电动液压滚槽机设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

科 毕 业 论 文（设 计） 题目 ： 电动液压滚槽机设计 学 院： 工学院 姓 名： 罗水亮 学 号： 20101144 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 10级 指导教师： 林金龙 职 称： 讲师 二 0 一四 年 五 月 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 摘要 滚槽机是一种新型实用的，用于加工管子连接端沟槽的机械设备。 以往，管路的连接一般采用焊接、螺纹、法兰等方法，这类方法一般容易有污染物或者焊渣污染，或者需要二次镀锌，而且还受到安装场所的限制，导致安装速度慢、费用高等缺陷，所以现在也有采用沟槽式机 械接头来连接管路，来克服上述连接方式所存在的弊端，但随之而来的是管子连接端沟槽的加工问题。如果采用车床加工的话，不仅速度慢、难度大，而且花费也大。目前，似乎还没有特别行之有效的办法。 本设计的目的是在于，提供一种以沟槽式机械连接接头来加工的管路，采用管子连接端沟槽 ,效果较好的专用设备。 滚槽机的工作原理就是根据液压传递原理，利用两个滚动轮对其中间的管壁不断的挤压而形成沟槽；特点是采用液压加压吨位大，适应性强，凸凹模更换方便迅速，生产效率高；广泛用于建筑工地的管道安装，完成用于管路连接的各种管子的压槽之用。 关键字： 滚槽机；液压；管子 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 is a of in of of In of to or of or in so is to to of If a it it no of is to a to to of is on of a in of to a by of to in a of 买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 目录 摘要 . 2 . 3 目录 . 4 第 1 章 绪论 . 5 滚槽机概述 : . 5 滚槽机的发展历史结构特点 . 5 滚槽机的工作原理 . 5 第 2 章 课题设计的目的与前景及内容 . 7 . 7 . 7 . 7 第 3 章 滚槽机机械部分设计 . 9 件工艺分析 . 9 机的选取 . 10 速器的选取 . 10 轴器的计算与选取 . 12 承的选取 . 13 的初步计算与设计及校核 . 14 键的设计与校核 . 17 模与凸模的设计 . 18 撑架的设计 . 19 第 4 章 液压部分设计 . 21 滚槽机液压系统的概述 . 21 滚槽机液压系统的组成 . 21 滚槽机的液压执行元件 . 21 滚槽机液压系统的设计 . 22 液压缸的设计与计算 . 22 液压泵的选取 . 26 . 27 液压系统漏油和噪声控制 . 28 液压系统漏油控制 . 28 液压系统噪声控制 . 28 总 结 . 29 参考文献 . 30 致谢 . 31 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 1 章 绪论 滚槽机概述 : 滚槽机是一种用于 管道安装的轻便型现场施工液压机具，具有小巧轻便、移动方便 等特点。适用于壁厚小于 径在 65 324间的 不锈钢管、 有产业利用价值。主要用于电力施工， 桥梁、 锅炉、家俱、船舶，公铁路建设等方面的管道铺设及修造，具有功能多、 操作简单、移动方便、安装简单 等优点。 滚槽机是在使用沟槽接头作为管道连接件时，对管子进行 预 处理的专用工具。 滚槽机的发展历史结构特点 沟槽管件 连接技术也称卡箍连接技术，已成为当前 气液 管道连接的首推技术，尽管这项技术在国内的开发时间晚于国 外，但 是 由于其技术的先进性，很快被国内市场所接收。从 1998 年开始研 究 开发到现在，经过 几年的开发和应用，已逐渐取代了法兰和焊接的两种传统 的 管道连接方式。 不仅 技术上 显 的 成熟， 市场 上 也普遍认可，而且得到了国家 法律 法规政策的积极引导。 沟槽管件连接技术的应用，使复杂的管道连接工序变得简单、快捷、方便。使管道连接技术向前迈了一大步。 如今我国滚槽机的设计特点具有以下显著的特点： 减速电机带着凹模转动，并同时管子同凹模一起转动； 模安装于凸模固定架上，固定架与活塞杆螺纹连接并同时沿直 线向下运动并挤压凹模上的钢管，几圈之后形成一个两三毫米的沟槽，完成加工过程。 滚槽机的工作原理 滚槽机的工作原理就是根据液压传递原理，利用两个滚动轮对其中间的管壁不断的 挤压而形成沟槽；采用液压加压，吨位大，适应性强，凸凹模更换方便 ，生产效率高，广泛用于建筑工地的 管件 安装，完成用于管路连接的各种管子的压槽之用。