第2章 钢筋加工
第1节 钢筋加工机具
★关键词9 机具的选择
1.钢筋切断机具
（1）钢筋切断机的种类。
钢筋下料时必须按钢筋下料长度切断。钢筋切断可采用钢筋调直切断机，也可采用钢筋切断机或手动切断器。
手动切断器只是用于切断直径小于16mm的钢筋；钢筋切断机可切断直径40mm的钢筋。钢筋切断机按工作原理不同，可分为凸轮式和曲柄连杆式；按传动方式不同，可分为液压式和机械式；按结构形式不同，可分为手持式、立式、卧式和颚剪式。
常用的机械式钢筋切断机的型号有：GQL40、GQ40、GQ40A、GQ40B和GQ50型等；液压式钢筋切断机的型号有：DYJ-32、SYJ-16、GQ-12、GQ-20型等。
（2）钢筋切断机构的构造及工作原理。
①机械卧式钢筋切断机。
机械卧式钢筋切断机的基本构造。机械卧式钢筋切断机主要由电动机、传动系统、减速机构、曲轴机构、机体和切断刀等组成。机械卧式钢筋切断机适用于切断6～40mm的普通碳素钢筋。
机械卧式钢筋切断机的工作原理。它由电动机驱动，通过V带轮、圆柱齿轮减速带动偏心轴旋转；在偏心轴上装有连杆，连杆带动滑块和活动刀片在机座的滑道中往复运动，并和固定在机座上的固定刀片相配合剪切钢筋。
切断机上所用的固定刀片和活动刀片，应选用碳素工具钢并经热处理制成，以满足切断普通碳素钢筋的要求。固定刀片和活动刀片之间的间隙为0.5～1mm，在刀口的两侧机座上应装有两个挡料架，以减少钢筋的摆动。
②机械立式钢筋切断机。
机械立式钢筋切断机的基本构造。主要由电动机、离合器操纵杆、活动刀片、固定刀片、电气开关和压料机构等组成。
机械立式钢筋切断机的工作原理。由电动机的动力通过一对带轮驱动飞轮轴，经过三级齿轮减速后，再通过滑键离合器驱动偏心轴，实现活动刀片的往返运动，与固定刀片配合将钢筋切断。
离合器是由手柄控制其结合和脱离的，从而操纵活动刀片的上下运动。压料装置是通过手轮旋转，从而带动一对具有内梯形螺纹的斜齿轮使螺杆上下移动，从而可以压紧不同直径的钢筋，顺利地将钢筋切断。
③电动液压钢筋切断机。
电动液压钢筋切断机的基本构造。由电动机、液压传动装置、操纵装置、活动刀片和固定刀片等组成。电动液压钢筋切断机构造。
电动液压钢筋切断机的工作原理：电动机带动偏心轴旋转，偏心轴的偏心面推动和它接触的柱塞进行往返运动，使柱塞泵产生高压油压入液压缸体内，压力推动液压缸内的活塞，驱使活动刀片前进，活动刀片与固定在支座上的固定刀片交错，以较大的剪切力切断钢筋。
④手动液压钢筋切断机。
手动液压钢筋切断机的基本构造：手动液压钢筋切断机如图2-1所示，属于一种机体较小、使用方便、搬运灵活的机具，但由于工作压力较小，一般只能切断直径16mm以下的钢筋。
图2-1 手动液压钢筋切断机的构造
1—滑轨；2—刀片；3—活塞；4—缸体；5—柱塞；6—压杆；7—拔销； 8—放油阀；9—贮油筒；10—回位弹簧；11—吸油阀
手动液压钢筋切断机的工作原理：先将放油阀按顺时针方向旋紧，揿动压柱，柱塞即提升，吸油阀被打开，液压进入油室；提起压杆，液压油被压缩进入缸体的内腔，从而推动活塞前进，安装在活塞前端的活动刀片可将钢筋切断，钢筋切断后立即按逆时针方向旋开放油阀，在复位弹簧的作用下，压力油又流回油室，活动刀片便自动缩缸内。如此反复进行，便可按要求切断所需要的钢筋。
2.钢筋弯曲机具
（1）钢筋弯曲机的种类。
钢筋按计算的下料长度切断后，应按钢筋设计图纸、弯曲设备特点、钢筋直径、弯曲角度等进行画线，以便弯曲成设计的尺寸和形状。如果弯曲钢筋两边对称时，画线工作宜从钢筋中线开始向两边进行；当钢筋的弯曲形状比较复杂时，可先放出钢筋设计的实样，然后再照样进行弯曲。
