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本科論文目錄TOC\o"1-3"\h\u13537摘要 IIAbstractThetubedrawingmachineisakindofequipmentwhichcanpullthetubeblankintothetubematerialweneed.Itisinthedrawingofthetube,thefirsttostartthemotor,throughthebelt,reducerwillbethepowertransferreel,soastodrivethewirerope,drivingthedrawingtrolley.Intheprocessofthereturnjourney,thereturnmotorisstartedtodrive,thepoweristransferredthroughthebelt,andthedrawingtrolleyisdrivenbythesmalldrumtocarryoutthereturnjourneymovement,soastoachievethepurposeofdrawingthepipebackandforth.Duetothecurrentdomesticandforeigntubedrawingmachinedrawingforceisgenerallynothigh,pulloutofthequalityofthecoffintherearesomeproblems,thefinishisnotenough,thereareoilspots,cracksandotherdefects.Therefore,thepurposeofthispaperistodesignadrawingmachinewithlargedrawingforce,highqualityandhighefficiency.Itstypeisthehydraulicsteelwireropetubedrawingmachine,itsstructuremainlyhastheelectricmotor,thecoupling,thetransmission,thedrum,thedrawingcarandsooncomposition.Afterdeterminingthebasicstructureofthepipedrawingmachine,determineitsdesignroute,workingenvironment,workingoperationrouteandlubricationmode,andanalyzetheinfluenceofvariousfactorsonthepipedrawingprocessinthedrawingprocessofthepipe.Thusgettheappropriateparameterstocarryoutthepreliminarydesign.Thestructuralcharacteristicsofthetubedrawingmachineandtheprincipleofthewholedrawingsystemtransmissionstructurearedescribedindetail,andthedesignofthevariouspartsofthetubedrawingmachine,aswellasthecalculationandcheckingofeachstructure,haveachievedthepurposeofmeetingthedemand.Keywords:drawingforce;Principlesofmetallogy;Transmissionsystem;Theoptimizationdesign引言進入21世紀以來,隨著各種行業(yè)的發(fā)展,拉管機的需求市場和功能要求也越來越高,越來越多的人開始研究拉管機的設計。目前拉管機的拉拔力普遍不高,拉拔出的棺材質(zhì)量存在一定的問題,光潔度不夠,有油斑,裂紋等缺陷,于是本文選取了結(jié)構進行設計。60噸超長拉管機是屬于鋼絲繩拉管機中的一種,主要應用于管材成型的拉拔。