液压式钢筋钢管多功能加工机机械部分设计（综述）
一．课题背景：
随着社会经济的发展,产品的多样化及对市场的快速反应成为企业能否在激烈的市场竞争中处于有利位置的必备能力，这就对企业的生产设备提出了更高地要求"如何提高生产设备的柔性和效率,满足产品的多样化的需要,是每个企业都面临着的一个重要问题"，尤其是近些年来住宅产业、能源交通等基础设施建设不断发展，钢筋砼结构的跨度和规模不断扩大，对建筑物、构筑物使用年限的提高，对抗震、节能、节材要求的提高，施工难度不断增加，传统施工方法及现场手工操作已不适应工程的要求，只有发展钢筋加工商品化才能满足建筑结构和工程新技术发展的需要，就是在这样的背景下,我们即将设计一种适用于钢筋钢管多种加工的产品。[1]
在当今的建筑施工现场，工人一般使用的是机械式的钢筋加工设备，这样的设备不但占用的场地大，而且费力费时，同时没有安全保护措施，极易造成工人的受伤；有些虽然占地少，但是工序繁杂，不能同时加工出所须的钢筋用件，并且噪声大，不宜控制，鉴于以上的情况，有必要设计一种有液压系统统一提供动力的多功能钢筋钢管加工机械，可以适用于中小型建筑队，该加工机动作方便灵活，便于掌握，移动，安装简便可靠。
二 概况：
作为钢筋混凝土结构的骨架，钢筋在构筑物和构件中起着极其重要的作用。因此钢筋机械是建筑施工现场和混凝土预制构件厂不可缺少的机械设备。
（1） 钢筋机械种类 当前工程上使用的钢筋种类很多，大致可分为热轧钢筋和冷加工钢筋两大类。钢筋加工机械种类繁多，按其加工工艺可分为强化、成形、焊接、预应力等四类：
1钢筋强化机械 土要有冷拉机、冷拔机、扎扭机等。其加上原理是通过对钢筋施以超过其屈服点的力，使钢筋产生相同形式的变形，从而提高钢筋的强度相硬度，减少理性变形。
2钢筋成形机械 主要有调直机、切断机、弯曲机等，它们的作用是把原料钢筋，按照各种混凝土结构物所需钢筋骨架的要求进行加工成形。
3 钢筋焊接机械 主要有对焊机、点焊机、网片成形机、电渣压力焊机等．用于钢筋成形中的焊接。
4 钢筋预应力机械 主要有电动油泵和千斤顶等组成的拉伸机和锻头机，用于钢筋预应力张拉作。[2]
近年来，在建筑、市政、桥梁中广泛地采用预应力钢筋混凝土结构，施工中使用的钢筋机械为预应力钢筋机械。我国生产的钢筋，直径在14mm以下的大部分以盘圆方式出厂，直径在14mm以上的大都以8—9m长线材出厂，以便运输、保管和使用。[3]
（2）、钢筋机械的发展概况
钢筋机械都属于电动简易设备．建国初期，国内并无生产。20世纪50年代后期．由一些施工企业的加工厂自行制作了一些简易机具配合手工操作进行钢筋加工。以后又按照前苏联进口样机仿制，由于自制自用，不可能批量生产，因而品种单一，结构落后。直到1962年后才开始转入一些地方企业生产，但还都是兼顾生产，未能列为主导产品，因而发展不快。进入70年代中后朗，才逐步组建成一批钢筋机械的生产厂，开发出一些新机型并进入批量生产。
改革开放以来，随着基本建设规模的不断扩大．钢筋混凝土的用量急剧上升，促使钢筋机械在引进国外技术或样机的基础上，加快了研制步伐。一些采用新技术和多功能的新机型相继研制成功，进入批量生产。尤其在钢筋成形、焊接和预应力机械中，应用了液压技术、电子技术、计算机控制技术等，使钢筋机械朝着半自动化和全自动化发展。例如：液压钢筋套管挤压机和钢筋锥螺纹连接等都相继应用于大型建筑施工中，取得了提高钢筋强度、连接速度快、质量稳定、节省钢材和改善劳动条件等诸多方面的经济效益。国内切断机外观质量、整机性能不尽人意;国外厂家一般都是规模生产，在技术设备上舍得投入，自动化生产水平较高，形成一套完整的质量保证加工体系。尤其对外观质量更是精益求精，外罩一次性冲压成型，油漆经烤漆喷涂处理，色泽搭配科学合理，外观看不到哪儿有焊缝、毛刺、尖角整机光洁美观。而国内一些厂家虽然生产历史较长，但没有一家形成规模，加之设备老化，加工过程拼体力、凭经验，生产工艺儿十年一贯制，所以外观质量粗糙、观感较差。
由于以上原因，国内建筑机械产品质量参差不齐，企业技术力量薄弱，缺乏技术创新能力，产品单一，效益普遍不好，与国外相比差距非常明显。像德国PEDDING HAUS公司，职工300人左右，年产值达上亿马克。我国只有对企业进行彻底的改制，引进竞争机制，重视对人才的引进和培养，依靠科技进步、科技创新，才能增强自身的实力，企业才有希望。[4]
三 内容：
在此，主要说明钢筋钢管成型机械，即钢筋切断机，钢筋折弯机，钢筋套丝机等各自独立的加工原理，组成，提供动力的方式等。
The relationship between the depth of excavation and the stress on the segmental rings in the existing tunnel is shown in figure 5 for each construction step (steps 4 through7 in the analysis). The solid lines indicate the results in the case