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 图 动原理图 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 2 章 课题设计的目的与前景及内容 题的目的与意义 以前 ，管路的连接一般 是 采用焊接、螺纹、法兰等方法，这类方法一般容易有污染物或者其他 污 染，或者需要二次镀锌，而且 还受到安装场所的限制，导致安装速度慢、费用高等缺陷，所以现在 采用沟槽式机械接头来连接管路，来克服上述连接方式所存在的弊端，但随之而来的 就 是管子连接端沟槽的加工问题。如果采用车床加工的话，不仅速度慢、难度大，而且花费也大。 所以在进一步的研究 当 中提出采用电机液压混合式驱动，这样可以在电机、液压各自的优势地方 中采用最合理 的 驱动方式来降低生产成本，能实现 控制产品的 滚 槽深度，提高生产效率，提高加工精度。 题发展现状和前景 可用于消防水系统、 给水系统、石油化工管道系统、 污水处理管道系 统等其他系统 ； 大量应用到对管材的连接加工，如何使 管材更好的连接，并保持工艺要求的精度，一直 都是人们所关心的问题。近十几年来，国内的许多工程 领域引进了形成沟槽对管材连接的滚槽机，这种滚槽机 可以它在同一台机器上可实现多管材的滚槽加工，以及加工精度高和对管材外表面损伤小等特点，在管材的滚 槽成形加工方 法中占有非常重要的地位。所以液压滚槽机将取代传统的滚槽机而成为滚 槽生产的主要设备。通过分析液压滚槽机的使用范畴可以看出 ， 电动液压滚槽机的未来发展趋势还是非常不错的。而且近年来的发展也是比较顺利的，所以这个行业 还是 能够将 被看好 。 题主要内容和要求 1. 滚槽机的总体布置；要求： a初选滚槽机类型； b. 各组成部分结构简图； c. 确定滚槽机的外形尺寸。 2. 电动液压滚槽机的整体工艺设计和传动系统设计；拟定的方案内容有：工艺分析，主要技术参数，传动系统及参数的确定，传动原理图。 3. 确定液压泵的型号与液压传动系统结构设计及其结构参数优化 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 4. 设计的主要技术参数：最大工作压力： 5. 所有工地使用的管材： 1#轮用于 5 2#轮用于 08 3#轮用于 19 6. 管材槽宽范围： 7. 管材槽深范围： 8. 整机重量： 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 3 章 滚槽机机械部分设计 件工艺分析 此工作件采用的直径为 88为 2无缝钢管做为压管件，材料为 10 号钢，压管件要求不能有裂纹，不能有过大的外凸 ,不能有皱纹，断面无毛刺。其工件如图 3 图 3工件 算剪切应力 由剪切应力公式得 4212222 其中 计算剪切应力， 为凸模对钢管的作用力， N D 为钢管截面圆环的大径， 为钢管截面圆环的小径， 买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 机的选取 设备技术参数：电机： 220v/380v 5050W 1390r/询机械设计手册可得 在满足生产机械的前提下，优先采用结构简单、工作可靠、价格便宜、维护方便的电动机；设备要求转速恒定，又长期裸露在外面，所以选取 型号： 3三相异步电动机 电机相关安装尺寸 D=19C=165=285速器的选取 由主轴转速 n 为 24r/到传动比 i=1390/24=58,满足传动比的要求，并有足够的承载能力，是结构紧凑，再根据手册选取减速器为摆线针轮减速器，型号为 111 其中， 1c为计算输入功率， K 为工作情况系数，见表 9n 为表 9 9规定的输入轴转速， r/1n 为实际输入轴转速， r/买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 1 为在表中规定的转速 1n 下，许用输入功率， （ (其中， K 为工作情况系数，由表 9得 N.m (图 3摆线针轮减速器 查表得减速器的安装尺寸如下： D=35=55=192=285M=75=100=150=250N=290=140=240买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 轴器的计算与选取 由机械设计手册计算可得，选凸缘联轴器，型号： 5 (其中 ,C为计算转矩， 为驱动功率， Kw，N.m 图 3凸缘联轴器 主动端： d= L=82动端： d= L=82 3键槽型号 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 承的选取 由于滚槽机需要一个平稳的平台且轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故不能选用深沟滚子轴承。