翅片管绕片机送料装置设计【6张CAD图纸】【优秀】

翅片管绕片机送料装置设计

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摘  要

　　　随着我国空调、制冷业的发展，对翅片管的需求量日益增加。作为翅片散热管生产的专用设备，翅片散热管绕制机仅靠进口已经不能适应市场竞争的要求。因此有必要借鉴国内、外绕制机的先进技术设计出一种全新的自动绕制机，以适应现在市场的需求

　　　本文从特殊暖气管绕制机的功能要求出发，在查阅大量有关国内、外绕制机文献的基础上，提出了自动绕制机的总体设计方案，确定了该绕制机的绕制原理、加工工艺过程及总体布置等。

　　　课题来源于哈尔滨热风机制造厂和哈尔滨理工大学联合研制开发的合作项目。本设计拟解决原有传统的半机械、半手工的绕制方式，提高产品质量的稳定性，增加翅片散热管的绕制品种和规格，降低了操作者的劳动强度，实现了产品螺距的无级调节，并可实现程序管理、参数预设置、自动和手动等功能。能够有效地提高企业的生产效率和自动化程度，提高企业在市场上的竞争力。

关键词　翅片散热管；绕制机；电动机；轴承。

Abstract

　　　Along with development of the air-conditions and refrigeration industry, the requirement for fin tube is increasing. As special product equipment of aliform radiator pipe, it can’t adapt the requirement of market competition only by importation. So it is necessary to use advanced  technique of demestic and oversea for reference and design a new automatism curling machine to adapting the requirement of market.

　　　This paper is Setting out from function request of special caliduct curling machine, After refer to large numbers of books and related literature of curling machine, the design of automatism curling machine is put forward, and its curling principle, technics process and disposal are confirmed.

　　　The task roots in the cooperate exploitation item between Harbin sirocco machine produce factory and Harbin university of science and technology. This design will resolve the curling problem of half machining and half handworking, advance the stability of product quality, and increase curling variety and specification of fin radiators, depress labor intension of manipulator, and realize function of stepless adjusting to product pitch, program managing, parameter early-setting, automatism or handworking and so on. It can advance enterprise production and automatization, and enhance enterprise competition on the market.

