摘 要

螺纹钢在日常生活中应用的越来越广泛，与此同时螺纹钢的腐蚀也越来越严重。针对螺纹钢如此突出的腐蚀问题，我们课题组打破常规开始研究复合螺纹钢。所谓复合螺纹钢，它就是由内层的圆钢和外层的不锈钢冶金结合而成。我们要制造出复合螺纹钢，就必须研究它的复合过程。

本文所研究的全自动穿棒机的结构设计与制造能完整的展示复合螺纹钢的复合过程。它主要由进出料装置、传送装置、动力装置、定位装置等组成，且它满足高效性、科学性、易控制性、安全性等特征，因此全自动穿棒机的结构设计与制造便具有重要的意义。

关键词：复合螺纹钢 自动穿棒机 设计制造

Design and manufacture of fully automatic wear rod machine

Abstract

The application of rebar in daily life is becoming more and more extensive, and the corrosion of rebar is more and more serious. For the rebar so prominent corrosion problems, our research group to break the routine began to study the composite rebar. The so-called composite rebar, it is by the inner round steel and the outer layer of stainless steel metallurgy combined. We have to create a composite rebar, it must study its composite process.

The structural design and manufacture of the fully automatic wear rod machine in this paper can complete the composite process of composite rebar. It is mainly composed of inlet and outlet device, transmission device, power plant, positioning device and so on, and it meets the characteristics of high efficiency, scientificity, easy control and safety, so the automatic design and manufacture of the rod machine will have important significance.

Keywords: Composite rebar; Automatic wear rod machine; Design and manufacturing

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 全自动穿棒机研究的意义与目的 1

1.2 穿棒机的国内外研究现状 1

1.3 穿棒机研究的思路和方法 2

第二章 全自动穿棒机结构简介 3

2.1 全自动穿棒机的各部分组成 3

2.2 全自动穿棒机的特点 4

第三章 全自动穿棒机的结构设计 5

3.1 进出料装置 5

3.1.1 有关进出料的若干问题 5

3.1.2 料斗的设计及特性 5

3.2 传送装置 6

3.2.1 穿入前期的传送 6

3.2.2 穿入后的运送 6

3.3 定位导向装置 7

3.3.1 定位漏斗的设计 7

3.3.2 定位漏斗的对比分析 8

3.4 动力装置 9

3.4.1 有关动力源的两种设计及计算分析 9

3.4.2 穿棒全过程所用时间的粗略计算 13

3.4.3 穿入后期圆钢无法完全穿入的解决方案 18

3.5 其它辅助装置 19

3.5.1 圆钢推杆 19

3.5.2 圆钢穿入后的辅助下落装置 19

3.5.3 急停装置 20

结论 21

参考文献 22

致谢 23

第一章 绪论

1.1 全自动穿棒机研究的意义与目的

随着社会的进步和时代的发展，国民工业中螺纹钢的使用非常广泛，建筑工地上随处可见生了锈的螺纹钢筋。生了锈的钢筋会削弱它与混凝土的结合程度，严重时可影响到钢筋强度，甚至影响建筑物寿命^[1]。而对于耐腐蚀的不锈钢来说，其力学性能没有螺纹钢好，且其价格又太贵^[2]。复合螺纹钢的出现可以很好的解决腐蚀的问题，它是新型的工业产品。不难想象，复合螺纹钢将取代螺纹钢，并且会广泛应用于建筑，桥梁，石油、化工、水利电力、等行业。复合螺纹钢作为一种资源节约型的产品，减少贵重金属的消耗，大幅度降低工程造价。实现低成本和高性能的完美结合，有良好的社会效益，因此复合螺纹钢的工业化生产便具有十分重要的意义。复合螺纹钢是以碳钢基层与不锈钢覆层结合而成的一种复合钢。在复合前，碳钢上会被镀上一层镍基合金。在复合后，在一定温度下镍基合金扩散便能和不锈钢形成牢固的冶金结合。外部有不锈钢的存在可以有很好的耐腐蚀能力，而主要部分为内部的碳钢，这样可以保证复合螺纹钢的力学性能，且它的存在还可以很好的降低生产成本。若要将复合螺纹钢工业化，那么复合螺纹钢的复合过程尤为重要，因此本次研究的目的就是设计并制造出能够快速准确的将圆钢穿入不锈钢钢管的机器设备，从而大幅度提高生产效率，为国民经济做出巨大贡献。

