數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)設(shè)計(jì)

濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE26-1前言1.1課題的背景和意義伴隨著建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，建筑鋼筋的用量在迅速增加，建筑行業(yè)大都趨于使用帶肋鋼筋(螺紋鋼筋)。該鋼筋大都為圓形盤料，鋼筋彎曲較大，無法直接使用，因此就需要對其進(jìn)行調(diào)直。當(dāng)今建筑工地大都使用人力或半自動(dòng)化這些傳統(tǒng)方式對盤料鋼筋進(jìn)行調(diào)直剪切。此種方法不僅耗費(fèi)大量人力物力而且勞動(dòng)生產(chǎn)效率很低。傳統(tǒng)的調(diào)直方法已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)則應(yīng)運(yùn)而生，它是一種高效率、高質(zhì)量的鋼筋加工設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)鋼筋的定尺剪切。數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)的自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率高，鋼筋的調(diào)直質(zhì)量好，與傳統(tǒng)方式相比可以節(jié)省大量的人力物力，其中最重要的是調(diào)直的精度高，質(zhì)量好，可以實(shí)現(xiàn)無劃傷調(diào)直，大大提高了被調(diào)直鋼筋的質(zhì)量。它在提高建筑工程質(zhì)量上起著十分重要的作用，同時(shí)對加快建筑生產(chǎn)和建工速度，也具有十分重要的作用。1.2國內(nèi)外調(diào)直理論研究及發(fā)展現(xiàn)狀國外在調(diào)直理論和技術(shù)的研究方面起步比較早，具有一定程度廣泛性，并且取得了顯著的研究成果。與此同時(shí)國外的許多研究成果已經(jīng)被應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，并產(chǎn)生了相當(dāng)可觀的的經(jīng)濟(jì)效益。國外一些調(diào)直技術(shù)發(fā)展較發(fā)達(dá)的國家，已經(jīng)形成了一系列的調(diào)直設(shè)備。同時(shí)他們還在鋼筋調(diào)直理論、工藝和設(shè)備的研究方面也進(jìn)行了大量的工作，并取得了一批較有影響的成果，同時(shí)生產(chǎn)一些具有世界先進(jìn)水平的鋼筋調(diào)直設(shè)備，例如數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)、數(shù)控調(diào)直切斷機(jī)等。國內(nèi)在調(diào)直理論和技術(shù)的研究方面也做了很大的努力，使調(diào)直理論和技術(shù)的研究工作得到了廣泛的重視，同時(shí)也取得了一些令人矚目的研究成果。其中部分成果的一處與世界領(lǐng)先水平。目前我國已擁有了自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)板、帶、線、型、管材的調(diào)直設(shè)備的能力，設(shè)備的精度和控制水平也在不斷提高。在引進(jìn)和吸收國外先進(jìn)的鋼筋調(diào)直設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國在數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)、數(shù)控鋼筋調(diào)直切斷機(jī)方面的生產(chǎn)水平也在不斷提高，并涌現(xiàn)了例如天津建科等一些發(fā)展較好的鋼筋設(shè)備生產(chǎn)廠家，而且其生產(chǎn)的例如數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)具有十分先進(jìn)的調(diào)直技術(shù)，具有生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。自21世紀(jì)以來，隨著建筑業(yè)的發(fā)展，對建筑機(jī)械的需求在不斷地增加，其中像數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)、數(shù)控鋼筋調(diào)直切斷機(jī)是建筑行業(yè)不可或缺的基礎(chǔ)生產(chǎn)設(shè)備，對其的需求量將會(huì)不斷增加，對其質(zhì)量的要求也會(huì)不斷增加。這不斷促進(jìn)數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)等的換代更新及下一步的發(fā)展，無論國內(nèi)還是國外，數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)等鋼筋加工設(shè)備都得到了長期的發(fā)展，產(chǎn)品的質(zhì)量和性能在不斷的提高。1.3設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)課題為數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)設(shè)計(jì)。