該拉管機主要的結(jié)構和裝置有C形支架,滑道,夾扶鉗,滑輪,張緊裝置,頭座,拉拔小車裝置,輔助裝置等,該拉管機適用于鋼管拉拔,在降低拉拔力后可以應用于銅管和鋁管的拉拔。根據(jù)市場需求,直接拉拔成型,提高生產(chǎn)率以滿足市場需求。隨著當今社會的高速發(fā)展,拉管機也得到了突飛猛進的發(fā)展,無論是國內(nèi)還是國外,越來越多的人開始注意到它的重要性。因此,當我們研究管材成型機理的同時,用拉管機可以更好的實現(xiàn)管材成型的工作,并且在未來的發(fā)展中,可以更好的對拉管機進行創(chuàng)新,使得到的管材質(zhì)量更好,應用的更廣泛。1緒論1.1課題背景冷拔是用熱軋、焊管或冷軋后的各種長度不同的管材作為坯料,配合管材。在現(xiàn)階段,在當代社會高精度薄壁管運用于各個領域之中隨處見。不同領域的使用需要不同的標準,因此對其的加工要用不同的芯棒,常溫常壓下在實際生產(chǎn)用拉管機進行拔模后,會產(chǎn)生塑變現(xiàn)象。塑性變形的冷加工,不需要切削的拉拔工藝,對生產(chǎn)高質(zhì)量的管有很強的要求針對此我選擇了此課題。1.2拉管機國內(nèi)外發(fā)展狀況1.2.1國內(nèi)外拉管機的發(fā)展史管材拉拔生產(chǎn)中管機的作用尤為重要,它的工作原理是改變管的直徑的辦法進而來生產(chǎn)符合要求的管徑。與此同時進行了大量對于高速拉拔的的研究改進和在研究的正向循環(huán),并因此成功地制造了符合現(xiàn)代生產(chǎn)需要的多模式高速連續(xù)管拉絲機,鏈式管拉絲機和盤式管拉絲機等大大的提高了生產(chǎn)的效率,使拉拔機進入了嶄新的篇章。高速拉線機的拉拔速度達到80m/s;圓盤拉管機可生產(chǎn)φ40~50mm以下的管材,最大圓盤直徑為φ3m,拉拔速度可達25m/s,最大管長為6000m以上;實際生產(chǎn)中的拉管機已經(jīng)逐步實現(xiàn)了自動化從與之前的人工供料到現(xiàn)在的自動供料、從以前的人工穿模到現(xiàn)在的程序穿模不需要人力勞動的自動套芯桿、機械化智能化自動咬料和掛鉤等。此外,還有還產(chǎn)生了一系列輔助的設備比如用于成品管材和棒材的連續(xù)拉伸和矯直機等。1.2.2國內(nèi)外拉管機的發(fā)展趨勢伴隨著國內(nèi)外鋁合金管的快速興起和發(fā)展,高精度冷拔鋁合金管必將取代鋼管在生活的各個領域。高精度冷拔鋁合金管的制造商們可以提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品,中國應在高精度冷拔管制造業(yè)中走向中國智造來應對激烈的市場。要不斷的學習提高自身工藝和技術,走集約化大生產(chǎn)之路,降低成本來為人民帶來更多的實惠。管材拉拔有圖示幾種方法:圖1.1常見的拉拔方法本科論文PAGEPAGE62拉管機簡介2.1拉管機的基本結(jié)構基本上由拉拔小車、拉模、卷筒、鋼絲繩、C形架等,在下面的設計中主要從這幾面出發(fā)來進行。圖2.1拉管機圖2.2拉管機初步方案論證表2.1相同拉拔力的三種拉管機的性能比較項目鏈式拉管機液壓拉管機液壓鋼絲繩組合式拉管機主電機功率不能全部發(fā)揮,裝機功率偏大能全功率發(fā)揮,裝機功率小能全功率發(fā)揮,裝機功率小最大拉拔力固定不能變化自動變化,拉拔力很大隨負載變化,低速時拉拔力很大最大拉拔速度不能高高比較高生產(chǎn)效率低高高產(chǎn)品質(zhì)量不高很高比較高使用操作方便很方便很方便保養(yǎng)維護因機械裝置多,很不方便很方便很方便設備重量重輕最輕設備價格低高略高于鏈式拉拔機根據(jù)上表相同拉拔力的三種拉管機的性能比較,得到拉管機的初步方案論證。(1)拉管機主要由主電機泵組,模座,油箱,油缸,控制閥,牽引小車,發(fā)動機座,鋼絲繩滑輪組等組成。以床的本身作為機架,拉模座要與機座相連接。床身的上方有導軌設計,導軌上方有拉拔的小車,

