电动弯管机：设计

精品文档 1欢迎下载 设计任务书 电动弯管机设计任务书 电动弯管机 一一 绪论绪论 1 1 弯管机的地位 现今工业 很多种机器设备都有钢管 导管配件 用以输油 输气 输液等 数量众多 且加工的零件要求不高 简易手动 电动的弯管机很实用 采用手动加紧 机械弯曲的弯管机 结构简单 控制元件少 占地面积小 设备成本较低 并且操作简单 1 2 公司现状与设计目的 1 2 1 公司现状 本公司生产的各种试验设备 都有弯管配件 管材规格在 6mm 27mm 之间 20mm 以下的弯管采用简易工装手工弯曲 20mm 以上的弯管配件外协制做 1 2 2 设计目的 为解决 20mm 以上的弯管配件自制 现设计一台电动弯管机 按管材规格 32 3 材质 20 钢 弯曲半径 80mm 进行设计 1 3 弯管机的原理与步骤 弯管机的原理 管材绕弯是最常用的弯管方法 而绕弯使用的设备是弯管机 弯管机是弯管 加工的主要设备 弯管机的步骤 管材直线段前端定位 并加紧 弯管 保压 反转使磨具复位 松开夹紧块 取出弯管 检测 调整定位尺寸与弯管角度 重复步骤 1 5 1 4 弯管机的组成 电动弯管机由机架 电机 带轮 减速机构 弯管模具 挡料机构 指示牌 装置 电器控制机构等组成 二二 电动弯管机的设计电动弯管机的设计 2 12 1 工艺分析工艺分析 弯管工件采用无缝钢管 32 3 材质 20 最小弯管半径 R 2 2 32mm 64mm 取弯管半径 R 80mm 符合加工工艺性 弯管件要求不能有裂纹 不能有过大的外凸与皱纹 2 22 2 预计方案预计方案 必须有过载保护 所以第一级采用 V 带传动 因为总减速比较大 约 i 200 固采用二级蜗轮蜗杆减速机 二级减速传动比 i 200 又因为蜗轮蜗杆减速机的输出轴向上 所以采用 WPEO 型二级蜗轮蜗杆减速机 工件弯管时 采用加紧装置 操作方便 因工件弯曲有弯管和卸料工序 用电机正反转来控制 精品文档 2欢迎下载 为使弯管精确度更高 增加指示装置 2 32 3 计算弯曲力矩计算弯曲力矩 弯曲旋转装置绕旋转中心 O 转动 其转动角位移 角速度 和转动力矩 M 是主要控制对 象 挡料装置将工件压紧到弯曲模具中 弯管模具随着弯管一起转动 将管件弯曲成形 弯曲轴 的转速 转角以及转矩的控制通过电机来实现 2 3 1 管材弯曲力矩的计算方法 管材弯曲力矩的计算是确定弯管机机械结构的基础 通过弯曲力矩 才能确定弯管机所需的 驱动力矩 电机的功率 主传动机构各部件的结构尺寸 夹紧力大小等一系列参数 根据经验公式求弯曲力矩 2 1 0 1 4 s s k MkW R 其中 1 2 1 275 332 s DtR kRW DtDD 44 D d 具体参数 管材直径 D 32mm 管壁厚度 t 3mm 管材内径 d 26mm 管材弯曲中经 R 80mm 材料屈服极限 s 245MPa 材料相对强度系数 K 0 10mm 查表的 把以上参数代入以上经验公式公式得弯曲力矩为 M 1085N m 2 3 2 电机的选取 初选 1 根据资料查取 初步规定弯管机的弯曲速度为 6 8r min 2 传动形式为 电机 带轮传动 二级减速器传动 滚子轴承传动 工作台弯管模 具 经计算 弯管工作功率为 P 工 M 1085 8r min 2 60 0 908KW 所以 电机功率 0 908 1 287 0 96 0 75 0 98 P PKW 工 123 其中 V 带传动效率 1 0 96 减速器传动效率 2 0 75 滚子轴承传动效率 3 0 98 由于弯管机可能弯多种型式的型钢 固选用较大功率的电机 以使弯管机的弯曲范围更大 又由于弯管机需要有制动功能 固选用有制动功能的电机 因为选用二级蜗轮蜗杆减速机减速 所以初步规定电机转速在 1500r min 经查 JB T6448 YEP 系列 IP44 旁磁制动三相异步电动 机技术条件 选用的电机型号为 YEP90L 4 其基本性能如下表 2 1 表 2 1 电机 YEP90L 4 的主要性能参数 满载时 型号额定功率 转速电流效率功率因数 堵转 转矩 最大转 达距 静制动转达 距不小于 空载制动时 间不大于 YEP90L 41 5KW1500r min6A76 0 656 52 2 9 9N m0 2 