且轴承受力不大，转速也较低，还要便于装拆，故可选用圆锥滚子轴承，且可选取外径较小的以使空间更紧凑和降低成本。选用一套型号 30209圆锥滚子轴承，双支点单向固定于主轴上；再选用一套型号为 32907圆锥滚子轴承，双支点固定于凸模固定架上。 图 3圆锥滚子轴承 轴承的主要参数： d=45=85=16=19mm,r=.5,a=8,53 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 的初步计算与设计及校核 初步计算轴径 选取轴的材料为 45 钢，调质处理。 30 （ 3 式中， P 为轴所传递的功率， KW n 为轴的转速， r/为 由轴的许用切应力所确定的系数，其值可取0=103126 现在可取0=115 则 3 d=主轴的最小尺寸为 32了满足半联轴器的轴向定位要求，由于半联轴器的连接长度为 L=82因轴段长度比 1为 80轴径取 2足锁紧螺母的尺寸。轴肩后是轴承段，于是轴承的关系故取 5轴承端盖的总厚度为 30据轴承端盖的装 配和 拆 卸 及便于对轴承添加润滑脂的要求，端盖的外端面与半联轴器左端面间的距离 6于轴承是由轴承座支撑住的，故取轴承座的高厚为 30轴承之间的 轴套长度为 40为左边轴承需要定位，加一个轴肩，轴径为 50肩左边轴的长度由花键来定，根据花键的尺寸系列，长度为 43径为 32 已初步确定了轴的各段直径和长度。 半联轴器与轴的周向定位采用平键联接，凹模与轴的周向定位采用花键联接。半联轴器与轴的联接，选用平键为 100联轴器的配合为 H7/子轴承与轴的周向 定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为轴端倒角为 2*450。凹模与轴的联接，选用花键为 6*282键轴另一端通过型号为 106模与主轴的配购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 合均为 H7/ 轴上载荷的计算与轴的校核 1970 dF t 72200 (3s 20t st 0 (3t (3由轴的结构尺寸及安装条件可知，作为得支梁的轴的支承跨距 a=221 轴的结构图以及弯矩各扭矩图中可以看出截面 将计算出的截面 M、 M 的值如表 2 3荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 12 2矩 M 68000 N/29000 N/07000N/弯矩 1M= 192000N/2M=182000N/矩 T 1970000 轴的弯矩图 : 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 图 3轴的弯矩图 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 C）的强度。则由 M P 1 9 7 0 0 2 0 0 03222021 (3前已选定轴的材料为 45 钢，调质处理，可得 1=60此 1，故安全 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 键的设计与校核 凹模与轴的联接，选用压力角为 45度的渐开线花键，因为渐开线花键的工艺性较好，花键齿的根部强度高，应力集中小，易于定心，承载能力较高，可用于传递的转矩较大且轴径也大的连接，花键轴另一端通过型号为 106 对渐开线花键进行验算。 载荷分配不均系数，与齿数多少有关，一般取 =取 =键的齿数 z =16 花键的模数 m=2 花键齿侧面工作高度 h =2Dd2 2832 齿的工作长度 1l 42 22 花键平均直径 Dd02 2832 故有 02 6 5231p p =100140（ 4 02 6 52 32p p =100140（ 4 故此渐开线花键安全 故此渐开线花键安全外，为了凹模在花键轴上，从而在轴端钻了螺纹孔，其规格为 5 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 模与凸模的设计 大部分工地使用的管材直径： 650819以选择设计三组凹模与凸模 表 3凹模与凸模的尺寸参数 外径D 沟槽至管端尺寸A 槽宽/凸宽 B 槽深/凸高 模 65 模 88 模 110 19 12 模 88 模 96 模 110 19 12 3凹模 图 3凸模 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 撑架的设计 该支撑架可以上下调节，左右调节，可以放好所有尺寸的管子，设计三维图如下： 图 4支撑架 表 3表中所列管子的尺寸滚 槽时可以不用支撑架 使用支撑架可以调节管子的中心线在凹模轴线所在的平面内， 尺寸长度大于上表中最长尺寸的管子，就必须使 用支撑架。