of soil improvement, and the dotted lines represent tire results where no protective measures were taken. In either case, the stress on the segmental rings decreased during excavation, and then increased again to reach the maximum value at the time of bedding. This is ascribable to the excavation-induced changes in the balance between the vertical and hori2ontal loads acting on the existing tunnel (changes in the deformation mode of the segmental ring) That is, as excavation advanced, the overburden pressure decreased, causing the existing tunnel that had been long-term one is applicable to the condition after the construction of the structure and backfilling (step 7). Without any protective measures, the stress on the segmental ring exceeded the allowable stress during bedding (at an excavation depth of 7.5m). In the case of soil improvement, the stress on the segmental ring was equal to or less than the allowable construction.。Based on the result, gate-type soil improvement was applied around the existing tunnel for protection to ensure the safety of the tunnel.[5]
钢筋切断机
（一）钢筋切断机的分类：
(1)按结构型式可分为手持式、立式、卧式、颚剪式等四种，其中以卧式为基本型，使用最普遍。
(2)技工作原理可分为凸轮式和曲柄式两种。
(3)按传动方式可分为手压钢筋切断式，机械式和液压式三种。[6]
（二）手压钢筋切断机
按结构分有杠杆式，齿轮式等，结构简单，费力费时，一般应用于细钢筋等加工，且间断少量切断加工。
（三）机械式筋切断机
机械式钢筋切断机是钢筋切断的专用设备，也是钢筋加工的基本设备。目前普遍使用的有GJ5—40型曲柄连杆式钢筋切断机、QJ40—1凸轮式钢筋切断机及GQ40L型立式偏心轴钢筋切断机等种类．用于切断Ø6一40 mm的钢筋。[7]
（四）液压式钢筋切断机
1．手动式液压钢筋切断机
SYJ—16型手动液压切断机主要用于切断直径16mm以下的钢筋及直径25mm以下的纲绞线。该机体积小、重量轻、操作简单、便于现场携带工作。结构见图4-11。
2．GQ—20型电动液压子持式钢筋切断机
GQ—20型电动液压手持式钢筋切断机外形如图4-12所示。主要由电动机5、油箱4、工作头2和机体3等组成。采用一个可超载2．6倍，转速22000 r／min单向串激电动机5带动一只直径8mm的活塞缸，产生150kN的压力，推进动刀片l与工作头2配合工作，可以剪断25mm以下的单根钢筋。钢筋切断后，限位回流阀自功打开，压力油自动返回，同时在复位弹簧的协助下动刀片复位。[8]
电动液压手持式钢筋切断机自重轻，一般不超过15kg，可以跨在操作人员的肩上进行现场施工或高空作业，尤其适用于建筑施工工地现浇钢筋混凝土结构物上多余钢筋头的切断工作。[9]
钢筋折弯机
为了保证钢筋在混凝土结构中的相互连接，提高预制构件的强度。必须对钢筋进行配置，弯曲成设计图纸所要求的尺寸和形状．这是钢筋加工中一道重要的加工工序。因此．在钢筋加工机械中，钢筋弯曲机械同样是重要的钢筋加工设备之一。手工弯曲钢筋的方法，在一些现场工地中还经常被采用，这种方法具有投资小、设备简单等特点，但是劳动强度大、效率低等，一般仅在弯曲工序少或缺少动力设备的中小型建筑企业中采用。[10]
采用机械弯曲钢筋，既能减轻劳动强度，且工效高、质量易于保证。因此，钢筋弯曲机成为钢筋加工的主要机械设备。目前，在弯制40mm以下的钢筋时，常用的有蜗轮蜗杆式钢筋弯曲机械。
