電動彎管機：設(shè)計

1、設(shè)計任務(wù)書：電動彎管機一 . 緒論1.1 彎管機的地位現(xiàn)今工業(yè)，很多種機器設(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，簡易手動、電動的彎管機很實用。采用手動加緊，機械彎曲的彎管機 結(jié)構(gòu)簡單，控制元件少，占地面積小，設(shè)備成本較低，并且操作簡單。1.2 公司現(xiàn)狀與設(shè)計目的公司現(xiàn)狀：本公司生產(chǎn)的各種試驗設(shè)備，都有彎管配件，管材規(guī)格在©6mm知27mn之間,© 20mm以下的彎管采用簡易工裝手工彎曲，© 20mm以上的彎管配件外協(xié)制做。設(shè)計目的：為解決© 20m m以上的彎管配件自制，現(xiàn)設(shè)計一臺電動彎管機，按管材規(guī)格©

2、; 32x 3、材質(zhì)20#鋼、彎曲半徑80mm進行設(shè)計。1.3. 彎管機的原理與步驟彎管機的原理： 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。 彎管機是彎管加工的主要設(shè)備。彎管機的步驟：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。. 松開夾緊塊，取出彎管、檢測。. 調(diào)整定位尺寸與彎管角度。. 重復(fù)步驟 1-5 。1.4. 彎管機的組成：電動彎管機由機架、電機、帶輪、減速機構(gòu)、彎管模具、擋料機構(gòu)、指示牌裝置、電器控制機構(gòu)等組成。二 . 電動彎管機的設(shè)計2.1 工藝分析彎管工件采用無縫鋼管© 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，不能有過大的外凸與皺紋。2.2 預(yù)計方案.必須有過載保護，所以第一級采用 V帶傳動；因為總減速比較大，約i=200,固采用二級蝸輪蝸桿減速機（二級減速傳動比i >200）;又因為蝸輪蝸桿減速機的輸出軸向上，所以采用 WPE型二級蝸輪蝸桿減速機；. 工件彎管時，采用加緊裝置，操作方便；. 因工件彎曲有彎管和卸料工序，用電機正反轉(zhuǎn)來控制；.為使彎管精確度更高，增加指示裝置2.3計算彎曲力矩彎曲旋轉(zhuǎn)裝置繞旋轉(zhuǎn)中心 0轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動角位移B、角速度和轉(zhuǎn)動力矩M是主要控制對象, 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，將管件彎曲成形，彎曲軸的轉(zhuǎn)速、 轉(zhuǎn)角以及轉(zhuǎn)矩的控制通過電機來實現(xiàn)。管材彎曲力矩的計算方法管材彎曲力矩的計算是確定彎管機機械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，通過彎曲力矩，才能確定彎管機所需的 驅(qū)動力矩、電機的功率、主傳動機構(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材料相對強度系數(shù)K）=10mm（查表的）把以上參數(shù)代入以上經(jīng)驗公式公

5、式得彎曲力矩為：電機的選取初選：（1）根據(jù)資料查取，初步規(guī)定彎管機的彎曲速度為6-8r/min 。（2）傳動形式為：電機一帶輪傳動一二級減速器傳動一滾子軸承傳動一工作臺彎管模具經(jīng)計算，彎管工作功率為 Ph=M*3 =1085*8r/min*2 n /60=0.908KW;所以，電機功率： P = P工1.287KWn n 2n 3其中：V帶傳動效率n 1 =0.96 ；減速器傳動效率n 2 =0.75 ；滾子軸承傳動效率n 3=0.98 ；由于彎管機可能彎多種型式的型鋼，固選用較大功率的電機，以使彎管機的彎曲范圍更大，又由于彎管機需要有制動功能，固選用有制動功能的電機；因為選用二級蝸輪蝸桿減速