數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括機(jī)械系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)。=1\*GB2⑴機(jī)械系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)包括放料機(jī)構(gòu)、導(dǎo)料機(jī)構(gòu)、調(diào)直系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、承料機(jī)構(gòu)等部分組成。機(jī)械部分設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是調(diào)直系統(tǒng)設(shè)計(jì)，調(diào)直系統(tǒng)采用組合式調(diào)直方式。同時(shí)還對放料機(jī)構(gòu)、導(dǎo)料機(jī)構(gòu)、牽引系統(tǒng)、承料機(jī)構(gòu)等進(jìn)行了簡單的改進(jìn)。=2\*GB2⑵控制系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)鋼筋調(diào)直機(jī)的數(shù)控控制。其中主要進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，并繪制PLC電路原理圖，電氣控制原理圖等，同時(shí)還需根據(jù)設(shè)計(jì)要求編寫PLC梯形圖以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。2數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案2.1數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo)(1)、調(diào)直鋼筋抗拉強(qiáng)度：Φ14mm時(shí)，σb=550N/mm2；(2)、調(diào)直鋼筋直徑：Φ4～Φ14mm；(3)、調(diào)直速度：50m/min。2.2設(shè)計(jì)方案及工作原理2.2.1工作原理由放料架引出的盤料鋼筋在導(dǎo)料輥的帶動(dòng)下，首先被送入水平調(diào)直區(qū)進(jìn)行水平預(yù)調(diào)直，接著進(jìn)入垂直調(diào)直區(qū)進(jìn)行垂直預(yù)調(diào)直，兩調(diào)直區(qū)都是由兩組品字形調(diào)直輥組成，調(diào)直輥上有U型槽，通過品字形調(diào)直輥可以有效地限制盤料鋼筋向任何地方彎曲，在兩組調(diào)直輥的強(qiáng)制作用下盤料鋼筋有所變直，從而實(shí)現(xiàn)了對鋼筋的預(yù)調(diào)直，鋼筋從預(yù)調(diào)直區(qū)出來后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)調(diào)直區(qū)，旋轉(zhuǎn)調(diào)直區(qū)采用1-1-2（3/3）輥系配置，轉(zhuǎn)轂內(nèi)裝有6個(gè)按照一定規(guī)律傾斜布置的調(diào)直輥，與鋼筋保持適當(dāng)?shù)木嚯x，構(gòu)成了4個(gè)低頻彎曲單元，每個(gè)斜輥都有一定的偏移量，該偏移量可以通過調(diào)整螺釘來調(diào)節(jié)。在旋轉(zhuǎn)調(diào)直過程中斜輥不僅隨轉(zhuǎn)轂的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，而且繞其自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，被調(diào)直鋼筋從斜輥所形成的孔行中通過，在前進(jìn)的過程中鋼筋各斷面將發(fā)生多次彈塑性彎曲，最終消除各方向的彎曲，以得到全周性的的調(diào)直效果。隨后的牽引輥在伺服電機(jī)的帶動(dòng)下，在牽引鋼筋的同時(shí)對鋼筋進(jìn)行定尺，由隨后的剪切機(jī)構(gòu)進(jìn)行剪切，從而得到定長的調(diào)直鋼筋。調(diào)直機(jī)的調(diào)直方案如圖2.1所示。1-導(dǎo)料輥2-水平調(diào)直3-鋼筋4-垂直調(diào)直5-轉(zhuǎn)轂6-斜輥7-帶輪8-牽引輥圖2.1調(diào)直方案示意圖2.2.2總體方案數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)的總體結(jié)構(gòu)主要分為放料機(jī)構(gòu)、導(dǎo)料機(jī)構(gòu)、調(diào)直系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、剪切機(jī)構(gòu)、承料機(jī)構(gòu)、電動(dòng)系統(tǒng)及數(shù)控系統(tǒng)等。拉伸調(diào)直、拉彎調(diào)直、反彎調(diào)直及旋轉(zhuǎn)調(diào)直是盤條料的幾種主要調(diào)直的方法。本設(shè)計(jì)采用水平調(diào)直、垂直調(diào)直和旋轉(zhuǎn)調(diào)直組合調(diào)直形式。其中水平和垂直調(diào)直為預(yù)調(diào)直，旋轉(zhuǎn)調(diào)直為最終調(diào)直。