機座上安裝著兩個油缸的動力源,布置在床身兩邊,與床身的導軌平行。其他機構都等組合成整體部件安裝在機座上。(2)這種拉管機利用液壓系統(tǒng)來代替了傳統(tǒng)鏈輪,優(yōu)點之一就是體積小、重量輕。因此在很大程度大大減輕了重量,便于調(diào)試。液壓拉管機的動力源主恒功率變量泵,能夠充分的利用電機功率,因此裝機功率比同規(guī)格的鏈式拉管機性能更優(yōu)更好。恒功率變量系統(tǒng)最大的優(yōu)點就是能根據(jù)拉拔荷載自動進行調(diào)優(yōu)和改變速度,因此拉拔效率比鏈式拉管機更高更符合生產(chǎn)需要。液壓拉管機的液壓系統(tǒng),由于具備以上種種優(yōu)點。因此,產(chǎn)品的質(zhì)量要好于目前的鏈式拉管機。利用鋼絲繩的倍率來實現(xiàn)拉拔長度的確定,采用普通的單級油缸即能滿足使用。因此,整體設備的價格遠遠低于目前使用的液壓拉管機。通過拉拔力、生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量等相關比較,本設計選用液壓鋼絲繩組合式拉管機。2.2.1設計拉管機運行路線利用繪制草圖來進行力分析。本次設計時選用的是無芯棒空拉薄壁管,根據(jù)資料文獻內(nèi)容中的有關公式進行計算。設計拉模。拉拔小車本身結(jié)構的設計。通過分析對比鏈式拉管機、優(yōu)缺點之后,本次設計中選擇的是鋼絲繩拉管機。拉管機中各機構部位的潤滑和密封。2.3管材拉拔時所需要的潤滑2.3.1各種管材拉拔時鎖用的潤滑劑(1)鋼管拉拔的潤滑:鋼管的拉拔,先酸洗,除去氧化皮,為潤滑膜的依附提供條件。然后經(jīng)表面處理產(chǎn)生潤滑膜,可滿足拉拔工藝的要求。高精度管材的拉拔的過程中,潤滑好是保證生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品的必要因素。

(2)鋁制管拉拔的潤滑:使用高粘度的油,甚至需要加入適量的油性添加劑、極壓添加劑和抗氧劑等。這樣拉拔出的鋁管才能夠更光潔,拉拔的速度也會有一定影響,我們需要降低拉管速度,選擇合適的速度來拉管。潤滑時,油的粘度要高,這樣拉制的鋁管光潔度高,也能保持良好的潤滑環(huán)境。(3)銅制管材拉拔的潤滑:最早是采用一般全損耗系統(tǒng)用油來潤滑,但產(chǎn)品質(zhì)量差,達不到預期的要求,于是后來,為改善制品質(zhì)量,采用了植物油來進行潤滑,效果比以前的效果好一些。但植物油仍然存在一定的缺陷,首先是環(huán)境比較骯臟,拉制出的銅管本身會產(chǎn)生一些油斑,所以再后來,人們找到了水基潤滑劑,這種潤滑劑使用后,銅管拉制出的效果比較好,質(zhì)量高,符合人們的需求,隨著拉拔設備的發(fā)展,對潤滑要求也越來越高,會生產(chǎn)出更多類型的潤滑劑。無論采用何種潤滑劑,都應該具備的性能:

1)有比較好的潤滑性能,減少設備的摩擦損耗以及產(chǎn)生裂紋,斷裂等缺陷,這樣可以保證產(chǎn)品質(zhì)量和表面光潔程度。

2)很少產(chǎn)生油斑,可以保證觀察拉制后表面光潔程度,達到人們要求。

3)不會使管材發(fā)生顏色變化,比較容易清理管材上的垃圾殘留物。

4)對銅管管材本身的各種性能不產(chǎn)生影響,表面的質(zhì)量達到所需要求。2.4鋼管生產(chǎn)質(zhì)量的影響因素2.4.1空拔時鋼管產(chǎn)生縱裂的影響因素配料中各成分比例,尤其是一些雜質(zhì)元素的影響。設計的不合理工藝,生產(chǎn)流程中的不當操作。3、管材外徑的大小與管材壁厚之比的影響。4、潤滑油的種類,潤滑油的潤滑效果的影響。2.4.2防止空拔時鋼管縱裂的方法針對以上影響因素,有效措施是,處理好配料中各成分比例,去除一些雜質(zhì)元素,制定比較合理,能夠使管材順利拔出的設計工藝,改進生產(chǎn)中的熱處理方式,選擇比較好的潤滑油種類,提升潤滑效果。2.4.3空拔時鋼管產(chǎn)生橫裂的影響因素空拔時鋼管產(chǎn)生橫裂的地方常常發(fā)生在鋼管的定徑帶處,管材在此處外部受到壓力作用,內(nèi)部受到壓強作用,當基本拉應力小于外層上的工作拉應力時,管材的外表面就很有可能產(chǎn)生橫裂裂紋,管材的本身缺陷導致其塑性不高,加工時的硬化程度高,產(chǎn)生不可避免的應力集中,這樣就會使得管材產(chǎn)生橫裂裂紋的可能性加大。