Keywords　 radiator pipe aliform ; curling machine

目录

摘要I

AbstractII

第1章 绪  论1

1.1 课题背景1

1.2 国内外研究现状2

1.2.1 国内研究现状2

1.2.2 国外研究现状3

1.3 研究的目的和意义4

1.4 本文研究的内容4

第2章 总体设计6

2.1 设计要求6

2.2 绕制原理8

2.3 工艺流程9

2.4 总体布置10

2.4.1 基本要求10

2.4.2 布置形式及选择11

2.5 运动计算13

2.6 动力计算15

2.6.1 压紧力的计算15

2.6.2 钢管转动的有效功率16

2.6.3 总传动效率16

2.6.4 主运动电机功率17

2.6.5 进给运动电机功率17

2.7 本章小结17

第3章 主要零部件设计19

3.1 床身设计19

3.2 自动上料装置设计20

3.3 托架设计21

3.3.1 托架结构21

3.3.2 托架功用22

3.3.3 托架工作过程23

3.4 下料装置设计23

3.5 绕制装置设计24

3.6 本章小结25

第4章 主要零部件的选择、计算与校核27

4.1 电机的选择27

4.2 同步齿形带的计算27

4.3 齿轮齿条传动29

4.4 矫正装置中弹簧的设计计算30

4.4.1 选取材料和确定许用应力31

4.4.2 计算曲度系数k31

4.4.3　计算钢丝直径d31

4.4.4　弹簧中径D231

4.4.5　弹簧有效圈数n32

4.4.6 弹簧的几何尺寸32

4.5 液压缸设计计算33

4.5.1 液压缸的设计概述33

4.5.2 液压缸的计算33

4.6 轴承的计算与校核35

4.6.1 寿命计算35

4.6.2 静载荷计算36

4.6.3 许用转速验算37

4.7 本章小结37

结  论39

致  谢40

参考文献40

.1　课题背景

　　　本课题来源于哈尔滨热风机制造厂和哈尔滨理工大学联合研制开发的合作项目。哈尔滨热风机制造厂是制造暖风机和组合式空调机组的专业生产厂家，翅片散热管是其主要产品之一。

　　　特殊散热器绕制机是生产翅片散热管（以下简称翅片管）的专用设备。翅片管是指金属外表面绕有连续薄带状的螺旋形金属翅片，利用翅片进行热交换的一种换热元件。这种翅片管是目前国内外一致公认的一种新型高效热交换元件，是先进的节能产品，可广泛应用于机械、冶金、石油、化工、电站、汽车、医疗等行业的热交换器及各种散热器、暖风机等设备上。由于我国现有的绕制机多属于半机械半手工的操作方式，生产效率低、产品质量不稳定、产品规格少、不能满足用户日益增长的对产品质量、品种和规格的要求。因此，借鉴国外的先进技术，开发具有自动控制功能的绕制机是一项极具开发潜力的项目。

　　　随着工农业的日益发展和人们生活水平的不断提高，能源紧张已成为世界性重大问题之一。世界各国都纷纷寻找新的能源及节约能源的途径，而换热器是开发利用和节约能源的有效设备，在传热和余热回收，利用地热，太阳能等方面都离不开换热器。由于翅片管是换热器中最基本、最重要的热交换元件，其质量的优劣直接影响到热交换器的工作性能，因此翅片管的研究倍受重视。现在国内市场上所用的翅片管大致分为两种：

　　　一种是在钢管外表面绕有连续薄带状的螺旋形的铝片，这种铝带翅片管是通过钢管转动和铝带的轴向移动使铝带变成螺旋状，进而靠铝带自身的张力紧紧地包裹在钢管上形成的。由于铝带将钢管全部包裹，并且铝带自身的散热效果很好，因此通过钢管的热量全部传给铝带，经过铝带向外部散热，这样就更好的达到了散热的效果，并且增大了散热面积[1]。

　　　另外一种是高频焊螺旋翅片管，其加工原理是在无缝钢管外圆上按一定的螺距缠绕钢带（钢带垂直于钢管外圆的表面），以高频电流作焊接热源，利用高频电流的集肤效应和电热效应，局部加热钢管与钢带的接触面及待焊区，使接触面达到塑性可焊状态，同时在翅片外侧施加顶锻力将接触处的金属氧化物、局部熔化物以及多余的塑态金属挤出，使钢管与翅片材料之间达到固态原子间的结合，从而实现接触面的塑性焊接。这种翅片管的特点是焊接速度快，生产率高，调整方便。但是由于必须要使用高频电源，且高频焊电力消耗大，因此投资较大[2]。

1.2　国内外研究现状  

1.2.1　国内研究现状  

　　　60年代初，兰州石油机械研究所和哈尔滨空调机厂共同研制成功了单L型翅片管的绕制机，同时也研制出我国第一台空气冷却器，这标志着我国应用空冷技术时代的开始。该绕制机功能单一，只能绕制单一的L型翅片管，管径和片距均不能任意改变。且操作速度较低，工人劳动强度大，产品不能满足炼油、化工工艺的要求，国家仍需用大量外汇进口急需的空冷器产品。

　　　为克服上述被动局面，1966年由兰州石油机械研究所与天津市风机厂合作，对镶嵌式翅片管制造工艺进行了研究。该工艺的研究内容包括翅片管的镶嵌工艺原理、镶嵌设备结构及其工艺过程等。最后试制成功了一台可以镶嵌光管直径25mm、铝翅片外径分别为44、50和57mm的绕制机。通过对镶嵌翅片管的热力学试验表明，这种翅片的制造工艺基本上是成功的，其性能与当时国外同类产品相近。然而，由于多种原因，该研究没有继续进行，成果也未推广使用[3]。

