電動彎管機(jī)：設(shè)計(jì)

精品文檔設(shè)計(jì)任務(wù)書：電動彎管機(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，簡易手動、電動的彎管機(jī)很實(shí)用。采用手動加緊，機(jī)械彎曲的彎管機(jī)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(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φ6mmφ-27mm之間，φ20mm以下的彎管采用簡易工裝手工彎曲，φ20mm以上的彎管配件外協(xié)制做。 設(shè)計(jì)目的：為解決φ20mm以上的彎管配件自制，現(xiàn)設(shè)計(jì)一臺電動彎管機(jī)，按管材規(guī)格φ32×3、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：⑴. 管材直線段前端定位，并加緊。.彎管，保壓。⑶.反轉(zhuǎn)使磨具復(fù)位。⑷.松開夾緊塊，取出彎管、檢測。⑸.調(diào)整定位尺寸與彎管角度。⑹.重復(fù)步驟1-5。1.4. 彎管機(jī)的組成：電動彎管機(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. 電動彎管機(jī)的設(shè)計(jì)2.1 工藝分析彎管工件采用無縫鋼管φ32×3，材質(zhì)20，最小彎管半徑R＞2φ=2×32mm=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(jì)方案⑴.必須有過載保護(hù)，所以第一級采用V帶傳動；⑵.因?yàn)榭倻p速比較大，約i=200，固采用二級蝸輪蝸桿減速機(jī)（二級減速傳動比i≥200）；又因?yàn)槲佪單仐U減速機(jī)的輸出軸向上，所以采用WPEO型二級蝸輪蝸桿減速機(jī)；⑶.工件彎管時，采用加緊裝置，操作方便；⑷.因工件彎曲有彎管和卸料工序，用電機(jī)正反轉(zhuǎn)來控制；。1歡迎下載精品文檔⑸. 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 O轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動角位移θ、角速度ω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(jī)來實(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)，通過彎曲力矩，才能確定彎管機(jī)所需的驅(qū)動力矩、電機(jī)的功率、主傳動機(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(k1k0)Wσs（2-1）4Rs其中，k11.275D2t,RsR,Wπ（D4-d4）D3tD32D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=80mm，材料屈服極限σs=245MPa，材料相對強(qiáng)度系數(shù)K0=10mm（查表的）把以上參數(shù)代入以上經(jīng)驗(yàn)公式公式得彎曲力矩為： M=1085N.m。 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）傳動形式為：電機(jī)→帶輪傳動→二級減速器傳動→滾子軸承傳動→工作臺彎管模具經(jīng)計(jì)算，彎管工作功率為 P工=M*ω=1085*8r/min*2π/60=0.908KW；所以，電機(jī)功率：P工0.908P1.287KWηηη1230.96*0.75*0.98其中：V帶傳動效率η1=0.96；減速器傳動效率η2=0.75；滾子軸承傳動效率η3=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)需要有制動功能，固選用有制動功能的電機(jī)；因?yàn)檫x用二級蝸輪蝸桿減速機(jī)減速，所以初步規(guī)定電機(jī)轉(zhuǎn)速在1500r/min。經(jīng)查JB/T6448《YEP系列（IP44）旁磁制動三相異步電動機(jī)技術(shù)條件》，選用的電機(jī)型號為：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)型號額定功率滿載時堵轉(zhuǎn)最大轉(zhuǎn)靜制動轉(zhuǎn)達(dá)空載制動時轉(zhuǎn)矩達(dá)距距不小于間不大于轉(zhuǎn)速電流效率功率因數(shù)YEP90L-41.5KW1500r/min6A76%0.656.52.29.9N.m0.2/s。2歡迎下載精品文檔電機(jī)的主要尺寸如圖：2.4傳動比的計(jì)算、傳動裝置的運(yùn)動與參數(shù)2.4.1傳動比由電機(jī)轉(zhuǎn)速N1=1500r/min，彎管模具的轉(zhuǎn)速為N2=N1/i=1500/200=7.5r/min，所以，總傳動比I總=N1/N2=1500/7.5=200；⑴.取V帶傳動的傳動比i1=1；⑵.二級蝸輪蝸桿減速機(jī)的傳動比i2=200；經(jīng)過計(jì)算，彎管磨具的轉(zhuǎn)速應(yīng)為：N2N115007.5r/mini1*i21*2002.4.2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η1、η2??；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N1、N2??；⑴.各軸的轉(zhuǎn)速：電機(jī)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=N1=1500r/min；減速機(jī)大軸端轉(zhuǎn)速=彎管模具轉(zhuǎn)速=N2N115007.5r/mini2200⑵.各軸的功率：電機(jī)輸出功率：P1=1.5KW減速器輸入功率:P2=P1*η1=1.5×0.96=1.44KW減速器輸出功率:P3=P2*η2=1.44×0.75=1.08KW工作臺輸入功率:P4=P3*η3=1.08×0.98=1.0584KW⑶.