)的銷售目標遍及所有行業(yè)、個人和家庭。另外，由于社會經(jīng)濟條件的影響，銷售量也有可能有很大的變動。因此，機械制造企業(yè)的管理和運營尤其復雜，對企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和運營的研究大多起源于機械行業(yè)。

這包括在選擇、訂貨、檢查、安裝、調試、操作、保養(yǎng)、修理、改造各行業(yè)中使用的機械和成套設備，以保證機械產(chǎn)品長期使用的可靠性和經(jīng)濟性。討論了機械產(chǎn)品的制造過程，特別是使用過程中發(fā)生的環(huán)境污染和自然資源的過度消耗問題及其對策。這是現(xiàn)代機械工程中特別重要的任務，而且越來越重要。機器有很多種，根據(jù)功能的不同，可以分為動力機器、材料搬運機器、破碎機器等。根據(jù)服務業(yè)的不同，可以分為農(nóng)業(yè)機械、礦山機械、紡織機械等。根據(jù)工作原理分為熱機器、流體機器、仿生機器等。另外，機器在研究、開發(fā)、設計、制造、應用等過程中，要經(jīng)過幾個不同的工作性質階段。根據(jù)這些階段，機械工程可以分為機械研究、機械設計、機械制造、機械應用和維修等若干相互聯(lián)系、相互協(xié)作的分支系統(tǒng)。

2 目前國內外的研究現(xiàn)狀

目前中國的鋼筋切斷機主要有4種類型：(1)橫式：橫式鋼筋切斷機屬于機械式傳動，其結構簡單，使用方便。(2)豎型：豎型棒材切斷機，供鋼筋加工線的固定使用。(3)電液式：電液式鋼筋切斷機主要由電機、油壓傳動系統(tǒng)、控制裝置、固定刀片等構成。(4)手動液壓式：手動液壓切割機的液壓系統(tǒng)由活塞、柱塞、液壓汽缸、壓力棒、引腳、旋轉彈簧、儲存筒和吸油閥等部件構成。從中國鋼筋切割機的整體水平與國際先進產(chǎn)品相比的結果來看，中國的鋼筋切割機仍顯落后，而且它的生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)品技術含量低，生產(chǎn)效率低。所以中國的鋼筋切斷機的發(fā)展空間非常廣闊，因此，中國業(yè)界的鋼筋切斷機應抓住機遇和技術，增加投資，不斷進行技術革新和新產(chǎn)品的研究、開發(fā)，重視產(chǎn)品的質量和售后服務水平的提高，縮小與海外的先進企業(yè)之間的差距。

3 鋼筋切斷機的結構設計

圖1 鋼筋切斷機的三維圖

這次設計的鋼筋切割機有3種方式使其減速，首先是帶式減速，其次是兩個齒輪減速，再次是傳動帶驅動，具有緩沖、吸收振動、穩(wěn)定運轉、低噪音、過載保護等優(yōu)點。車床的驅動結構是曲柄滑動器，如果使用手切，會導致工作量大、效率低、定位精度低，會給大批生產(chǎn)造成困難。動力從馬達輸出，通過減速系統(tǒng)傳遞，動力輸入到執(zhí)行機構。由于傳動系統(tǒng)是旋轉運動，所以鋼筋切割機構需要直線來回運動，為了實現(xiàn)該運動，采用曲柄滑動器機構、盤管凸輪從動機構、齒輪傳動機構等(下圖為三維建模圖)。

4 鋼筋切斷機中偏心軸的有限元應力應變分析

在橫式鋼筋切斷機中，承力的最關鍵零件是偏心軸。我們以偏心軸為例進行了壓力分析(圖2)。

圖2 偏心軸的三維圖

通過實驗分析得到鋼筋切斷機的重要零件偏心軸的有限元應力應變分析如圖3、圖4所示。

圖3 偏心軸的應力應變分析1

圖4 偏心軸的應力應變分析2

5 結語

本文設計的這個鋼筋切斷機的切斷鋼筋直徑為Ф32mm，抗拉強度為335mPa，兩刃的最大開口距離37mm；最小開口距離為5mm，切斷15次/min，構造簡單，使用起來較為順手，性能穩(wěn)定；隨著科學技術水平的提高，鋼筋切割機設備在性能、成本、技術上得到了提升。