s 精品文档 3欢迎下载 电机的主要尺寸如图 2 42 4 传动比的计算 传动装置的运动与参数传动比的计算 传动装置的运动与参数 2 4 1 传动比 由电机转速 N 1 1500r min 弯管模具的转速为 N 2 N 1 i 1500 200 7 5r min 所以 总传动比 I 总 N 1 N 2 1500 7 5 200 取 V 带传动的传动比 i 1 1 二级蜗轮蜗杆减速机的传动比 i 2 200 经过计算 弯管磨具的转速应为 1 2 12 1500 7 5 min 1 200 N Nr ii 2 4 2 各轴的转速 功率和转矩 各轴由高速到低速依次定为 1 轴 2 轴 两轴间的传动比依次定为 i 1 i 2 传动效率依次定为 1 2 各轴的输入功率依次定为 P 1 P 2 输入转矩依次定为 T 1 T 2 各轴的转速依次定为 N 1 N 2 1 各轴的转速 电机轴转速 主动带轮转速 从动带轮转速 减速器小轴端转速 N 1 1500r min 减速机大轴端转速 弯管模具转速 1 2 2 1500 7 5 min 200 N Nr i 2 各轴的功率 电机输出功率 P 1 1 5KW 减速器输入功率 P 2 P 1 1 1 5 0 96 1 44KW 减速器输出功率 P 3 P 2 2 1 44 0 75 1 08KW 工作台输入功率 P 4 P 3 3 1 08 0 98 1 0584 KW 3 各轴的转矩 电机输出转矩 1 1 1 1 5 95509550 9 55 1500 P TN m N 减速器输入转矩 2111 9 55 1 0 969 168 TTiN m 减速器输出转矩 3222 9 168 200 0 751375 2 TTiN m 工作台输入转矩 433 1375 2 0 981347 7 TTN m 因为 工作台输入转矩因为 工作台输入转矩 T T 4 1347 7N m4 1347 7N m 管材弯管力矩 管材弯管力矩 M 1085M 1085 N mN m 所以 以上选择方案成立 所以 以上选择方案成立 安全系数安全系数 1347 7 1085 1 242 1347 7 1085 1 242 精品文档 4欢迎下载 2 52 5 V V 带与带轮的选择带与带轮的选择 由电机转速 1500r min 与电机功率 1 5kw 查表确定采用普通 A 型 V 带作为传动带 因为 A 型带的小带轮直径需要 80mm 固选取小带轮直径为 d 100mm V 带速度验算 1 1 3 14 100 1500 7 85 60 100060 1000 d n vm s 因为 5m s v 7 85m s 20 m s 所以 此带轮合格 因为带轮传动比 i 1 1 所以 从动轮直径 主动轮直径 查表初选 V 带长度 L 1120mm 4 两带轮中心距 经计算得 中心距 a 403mm 主动轮包角 180 120 所以选取的 V 带长度 L 1120mm 合格 5 V 带的根数 选取 z 2 根 1 1 5 1 5 0 970 11 0 96 0 99 L P z PPK K 带带 根 查表的 P 带 0 97kw P 带 0 11 kw K 0 96 K L 0 99 2 62 6 二级蜗轮蜗杆减速器的计算与选择二级蜗轮蜗杆减速器的计算与选择 参考资料 佛山市南海珠江减速机有限公司 强珠减速 选取减速器的作用轴在蜗轮的顶部 所以选用 WPEO 型二级蜗轮蜗杆减速器 又因为 蜗轮大轴端输出转矩 T 3 1375 2N m 蜗轮小轴端输入功率 P 2 1 44kw 蜗轮小轴端转速 N 1 1500r min 蜗轮蜗杆减速比 i 2 200 查蜗轮蜗杆减速器样本 选用二级蜗轮蜗杆减速器的型号为 WPEO 70 120 1 200 A 见附图 2 72 7 弯管轴的计算 设计与校核弯管轴的计算 设计与校核 初步设计轴径 选取轴的材料为 45 钢 调质处理 根据公式 计算轴径 3 P dA n 其中 A 由轴的许用切应力所确定的系数 其值取 A 118 107 现在取 111 P 为轴所传递的功率 取 P 3 1 0584KW 即工作台输入功率 P 4 1 0584 KW 弯管工作实际功率为 P 工 0 908KW n 为轴的转速 取 7 5r min 