旋轉(zhuǎn)調(diào)直部分由變頻電機(jī)通過帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)；在轉(zhuǎn)轂前端使用深溝球軸承，后端使用角接觸球軸承；旋轉(zhuǎn)調(diào)直部分主要由斜輥、轉(zhuǎn)轂、皮帶輪、調(diào)整螺釘?shù)炔考M成。斜輥在轉(zhuǎn)轂內(nèi)是按照一定的規(guī)律分布的，一般都有一定的傾斜角度，而且還具有一定的偏移量，偏移量是可以調(diào)節(jié)的，一般根據(jù)實(shí)際工作情況調(diào)節(jié)。調(diào)整螺釘可以改變偏移量的大小，在工作中根據(jù)實(shí)際情況可通過調(diào)整螺釘調(diào)整偏移量。此處將整個(gè)轉(zhuǎn)轂置于機(jī)座之中，與上下機(jī)座形成一個(gè)整體，可以有效的減小振動(dòng)。提高鋼筋調(diào)直質(zhì)量2.2.3導(dǎo)料機(jī)構(gòu)導(dǎo)料機(jī)構(gòu)在引導(dǎo)被調(diào)直鋼筋進(jìn)入調(diào)直區(qū)后，會(huì)自動(dòng)承托起被調(diào)直鋼筋的尾部，并限制被調(diào)直鋼筋尾部在機(jī)尾的擺動(dòng)幅度，已達(dá)到安全作用。以往的導(dǎo)料機(jī)構(gòu)都有剛性強(qiáng)等缺陷，為解決這一問題本設(shè)計(jì)采用了一種柔性的導(dǎo)入機(jī)構(gòu)。將下導(dǎo)料輥固定，使其不能上下移動(dòng)，僅能轉(zhuǎn)動(dòng)。兩導(dǎo)料輥在緊密接觸同時(shí)，上導(dǎo)料輥還可以上下浮動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了鋼筋的柔性導(dǎo)入。工作時(shí)，當(dāng)鋼筋進(jìn)入調(diào)直區(qū)后，被調(diào)直鋼筋尾部就會(huì)對導(dǎo)料機(jī)構(gòu)的上、下兩導(dǎo)料輥產(chǎn)生沖擊，這種沖擊可以通過上導(dǎo)料輥傳導(dǎo)到彈簧上，并將沖擊能量釋放在彈簧上。整個(gè)過程都在彈簧上完成，可以有效德避免對鋼筋表面的磨損。2.2.4調(diào)直系統(tǒng)在冷軋鋼筋的調(diào)直過程中，包含水平調(diào)直、垂直調(diào)直和旋轉(zhuǎn)調(diào)直三個(gè)環(huán)節(jié)，其中水平調(diào)直和垂直調(diào)直為預(yù)調(diào)直，旋轉(zhuǎn)調(diào)直為最終調(diào)直。旋轉(zhuǎn)調(diào)直大多采用斜輥式轉(zhuǎn)轂調(diào)直法。特點(diǎn)是利用轉(zhuǎn)毅的旋轉(zhuǎn)代替圓材的旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到調(diào)直的目的。斜輥的交錯(cuò)布置將使線材在前進(jìn)過程中發(fā)生多次的反彎。斜輥數(shù)與反彎次數(shù)成正比，斜輥數(shù)越多，反彎次數(shù)就越多，此時(shí)的反彎屬于低頻彎曲。但當(dāng)斜輥隨轉(zhuǎn)毅旋轉(zhuǎn)時(shí)，線材的彎曲就變成全周性的旋轉(zhuǎn)彎曲，此時(shí)屬于高頻彎曲。因此鋼筋在被調(diào)直時(shí)會(huì)同時(shí)發(fā)生低頻和高頻兩種彎曲，在兩種彎曲的作用下鋼筋逐漸被調(diào)直，達(dá)到要求的直線度。由于斜輥?zhàn)饔檬峭ㄟ^旋轉(zhuǎn)來調(diào)直鋼筋并無送料功能，因此在轉(zhuǎn)毅的后面需要安裝牽引輥，以引導(dǎo)鋼筋的前行，以避免卡料的出現(xiàn)。2.2.5牽引系統(tǒng)由于鋼筋調(diào)直的范圍是4～14mm，則需要通過調(diào)整牽引機(jī)構(gòu)的上、下兩牽引輥之間的距離，以實(shí)現(xiàn)鋼筋與牽引輥的緊密接觸。經(jīng)過分析，此處可以利用螺釘與彈簧相配套的方式來調(diào)整兩牽引輥間的距離。調(diào)整螺釘通過壓縮或放松彈簧便可以調(diào)整彈簧對軸承座的壓力從而達(dá)到調(diào)整兩牽引輥之間距離的目的。2.2.6數(shù)控系統(tǒng)本設(shè)計(jì)將應(yīng)用PLC技術(shù)，從而使鋼筋調(diào)直機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制。此處采用了二級計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，并配有觸摸式顯示屏，可以直接在觸摸屏上編輯數(shù)據(jù)，修正切斷誤差。從而實(shí)現(xiàn)定長剪切。本數(shù)控系統(tǒng)主要部分是將PLC同時(shí)與伺服電機(jī)和變頻電機(jī)相連。利用PLC對兩電極進(jìn)行控制。旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器發(fā)出的脈沖信號由PLC機(jī)型接受和計(jì)數(shù)，從而對鋼筋長度進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)計(jì)算后的長度與觸摸屏上設(shè)定長度相同時(shí)，PLC輸出剪切信號。同時(shí)該數(shù)控系統(tǒng)還具備在發(fā)生故障和材料用完時(shí)自動(dòng)停車功能。