6、機減速， 所以 初步規(guī)定電機轉(zhuǎn)速在1500r/min。經(jīng)查JB/T6448YEP系列（IP44）旁磁制動三相異步電動機技術(shù) 條件選用的電機型號為：YEP90L-4,其基本性能如下表2.1表2.1電機YEP90L-4的主要性能參數(shù)型號額定功率滿載時堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)達距靜制動轉(zhuǎn)達距不小于空載制動時間不大于轉(zhuǎn)速電流效率功率因數(shù)YEP90L-41.5KW1500r/min6A76%0.656.52.29.9N.m0.2/s電機的主要尺寸如圖：2.4傳動比的計算、傳動裝置的運動與參數(shù)2.4.1傳動比由電機轉(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，總傳動比1總=NJ N 2=1500/7.5=200 ；.取V帶傳動的傳動比i i =1；.二級蝸輪蝸桿減速機的傳動比i 2 =200；經(jīng)過計算，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；兩軸間的傳動比依次定為i1、i2; 傳動效率依次定為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：電機軸轉(zhuǎn)速=主動帶輪轉(zhuǎn)速=從動帶輪轉(zhuǎn)速=減速器小軸端轉(zhuǎn)速=N=1500r/min ；減速機大軸端轉(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工作臺輸入功率：P4 = P3* n 3 =1.08 X 0.98=1.0584 KW.各軸的轉(zhuǎn)矩：電機輸出轉(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 工作臺輸入轉(zhuǎn)矩：T4 =T/n 3 因為：工作臺輸入轉(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.由電機轉(zhuǎn)速1500r/min與電機功率1.5kw,查表確定采用普通A型V帶作為傳動帶。因為AV帶速度驗算: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因為5m/sv v=7.85m/s v 20 m/s，所以，此帶輪合格。因為帶輪傳動比i1=1，所以，從動輪直徑=主動輪直徑；查表初選V帶長度：L=1120mm.兩帶輪中心距：經(jīng)計算得 中心距a = 403mm；主動輪包角B =180°> 120°,所

10、以選取的V帶長度：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 =0.992.6二級蝸輪蝸桿減速器的計算與選擇（參考資料：佛山市南海珠江減速機有限公司：強珠減速）選取減速器的作用軸在蝸輪的頂部，所以選用WPE型二級蝸輪蝸桿減速器。又因為：蝸輪大軸端輸出轉(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，選用二級蝸輪蝸桿減速器的型號為：WPEO

11、 70/120-1/200-A;見附圖。2.7彎管軸的計算、設(shè)計與校核.初步設(shè)計軸徑：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（即工作臺輸入功率 P4 =1.0584 KW>彎管工作實際功率為 P工=0.908KW）n為軸的轉(zhuǎn)速，取 7.5r/min;則彎管軸d111*護;5；4 =57.8mn，軸身有鍵槽，加粗5%所以彎管軸徑d取65mrp.確定軸的極限長度：根據(jù)公式d>嚴"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工作臺需要平穩(wěn)，軸承同時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，因彎管軸最細部分為© 65mm所以選取軸承型號為：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/天），即Lh=10X 250X 4=10000小時；查手冊，滾子軸承取& =10/3，徑向額定動載荷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)計根據(jù)以上計算結(jié)果，確定彎管模具內(nèi)孔為©65mm外徑為© 160mm增加手動機械加緊裝置，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見附圖.2.10鍵的校核彎管模具軸鍵：因為彎管軸徑© 65mm所以平鍵為18X 11,工

14、作臺輸入轉(zhuǎn)矩1443.98Nm, 平 鍵長度Lc=槽長度-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：鍵鏈接的擠壓強度 弘二凹4*1347.7 =0.21MPav帀dhLC 65*11*36同理，可以校核減速機輸出端軸鍵與減速機輸入端軸鍵，均符合要求，證明略。2.11擋料壓緊裝置的設(shè)計：采用手輪旋轉(zhuǎn)，機械進給的傳動方式，軸承選用圓柱滾子軸承:UN204E, 見附圖。2.12指示裝置的設(shè)計：.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。見附圖。.定位尺寸：采用工作臺安裝鋼板尺的方法，保證定位尺寸。.彎管垂直度

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

16、0/120-1/200-A型二級蝸輪蝸桿減速機成品115006制動電機YEP90L-4成品15007標(biāo)準(zhǔn)件部分5508電氣部分7009運輸費20010表面處理費20011組裝試驗費400合計7498注：每增加一種規(guī)格，增加費用 500元2.15加工范圍根據(jù)以下計算數(shù)據(jù)，確定本彎管機的加工范圍在©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