目前，为了更适应于建筑行业的发展方向，成功设计了一种液压钢筋弯曲切断机，它是由液压传动和操纵的两用机床，适用于加工直径为6—32mm的钢筋。这种弯曲机还可以进行切断工作，是一种两用机械，自动化程度高，操作方便，但不能同时进行切断和弯曲两项工作。该机械有一台电动机带动两组柱塞式液压泵，一组推动切断用活塞；另一组驱动回转液压缸，带动工作盘旋转。同时，为了移动方便，机械底盘上装有行走轮。但是这样的两用机械有一个缺点就是不能同时进行加工。[11]
钢筋套丝机
钢筋套丝机即钢筋螺纹连接设备的一种， 钢筋螺纹连接设备和工具主要有钢筋套丝机、量规、力矩扳手和砂轮锯等。图8—27是钢筋套丝机的结构示意图。钢筋套丝机由夹紧机构2、切削头4、退刀机构3、减速器5、冷却泵1和机体7等组成。 镦粗直螺纹连接所用设备和工具主要由钢筋镦粗机、镦粗直螺纹套丝机、量规、管钳和力矩扳手等组成。[12]
滚压直螺纹连接所用设备和工具主要由滚压直螺纹机、量具、管钳和力矩扳手等组成。图8—28是剥肋钢筋滚压直螺纹成型机结构示意图，主要由台钳1、剥肋机构4、滚丝头5、减速机7和机座12等组成。工作原理是：钢筋夹持在台钳上，扳动进给手柄8，减速机向前移动，剥肋机构对钢筋进行剥肋，到调定长度后，通过涨刀触头2使剥肋机构停止剥肋，减速机继续向前进给，涨刀触头缩回，滚丝头开始滚压螺纹，滚到设定长度后，行程挡块与限位开关接触断电，设备自动停机并延时反转，将钢筋退出滚丝头，扳动进给手柄后退，通过收刀触头2收刀复位，减速机退到极限位置后停机，松开台钳、取出钢筋，完成螺纹加工。
以上设备使用时注意要点较多，操作时不太安全，并且维护麻烦，不宜使用于建筑工地现场，同时移动不便。[13]
Two different stains were used : HES (hematoxylin - erythrosin - safran) as a standard stain for histologic preparation, and a specific elastic fiber stain by Verhoeff's technique (elastic fibers intensely stained in blue-black to black). The slides were examined under light microscopy at x 25 and x 250 magnifications. We defined 4 sides of the transverse transections (medial, ventral, lateral and dorsal) and 2 sides of the sagittal transections (ventral and dorsal), as shown in Fig.?2. We recorded the width of the connective tissue and the topography and orientations of the elastic fibers around the circumference of the joint capsules. After specific staining, the elastic fibers appeared black. On the slide, the ligamenta flava and the media of the vertebral a. represented good landmarks for the identification of elastic fibers. When the transverse section cut the elastic fibers transversely to their longitudinal axis the fibers were seen as dots (Fig. 3A). Their direction was vertical. When the transverse section did not cut the elastic fibers transversely to their longitudinal axis the fibers were seen as dashes. Their direction was oblique (Fig. 3B). Although it was not the subject of this study, joint inclusions were noted according to Mercer's classification (fat pads, fibro-adipose menisci, capsular rims) [14].
