電動(dòng)彎管機(jī)：設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)：電動(dòng)彎管機(jī)一 . 緒論1.1 彎管機(jī)的地位現(xiàn)今工業(yè)，很多種機(jī)器設(shè)備都有鋼管、導(dǎo)管配件，用以輸油、輸氣、輸液等，數(shù)量眾多。且加工的零件要求不高，簡(jiǎn)易手動(dòng)、電動(dòng)的彎管機(jī)很實(shí)用。采用手動(dòng)加緊，機(jī)械彎曲的彎管機(jī) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制元件少，占地面積小，設(shè)備成本較低，并且操作簡(jiǎn)單。1.2 公司現(xiàn)狀與設(shè)計(jì)目的公司現(xiàn)狀：本公司生產(chǎn)的各種試驗(yàn)設(shè)備，都有彎管配件，管材規(guī)格在©6mm知27mn之間,© 20mm以下的彎管采用簡(jiǎn)易工裝手工彎曲，© 20mm以上的彎管配件外協(xié)制做。設(shè)計(jì)目的：為解決© 20m m以上的彎管配件自制，現(xiàn)設(shè)計(jì)一臺(tái)電動(dòng)彎管機(jī)，按管材規(guī)格©

2、; 32x 3、材質(zhì)20#鋼、彎曲半徑80mm進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.3. 彎管機(jī)的原理與步驟彎管機(jī)的原理： 管材繞彎是最常用的彎管方法， 而繞彎使用的設(shè)備是彎管機(jī)。 彎管機(jī)是彎管加工的主要設(shè)備。彎管機(jī)的步驟：管材直線段前端定位，并加緊。. 彎管，保壓。. 反轉(zhuǎn)使磨具復(fù)位。. 松開(kāi)夾緊塊，取出彎管、檢測(cè)。. 調(diào)整定位尺寸與彎管角度。. 重復(fù)步驟 1-5 。1.4. 彎管機(jī)的組成：電動(dòng)彎管機(jī)由機(jī)架、電機(jī)、帶輪、減速機(jī)構(gòu)、彎管模具、擋料機(jī)構(gòu)、指示牌裝置、電器控制機(jī)構(gòu)等組成。二 . 電動(dòng)彎管機(jī)的設(shè)計(jì)2.1 工藝分析彎管工件采用無(wú)縫鋼管© 32x 3,材質(zhì)20,最小彎管半徑R>2© =

3、2x 32mm=64mm取彎管半徑R=80mm符合加工工藝性，彎管件要求不能有裂紋，不能有過(guò)大的外凸與皺紋。2.2 預(yù)計(jì)方案.必須有過(guò)載保護(hù)，所以第一級(jí)采用 V帶傳動(dòng)；因?yàn)榭倻p速比較大，約i=200,固采用二級(jí)蝸輪蝸桿減速機(jī)（二級(jí)減速傳動(dòng)比i >200）;又因?yàn)槲佪單仐U減速機(jī)的輸出軸向上，所以采用 WPE型二級(jí)蝸輪蝸桿減速機(jī)；. 工件彎管時(shí)，采用加緊裝置，操作方便；. 因工件彎曲有彎管和卸料工序，用電機(jī)正反轉(zhuǎn)來(lái)控制；.為使彎管精確度更高，增加指示裝置2.3計(jì)算彎曲力矩彎曲旋轉(zhuǎn)裝置繞旋轉(zhuǎn)中心 0轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)角位移B、角速度和轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M是主要控制對(duì)象, 擋料裝置將工件壓緊到彎曲模具中，彎管模

4、具隨著彎管一起轉(zhuǎn)動(dòng)，將管件彎曲成形，彎曲軸的轉(zhuǎn)速、 轉(zhuǎn)角以及轉(zhuǎn)矩的控制通過(guò)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。管材彎曲力矩的計(jì)算方法管材彎曲力矩的計(jì)算是確定彎管機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，通過(guò)彎曲力矩，才能確定彎管機(jī)所需的 驅(qū)動(dòng)力矩、電機(jī)的功率、主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各部件的結(jié)構(gòu)尺寸、夾緊力大小等一系列參數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求彎曲力矩:M =(k, h)Wcs4Rs(2-1 )其中,ki= 1.275D -2tD -3t7t44(D-d )32D具體參數(shù)：管材直徑 D=32mm管壁厚度t=3mm管材內(nèi)徑d=26mm管材彎曲中經(jīng) R=80m m 材料屈服極限c s=245MPa材料相對(duì)強(qiáng)度系數(shù)K）=10mm（查表的）把以上參數(shù)代入以上經(jīng)驗(yàn)公式公