1.2 穿棒机的国内外研究现状

20世纪80年代，在制造换热器的过程中，为了改变过去那种靠人力手工装管的落后面貌,实现装管械化,经反复试验,终于制造成功一台换热器管束穿管机 ,人力节省一半,提高生产效率三倍。其工作原理为，该设备借助于机械传动使其能在铁轨上可以左右移动,管子的送进由设备上的送管箱来完成,里面有一对滚轮,两滚轮轴线互相倾斜很小的角度。电动机经减速带动两滚轮,两滚轮相反转动,将管子逐个咬入送进。在管子端杆一个导向的顶尖,使管子易于穿入管板孔。每次装管一根,装管速度72 米/分钟。此穿管机,经生产实践证明,效果良好^[3-5]。

穿棒机早在我国发展高速铁路时就有很广泛的应用。那时我国发展高速铁路，客运专线的热度非常之高，客运专线所需要的预应力混凝土箱梁中穿入橡胶棒便是通过穿棒机完成的，而以往一直采用人工穿橡胶棒，由于这种橡胶棒自重较大，一端穿橡胶棒至少十三个人，一孔单线箱梁15个预应力孔道，每个孔道分两端穿，一共穿三十次，需要约4小时。采用此种施工工艺既费时又费力，技术含量较低，更重要的是这样浪费人工，影响进度安排。在这种新的环境下，各种新工艺也应运而生，毕竟科学技术是第一生产力，容城制梁场技术部门和施工人员通过对钢绞线穿线机的工作原理，大胆创新，理论结合实际，终于自主研制了橡胶棒自动穿管机。新型自动穿管机研制成功，使用后节省了施工成本，同时也提高了施工效率，使后期梁场生产进度得到了保障^[6]。

上述两种穿棒机虽然结构较为简单，且其穿入的材料与我们穿入的圆钢有很大区别^[7]，但对我们复合螺纹钢的全自动穿棒机的设计与制造有很重要的借鉴意义。

1.3 穿棒机研究的思路和方法

就这篇论文而言，我们采用发现问题，解决问题的思路。我们所制造的复合螺纹钢的内层材料可以使用Q235B、Q345R、20R等各种普通碳素钢和专用钢^[8]。外层层材料可以使用304、316L、1Cr13和双相不锈钢等各种牌号的不锈钢^[9]。我们在全自动穿管机的结构设计与制造中面临的两个主要问题分别是圆钢穿入时的准确定位和穿棒的速度必须达到人工穿棒速度的五倍以上。对于圆钢的准确定位，我们采用一种定位漏斗的装置，对于这个装置我们将在第三章详细讲述并附上其CAD图。而对于达到较快的穿棒速度，要么从其动力源入手，要么减小整个过程的阻力。我们选择了两种不同的动力源：动力橡胶轮和自身重力作为动力，对于这两种动力源我们将在第三章做详细对比分析及理论计算。

第二章 全自动穿棒机结构简介

2.1 全自动穿棒机的各部分组成

全自动穿棒机的组成部分包括：进出料装置，其主要是由料斗完成；传送装置，其不仅将从料斗掉落的圆钢传动到动力装置下进行动力进给，还将复合好的钢料传动到加热炉进行冶金结合；动力装置，主要是提供圆钢进给到不锈钢管的动力，其中一部分损失于摩擦做功；定位装置，由于我们的圆钢与不锈钢管配合得十分紧密，留有间隙只有0.3mm左右，因此我们无法用顶头引导内管穿入^[10]。这里我们受到锥形倒角器结构所启发，将其制造成漏斗状，漏斗小孔孔径与不锈钢钢管孔径相同。生产时将漏斗状的锥形倒角器固定，小孔与不锈钢钢管对接，小孔中心与圆钢传送轨道在同一水平线上，漏斗大孔的作用是不仅能去除圆钢上的少量毛刺，而且可以使圆钢顺利的进入小孔从而穿入不锈钢管内^[11]。

相关图片展示：