2.4.4防止空拔時鋼管橫裂的方法減少管材產(chǎn)生橫裂方面缺陷的措施為:1、管材坯料的初期篩選過程中,去除那些不合格的管材坯料,保證管材坯料自身機械強度好,不易產(chǎn)生應力集中,必要時可先進行打磨處理。2找尋最佳的設計工藝和退火工藝,在生產(chǎn)操作過程中,要保證快準穩(wěn),合理正確的操作。3、進行酸洗時要徹底,調(diào)節(jié)好濃度,保證管材坯料要去除氧化皮要均勻而又徹底。在潤滑工程中,選用比較好的潤滑劑,比如:水基潤滑劑,這樣才能保證管材的質(zhì)量問題。4、控制管材坯料壁厚,在生產(chǎn)過程中,要加強管材的壁厚檢查,可以選擇在設計工序中專門加一道管材壁厚檢查,使得每一份管材都能達到要求。2.5常見的鋼管拉拔力的影響因素及分析2.5.1模錐角對拉拔力的影響經(jīng)過對管材拉拔力的測試之后,發(fā)現(xiàn)有兩種因素與模錐角對拔拉拔力的影響有關,其中第一個因素是,的增加,由下圖可以看出,它的變形區(qū)域的長度在不斷減少,它在工作過程中的摩擦面減小。第二個因素為:增加,正壓力在其水平方向的分力會因此而增加,同時拉拔時,在入口處的鋼管上彎曲變形的程度會加大,因而會導致拉拔力的增加。試驗的結(jié)果表明,在這里會存在一個的角度范圍,這時拉拔力最小。如圖所示可以看到,模錐角在14°時,拉拔力是最小的。圖2.2拉拔力隨模錐角的變化2.5.2摩擦系數(shù)對拉拔力的影響圖3.3是在尺寸,工作環(huán)境等其他條件不變的情況下,設備在工作過程中自變量為摩擦系數(shù),因變量為力的變化,由此為依據(jù)來建立分析模型后描繪的曲線,由下圖可以看的出來:拉拔力隨摩擦系數(shù)的增加而線性增大。那么我們在生產(chǎn)過程中能夠怎樣減小摩擦系數(shù),以降低拉拔力是我們非常迫切需要考慮的地方。主要的措施方法是提高模具中的內(nèi)錐面的加工質(zhì)量、采取可靠的潤滑等措施。圖3.3拉拔力隨摩擦系數(shù)的變化2.5.3管材壁厚對拉拔力的影響圖2.4拉拔力隨壁厚的變化如上圖所示,在設備工作環(huán)境等其他條件不變的情況下,設備在工作過程中自變量為管材壁厚,因變量為拉拔力的變化,由此為依據(jù)來建立分析模型后描繪的曲線,由下上圖可以看的出來:拉拔力隨管材壁厚的增加而線性增大。2.5.4拉拔速度對拔值力的影響圖2.5拔值力隨拉拔速度的變化如上圖可以看出,在尺寸,工作環(huán)境等其他條件不變的情況下,設備在工作過程中自變量為拉拔的速度,因變量為拉拔力的變化,由此為依據(jù)來建立分析模型后描繪的曲線,由上圖結(jié)果可以看的出來:起始階段拉拔力隨拉拔的速度的增加而增大的程度非常明顯。而在拉拔速度不斷增加后,拉拔力的變化變得穩(wěn)定。也就是說拉拔的速度對拉拔力的影響不是那么明顯。我們在實際拉拔過程中,要用比較慢的拉拔速度,防止拉拔力過大而導致管材的突然斷裂。2.5.5拉拔過程中拉拔力的變化情況圖2.6拉拔過程中拉拔力的變化情況如上圖可以看出,拉拔力在拉拔過程的變化,那么經(jīng)過分析我們可以將其分以下三個階段:起始階段:管材與模具慢慢發(fā)生接觸后,會產(chǎn)生阻礙摩擦力,因此拉拔力會隨之變大,圖中曲線最初的拉拔力隨著時間逐漸增大的區(qū)段正好可以解釋并與之相對應。流動階段:鋼管與模具完全接觸后,金屬之間由于物理作用,分子之間的作用力發(fā)生變化,會產(chǎn)生流動的現(xiàn)象,這種階段不穩(wěn)定,金屬的流動會使拉拔力變得越來越小,圖中曲線的上下抖動區(qū)段與之相對應;穩(wěn)定階段:在拉拔過程的加深之后,金屬因為流動,越來越穩(wěn)定,而拉拔力也會穩(wěn)定下來,其大小方向不會再發(fā)生變化,正如圖中曲線中對應的平直區(qū)段。2.6拉管過程注意的問題在拉管機啟動時過程中,由于拉拔力比較大,拉拔速度越快越會使拉拔力慢慢變小,因為其阻礙的摩擦力變小了,本身的管材坯料在進行拉拔的時候,自身存在著各種缺陷,表面有殘留物依附等,容易造成應力集中,達不到我們的要求。而這些最終都會對拉管機的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。