3數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)的整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)可分為：放料機(jī)構(gòu)、導(dǎo)料機(jī)構(gòu)、調(diào)直系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)等幾部分。3.1放料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)放料架主要包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸、水平肋、斜面肋和底盤四部分；如圖3.1所示。將待調(diào)直的圓盤鋼筋套在承料架上，將盤料鋼筋的一頭導(dǎo)入調(diào)直機(jī)，在牽引輥的牽引作用下，卡在斜面肋上的鋼筋就會(huì)繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，逐漸進(jìn)入調(diào)直機(jī)中隨后被調(diào)直。1-轉(zhuǎn)動(dòng)軸2-水平肋3-斜面肋4-底盤圖3.1放料架3.2導(dǎo)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)料機(jī)構(gòu)的作用是引導(dǎo)盤料鋼筋進(jìn)入調(diào)直系統(tǒng)，同時(shí)承托住被調(diào)直鋼筋的尾部，以限制了盤料鋼筋在調(diào)直機(jī)尾部大幅度擺動(dòng)，可以起到安全的作用。鋼筋在調(diào)直時(shí)表面有可能被劃傷，影響調(diào)直質(zhì)量。此處為了使被調(diào)直鋼筋表面無劃傷，為了提高導(dǎo)料機(jī)構(gòu)的工作穩(wěn)定性，將導(dǎo)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成柔性系統(tǒng)。將導(dǎo)料機(jī)構(gòu)的下輥固定在機(jī)架上，使其只能轉(zhuǎn)動(dòng)，不能上下移動(dòng)。在保證上、下兩導(dǎo)料輥緊密接觸的同時(shí)，上導(dǎo)料輥還可以上下浮動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了鋼筋的柔性導(dǎo)入。工作時(shí)，當(dāng)鋼筋進(jìn)入調(diào)直系統(tǒng)后，導(dǎo)料機(jī)構(gòu)處的鋼筋就會(huì)發(fā)生擺動(dòng)，從而對上、下導(dǎo)料輥產(chǎn)生一定的沖擊，這種沖擊便可通過上導(dǎo)料輥傳導(dǎo)到彈簧上，使沖擊產(chǎn)生的能量在彈簧上得以釋放。由于整個(gè)過程都在彈簧上完成，從而避免了對鋼筋表面的磨損，實(shí)現(xiàn)了鋼筋的無劃傷導(dǎo)入。導(dǎo)料輥中間開有U型槽，該槽大小基本與鋼筋直徑相同，兩導(dǎo)料輥不工作時(shí)緊密接觸，當(dāng)有鋼筋導(dǎo)入時(shí)，上滾輥便可根據(jù)被調(diào)直鋼筋的直徑上下浮動(dòng)。3.3調(diào)直系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3.1調(diào)直方法本設(shè)計(jì)采用雙重調(diào)直模式既水平和垂直預(yù)調(diào)直以及旋轉(zhuǎn)終調(diào)直的組合模式。其中旋轉(zhuǎn)調(diào)直為主要調(diào)直方式。旋轉(zhuǎn)調(diào)直主要用于圓材棒料的調(diào)直,最常見的方法是孔模式調(diào)直法和斜輥調(diào)直法。兩者都是采取圓材棒料旋轉(zhuǎn)前進(jìn)的方式。在旋轉(zhuǎn)調(diào)直中,孔模式調(diào)直的發(fā)展最早,該方法是以轉(zhuǎn)轂的旋轉(zhuǎn)代替圓材的旋轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)調(diào)直的目的,此方法適用于盤料的調(diào)直，但是此方法有很多缺點(diǎn)如摩擦損失大、孔模消耗大；容易損傷圓材的表面、送料困難及較大的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力；在調(diào)直時(shí)，盤料尾部鋼筋往往隨著轉(zhuǎn)轂的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致其得不到應(yīng)有的調(diào)直；當(dāng)送料受阻時(shí)，被調(diào)直鋼筋將會(huì)被孔模磨細(xì)。斜輥式調(diào)直是后來開發(fā)出來的新的調(diào)直方法，該方法是將調(diào)直輥的輪廓設(shè)計(jì)成雙曲線外型，將調(diào)直輥按照一定的規(guī)律排列安裝于轉(zhuǎn)轂內(nèi)部，而且按安裝時(shí)調(diào)直輥還具有一定的傾斜角度和偏移量。在調(diào)直過程中,調(diào)直輥在隨轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對鋼筋表面無劃傷,并且該方法的調(diào)直直線性好;生產(chǎn)效率高,節(jié)約動(dòng)力，噪聲小，同時(shí)也克服了孔模式調(diào)直存在的缺點(diǎn)。