各軸的轉(zhuǎn)矩：電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩：T19550P19550*1.59.55N.mN11500減速器輸入轉(zhuǎn)矩：T2T1*i1*η19.55*1*0.969.168N.m減速器輸出轉(zhuǎn)矩：T3T2*i2*η29.168*200*0.751375.2N.m工作臺輸入轉(zhuǎn)矩：T4T3*η31375.2*0.981347.7N.m因?yàn)椋汗ぷ髋_輸入轉(zhuǎn)矩 T4＞管材彎管力矩 M=1085N.m，所以，以上選擇方案成立。安全系數(shù)=1347.7/1085=1.2422.5V 帶與帶輪的選擇。3歡迎下載精品文檔⑴.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帶作為傳動帶。因?yàn)锳型帶的小帶輪直徑需要＞80mm，固選取小帶輪直徑為d=100mm。πd1n13.14*100*1500V帶速度驗(yàn)算：v7.85m/s；60*100060*1000因?yàn)?m/s＜v=7.85m/s＜20m/s，所以，此帶輪合格。⑵.因?yàn)閹л唫鲃颖萯1=1，所以，從動輪直徑=主動輪直徑；.查表初選V帶長度：L=1120mm；⑷.兩帶輪中心距：經(jīng)計(jì)算得 中心距a=403mm；主動輪包角θ=180°＞120°，所以選取的 V帶長度：L=1120mm合格；⑸.V帶的根數(shù)：zP11.5選取z=2根?！鱌）KK1.5根,(PL(0.970.11)*0.96*0.99帶帶α查表的：P帶=0.97kw；△P帶=0.11kw；Kα=0.96；KL=0.992.6 二級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 WPEO型二級蝸輪蝸桿減速器。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：N1=1500r/min蝸輪蝸桿減速比：i2=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：WPEO70/120-1/200-A；見附圖。2.7 彎管軸的計(jì)算、設(shè)計(jì)與校核⑴.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*3P計(jì)算軸徑；n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=1.0584KW＞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d≥31.0584，軸身有鍵槽，加粗，所以彎管軸徑d??；111*57.8mm5%65mm7.5⑵.確定軸的極限長度：根據(jù)公式≥432*T*l推出以下公式：πG［φ］。4歡迎下載精品文檔43.14*8*104*π*654πG［φ］d180659mml＜32*1473.45*10332T2.8 軸承的選取與校核.軸承的選?。簭澒軝C(jī)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(xì)部分為φ65mm，所以選取軸承型號為：32914；⑵.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=10×250×4=10000小時；查手冊，滾子軸承取ε=10/3，徑向額定動載荷 C=115KN；軸承可承受的最大載荷為：fT1061/ε13（10610/3；FC()）66.3KN60*7.5*10000fF60nLh1軸承可承受的最大扭矩為： M=66.3KN×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(jì)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，確定彎管模具內(nèi)孔為φ 65mm，外徑為φ160mm。增加手動機(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；見附圖.2.10鍵的校核彎管模具軸鍵：因?yàn)閺澒茌S徑φ65mm，所以平鍵為18×11，工作臺輸入轉(zhuǎn)矩1443.98Nm,平鍵長度LC=鍵槽長度-18-9=63-18-9=36mm，查表鍵的許用擠壓應(yīng)力［σP］=100-120N/mm2所以：鍵鏈接的擠壓強(qiáng)度σP4T4*1347.7dhLC0.21MPa＜［σP］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(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。見附圖。⑵.定位尺寸：采用工作臺安裝鋼板尺的方法，保證定位尺寸。⑶.彎管垂直度：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.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：LXK3-20S/B。見附圖。⑶.空氣開關(guān)一件。5歡迎下載精品文檔.繼電器一件⑸.按鈕四件⑹.電線2.14價(jià)格估算序部件名稱材質(zhì)重量合計(jì)單價(jià)價(jià)值（元）備注號數(shù)量（元/kg）（kg）1機(jī)架部分Q235-A組焊件1182.81018282傳動部分機(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2.640104WPEO70/120-1/200-A型二級蝸輪蝸桿減速機(jī)成品115006制動電機(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φ20×2.5—φ32×3之間；彎管參數(shù)彎管力矩Nm電機(jī)功率KW45#鋼軸徑mm40Cr軸徑mm20*2.5R=50v=7.50.3320.3741.2638.127*3R=80v=7.50.70.77852.948.832*3R=80v=7.51.0851.20761.0756.436*3R=100v=61.3451.19770.865.3842*3R=100v=421.18792.5285.4342*3R=100v=