在总结上述两种绕制机研制经验的同时，根据市场需求，兰州石油机械研究所与兰州长征机械厂协作，于1982年制成DL25-38型高速多功能翅片管绕制机。这台绕制机在原理、结构及绕制工艺过程等方面，均吸取了前两种绕制机的成功经验。如在绕片时，无论铝带是镶嵌还是缠绕，都要先冷弯成型。由于翅片在绕（镶）时需承受很大的弯曲应力，故对铝带从材料成分、供货状态、机械性能及制造质量等都有严格的要求。该绕制机吸取这一教训，把铝翅片由纯弯曲状态改为压延、弯曲工艺。即把铝带绕到管上之前，先经过轧头和轧盘之间的挤压和延伸，最后再弯曲缠绕在管子上，使翅片的应力状态和变形点得到改善，从而避免了材料因受拉应力而使其外部边缘发生破坏的现象，这就是该绕制机成功的关键之一。同样，这台高速、多功能绕制机通过更换少数零部件，也可绕制单L、双L、KLM和镶嵌等形　　　

本章根据运动和动力计算结果，分别确定了主运动和进给运动电动机，同时根据一些给定参数，对同步齿形带、齿轮、齿条、弹簧和液压缸等进行计算。在对同步齿形带的计算中，确定了大、小带轮的节圆直径和齿数等一系列参数。在对齿轮、齿条的计算中，确定了齿轮的齿数和模数，并通过所求的参数确定了齿轮和齿条的结构尺寸。在对弹簧的计算中，根据弹簧的工作条件、要求以及所给的相关参数，在进行相关计算的基础上，最终选取弹簧型号为YB4x24x100型。在对液压缸的设计计算中，根据所给基本技术参数，在进行充分的运动分析和负载分析基础上，最终确定了液压系统参数。最后对7311B型轴承进行了计算和校核。　　　本文在查阅大量有关绕片机技术资料的基础上，对国内外同类产品进行了调研，确定了特殊散热管绕制机的整体设计方案和工作原理，并根据相关性能指标和技术参数进行运动和动力计算，进而对此机械系统的各个组成部分进行详细设计，利用有限元分析软件ANSYS对绕制机上料横梁进行强度和刚度分析，同时借助计算机辅助设计软件UG进行实体建模、装配仿真和运动仿真。

　　　1．通过广泛的阅读和调研深入了解目前绕制机的发展前景，结合当前国内外绕制机的一些特点和技术，提出了整个机器的机械系统设计方案，并详细设计了系统的各功能模块。

　　　2．根据所设计绕制机的性能要求和给定参数，进行运动和动力计算，确定主要参数，选取各主要元器件，确定它们的结构尺寸。

　　　3．简化整机结构，减少被加工零件数量（在约600件减至260余件），简化工艺，降低成本。

　　　4．基于有限元方法的基本原理和上料横梁的受力特点，利用ANSYS软件对其进行强度和刚度分析，从而使复杂的工程结构分析在CAE软件的帮助下能够快速、准确的完成。

　　　5．在机械结构设计的基础上，利用计算机辅助设计软件UG对其进行了建模、装配、运动的仿真，提高了工作的效率，并使设计阶段的设计结构实体化、可视化，缩短了设计的生命周期。

　　　特殊散热管绕制机是一个功能强大、非常复杂的系统。限于本人时间和能力等条件，本文主要针对其机械结构设计进行详细论述，并没有对所有问题都作详细的探讨，许多问题和工作有待于进一步研究完善，今后需要在以下几个方面做进一步的研究与改进：

1．目前绕制机的送片过程只能依靠手工操作，效率低，工人劳动强度大，需由熟练工人操作，所以在送片的自动化实现方面有待深入思考。

2．断片的自动在线检测。

3．由于时间有限，在进行设计时并没有过多考虑机器振动和噪音等问题，所以在以后对绕制机改进的过程中，需要对此问题进行仔细研究。

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