本設(shè)計(jì)選用水平調(diào)直、垂直調(diào)直和斜輥式旋轉(zhuǎn)調(diào)直的組合式調(diào)直法，工作原理圖如圖3.2所示[7]。1-水平調(diào)直2-鋼筋3-垂直調(diào)直4-轉(zhuǎn)轂5-斜輥6-旋轉(zhuǎn)調(diào)直圖3.2鋼筋調(diào)直示意圖3.3.2調(diào)直系統(tǒng)的力能參數(shù)計(jì)算=1\*GB2⑴調(diào)直輥所承受的調(diào)直力水平調(diào)直過程為預(yù)調(diào)直過程，此過程中鋼筋的受力狀況如圖3.3所示，此處取首尾兩調(diào)直輥的壓下量為0，其余各輥處鋼筋斷面的彎矩分配方案為:(3.1)式中——鋼筋彈塑性彎矩極限值；——鋼筋彈性彎矩極限值；h——調(diào)直輥數(shù)量；i——調(diào)直輥序號，i=2，3，…，h-1。圖3.3水平調(diào)直調(diào)直力分析則得各調(diào)直輥的調(diào)直力為:(3.2)（i=2,3,…,h-1）(3.3)(3.4)本設(shè)計(jì)中,彈塑比取,鋼筋強(qiáng)化系數(shù)，鋼筋的塑彎比:(3.5)鋼筋的彈性極限彎矩為:(3.6)鋼筋的彈塑性極限彎矩為:(3.7)各輥處鋼筋斷面的彎矩分別為:則可得各輥的調(diào)直力分別為:同理，對垂直調(diào)直部分進(jìn)行調(diào)直力分析，將得到與水平調(diào)直部分相同的分析結(jié)果。在旋轉(zhuǎn)調(diào)直部分，1-1-2（3/3）輥系配置，可按照圖3.4所示的受力模型進(jìn)行簡化，斜輥所受的力為集中力，由于第5、6個(gè)斜輥同時(shí)起著固端和導(dǎo)向作用，因此在第5個(gè)斜輥力的作用點(diǎn)處出現(xiàn)彈塑性彎曲，鋼筋在1-1-2（3/3）整個(gè)輥系中將出現(xiàn)4次彎曲。圖3.41-1-2(3/3)輥系受力模型此處鋼筋的塑彎比系數(shù)為，第1個(gè)斜輥所受的彎矩是：則其受力為(3.8)由三彎矩方程可求得對于轉(zhuǎn)轂式斜輥調(diào)直機(jī)的壓下量無需太大，也無需嚴(yán)格的遞減規(guī)律，因此，可取相同值。即(3.9)同理，可得第3個(gè)斜輥的受力為(3.10)而第6個(gè)斜輥的受力為(3.11)對于轉(zhuǎn)轂式斜輥調(diào)直，接觸長度為J與輥身長度為有關(guān),。一般與J的近似關(guān)系為(3.12)第5個(gè)斜輥，主要受固端力的影響，固端力為(3.13)則可得(3.14)得轉(zhuǎn)轂總的調(diào)直力為則可得各斜輥的受力分別為:=2\*GB2⑵調(diào)直功率此處計(jì)算的調(diào)直功率僅是旋轉(zhuǎn)調(diào)直部分的調(diào)直功率，因?yàn)樗胶痛怪闭{(diào)直部分的調(diào)直輥是被動(dòng)驅(qū)動(dòng)，因此無調(diào)直功率。旋轉(zhuǎn)調(diào)直功率由鋼筋低頻彎曲塑性變形所需功率、旋轉(zhuǎn)彎曲的塑性變形功率、斜輥摩擦功率、轉(zhuǎn)轂軸承摩擦功率四部分組成。=1\*GB3①鋼筋低頻彎曲塑性變形所需功率低頻彎曲的塑性變形能為:(3.15)計(jì)算可得:(3.16)=2\*GB3②旋轉(zhuǎn)彎曲的塑性變形功率高頻彎曲的塑性變形能為:(3.17)次處調(diào)直速度，則所需轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)速，計(jì)算可得:(3.18)=3\*GB3③斜輥摩擦功率斜輥與鋼筋的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，斜輥與軸承的摩擦系數(shù)，斜輥內(nèi)徑。計(jì)算可得:(3.19)=4\*GB3④轉(zhuǎn)轂軸承摩擦功率在設(shè)計(jì)中，采用了在轉(zhuǎn)轂進(jìn)口處安置深溝球軸承，在其出口處安置成對的角接觸球軸承這一配置方案。此處皮帶張力:，轉(zhuǎn)轂重量:，轉(zhuǎn)轂內(nèi)徑:，轉(zhuǎn)轂軸與軸承摩擦系數(shù):。計(jì)算可得:(3.20)皮帶傳動(dòng)效率:，得調(diào)直功率為(3.21)3.3.3調(diào)直系統(tǒng)電機(jī)及帶輪的選擇=1\*GB1⒈電機(jī)的選擇本設(shè)計(jì)的調(diào)直速度為，根據(jù)公式(3.22)式中：——調(diào)直速度n——調(diào)直筒的旋轉(zhuǎn)速度d——鋼筋直徑由計(jì)算得：，調(diào)直功率為6.3kw，所以需要的電機(jī)功率為7.5kw電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min。本設(shè)計(jì)選用Y132M-4型電機(jī)。=2\*GB1⒉帶輪的選擇=1\*GB2⑴確定計(jì)算功率計(jì)算功率是根據(jù)傳遞的功率P，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長等因素的影響而確定的。即(3.23)式中：——計(jì)算功率，單位為kW；P——傳遞的額定功率（例如電動(dòng)機(jī)的額定功率），單位kw；——工作情況系數(shù)，一般取1.2。=2\*GB2⑵選擇V帶的帶型根據(jù)計(jì)算功率=9kW和小帶輪的轉(zhuǎn)速=1440r/min選定帶形為A帶。=3\*GB2⑶確定帶輪的基準(zhǔn)直徑=1\*GB3①初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑=140mm，則大帶輪的基準(zhǔn)直徑(3.24)圓整為=150mm。