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 管子安放位置如图 4 把管子放在凹模 上，把支撑架放在管子终端的 图 4支撑架安放位置 调整管子的后端比前端向下有的偏差，如图 4 图 4调整管子偏差 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 4 章 液压部分设计 滚槽机液压系统的概述 以液体作为工作介质进行 传递 能量和控制的传动方 式称为液压传动。与机械传动相比，液压传动具有便于无级调速和过载保护、布局灵活方便等多种技术优势。 作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压被广泛的应用到农业、制造业等 其他行业 。 滚槽机液压系统的组成 滚槽机的液压系统由动力部分、执行部分、控制部分和辅助部分组成。各部分的功能作用有： 动力部分：由电动液压泵组成，将电机 的机械能转变成液压的压力能，输出高压油。 执行部分：由液压缸组成，主要是将液体的高压能转变成机械能，驱动工作元件，对外做功，实现往复直线运动。 控制部分：由换向阀 组成，控制调节液压 系统中从泵到执行元件的压力、流量、方向等，保证各执行元件的运动 路 线 与规律。 辅助部分：包括油箱、管件、过滤器、冷却器、蓄 能器 等，用于辅助液压元件的正常工作。 滚槽机的液压执行元件 一般的机械工 程中，液压系统的动力源采用电机带动液压泵来输出高压油，从而使 液压执行元件 正常工作。因为结构比较紧凑，需要的压力也不是很大，这里我们采用电动液压泵来供油。电 动液压泵作为一种简单方便的液压动力源被 广泛应用在煤矿机械、 冶金、电 力以及重型机械等多个领域。并以其重量轻、便于携带、安全性强等优 点 被广大用户接受。 考虑到负载要向下直线运动并向上返回，采用单活塞杆双作用液压缸，其结构基本上可以分为缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置和排气装置五个部分。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 在滚槽机的整体设计方案中，我 们采用液压泵来提供动力。因此，我们需要设计出一个工作可靠 的 、低成本高效率 的、易操作 方便维修的液压系统来给 整个滚槽机各个部分提供动力源，满足各部件的正常运转。设计出一个比较合理的液压系统 ，对于整个滚槽机的工作非常 重要。 滚槽机液压系统的 设计 液压缸的设计与计算 1. 液压缸的内径和活塞杆的直径 计算 2121 114（ 4 式中， F 工作循环中最大的外负载 1p 液压缸工作压力 2p 可取为 液压缸内径与活塞杆直径的关系， 考虑到快进、快退速度相等，取 液压缸的机械效率，一般取本设计中取 。 在本设计中， 2121 114 5 0 042 （ 4 根据液压缸内径尺寸系列，将液压缸内径圆整为标准系列 2直径 D=63塞杆直径 d 按 求得 d=44 2. 计算在各个工作阶段液压缸所需的流量 快快 q L/ （ 4 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 工工 q L/ （ 4 2 快退快退 q L/ （ 4 3. 液压缸壁厚和外径的计算 液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。工程机械的液压缸，一般是用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算 ： 2 y D壁厚（ 4 式中， 液压缸壁厚 (m)； D 液压缸内径 (m)； 试验压力，取最大工作压力的 （ 缸筒材料的许用应力。无缝钢管 100M P a 壁厚 压缸壁厚算出后，可求出缸体的外径16321 （ 4 按照工程机械标准液压缸外径尺寸系列 3， 所以取外径为 80. 液压缸工作行程的确定 液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程确定，参照液压缸活塞行程参数系列选用工作行程为 80 5. 缸盖厚度的确定 一般液压缸多为平 底缸盖 有空时， 式中， 4 t 缸盖有效厚度 (m)； 2D 缸盖止口内径 (m)； 0d 缸盖孔的直径 (m)。 在本设计中有孔时 y 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 6. 最小导向长度的确定 （ 5 活塞宽度 B 取 ， 缸盖滑动支承面的长度 ， 隔套的长度 ， 72215021 （ 5 7. 缸体长度的确定 液压缸刚体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两短端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的 2030 倍。 