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自动弯管机及其电气设计(有cad图).rar

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    编号:20181016173630168    类型:共享资源    大小:1.61MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    自动 弯管 及其 电气设计 cad
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    摘 要弯管机的种类多种多样,有 CNC 数控弯管机,有 PLC 型弯管机,也有简易型的自动弯管机,而本文正是关于自动弯管机的装置设计及其控制电路的设计,自动弯管机的装置可由机身、电机、减速机构、挡料机构、电器控制机构等组成。关键词:弯管机;电器控制;弯曲半径ABSTRACTThis article focuses on the curved tube machine. A variety of the curved tube machine, there is curved tube machine of CNC control, and there is curved tube machine of PLC control, there also is the simple type automatic curved tube machine, but this article is just to the design of the automatic curvede machine and its control electric circuit, and the device of the curved tube machine can construct with the fuselage of machine, motor , the decreaseing-speed organization, block organization, and electric appliances control organization etc.Key words: motor curved tube machine ;electric appliances control; bent radius目 录1 绪 论………………………………………………………………………………11.1 弯管机在自工工业中的地位和各种弯管机的性价比……………………11.2 弯管机的基本原理与选择…………………………………………………22 弯管机设计…………………………………………………………………………22.1 工件工艺分析…………………………………………………………………22.2 计算弯曲力矩…………………………………………………………………32.3 电机选取………………………………………………………………………32.4 传动比的计算与各传动装置的运动与参数…………………………………52.5 皮带轮与皮带的计算与选择…………………………………………………62.6 蜗轮蜗杆减速箱的计算与选择………………………………………………72.7联轴器的计算与选择………………………………………………………72.8 轴承的选择……………………………………………………………………82.9 轴的初步计算与设计及校核…………………………………………………82.10 齿轮的计算与设计…………………………………………………………122.11 大小齿轴前后端盖及轴承座的结构设计…………………………………142.12 轴套的结构设计……………………………………………………………152.13 盖板的结构设计及计算……………………………………………………162.14 机身的结构设计与计算……………………………………………………162.15 弯管机的主要参数…………………………………………………………173 挡料架的结构设计………………………………………………………………193.1 挡料架的结构设计…………………………………………………………194 用电器选择与电路………………………………………………………………204.1 各用电器的选择与电路设计………………………………………………20参考文献……………………………………………………………………………22致谢…………………………………………………………………………………23附录…………………………………………………………………………………24- 1 -1绪 论 1.1弯管机在自工工业中的地位和各种弯管机的性价比现今工业发达,无论是哪一种机器设备、健身器材、家具等几乎都有结构钢管,有导管,用以输油、输气、输液等,而在飞机、汽车及其发动机,健身器材,家具等等占有相当重要的地位。各种管型品种之多、数量之大、形状之复杂,给导管的加工带来了不少的困难。对于许多小企业,家庭作坊,或者大企业中需要配管的场合,如工程机械上的压力油管,机床厂的液压管道发动机的油管健身器材的弯管等等,这些场合可能不需要功能全的弯管机,且加工的管件的难度不高,简易手动型的弯管机很可能适应。这系列弯管机采用手动夹紧,机械弯曲,机器结构简单,控制元件极少,因此价格上比较容易被用户接受。市面上现有的自动弯管机大多数是液压的,数控的,也有机械传动的,但它们的占地面积较大(长度在 2.5~4m 之间),价格昂贵(2~5 万元人民币或更多),然而大多数用户都需求的是小占地面积小价格便宜且使用方便的自动弯管机。图 1液压弯管机图 2数控弯管机- 2 -本文便是朝这方面的用途面设计的自动弯管机,设计出一种价格和占地面积使用方便的自动弯管机(长 0.9M,宽 0.8M,高 1.1M,价格 9000 元人民币左右),并着手对弯管机的性能进得进一步的强化,使其能弯曲不同口径或不同的钢型、采用制动电机以提高弯曲机的弯曲精度。大大的简化了电器控制系统,方便操作。1.2弯管机的基本原理与选择弯管机的弯曲原理,在普通情况下有以情二种,即滚弯式与缠绕式。如下图3、4 分别是弯管原理图。弯 管 模 滚 弯 式 缠 绕 式弯 管 模夹 紧 块 导 板图 3滚弯式 图 4缠绕式二者各有优缺点。