四 自己设计的思路：
但是目前的现状就是如此，使用液压提供动力的设备很少，而一台机器具有三种以上的加工功能的更少。现在我个人认为只有从现有机械的结构组成，工作原理及性能特点出发，在理解该机械工作原理和工作环境的情况下，进行适当的组合，就是使他们的共同优点集中于一台机械，当然这样缺点也就会随之而生，因此，在设计的同时，应该使该机应用在假想的工作环境之中，避免该设计的理想化设计。
为完成该设计，具体步骤如下：1认真查阅有关资料，并进行仔细研读，写出综述。2认真熟悉液压方面的有关知识，为该机械的动力输出奠定基础。3设计初期，做好设计方面的数据计算，并综合考虑各因素的影响。4根据加工条件的要求，选好机械基础材料，具有较好的性价比，符合人机工程的一般要求。5根据加工要求，选好刀具材料。
The aim of this study was to examine the structure of the joint capsules in order to discover if there is a correspondence between biomechanical properties and descriptive anatomy. Ten transverse sections and 4 sagittal sections obtained from 6 cadavers were observed under light microscopy at X 25 to X 250 magnification. Standard stains and specific elastic fiber stain were used for histologic preparation. The data were the thickness of the joint capsules in the different quadrants, and the topography and direction of the elastic fibers. The results showed that the ventrolateral part of the joint capsules is thick and reinforced by oblique elastic fibers. The dorsal part is thin. The authors suggest that the scriptive anatomy of the joint capsules confirms their mechanical properties. They note that the role of the ventrolateral part is supplemented by that of the posterior longitudinal ligament for the stability of the functional cervical spinal unit.[15]
五 总结
展望前景，随着建筑施工机械化程度的提高，液压技术和电子技术在钢筋机械中加快推广应用，微机自动控制技术的逐渐普及，将使钢筋机械自动化和半自动化的新面貌早日实现，他们的实现将为国家的现代化建设作出更大的贡献，深信建筑加工机械的明天会更好！
参考文献
[1] 刘伟.钢筋加工商品化势在必行.中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院，河北廊坊
[2] 朱学敏、钱风.简明建筑机械使用手册.北京：中国建筑工业出版社，1992
[3] 中国建筑业协会建筑机械设备管理分会．建筑施工机械管理使用与维修. 北京：中国建筑工业出版社，1998
[4] 汪锡龄.新型建筑机械及其应用. 北京:中国环境科学出版社,2001
[5] BackeW.Hydraulic drives with high efficiency.In Fluid power Systems and Technology,1995, FPST-Vol.2, pp.45-73
[6] 纪世斌. 建筑机械基础.北京：清华大学出版社，2002
[7] 纪士斌、李世华、张晶.施工机械.北京:中国建筑工业出版社，2001
[8] 李世华．现代施工机械实用手册．广州：华南理工大学出版社，1999
[9] 建筑机械使用手册编写组.建筑机械使用手册.北京：中国建筑工业出版社，1990
[10] 应惠清.土木工程施工.上海: 同济大学出版社,2001
[11] 建筑施工手册编写组.建筑施工手册. 北京:中国建筑工业出版社,1997
[12] 吴成材、汤熊川、王金平等. 钢筋连接技术手册. 北京：中国建筑工业出版社，1999
[13] 赵炳祯.螺纹加工技术的新进展.世界制造技术与装备市场, 1994
[14] Mercer S, Bogduk N (1993) Intra-articular inclusions of the cervical synovial joints. Br J Rheumatol 32:705-710
[15] Zdeblick A, Abitbol JJ, Kunz DN, McCabe RP, Garfin S (1993) Cervical stability after sequential capsule resection.Spine 14:2005-2008
|
