钢筋套筒挤压连接自动送料机的设计

田 磊 张嘉钰 牛虎利

（河北科技大学机械工程学院，河北石家庄050018）

0 引言

随着我国建筑业的快速发展，钢筋混凝土结构在建筑施工中被广泛应用，钢筋连接技术已经成为结构设计和建筑施工的关键技术之一。钢筋机械连接的方式有三种：套筒挤压连接、锥螺纹连接、直螺纹连接。20世纪90年代初期，套筒挤压连接技术得到推广并应用在国内大型工程中，如三峡工程、核电站工程、电视塔工程等[1]。套筒挤压连接是将钢筋的一端装进套筒，利用液压挤压机挤压套筒，使套筒产生塑性变形与带肋钢筋咬合在一起。企业中采用的钢筋连接方法是：套筒的一端通过挤压与钢筋连接，另一端通过直螺纹与钢筋连接。

本文是针对钢筋套筒挤压连接这部分设计的自动送料机。在钢筋与套筒挤压之前，需要先把钢筋一头与套筒装配起来，钢筋与套筒装配示意图如图1所示，都是人工将钢筋穿到套筒内，然后再放到挤压机上挤压钢筋套筒。整个过程完全手工操作，费工费时，劳动量大，严重影响了生产效率。因此，设计了一款钢筋套筒挤压连接自动送料机。

图1 钢筋与套筒装配示意图

1 机械结构总体设计

结构设计遵循易操作、易维护的原则。该设备由机架、输送机构、翻转机构、套筒仓、夹紧套筒机构、卸料机构等组成，如图2所示。

自动送料机工作过程如下：

（1）系统得电工作，电机通过链轮带动链条，由链条带动散开的钢筋向前端移动，钢筋到达翻转机构位置时停止，进行下一个机械动作。

（2）启动翻转气缸，翻转机构气缸控制拨料器将钢筋翻转到传送辊上。

（3）夹紧套筒机构中的V型机械手夹紧套筒。

（4）传送辊上的钢筋穿到套筒上。

（5）V型机械手松开套筒，钢筋与套筒一起向前运动到挤压机完成挤压。

（6）挤压好的钢筋套筒连接头通过卸料机构完成卸料，进入下一个工作周期。

2 关键部件设计

图2 机械结构图

（1）翻转机构由气缸、翻转轴，拨料器组成。翻转机构的主要作用是将钢筋一根一根地翻转到辊轮上，然后钢筋跟随辊轮进入下一个工序。翻转机构设计的关键是保证每次翻转一根钢筋，此翻转机构中的拨料器的设计保证了每次翻转一根钢筋。选用两组亚德客气缸，翻转钢筋长度为5 m，直径为40 mm。翻转机构装配图如图3所示。

图3 翻转机构装配图

（2）夹紧套筒机构由宽型气爪、接料槽、V型块、支撑座组成。夹紧套筒机构工作过程如下：套筒从套筒仓落入接料槽，然后启动宽型气爪，宽型气爪带动V型块夹紧套筒。宽型气爪型号MHL2-16D，夹紧力45 N。夹持部分设计成V型，能更可靠地夹紧套筒。夹紧套筒机构装配图如图4所示。

3 气动控制系统设计

通过分析送料机的机械结构和工作原理，设计了气动控制系统。气动控制回路如图5所示，由气源、气动三联件、电磁阀、单向节流阀、气缸组成[2]。气缸的换向由二位五通电磁换向阀控制，为保证翻转机构和卸料机构平稳运行，气缸回路采用单向节流阀来控制翻转竖直气缸和卸料竖直气缸的伸缩速度[3]。

图4 夹紧套筒机构装配图

图5 气动控制回路图1—分水滤水器 2—减压阀 3—油雾器 4—二位五通换向阀 5—翻转竖直气缸6—卸料竖直气缸 7—夹紧套筒气缸（宽型气爪） 8—套筒上料气缸 9—单向节流阀

4 结语

本设计机械结构布局紧凑，气动方案合理有效。设计出的自动送料机已经应用于企业的实际生产，解决了钢筋套筒挤压生产中钢筋和套筒的自动送料问题，降低了操作人员的劳动强度，提高了生产效率，具有较高的实际应用价值。

[1]蔡红波，杜运站.钢筋机械连接技术现状及发展趋势[J].黑龙江科技信息，2009（13）：281，276.

[2]路甬祥.液压气动技术手册[M].北京：机械工业出版社，2002：1-3.

[3]罗庚兴，宁玉珊.气动安装机械手的PLC控制[J].制造业自动化，2011，33（1）：82-84.