在拉管過程中,鋼絲繩的張力最主要的控制量,只有保證鋼絲繩的張力在某一范圍內(nèi)變化,這樣才能保證拉管機的穩(wěn)定運行。PAGEPAGE63拉拔原理與拉拔力的計算3.1拉拔的基本原理3.1.1拉拔的實質(zhì)拉拔:拉拔工藝就是以克服原來的屈服點強度的拉應力強行拉管,將金屬坯料從模具孔中拉出,達到我們所需要的尺寸。3.1.2拉拔的金屬學原理拉拔鋼管的工藝屬于冷加工類別,工作原理就是要求在遠低于金屬的再結(jié)晶溫度的溫度下工作才可以實現(xiàn)冷拔。由BailyHirsch公式:流應變力Mpa;無加工硬化時的流應變力G:切變彈性模量:平均錯位密度:常數(shù),約為0.5由公式可知金屬的流變應力(即強度)與位錯密度的平方根成正比,它反映了形變時加工硬化的實質(zhì)。通過冷拔加工金屬內(nèi)部位錯密度增加、位錯可動性降低,因而金屬材料硬度、強度提高。3.1.3拉拔的力學原理在實際生產(chǎn)時,通過選好形狀、尺寸的模具,鋼管在拉拔力作用下發(fā)生塑性變形。目前,在實際生產(chǎn)中的拉拔方法大致分為減少管拉拔,減少外壁管拉拔和減少內(nèi)壁管拉拔這三種(如下圖3.1所示) 圖3.1冷拔鋼管的變形及受力情況圖1——外模2——鋼管3——內(nèi)模從圖3.1中可以看出,冷拔加工,拉拔力p的作用,正壓力N的作用,以及摩擦力F的作用下發(fā)生變形,拔管過程中金屬處于一向拉應力和兩向壓應力狀。拉應力是在拉拔過程中的最大主應力,而壓應力則是在拉拔過程中的最小主應力,兩者符號正好相反,查的資料可知塑性方程式 其中——最大主應力,Mpa——最小主應力,Mpa——中間主應力的影響系數(shù),在1——1.5之間——單向拉仲時的屈服極限,Mpa由上式可知變形過程中任一方間的主應力,其絕對值都不會大于,所以冷拔的變形抗力是在實際生產(chǎn)中要比其他工藝要低。但是相對應的在拉制過程中存在拉應力,這會導致變形時金屬會有非常差的塑性,拉拔比較困難。3.2拉拔力的相關計算3.2.1空拔鋼管拉拔力的計算別爾林采用設軸間主應力的力方向和??纵S線平行,在變形區(qū)中取長度為dx的環(huán)狀單元體,列出單元體的力平衡微分方程式通過推導得出的拉拔應力計算公式為3.2.2計算拉拔力的經(jīng)驗公式以無芯棒空拉薄壁管——葉梅利亞年科·阿里舍夫斯基公式(1)(2)(3)(4)可得拉拔力4拉管機參數(shù)、構件選型4.1拉管的原理分析查找資料后,做出如下圖紙,對拉管原理進行描述:圖4.1拉拔原理示意圖傳動路線如上圖所示。在進行拉拔管的時候,首先要啟動電機,通過皮帶,減速器將動力傳遞卷筒,從而帶動鋼絲繩,帶動拉拔小車。在回程過程中,首先對啟動返回電機進行驅(qū)動,通過皮帶傳遞動力,由小卷筒帶動拉拔小車,來進行返程運動。4.2基本參數(shù)的確定4.2.1鋼絲繩選擇型號本次設計的鋼絲繩經(jīng)查表后確定其代號為光面鋼絲繩NAT。它的股芯為金屬絲股芯,能夠承受足夠大的拉拔力。查資料可知鋼絲繩結(jié)構代號為填充式鋼絲繩FI。其中代號中629的含義是外層股數(shù)與每個外層股中鋼絲的數(shù)量的乘積,并帶有鋼絲繩相應股對應的標記。4.2.2拉拔鋼絲繩直徑的計算與選擇直徑可由鋼絲繩最大工作靜拉力按下式確定d:鋼絲繩最小直徑C:選擇系數(shù),S:鋼絲繩最大工作靜拉力S=N,牽引繩n選n=5查手冊取C=0.009取運用剛才的計算可以計算得出返回過程中的鋼絲繩的直徑為d=10mm4.2.3卷筒型號選擇卷筒名義直徑:與該機構工作的級別,鋼絲繩結(jié)構都有關的系數(shù),查閱資料選取合適尺寸=37,d=22mm=hd=814,取=828mm長度雙聯(lián)卷筒:卷筒中有螺紋槽的部分長度,取=1317mm:無繩槽的卷筒端部尺寸,取32.5mm:中間光滑部分長度,根據(jù)鋼絲繩允許偏斜角度確定。=83mm得卷筒軸校核(45鋼),取4.2.4選擇電機型號首先明確電機負載的類別:要求負載平穩(wěn)。在電機啟動中對制動沒有特殊的要求的,且能夠長期運行的機械。查文獻資料可得,17-38YR系列異步電動機的相關型號及參數(shù)。17-38YRY系列三相異步電機,它的定子繞組接法是三角形接法,它的轉(zhuǎn)子繞組接法為Y型接法,使用B3方式進行安裝使用。