则弯管轴 d57 8mm 轴身有键槽 加粗 5 所以弯管轴径 d 取 65mm 3 1 0584 111 7 5 精品文档 5欢迎下载 确定轴的极限长度 根据公式 推出以下公式 32 Tl d G 4 44 3 3 14 8 10 65 180 659 3232 1473 45 10 G lmm T 4 d 2 82 8 轴承的选取与校核轴承的选取与校核 轴承的选取 弯管机工作台需要平稳 轴承同时受径向力和轴向力的作用 轴承受轴向 力不大 转速较低 固选用圆锥滚子轴承 因弯管轴最细部分为 65mm 所以选取轴承型号为 32914 轴承的校核 已知轴承转速 7 5r min 工作温度为常温 取 f r 1 载荷平稳 取 f F 1 寿命设置为 10 年 250 天 年 4 时 天 即 L h 10 250 4 10000 小时 查手册 滚子 轴承取 10 3 径向额定动载荷 C 115KN 轴承可承受的最大载荷为 66 1 3 10110 115 10 66 3 60160 7 5 10000 T Fh f FCKN fnL 10 3 轴承可承受的最大扭矩为 M 66 3KN 0 065m 4309 5Nm 工作台输入转矩 1443 98Nm 所以 圆锥滚子轴承 32914 选择合格 2 92 9 弯管模具的设计弯管模具的设计 根据以上计算结果 确定弯管模具内孔为 65mm 外径为 160mm 增加手动机械加紧装置 此加紧装置可旋转 便于装卸配件 操作方便 初步设定厚度尺寸为 120mm 见附图 2 102 10 键的校核键的校核 弯管模具轴键 因为弯管轴径 65mm 所以平键为 18 11 工作台输入转矩 1443 98Nm 平键长度 L C 键槽长度 18 9 63 18 9 36mm 查表键的许用挤压应力 P 100 120 2 N mm 所以 键链接的挤压强度 44 1347 7 0 21 65 11 36 P C T MPa dhL P 同理 可以校核减速机输出端轴键与减速机输入端轴键 均符合要求 证明略 2 112 11 挡料压紧装置的设计挡料压紧装置的设计 采用手轮旋转 机械进给的传动方式 轴承选用圆柱滚子轴承 UN204E 见附图 2 122 12 指示装置的设计指示装置的设计 弯管角度 使弯管角度在 0 180 之间 采用指针调整并显示角度 见附图 定位尺寸 采用工作台安装钢板尺的方法 保证定位尺寸 弯管垂直度 采用现场参考物对齐的方法 类似于铅锤吊线 保证弯管垂直度 2 132 13 电器配件的选择电器配件的选择 精品文档 6欢迎下载 接近开关的选择 经过与电气工程师协商确定 接近开关型号 LR12BN04DNC 生产厂家 上海兰宝传感科技股份有限公司 行程开关的选择 经查阅资料确定 行程开关的型号为 LXK3 20S B 见附图 空气开关一件 继电器一件 按钮四件 电线 2 142 14 价格估算价格估算 序 号 部件名称材质数量 重量合计 kg 单价 元 kg 价值 元 备注 1 机架部分Q235 A 组焊件 1182 8101828 2 传动部分机加工件 23 2240928 8 3 挡料部分机加工件 14 6840587 2 4 指示针部分机加工件 2 640104 5WPEO70 120 1 200 A 型二级蜗轮蜗杆减速机 成品 11500 6 制动电机 YEP90L 4成品 1500 7 标准件部分 550 8 电气部分 700 9 运输费 200 10 表面处理费 200 11 组装试验费 400 合计 7498 注 每增加一种规格 增加费用 500 元 2 152 15 加工范围加工范围 根据以下计算数据 确定本弯管机的加工范围在 20 2 5 32 3 之间 弯管参数弯管力矩 Nm电机功率 KW45 钢轴径 mm 40Cr 轴径 mm 20 2 5 R 50 v 7 50 3320 3741 2638 1 27 3 R 80 v 7 50 70 77852 948 8 32 3 R 80 v 7 51 0851 20761 0756 4 36 3 R 100 v 61 3451 19770 865 38 42 3 R 100 v 421 18792 5285 43 42 3 R 100 v 621 7880 8374 64