钢筋弯曲宜采用钢筋弯曲机或钢箍弯曲机；当钢筋直径小于25mm时，少量的钢筋弯曲，也可以采用人工弯钩。钢筋弯曲机分类如下：
钢筋弯曲机按传动方式，可分为机械式和液压式；
按工作原理，可分为蜗轮蜗杆式和齿轮式；
按结构形式，可分为台式和手持式。
在建筑工程上常用的钢筋弯曲机械，主要是钢筋弯曲机和钢箍弯曲机。
（2）钢筋弯曲机的构造与工作原理。
①蜗轮蜗杆式钢筋弯曲机。
蜗轮蜗杆式钢筋弯曲机的基本构造比较简单，主要由机架、电动机、传动装置、工作机构和控制系统等组成。其中工作机构是钢筋成型的主要机构，包括工作盘、插入座、夹持器、转轴等。为便于弯曲机的移动和运输，在机架的下部装有行走轮。蜗轮蜗杆式钢筋弯曲机的主要构造如图2-2所示。
图2-2 蜗轮蜗杆式钢筋弯曲机构造示意图
1—机架；2—工作台；3—插座；4—滚轴；5—油杯；6—蜗轮箱；7—工作主轴； 8—立轴承；9—工作盘；10—蜗轮；11—电动机；12—孔眼条板
蜗轮蜗杆式钢筋弯曲机的工作原理是电动机的动力经V带轮、两对直齿轮及蜗轮蜗杆减速后，带动工作盘进行旋转；在工作盘上设有9个轴孔，中心孔用来插放中心轴，周围8个孔用来插放成型轴和轴套。在工作盘外的两侧还有插入座，各设有6个孔，用来插入挡铁轴。为了便于钢筋的移动，各工作台的两边还设有送料辊。
在进行钢筋弯曲时，根据钢筋需要弯曲的形状，将钢筋平放在工作盘中心轴和相应的成形轴之间，以及挡铁轴的内侧。当工作盘转动时，钢筋的一端被挡铁轴阻止不能转动，中心轴的位置不变，成型轴绕着中心轴做圆弧转动，则将钢筋推弯曲，直至钢筋的设计形状。钢筋的弯曲过程如图2-3所示。
图2-3 钢筋弯曲过程示意图
1—中心轴；2—成形轴；3—挡轴；4—工作盘；5—钢筋
②齿轮式钢筋弯曲机。
齿轮式钢筋弯曲机的基本构造。主要由机架、电动机、齿轮减速器、工作机构和电气控制系统等组成。它改变了传统的蜗轮蜗杆的传动方式，并增加了角度自动控制机构及制动装置，操作更加方便，生产效率提高。齿轮式钢筋弯曲机的构造，如图2-4所示。
图2-4 齿轮式钢筋弯曲机的构造示意
1—机架；2—滚轴；3、7—紧固手柄；4—转轴；5—调节手轮； 6—夹持器；7—工作台；8—控制配电箱；9—工作盘
齿轮式钢筋弯曲机的工作原理：由一台带制动的电动机为动力，带动工作盘旋转。工作机构中的左、右两个插座，可以通过手轮进行无级调节，并和不同直径的成型轴及装料装置配合，能适应各种不同规格的钢筋弯曲成型。齿轮式钢筋弯曲机的传动系统如图2-5所示。
图2-5 齿轮式钢筋弯曲机的传动系统
1—工作盘；2—减速器
钢筋弯曲角度的控制，是由自动控制机构和几个长短不一的限位销子相互配合而实现的。当钢筋被弯曲到预定的角度，限位销子触及行程开关，使电动机停机并反向旋转，恢复到原来位置，则完成一个钢筋弯曲工序。此外，电气控制系统还具有点动、自动状态、双向控制、瞬时制动、事故急停及系统短路保护、电动机过热保护等功能。
③钢筋弯箍机。
钢筋弯箍机的基本构造如图2-6所示。钢筋弯箍机是在钢筋弯曲机的基础上，经过改进而制成的适用于加工钢筋钢箍的一种专用机械，弯制箍筋特别方便，尤其是弯曲角度可以任意调节，适用于各种箍筋的弯制。
图2-6 钢筋弯箍机构造示意图
1—电动机；2—偏心圆盘；3—偏心铰；4—连杆；5—齿条； 6—滑道；7—正齿条；8—工作盘；9—心轴和成型轴