由電機參數(shù)型號進行傳動比計算,查資料可知皮帶參數(shù)是普通V帶,C型皮帶皮帶傳動比:小帶輪節(jié)圓直徑:大帶輪節(jié)圓直徑:彈性滑動系數(shù)b)減速器傳動比ZSY355-80-4ZSY:三級減速器Y:硬齒面355:低速級中心距:22~100故電機轉(zhuǎn)速經(jīng)過計算,查資料可知,選擇同步轉(zhuǎn)速選擇電機型號為:YR225M2-8,該電機額定功率30KW,電機同步轉(zhuǎn)速為750r/min,具體型號如下表4.1所示:表4.1YR225M2-8型號電機參數(shù)表型號額定功率同步轉(zhuǎn)速YR225M2-830kw750r/min傳動裝置的總效率式中——聯(lián)軸器的效率;——軸承傳動效率;——齒輪嚙合傳動效率;——卷筒傳動效率。其中=0.99;=0.98;=0.97(精度等級為8級);=0.96則總效率5拉管機重要機構設計5.1總體設計總則1)拉管生產(chǎn),安全第一。2)在面向生產(chǎn)過程中,要力求實際功能,以滿足使用用戶的最大實際需求。3)貫徹執(zhí)行國家、部、專業(yè)的標準及有關規(guī)定。4)要求技術屬于先進技術,并要求實現(xiàn)多種用途。5.2普通拉模設計計算現(xiàn)階段,普通拉模可分為弧線形模和錐形模兩種,如圖5.1所示,(a)錐形模(b)弧線形模圖5.1??椎膸缀涡螤顚τ诨【€模來說,它的適用范圍比較窄,只能用于細線的操作。對于錐形模來說,他經(jīng)常用于拉拔管。潤滑帶、壓縮帶、工作帶、出口帶是錐形模模孔的幾種形式,在5.1b中Ⅰ為潤滑帶,Ⅱ為壓縮帶,Ⅲ為工作帶,Ⅳ為出口帶。潤滑帶潤滑帶帶如其名,主要適用于潤滑的。因為拉拔的時候,如果潤滑不好,潤滑油不能進入??祝@樣會減少拉管機在拉管過程中的摩擦,而且能夠在工作過程中帶走金屬由于摩擦產(chǎn)生的熱量。本設計選用錐角,潤滑錐的長度為1.5。潤滑錐選用的圓弧的半徑為6毫米。壓縮帶與其它帶相比,壓縮帶最大的特點是可以壓縮變形。它的工作原理是使原料在壓縮帶上發(fā)生塑性變形,進而獲得所需要的形狀尺寸。對于壓縮帶來說,它的長度必須大于等于拉模壓縮帶長度。在本次設計中對拉模壓縮帶長度取3)工作帶與其它帶不同,工作帶最大的特點是使獲得的成品精度更高。工作帶有多種形狀,在本次設計中選用的形狀為圓柱形。但是工作帶的直徑并不好確定,一般情況下,必須對它的互換性以及使用壽命進行考慮。對其中的模孔工作帶進行設計時,必須使它的公稱直徑比制品小。故不同的制品,所對應的帶長度不同。查資料可得表5.1:表5.1管材拉模工作帶長度與模孔直徑間的關系??字睆紻/mm3~2020.1~40.040.1~60.060.1~100.0101~400工作帶長度L/mm1.0~1.51.5~2.02~33~45~6線材棒材空拉管材出口帶金屬在出模的時侯,非常容易就會被劃傷,而模子定徑帶出口端常常因為受力引起剝落。這些都是出口帶的作用。出口的錐角范圍為30°45°。出口帶的長度范圍一般取0.20.5。綜上所述,對于錐形模而言,選用的是材料為T22鋼管。它的外圓直徑取32毫米,內(nèi)圓直徑取28毫米?,F(xiàn)需將它拉成內(nèi)徑為25毫米的管。故潤滑帶,壓縮帶,定徑帶,出口帶為錐形模??椎膸АM設計尺寸:查資料可知取潤滑帶的帶錐角為45°,潤滑錐上對應得圓弧直徑為6毫米,錐角為45°。5.3拉管機C形支架設計C形支架如下圖5.2圖5.2C形架5.3.1拉管機滑道設計在本設計中,管材為管徑Φ32,由于管的長度很長(達63米),因此在一次性拉管完成時,料在一起放入?;赖慕Y(jié)構圖如圖5.2所示,在拉拔后管會慢慢從軌道上滑出。5.3.2拉管機滾道的半徑設計對于軌道的半徑來說,要求是非常嚴格的。如果太大的話,坡度會很陡,導致下滑時間過短,對管道造成破壞。同理,如果太小的話,坡度會很緩,導致下滑時間過長,嚴重影響工作效率。所以為了更好的確定這一參數(shù),本設計中采用的管道尺寸及形狀如上圖?;境叽缫姳?.2:表5.2管道尺寸表滑道大半徑R1252mm滑道小半徑r535mm滑道間距L195mm滑道下落點距地面高度232mm5.3.3拉管機夾扶鉗設計本次設計的機器,它拔管最長可達到93米。