5、式得彎曲力矩為：電機(jī)的選取初選：（1）根據(jù)資料查取，初步規(guī)定彎管機(jī)的彎曲速度為6-8r/min 。（2）傳動(dòng)形式為：電機(jī)一帶輪傳動(dòng)一二級(jí)減速器傳動(dòng)一滾子軸承傳動(dòng)一工作臺(tái)彎管模具經(jīng)計(jì)算，彎管工作功率為 Ph=M*3 =1085*8r/min*2 n /60=0.908KW;所以，電機(jī)功率： P = P工1.287KWn n 2n 3其中：V帶傳動(dòng)效率n 1 =0.96 ；減速器傳動(dòng)效率n 2 =0.75 ；滾子軸承傳動(dòng)效率n 3=0.98 ；由于彎管機(jī)可能彎多種型式的型鋼，固選用較大功率的電機(jī)，以使彎管機(jī)的彎曲范圍更大，又由于彎管機(jī)需要有制動(dòng)功能，固選用有制動(dòng)功能的電機(jī)；因?yàn)檫x用二級(jí)蝸輪蝸桿減速

6、機(jī)減速， 所以 初步規(guī)定電機(jī)轉(zhuǎn)速在1500r/min。經(jīng)查JB/T6448YEP系列（IP44）旁磁制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù) 條件選用的電機(jī)型號(hào)為：YEP90L-4,其基本性能如下表2.1表2.1電機(jī)YEP90L-4的主要性能參數(shù)型號(hào)額定功率滿載時(shí)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)達(dá)距靜制動(dòng)轉(zhuǎn)達(dá)距不小于空載制動(dòng)時(shí)間不大于轉(zhuǎn)速電流效率功率因數(shù)YEP90L-41.5KW1500r/min6A76%0.656.52.29.9N.m0.2/s電機(jī)的主要尺寸如圖：2.4傳動(dòng)比的計(jì)算、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)與參數(shù)2.4.1傳動(dòng)比由電機(jī)轉(zhuǎn)速N =1500r/min，彎管模具的轉(zhuǎn)速為 N2 =N /i=1500/200=7.5r/min所

7、以，總傳動(dòng)比1總=NJ N 2=1500/7.5=200 ；.取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i i =1；.二級(jí)蝸輪蝸桿減速機(jī)的傳動(dòng)比i 2 =200；經(jīng)過(guò)計(jì)算，彎管磨具的轉(zhuǎn)速應(yīng)為:N2ii*i215001*200=7.5r / min各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩各軸由高速到低速依次定為1軸、2軸；兩軸間的傳動(dòng)比依次定為i1、i2; 傳動(dòng)效率依次定為n 1、n 2；各軸的輸入功率依次定為 P1、P2; 輸入轉(zhuǎn)矩依次定為T1、T2；各軸的轉(zhuǎn)速依次定為N、M;.各軸的轉(zhuǎn)速：電機(jī)軸轉(zhuǎn)速=主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速=從動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速=減速器小軸端轉(zhuǎn)速=N=1500r/min ；減速機(jī)大軸端轉(zhuǎn)速=彎管模具轉(zhuǎn)速=N2 =叢二型°

8、= 7.5r/mini2200.各軸的功率：電機(jī)輸出功率：P1 =1.5KW減速器輸入功率:P2 = P1 * n 1 =1.5 X 0.96=1.44KW減速器輸出功率:P3 = P2* n 2=1.44 X 0.75=1.08KW工作臺(tái)輸入功率：P4 = P3* n 3 =1.08 X 0.98=1.0584 KW.各軸的轉(zhuǎn)矩：電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩：=9550旦=9550*丄5N11500減速器輸入轉(zhuǎn)矩：TT1*i1*n1減速器輸出轉(zhuǎn)矩：T3 =T2*i2*n 2 工作臺(tái)輸入轉(zhuǎn)矩：T4 =T/n 3 因?yàn)椋汗ぷ髋_(tái)輸入轉(zhuǎn)矩 T4 管材彎管力矩M=1085 N.m所以，以上選擇方案成立。安全系數(shù)=13