=2\*GB3②驗(yàn)算帶速主動(dòng)輪圓周速度(3.25)=4\*GB2⑷確定V帶輪的中心距a和基準(zhǔn)長度=1\*GB3①根據(jù)0.7（+）<<2（+）(3.26)得203<<580取=400=2\*GB3②計(jì)算帶的基準(zhǔn)長度(3.27)所以取=1250mm=3\*GB3③計(jì)算實(shí)際中心距a(3.28)變動(dòng)范圍：=5\*GB2⑸驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角(3.29)確定V帶的根數(shù)(3.30)查表得=0.995，=0.93，=2.28kw，=0.02。3.4牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.1牽引系統(tǒng)的力能參數(shù)計(jì)算=1\*GB2⑴牽引力的計(jì)算牽引力的計(jì)算公式如下:(3.31)式中——盤圓鋼筋開卷所需牽引力；——鋼筋通過調(diào)直系統(tǒng)所需牽引力。(3.32)式中——鋼筋的工程直徑；——開卷張力系數(shù)，k=0.03～0.05;——盤圓鋼筋與盤料架摩擦系數(shù)；——盤圓鋼筋所受重力；=12100N——鋼筋的屈服極限。則又(3.33)——鋼筋彎曲變形所需牽引力；——克服鋼筋與調(diào)直輥摩擦所需的牽引力；——克服調(diào)直輥軸承所需的摩擦力。計(jì)算得:;;所以得:則得:=2\*GB2⑵牽引輥壓緊力P(3.34)式中——牽引輥與鋼筋的摩擦系數(shù)取0.2。計(jì)算得:=3\*GB2⑶牽引功率(3.35)式中——牽引輥的總傳動(dòng)力矩；——鋼筋的速度；——系統(tǒng)的傳動(dòng)效率；0.94——牽引輥的工作直徑。(3.36)式中——牽引輥軸承摩擦系數(shù)；取0.8——牽引輥輥頸直徑。40mm計(jì)算得：則可得：3.4.2牽引系統(tǒng)電機(jī)的選擇及帶輪的設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中牽引電機(jī)與三菱電機(jī)公司的PLC、伺服驅(qū)動(dòng)器等配套使用三菱的伺服電機(jī)。伺服電機(jī)型號為：HC-MFS-151M型。伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速可由伺服驅(qū)動(dòng)器來調(diào)節(jié)。在到達(dá)牽引系統(tǒng)之前鋼筋的前進(jìn)速度就已經(jīng)達(dá)到調(diào)直時(shí)的牽引速度。因此牽引系統(tǒng)的帶傳動(dòng)已經(jīng)起不到減速的作用，僅是傳遞動(dòng)力而已，但此處的速度又不能有損失，以免影響定長切斷系統(tǒng)的準(zhǔn)確運(yùn)行，所以此處不能再使用普通的V帶，應(yīng)該選用同步帶。在帶輪的設(shè)計(jì)時(shí)，兩帶輪的直徑相同，即傳動(dòng)比為1。=1\*GB2⑴計(jì)算功率(3.37)式中：N——同步帶所傳遞功率，KW；——工作情況系數(shù)，取1；——張緊輪影響系數(shù)，一般取0.8?？傻茫?2\*GB2⑵選擇模數(shù)根據(jù)計(jì)算功率Nca和主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1,可查表的模數(shù)m=10。=3\*GB2⑶確定主、從動(dòng)帶輪的齒數(shù)及節(jié)圓直徑查表可得，主動(dòng)輪的齒數(shù)為Z=12。由于傳動(dòng)比為1，則從動(dòng)輪的齒數(shù)也為12,從而求得節(jié)圓直徑d。(3.38)=4\*GB2⑷驗(yàn)算同步帶的線速度由：(3.39)可得：=5\*GB2⑸確定同步帶的長度根據(jù)鋼筋調(diào)直機(jī)的電機(jī)安裝的設(shè)計(jì)尺寸，可知中心距a0=512mm。由可得：(3.40)查表得帶的長度為1250mm=6\*GB2⑹驗(yàn)算主動(dòng)輪與同步帶的嚙合齒數(shù)對于不使用緊張輪的兩軸傳動(dòng)，可得主動(dòng)掄的嚙合齒數(shù)為：(3.41)計(jì)算可得：由于，當(dāng)時(shí)，。所以本設(shè)計(jì)符合要求。=7\*GB2⑺確定同步帶的寬度式中：——計(jì)算功率；——同步帶齒形單位寬度的許用拉力，15N/mm；——同步帶齒形單位寬度的離心拉力，可得：(3.42)查表可得帶的寬度為：50mm。得同步帶帶輪如圖3.5所示。圖3.5帶輪示意圖4數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)的控制系統(tǒng)采用了以可編程序控制器(PLC)為基礎(chǔ)的數(shù)控控制系統(tǒng)，主要包括PLC、伺服驅(qū)動(dòng)器、光電旋轉(zhuǎn)編碼器、變頻器等。4.1PLC的選型三菱PLC具有結(jié)構(gòu)靈活、傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定、范圍廣、低成本、適用面廣等特點(diǎn)。三菱FX2N系列PLC具有小型化、高速度、高性能的特點(diǎn)，它是FX系列中最高檔次的超小程序編程裝置，適用于多個(gè)基本組件間的連接，可實(shí)現(xiàn)模擬控制，定位控制等功能。