因此取缸体长度 145 6. 活塞杆稳定性的验算 活塞杆的细长比 l/k 为 （ 5 柔性系数 m 取 85，末端系数 n 取 2 所以， .l k m n 1 2 0 2 1，采用拉金公式计算 4 （ 5 安全系数取 n=2 则 24876 （ 5 所以，活塞杆稳定 7. 液压缸的结构设计 缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关 ，这里购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 选用法兰连接， 如图所示： 图 4法兰连接 活塞和活塞杆采用卡键连接， 如图所示： 图 4活塞和活塞杆卡键连接 活塞杆头部直接与工作机械连接，根据负载连接的要求选用外螺纹连接结构，如下图所示： 图 4活塞杆头部螺纹连接 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 选用 导向 套 导向 的导向 部分结构 ，密封圈 选用 O 形圈的密封类型 。 活塞及活塞杆处的密封圈， 根据密封的部位、使 用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈 ，由于 液压缸的工作压力为 3度范围 s，因此 选用缸体与缸盖的密封形式 选用 O 形圈的密封形式。活塞杆与缸盖，活塞与缸体的密封选用 Y 形圈的密封形式。 液压泵的选取 柱塞泵是靠柱塞在缸体做往复运动造成密封容积的变化来实现吸油与压油的液压泵，与齿轮泵和叶片泵相比，柱塞有许多优点：第一 ,加工方便，可得到较高的配合精度，密封性能好，在高压下工作仍有较高的容积效率。第二，只需改变柱塞的工作行程就能改变流量，易于实现变量。第三，柱塞泵主 要零件均受压应力，材料强度性能可得以充分利用。由于其结构紧凑，效率高，流量调节方便， 所以选用柱塞泵，并且选择直轴式轴向柱塞泵。 该泵的基本参数为：每转排量0 1 6 m m L，泵的额定压力 6 P a，电动机转速 1 4 5 0 m 容积效率 ，总效率 。 与液压泵匹配的电动机的选定 首先分别算出 快进与工进两种不同工况的功率，去两者较大值座位选择电动机规格的依据。 快进时的外负载为 2500N，进油路的压力损失定位 .2500p 1 0 0 3 1 3 2 M P 5 64 快进时所需电动机功率为 . . 3 2 1 5 3 6P 0 4 8 k 0 7 工进时所需电动机功率为 . . 5 6 0 3P 0 7 8 k 0 7 查询电动机产品样本，选用 电动机，其额定功率为 定转速为 1400r/ 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 助元件的确定 工程中常用的液压系统辅助元件有 过滤器和冷却器及蓄能器 等等。 1. 蓄能器 在液压系统中是用来储存、释放能量的装置。其主要用途是：可作为辅助液压源在短时间里提供一定流 量的压力油，满足系统对 压力的要求，如可以实现某支路液压 缸的保压、缓冲等。在设计液压装置中需要用到蓄能器。装置中 蓄能主要是为了稳定压力，在 液压系统中由于油温升高而使液体膨胀，产生高压可使用蓄能器来吸收；当容积的 变化而使油量减少时，蓄能器也可以起到补偿作用。 2. 冷却器 当液压系统工作时，因液压泵 的 控制元件管路的压力损失 、容积损失、机械损失 和液体摩擦损失等消耗的能量，几乎全部转化成热量，这样会使得油液的粘度下降，造成元件 的 内泄漏、密封老化。严重时会影响 到 液压系统的正常工作，因此在设计液压系统时，为 了 减少热量的产生 ， 降低液压系统的温度，一方面增加油箱的散热面积，另一方面就是 加冷却器来冷却油液。 在液压系统中， 在回油的管路中间 设计了一个冷却器来降低油液的温度。冷却方式 是采用水冷 管式，这种冷却方式冷却水从管内 流过， 油从列管间流过，中间折板使油折流，并采用双程流动方式，增加 冷却效果。 3. 过滤器 过滤器的使用主要是清除液压系统 油液 中的固体污染物，使 油液保持清洁，延长元器件的使用寿命，保证液压元件工作性能 。 选择过滤器主要是看其 通油 精度和通油 能力，过滤精度是指油液通过过滤器时，能够穿过过滤芯的球形污染物的最大直径。通油能力，指在一定压力差下允许通过过滤器的最大流量。 在 液压系统中用到的过滤器主要是在油泵的吸油口、系统的回油口和注油口处。在吸油处的过滤器主要是保护 电动 液压泵，其精度类别采用粗 型 过滤器。在回油口处的过滤 器主要是用于降低油液 的 污染度，其精度类别采用普通过滤器 。注油口出的过滤器一般是防止注油时污染物进入，精度类别也是采用粗 型 过滤器，通常和空气滤清器一起使用。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 液