9、47.7/1085=1.2422.5 V帶與帶輪的選擇.由電機(jī)轉(zhuǎn)速1500r/min與電機(jī)功率1.5kw,查表確定采用普通A型V帶作為傳動(dòng)帶。因?yàn)锳V帶速度驗(yàn)算:n d1n1v =60*1000型帶的小帶輪直徑需要80mm固選取小帶輪直徑為d =100mm3.14*100*1500 "85m/s;60*1000因?yàn)?m/sv v=7.85m/s v 20 m/s，所以，此帶輪合格。因?yàn)閹л唫鲃?dòng)比i1=1，所以，從動(dòng)輪直徑=主動(dòng)輪直徑；查表初選V帶長(zhǎng)度：L=1120mm.兩帶輪中心距：經(jīng)計(jì)算得 中心距a = 403mm；主動(dòng)輪包角B =180°> 120°,所

10、以選取的V帶長(zhǎng)度：L=1120m詒格;.V帶的根數(shù)：z（P帶十叩K.Kl1.5根，選取z=2根。(0.970.11)*0.96*0.99查表的：P帶=0.97kw; P帶=0.11 kw ; K a =0.96 ; K l =0.992.6二級(jí)蝸輪蝸桿減速器的計(jì)算與選擇（參考資料：佛山市南海珠江減速機(jī)有限公司：強(qiáng)珠減速）選取減速器的作用軸在蝸輪的頂部，所以選用WPE型二級(jí)蝸輪蝸桿減速器。又因?yàn)椋何佪喆筝S端輸出轉(zhuǎn)矩：T3 蝸輪小軸端輸入功率：P2=1.44kw蝸輪小軸端轉(zhuǎn)速：N 1 =1500r/mi n蝸輪蝸桿減速比：i 2=200查蝸輪蝸桿減速器樣本，選用二級(jí)蝸輪蝸桿減速器的型號(hào)為：WPEO

11、 70/120-1/200-A;見(jiàn)附圖。2.7彎管軸的計(jì)算、設(shè)計(jì)與校核.初步設(shè)計(jì)軸徑：選取軸的材料為45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)公式d>A*3 P計(jì)算軸徑；其中，A由軸的許用切應(yīng)力所確定的系數(shù)，其值取 A=118-107，現(xiàn)在取111;P為軸所傳遞的功率，取 P3 =1.0584KW（即工作臺(tái)輸入功率 P4 =1.0584 KW>彎管工作實(shí)際功率為 P工=0.908KW）n為軸的轉(zhuǎn)速，取 7.5r/min;則彎管軸d111*護(hù);5；4 =57.8mn，軸身有鍵槽，加粗5%所以彎管軸徑d取65mrp.確定軸的極限長(zhǎng)度：根據(jù)公式d>嚴(yán)"推出以下公式：Vn G ©

12、4l <n G© d32T3.14*8*10 4*丄 *65418032*1473.45*10二 659mm2.8軸承的選取與校核.軸承的選?。簭澒軝C(jī)工作臺(tái)需要平穩(wěn)，軸承同時(shí)受徑向力和軸向力的作用， 軸承受軸向力不大，轉(zhuǎn)速較低，固選用圓錐滾子軸承，因彎管軸最細(xì)部分為© 65mm所以選取軸承型號(hào)為：32914;.軸承的校核：已知軸承轉(zhuǎn)速7.5r/min ;工作溫度為常溫（取fr =1），載荷平穩(wěn)（取fF=1）, 壽命設(shè)置為10年（250天/年，4時(shí)/天），即Lh=10X 250X 4=10000小時(shí)；查手冊(cè)，滾子軸承取& =10/3，徑向額定動(dòng)載荷C=115KN