钢筋弯箍机的工作原理：电动机的动力通过一双带轮和两对直齿轮减速使偏心圆盘转动。偏心圆盘通过偏心铰带动两个连杆，每个连杆又铰接着一根齿条，这样齿条沿滑道做往复直线运动。齿条又带动齿轮使工作盘在一定角度内做往复回转运动。在工作盘上有两个轴孔，中心孔插入中心轴，另一孔插入成型轴。当工作盘转动时，中心轴和成型轴都会转动。它与钢筋弯曲机一样，能将钢筋弯曲成所需的箍筋。
④液压式钢筋切断弯曲机。
液压式钢筋切断弯曲机的基本构造。由液压传动系统、切断机动、弯曲机构、电动机、机体等组成。液压式钢筋切断弯曲机的构造。
液压式钢筋切断弯曲机的工作原理：由一台电动机带动两组柱塞式液压泵，一组推动切断用活塞，从而将钢筋切断，另一组驱动回转液压缸，带动弯曲工作盘旋转，从而将钢筋弯曲。
3.钢筋调直机具
（1）钢筋的机械调直机具。
机械平直是通过钢筋调直机实现的。钢筋调直机一般也有切断钢筋的功能，因此通称钢筋调直切断机。这类设备适用于处理冷拔低碳钢丝和直径不大于14mm的细钢筋。粗钢筋也可以应用机械平直。对于工作量很大的单位，可自制调直机械，一般制成机械锤形式，用平直锤锤压弯折部位。粗钢筋也可以利用卷扬机结合冷拉工序进行平直。根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》（2010版）（GB 50204—2002）中说明：“弯折钢筋不得调直后作为受力钢筋使用”，因此粗钢筋应注意在运输、加工、安装过程中的保护，弯折后经调直的粗钢筋只能作为非受力钢筋使用。
细钢筋用的钢筋调直机有多种型号，按所能调直切断的钢筋直径区分，常用的有三种：GT 1.6/4、GT 3/8、GT 6/12。工地上常用的钢筋调直机一般是GT 3/8型，它的外形如图2-7所示。
图2-7 GT3/8型钢筋调直机
（2）钢筋的人工调直机具。
直径在10mm以下的盘条钢筋在施工现场一般采用手工调直。对于冷拔低碳钢丝，可通过导轮牵引调直（图2-8）或蛇形管调直（图2-9）。盘条钢筋可用绞盘拉直（图2-10）。
图2-8 导轮牵引调直
图2-9 蛇形管调直架
图2-10 绞盘拉直装置示意图
4.钢筋冷拉的施工机具
（1）卷扬机式钢筋冷拉机。
①卷扬机式钢筋冷拉机的组成。
卷扬机式钢筋冷拉机，主要由卷扬机、滑轮组、导向滑轮、钢筋夹具、槽式台座、测力装置、液压千斤顶、冷拉小车等组成（图2-11）。
图2-11 卷扬机式钢筋冷拉机组成示意图
1—卷扬机；2—滑轮组；3—冷拉小车；4—钢筋夹具；5—钢筋；6—回程滑轮组； 7—传力架；8—槽式台座；9—液压千斤顶
这种冷拉机设备简单、效率较高、成本较低，是工程中普遍采用的一种冷拉机。
②卷扬机式钢筋冷拉机的性能。
卷扬机式钢筋冷拉机的主要技术性能有：卷扬机型号规格、滑轮直径及门数、钢丝绳直径、卷扬机速度、测力器形式和冷拉钢筋直径等。
③卷扬机式钢筋冷拉机的计算。
采用卷扬机冷拉设备进行钢筋冷拉时，其冷拉质量主要取决于控制卷扬机的拉力Q和钢筋冷拉的速度v。
a.卷扬机的拉力Q可按下式进行计算：
Q=Tmη-F
式中 Q——卷扬机冷拉设备的拉力，kN；
T——卷扬机的牵引力，kN；
m——滑轮组的工作线数；
η——滑轮组的总效率，见表2-1；
F——设备阻力，由冷拉小车与地面摩擦力及回程装置阻力组成，一般可取5～10kN。
表2-1 滑轮组的总效率
为确保拉力满足施工需要，设备拉力Q应大于或等于钢筋冷拉时所需最大拉力N=σCSAs的1.2～1.5倍。
b.钢筋冷拉的速度v可按下式进行计算：
v=πDn/m
式中 v——钢筋冷拉的速度，m/min；
D——卷扬机卷筒直径，m；
n——卷扬机的转速，r/min；
m——滑轮组的工作线数。
钢筋冷拉的速度一般以1.0m/min为宜。