缠绕式主要用于方管的弯曲其结构复杂,而滚弯式主要用于圆管弯曲也可用于方管弯曲但没有缠绕式好,但结构简单。故本弯管机采用滚弯式。弯管的步骤大致是:1.留出第 1 段直线段长度,并夹紧管子。2.弯曲。3.松开夹紧块,取出管子,使模具复位。按管形标准样件在检验夹具上检查管形,并校正。4.重复第 1 步,直至弯完管子为止。2弯管机设计2.1工件工艺分析此工作件采用的直径为 30mm 厚为 2mm 是无缝钢管做为弯管件,材料为 10 号钢,其最小弯曲半径为 60mm。而弯曲件的弯曲半径为 100mm,固其符合加工工艺性。其工件如图 3。弯管件要求不能有裂纹,不能有过大的外凸。不能有趋纹。- 3 -图 5 弯曲半径为 100mm 图 6 最小弯曲半径2.2计算弯曲力矩由弯管力矩公式,由于弯管时弯曲半径越小所用的力矩越大,故以钢管在最小半径弯曲时的力矩来做为管的弯曲弯力矩。其式如下 2-12384bsrttrM(2-1) 其中 s为弹性应力r 为管材内径t 为管材壁厚b为屈服应力为中性层的弯曲半径 238*364*082695M=2420 N·m2.3电机选取由经验选取弯管机的弯管速度为 8r/min则有 P=M* =8*234602 KW (2-2)由工作功率为 2KW 所以电机功率 P=41235P工(2-3)1、 2、 3、 4、 5分别为带传动、蜗轮传动、联轴器、齿轮、轴承的传动效率。- 4 -取 1=0.96、 2=0.9、 3=0.99、 4=0.97、 5=0.98 则P= 40.96*.0.97*8=2.5 KW由于弯管机需要弯多种型式的钢型,固选用较大功率的电机以使弯管机能够适用更大的弯曲范围,又由于弯曲机需要固有制动功能故选用配有制动功能的电机,且电机正反的频率过大,所以电机转速不宜过大,现取电机的转速为 960r/min 为宜。故先用电机的型号为 YEP132S-6,其基本性能如表 1表 1YEP132-6的主要性能参数型号 功率 满载时 堵转 最大 静制动 空载制 噪声转速 电流 效率 功率 转矩 转达矩 转达矩 动时间因数 不小于 不大于YEP1 3KW 960 8.8 77% 0.67 2.2 2.2 29.4 0.4/s 71/db32S-6 r/ A N·mmin电机的主要安装尺寸如下AGHFILEC B1 4089φ3847 58028 021 6315132D图 7 电机安装尺寸表 2 电机的安装尺寸 单位(mm)型号 A B C D E F G H I LYEP-132S-6 280 140 89 38 80 315 216 132 210 515- 5 -2.4传动比的计算与各传动装置的运动与参数由电机转速 N1=960r/min ,而弯管机的速度初拟为 N5 =8r/min所以 总传动比 i总 =N1/N5=120由皮带轮的传动比为 1~4 所以取皮带轮的传动比 1i=2.5,由于单付齿轮的传动比为1~8 。便拟定取齿轮传动比 3i=3,则蜗轮蜗杆的传动比 2=16,蜗轮的传动比不大这有利于提高蜗轮的寿命。为进行传动件的设计计算,要推算出各轴的转速和转矩(或功率) 。如将传动装置各轴由高速至低速依次定为 1 轴、2 轴……以及1i, 2, … 为相邻两轴间的传动比;0, … 为相邻两轴间的传动效率;P1,P2… 为各轴的输入功率(Kw) ;T1,T2… 为各由的输入转矩(N·m) ;N1,N2… 为各轴的转速(r/min) ;2.4.1各轴转速电机轴转速 Nm=960 r/min蜗轮小轴端 N1= 0mNi=962.5=384 r/min (2-4)蜗轮大轴端 N2=1i=3846=24 r/min小齿轮转速 N3= N2=24 r/min大齿轮转速 N4=32Ni= =8 r/min工作台转速 N5= N4=8 r/min2.4.2各轴的输入功率电机输出功率 P0=3KW蜗轮小轴输入功率 P1= P0* 01=3* =3*0.96=2.88KW (2-5)蜗轮大轴输入功率 P2= P1 2= P1* 2=2.88*0.9=2.59KW齿轮小轴输入功率 P3= P2* 3= P2* 3=2.59*0.99=2.56KW齿轮大轴输入功率 P4= P3 4= P3*24=2.56*0.972=2.41KW工作台输入功率 P工 = P4* 5= P4* * 5=2.41*0.972*0.98=2.22KW- 6 -2.4.3各轴输入转矩电机输出转矩 0T=9550*0mPN=9500*396=29.84 N·m (2-6)蜗轮小轴输入转矩 1= *i* 1=29.84*2.5*0.96=71.62 N·m蜗轮大轴输入转矩 2= * * 2=71.62*16*0.9=1031.27 N·m齿轮小轴输入转矩 3T= * 3=1031.27*0.99=1020.96 N·m齿轮大轴输入转矩 4= *24*i=1020.96*3*0.972=2881.86 N·m工作台输入转矩 5= * * 5=2881.86*0.972*0.98=2657.31 N·m2.5皮带轮与皮带的计算与选择由电机转速与功率,确定了采用普通 A 型皮带作为传动带。由 A 型带的小带轮最小直径为 70mm,故定小带轮直径为 1d=100mm皮带速度验算 106*dn=3.4*9601=5.03 (2-7)所以 5带的根数 z= LPK带 带(2-11)其中取 P带 =00.97KW带=0.11KWK=0.96L=0.99可得 z= 30.971*0.96=2.92取 z=32.6蜗轮蜗杆减速箱的计算与选择因为蜗轮蜗杆的安装为蜗杆在蜗轮的侧面所以选用 CWS 型的蜗轮蜗杆减速器,又因为 蜗轮大轴输入转矩 2T=1031.27 N·m蜗轮小轴输入功率 P1=2.88 KW传动比 i=16所以选用蜗轮蜗杆的型号为[1] CWS-125 JB/T 7935其基本性能如表 3表 3 蜗轮减速器的主要友参数型号 公称传动比 转速 中心距 额定输入功率 额定输出转矩CWS-125 16 750r/min 125mm 7.781KW 1400 N·m2.7联轴器的计算与选择由于此联轴器承受的力矩相对较大,且顾及性价比轴孔径的配合关系且弹性柱销齿式联轴器的结构简单,制造容易,不需用专用的加工设备,工作是不需润滑,维修方便,更换易损件容易迅速,费用低,因此选用弹性柱销齿式联轴器。由于 3T=1020.96 N·m
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