13、6 6軸承可承受的最大載荷為：F二上C（衛(wèi) 嚴(yán)二1*115*103*（1°）10/3=66.3KN ;fF 60nLh160*7.5*10000軸承可承受的最大扭矩為： M=66.3KNX 0.065m=4309.5Nm工作臺(tái)輸入轉(zhuǎn)矩1443.98Nm; 所以，圓錐滾子軸承32914選擇合格；2.9彎管模具的設(shè)計(jì)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，確定彎管模具內(nèi)孔為©65mm外徑為© 160mm增加手動(dòng)機(jī)械加緊裝置，此加緊裝置可旋轉(zhuǎn)，便于裝卸配件，操作方便，初步設(shè)定厚度尺寸為120mm見(jiàn)附圖.2.10鍵的校核彎管模具軸鍵：因?yàn)閺澒茌S徑© 65mm所以平鍵為18X 11,工

14、作臺(tái)輸入轉(zhuǎn)矩1443.98Nm, 平 鍵長(zhǎng)度Lc=槽長(zhǎng)度-18-9=63-18-9=36mm,查表鍵的許用擠壓應(yīng)力c p =100-120 N/mm2所以：鍵鏈接的擠壓強(qiáng)度 弘二凹4*1347.7 =0.21MPav帀dhLC 65*11*36同理，可以校核減速機(jī)輸出端軸鍵與減速機(jī)輸入端軸鍵，均符合要求，證明略。2.11擋料壓緊裝置的設(shè)計(jì)：采用手輪旋轉(zhuǎn)，機(jī)械進(jìn)給的傳動(dòng)方式，軸承選用圓柱滾子軸承:UN204E, 見(jiàn)附圖。2.12指示裝置的設(shè)計(jì)：.彎管角度：使彎管角度在0° -180。之間，采用指針調(diào)整并顯示角度。見(jiàn)附圖。.定位尺寸：采用工作臺(tái)安裝鋼板尺的方法，保證定位尺寸。.彎管垂直度

15、：采用現(xiàn)場(chǎng)參考物對(duì)齊的方法（類似于鉛錘吊線），保證彎管垂直度。 2.13電器配件的選擇.接近開(kāi)關(guān)的選擇：經(jīng)過(guò)與電氣工程師協(xié)商確定：接近開(kāi)關(guān)型號(hào)：LR12BN04DNC生產(chǎn)廠家：上海蘭寶傳感科技股份有限公司LXK3-20S/B。見(jiàn)附圖。.行程開(kāi)關(guān)的選擇：經(jīng)查閱資料確定，行程開(kāi)關(guān)的型號(hào)為：.空氣開(kāi)關(guān)一件.繼電器一件.按鈕四件.電線2.14價(jià)格估算序 號(hào)部件名稱材質(zhì)數(shù)量重量合計(jì)(kg)單價(jià)（元 /kg ）價(jià)值(元)備注1機(jī)架部分Q235-A組焊件1182.81018282傳動(dòng)部分機(jī)加工件23.2240928.83擋料部分機(jī)加工件14.6840587.24指示針部分機(jī)加工件2.6401045WPE07

16、0/120-1/200-A型二級(jí)蝸輪蝸桿減速機(jī)成品115006制動(dòng)電機(jī)YEP90L-4成品15007標(biāo)準(zhǔn)件部分5508電氣部分7009運(yùn)輸費(fèi)20010表面處理費(fèi)20011組裝試驗(yàn)費(fèi)400合計(jì)7498注：每增加一種規(guī)格，增加費(fèi)用 500元2.15加工范圍根據(jù)以下計(jì)算數(shù)據(jù)，確定本彎管機(jī)的加工范圍在©20 X 2.5 © 32 X 3之間;彎管參數(shù)彎管力矩Nm電機(jī)功率KW45#!岡軸徑mm40Cr軸徑mm20*2.5 R=50 v=7.5P 0.332:0.3741.2638.127*3 R=80 v=7.510.710.77852.948.832*3 R=80 v=7.51.0851.20761.0756.436*3 R=100 v=61.3451.19770.865.3842*3 R=100 v=421.18792.5285.4342*3 R=100 v=62（1.7880.8374.6442*3 R=100 v=7.522.22675.0