（2）阻力轮式钢筋冷拉机。
阻力轮式钢筋冷拉机由支承架、阻力轮、电动机、绞车轮子（绞轮）、变速箱等组成，主要适用于冷拉直径为6～8mm的盘圆钢筋，其冷拉率一般控制为6%～8%。阻力轮式钢筋冷拉机的组成，如图2-12所示。
图2-12 阻力轮式钢筋冷拉机的组成
1—阻力轮；2—钢筋；3—绞轮；4—变速箱；5—调节槽；6—钢筋；7—支承架
阻力轮式钢筋冷拉机启动后，绞车轮子（绞轮）以40m/min的圆周速度将围绕其上的钢筋强力送入冷拉机进行调直。钢筋通过4个阻力轮时，被绞车轮子拉长而达到冷拉的目的。其中一个阻力轮可以调节高度，用以改变对钢筋的压力，从而改变拉伸阻力以达到控制冷拉率的目的。绞车轮子（绞轮）的直径一般为550mm，阻力轮是固定在支承架上的滑轮，其直径一般为100mm。
（3）液压式钢筋冷拉机。
液压式钢筋冷拉机主要由两台电动机分别带动高压和低压油泵，使高、低压力油通过液压管路、液压控制阀进入液压张拉缸，从而完成钢筋拉伸和回程动作。液压式钢筋冷拉机的结构，如图2-13所示。
图2-13 液压式钢筋冷拉机的结构
1—尾端挂钩夹具；2—翻料架；3—装料小车；4—前端夹具；5—液压张拉缸； 6—泵阀控制器；7—混凝土基座
液压式钢筋冷拉机能正确测定钢筋冷拉率和冷拉应力，容易实现钢筋冷拉自动控制，设备布置比较紧凑，操作起来比较平稳，冷拉过程噪声很小，但这种钢筋冷拉机行程较短，使用范围受到一定限制。
（4）丝杆式钢筋冷拉机。
丝杆式钢筋冷拉机由电动机、丝杠、横梁、减速器、测力器及活动螺母等组成，其结构如图2-14所示。
图2-14 丝杆式钢筋冷拉机的构造示意图
电动机启动后，经过V带传动和减速器之后，再通过齿轮传动，使两根丝杠旋转，从而使丝杠上的活动螺母移动，并通过夹具将钢筋拉伸。
5.冷拔低碳钢丝的施工机具
（1）卧式钢筋冷拔机。
卧式钢筋冷拔机是低碳钢丝冷拔最常用的设备，具有构造简单、操作方便等优点，多用于现场施工工地钢丝的冷拔。卧式钢筋冷拔机，又分为单卷筒和双卷筒两种，双卷筒卧式钢筋冷拔机生产效高。双卷筒卧式钢筋冷拔机的构造，如图2-15所示。
图2-15 双卷筒卧式钢筋冷拔机的构造
1—电动机；2—变速箱；3—卷筒；4—拔丝模盒；5—承料器
（2）立式钢筋冷拔机。
立式钢筋冷拔机是由电动机通过变速箱使卷筒进行旋转，以强力冷拔钢筋使其直径逐渐变小的钢筋加工机械。
6.钢筋冷轧的施工机具
（1）冷扎带肋钢筋生产线。
冷轧带肋钢筋生产线是由多种机具组合而成的生产线，主要由对焊机、放线架、除锈机、润滑机、冷轧带肋钢筋成型机、拉拔机、应力消除机构、收线机及电气操作系统等组成。
（2）冷轧带肋钢筋成型机。
冷轧带肋钢筋成型机，是冷轧带肋钢筋生产线中关键的设备，主要有主动式冷轧带肋钢筋成型机和被动式冷轧带肋钢筋成型机两种。在建筑工程中应用较多的是被动式冷轧带肋钢筋成型机，其构造如图2-16所示。
图2-16 被动式冷轧带肋钢筋成型机
1—机架；2—手柄；3—传动系统；4—主轴；5—箱体；6—轧辊组
被动式冷轧带肋钢筋成型机，主要由机架、调整手轮、传动箱、轧辊组等组成。而轧辊组是冷轧机中最关键的部件，它是由三个互成120°、具有孔槽的辊片、支承轴、压盖和调整垫等构成的，如图2-17所示。
图2-17 冷轧带肋钢筋成型机轧辊组
1—支承座；2—轴承；3—轧辊座；4—轧辊；5—压盖；6—调整垫
冷轧带肋钢筋成型机是通过三个互成120°带有孔槽的辊片，来完成钢筋的直径缩小或成型。每一冷轧机由两套轧辊组所组成。而两套轧辊组中的辊片交错60°，从而实现两次变形。