所以為了不影響拔管的過程和拔管的質(zhì)量,我們必須要始終確定拉管的高度一直保持不變。但是如果不能有效的夾緊鋼管,那么也會嚴重影響拔管的過程,所以夾扶鉗的設計也是重中之重。圖5.3夾扶鉗由上圖可以看出,幾乎每個C形架上都會安裝一個夾扶鉗。因此,通過機械傳動或者是電磁鐵技術,都可以控制夾扶鉗的張開,已達到預期效果。1)原理說明如果不能有效的控制拉拔的穩(wěn)定性,那么會嚴重影響拉管質(zhì)量,所以本次設計采用鉗臂夾緊尼龍襯套來進行拉管。當小車向前運動,運動到C型架時,電磁鐵就會被強制斷電。此時,因為彈簧的作用,夾鉗臂就會被抬起,從而使小車成功通過。根據(jù)設計要求,夾鉗臂的設計尺寸如下圖5.4所示。圖5.4夾鉗臂的設計尺寸圖2)本設計優(yōu)化改進本次設計的拉管機與傳統(tǒng)的拉管機相比,最大的不同是采用了壓簧。這樣可以保證在通電過程中,它的工作更加有秩序,并且更加可靠,幾乎不會出現(xiàn)夾鉗臂失效的現(xiàn)象。正因為在本設計中添加了壓簧這一結(jié)構,可以實現(xiàn)同時使電的作用。5.3.4拉管機C形架簡單受力分析軌道之間的距離是由兩個小車的距離決定的,軌道的高度也是如此。在設計時,必須要考慮小車的高度和夾扶鉗的高度,這樣可以更加明確C形架內(nèi)部的結(jié)構。C形架受力分析如圖5.5:圖5.5C形架簡單受力分析圖5.4拉管機頭座的設計圖5.6頭座的設計圖5.4.1拉管機頭座中間孔設計中間孔的作用是,讓液壓管和電線以及拉拔鋼絲繩可以穿過,以保證正常工作,本次設計的中間孔尺寸為Φ300mm,并且是一個通孔。頭座其他部分按照軌道以及C形架的結(jié)構對應設計,尺寸供作參考。5.5拉管機張緊及配重裝置圖5.7張緊及配重由于拉管過程中會出現(xiàn)震動和沖擊現(xiàn)象,該現(xiàn)象又會反過來影響電機的啟保停,甚至導致鋼絲繩放松。所以為了讓拉拔的工作更加平穩(wěn),我們必須要在機器中設計一個張緊裝置。該裝置如圖5.7所示,它主要是通過鋼絲繩的纏繞以及重物配重實現(xiàn)的。5.5.1拉管機滑輪簡單的受力分析在鋼絲繩與滑輪接觸的面上施加垂直于面的力,滑輪處受力分析可知繩與滑輪接觸的扇形區(qū)域內(nèi)受力以及變形最大,故設計中應考慮加強此處的材料強度。5.6拉管機頭座地腳螺栓的受力分析頭座地腳螺栓的受力分析如下圖5.8:圖5.8頭座地腳螺栓的受力分析圖如上圖,頭座受力可簡化為上圖,查資料可知易計算其力矩則螺栓受傾覆力矩作用。那么螺栓所受最大工作載荷即有接合面右端滿足接合面左端滿足則由上式確定最大預緊力,從而確定選用螺栓直徑。6拉管機主要部件的強度校核6.1拉拔小車中掛鉤校核中性層到表面纖維距離中性層到內(nèi)纖維距離A-A斷面上的正壓力彎矩M外纖維的應力內(nèi)纖維的應力6.2卷筒軸受力分析計算卷筒軸受力分析是設計環(huán)節(jié)不可避免的一部分,它直接影響到拉管的質(zhì)量。對于軸承作用卷筒上的力,不能直接求出,必須要把卷筒、大齒輪放在一起作為一個整體才能求出。軸承承受力最大處為鋼絲繩與大齒輪一端接觸時。為了分析卷筒軸的受力,現(xiàn)需將它所受的所有力移動到卷筒的中心處,它的受力簡圖、水平面及垂直面受力分別如下圖6.1中a、b、c所示。圖6.1卷筒受力圖1、已知條件:拉拔力P=12447N卷筒直徑828mmT=12447×414=5153kN69643N25348N求水平面受力:由即由;=-37781.33+69643=31861.67N2、求垂直面受力:(F點與C點重合)得3、求合力:6.3對卷筒軸進行受力分析校核1、求水平面受力=-31861.67+37781.33-25774.39=-19854.73N2、求垂直面受力:3、求合力:6.4卷筒軸上軸承的壽命驗算本次設計選用的軸承為深溝球軸承,它的型號是6315(GB/T276-1994)。根據(jù)設計可知A處軸承所受到的合力較大,所以必須對A處的軸承進行校核。因為是球軸承,查資料可知>10000h由以上計算可知,軸承的壽命滿足要求。6.5卷筒軸上卷筒與大齒圈聯(lián)接螺栓的強度驗算查資料可知螺栓的校核公式為:上式中:——滾筒所受的額定扭矩,——螺栓孔中心圓直徑,;——螺栓數(shù)目,;——螺栓孔直徑,;——螺栓材料的許用應力,查《機械零件》得,?。