本設(shè)計(jì)選擇型號為FX2N-32MR-001的三菱PLC。圖4.1為PLC的硬件框圖圖4.1PLC的硬件框圖4.2電機(jī)的選型=1\*GB2⑴調(diào)直電機(jī)選型本設(shè)計(jì)的調(diào)直電機(jī)需要通過變頻調(diào)速改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變旋轉(zhuǎn)調(diào)直部分的轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)速以及斜輥轉(zhuǎn)速，從而可以對直徑為Φ4～Φ14mm的鋼筋進(jìn)行調(diào)直。本設(shè)計(jì)的調(diào)直電機(jī)與三菱電機(jī)公司的FX2N-32MR-001型PLC、FR-A540-7.5K-CH三菱變頻器配套使用。選擇型號為：Y132-4M三相異步電動(dòng)機(jī)。該組合電機(jī)可實(shí)現(xiàn)變頻電機(jī)的功能，=2\*GB2⑵牽引電機(jī)選型本設(shè)計(jì)的牽引電機(jī)需要實(shí)現(xiàn)對鋼筋進(jìn)行定尺剪切的功能。故此處應(yīng)選擇伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)編碼器，在電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈都會(huì)發(fā)出一定的脈沖，將伺服電機(jī)與PLC相連接，通過PLC統(tǒng)計(jì)脈沖數(shù)，編輯相應(yīng)程序輸出給伺服電機(jī)，對伺服電機(jī)進(jìn)行控制，即可實(shí)現(xiàn)定尺剪切這一功能。本設(shè)計(jì)的牽引電機(jī)與三菱FX2N-32MR-001型PLC、三菱伺服驅(qū)動(dòng)器配套使用。選擇型號為HC-MFS-151M 的三菱伺服電機(jī)。圖4.2為伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)的接線圖圖4.2伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)的接線圖4.3調(diào)直控制電路設(shè)計(jì)開關(guān)量邏輯控制是PLC最早、最基本的應(yīng)用，PLC可靈活的應(yīng)用于邏輯控制、順序控制等，利用PLC取代常規(guī)的繼電器邏輯控制已經(jīng)是非常廣泛的一種應(yīng)用。本設(shè)計(jì)采用開關(guān)量來控制調(diào)直電機(jī)的啟動(dòng)和停止。三相異步電動(dòng)機(jī)啟、停控制是電動(dòng)機(jī)最基本的控制，應(yīng)用與非常多的場合。如下圖，其中圖4-3為電機(jī)主回路，圖4-4為開關(guān)量控制回路。圖4-3電機(jī)主回路ST-啟動(dòng)按鈕、SP-停止按鈕圖4-4PLC開關(guān)量控制回路5結(jié)論=1\*GB3①通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)的機(jī)械部分以及控制部分的設(shè)計(jì)都有了比較深刻地了解，并且學(xué)到了選多設(shè)計(jì)方法及知識。=2\*GB3②本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要包括機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩方面的內(nèi)容。其中機(jī)械系統(tǒng)主要包括：放料機(jī)構(gòu)、導(dǎo)料機(jī)構(gòu)、調(diào)直系統(tǒng)以及牽引系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)；控制部分設(shè)計(jì)主要包括：PLC，電機(jī)等的選型，以及PLC對電機(jī)的控制電路設(shè)計(jì)，并完成相應(yīng)的PLC梯形圖控制程序。=3\*GB3③在機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，我查閱的大量相關(guān)的資料文獻(xiàn)，獲得了一些數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)最新的發(fā)展情況，機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)等。通過對類似調(diào)直設(shè)備的學(xué)習(xí)，對數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)的機(jī)械部分有了較深入的理解。通過繪制機(jī)械系統(tǒng)的圖紙，掌握了設(shè)備各部分配合關(guān)系、各部分的作用及聯(lián)系。=4\*GB3④在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱相應(yīng)的文獻(xiàn)及部分電子器件的說明書，對控制系統(tǒng)的總體功能的實(shí)現(xiàn)有了深入的了解，對設(shè)計(jì)起到了促進(jìn)作用。=5\*GB3⑤畢業(yè)設(shè)計(jì)不是簡單的計(jì)算，也不是理論上設(shè)計(jì)，它需要我們在結(jié)合理論的同時(shí)考慮一下實(shí)際工況，理論與實(shí)踐結(jié)合，進(jìn)行設(shè)計(jì)和創(chuàng)新。