河梢陨嫌嬎憧芍?,螺栓的聯(lián)接是安全的。96結(jié)論本次設計的內(nèi)容是60噸超長拉管機結(jié)構設計。在本次設計中,首先查閱相關資料和文獻,尤其是國內(nèi)外拉管機的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢,通過這些資料的查找才能了解到目前拉管機需要進行創(chuàng)新設計的地方,結(jié)果發(fā)現(xiàn),目前拉管機的拉拔力普遍不高,拉拔出的管材質(zhì)量存在一定的問題,光潔度不夠,有油斑,裂紋等缺陷,于是在老師的指導下我選取了60噸超長拉管機結(jié)構進行設計。在查閱相關資料后,首先確定其拉管機基本結(jié)構,確定它的設計路線,更具工作環(huán)境,路線的選擇確定潤滑方式,選定水基潤滑劑潤滑,以達到最佳潤滑效果,分析管材在拉拔過程中,產(chǎn)生縱裂和橫裂的產(chǎn)生原因和避免方法,再對影響管材拉拔力因素進行分析,例如模錐角,摩擦系數(shù),拉拔速度等。從而得到合適的參數(shù)來進行初步設計。然后就是鋼絲繩的選定和相關計算,卷筒型號的確定和計算,電機型號選擇與計算等。只有確定型號之后才能對拉管機整體結(jié)構尺寸有一個了解,最后設計C形支架,滑道,夾扶鉗,滑輪,張緊裝置,頭座,拉拔小車等,再進行校核,從而得到整個拉管機的完整設計。參考文獻[1]開發(fā)冷拉工藝和冷拔機的潛在功能──冷拉齒坯工藝及模具獲專利[J].價值工程,1995,22.[2]劉鐵軍.預應力高剛性液壓冷拔管機的設計[J].鋼管,2000,9-14..[3]郭艷清;郭光榮;張寶玲.冷拔機夾鉗小車受力分析[J].重型機械,2006,52-53+57.[4]郭華;于勝文.基于CortexM3的鋁型材生產(chǎn)全自動牽引切割系統(tǒng)的研究與設計[J].測控技術,2014,v.33;No.271,85-88.[5]李寧;李紅璣.市政給排水工程的非開挖拉管施工技術分析[J].江西建材,2014,No.146,88.[6]楊明;辛選榮;陳明;王艷蕾;汪雨昌.離心鑄管機管模鍛件拔長成形工藝研究[J].模具工業(yè),2014,v.40;No.401,82-85.[7]馬旭;張穎穎;周蒙順.冷凍法在拉管保護中的應用[J].現(xiàn)代制造技術與裝備,2018,No.262,148-150.[8]宋艷磊;梁超;滿新寶;杜永軍;牛強;吳業(yè)衛(wèi);賈慧峰.一種新型的拉管裝置[D].2014.[9]馬莉莉;夏娟;萬闖;蔡軍黨;關燚.LB-15S直式鋼繩拉拔機設備改造[J].重型機械,2019,No.350,95-98.[10]楊程;文明;龔勛.LZ12/500直進式拉絲機設計[J].金屬制品,2019,v.45;No.268,26-30.[11]彭澤豐;雷兆鋒.凸輪拉拔機配定尺追剪的應用及問題探討[J].世界有色金屬,2019,No.522,36-37.[12]文明;黎明軍.拉絲機傳動系統(tǒng)改造[J].科技風,2018,No.354,156-157.[13]劉斌;崔志杰.大直徑塑料管道成型牽引裝置開發(fā)進展[J].塑料,2018,v.47;No.255,119-123.[14]關紅明;楊鵬;樊萍.鋼絲繩式冷拔管機[J].重型機械.2007,No.234,376.[12][15]葛令芝.深井凍結(jié)拔管機的研制[J].科技信息.2007,No.234,376.[16]李小剛.大直徑接頭管拔管技術在防滲墻施工中的成功運用[J].黑龍江水利科技,2012,v.40,82-87.[17]趙小林;牛莉;鄧中偉.微熱管拉拔的成型實驗研究[J].邵陽學院學報(自然科學版),2012,v.9;No.36,43-48.[18]李澤林.拉拔—矯直一體機液壓系統(tǒng)的設計與分析[C].大連交通大學,2012.[19]張迎春;肖乾.冷拔機拔模座的改進設計[J].模具工業(yè),2014,v.40;No.397,71-73.[20]遲洪波.無縫鋼管

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