此次設(shè)計(jì)使我明白了無論做什么事情都需要擬定計(jì)劃，循序漸進(jìn)的完成，此次設(shè)計(jì)老師給我們制定了設(shè)計(jì)計(jì)劃，使我們可以循序漸進(jìn)逐步的完成們一部分的設(shè)計(jì)，使整個(gè)設(shè)計(jì)過程顯得很充實(shí)。本次設(shè)計(jì)也讓我明確了個(gè)人工作與集體合作的聯(lián)系。自己固步自封是不行的還需要與老師及同學(xué)之間的探討研究，以獲得新的啟示和設(shè)計(jì)思路。本設(shè)計(jì)也使我感受到老師對工作一絲不茍、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度，這應(yīng)當(dāng)是我在以后的工作崗位上應(yīng)當(dāng)努力做到的。總之，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我得到了很多。不僅使我把大學(xué)期間的學(xué)習(xí)得所有專業(yè)知識作了一次系統(tǒng)的回顧，更重要的是使我明白了許多道理，這些道理對我以后的學(xué)習(xí)、工作和自身發(fā)展有十分深遠(yuǎn)影響。參考文獻(xiàn)[1]盧秀春，金賀榮，趙占良，等．SGTK6/12數(shù)控鋼筋矯直切斷機(jī)的總體設(shè)計(jì)[J]，建筑機(jī)械，2006:93-95．[2]何立民．MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)配置與接口技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1995．[3]金賀榮．?dāng)?shù)控冷軋帶肋鋼筋矯直切斷機(jī)的系統(tǒng)研究及設(shè)計(jì).[燕山大學(xué)工學(xué)碩士論文].2001:52-91[4]胡正?。呔劝宀墓懿某C直機(jī)[J]．機(jī)床與液壓，2001，（1）：67.[5]張學(xué)軍．鋼筋機(jī)械及預(yù)應(yīng)力機(jī)械使用手冊[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997．[6]崔甫．矯直原理與調(diào)直機(jī)械[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2005(第二版)．[7]盧秀春，金賀榮，宜亞麗．熱軋帶肋鋼筋矯直切斷機(jī)的研究設(shè)計(jì)[J]，鋼鐵，2002，37（3）：59-62．[8]單東升，孔祥東，李冬春，等．高速調(diào)直液壓蓄能器回路的設(shè)計(jì)與性能分析[J]，液壓與氣動(dòng)，2004，（8）：54-57．[9]李英波，鄧?yán)蜉x，馮正進(jìn)．高速自動(dòng)校直切斷機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．機(jī)電工程，2000，17（2）：33-35[10]劉喜平，許立忠，程紹輝．小直徑鋼筋的高效調(diào)直[J]．鋼鐵，1988，33(2)：29-32．[11]馮京躍，等．帶肋鋼筋調(diào)直機(jī)調(diào)直回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J]．建筑機(jī)械，2000，(11)．[12]盧秀春，金賀榮．?dāng)?shù)控帶肋鋼筋調(diào)直切斷技術(shù)[J].建筑機(jī)械化，2000，４：24-26[13]宋玉榮．鋼筋調(diào)直機(jī)調(diào)直系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性理論與試驗(yàn)研究[D]．燕山大學(xué)，2002，3．[14]金賀榮，盧秀春．鋼筋調(diào)直切斷控制系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用[J]．機(jī)械與電子，2004（8）：57．[15]盧秀春，金賀榮．?dāng)?shù)控冷軋帶肋鋼筋調(diào)直切斷機(jī)總體設(shè)計(jì)[J]，鋼鐵，2002，37（2）：59-62．[16]Huenar，Ralf-Torsten．Modernstraighteningmachines[J]．Wire，1999，49(6)：12-16．[17]OliverSidlaa,ErnstWildlinga，AlbertNielaandHerbertBargb，VisionSystemforGaugingandAutomaticStraighteningofSteelBars．a(chǎn)JoanneumResearch,InstituteforDigitalImageProcessing,Graz,AustriabB?hlerEdelstahl,Kapfenberg,Austria．[18]AntonioAndrewPerna，Peterborough．STRAIGHTENINGAPPARATUS：UnitedKingdom，5,904,059[P]．1999-05-18．基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測量儀的研制基于單片機(jī)的紅外測油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)