自動(dòng)彎管機(jī)及其電氣設(shè)計(jì)
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湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題 目
自動(dòng)彎管機(jī)裝置及其電器設(shè)計(jì)
指導(dǎo)老師
康煜華
學(xué)生姓名
李衍
班級(jí)學(xué)號(hào)
214070437
專業(yè)
機(jī)械制造設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化
一、課題的意義
現(xiàn)今工業(yè)發(fā)達(dá),無(wú)論是哪一種機(jī)器設(shè)備、健身器材、家具等幾乎都有結(jié)構(gòu)鋼管,有導(dǎo)管,用以輸油、輸氣、輸液等,而在飛機(jī)、汽車及其發(fā)動(dòng)機(jī),健身器材,家具等等占有相當(dāng)重要的地位。各種管型品種之多、數(shù)量之大、形狀之復(fù)雜,給導(dǎo)管的加工帶來(lái)了不少的困難。對(duì)于許多小企業(yè),家庭作坊,或者大企業(yè)中需要配管的場(chǎng)合,如工程機(jī)械上的壓力油管,機(jī)床廠的液壓管道發(fā)動(dòng)機(jī)的油管健身器材的彎管等等,這些場(chǎng)合可能不需要功能全的彎管機(jī),且加工的管件的難度不高,簡(jiǎn)易手動(dòng)型的彎管機(jī)很可能適應(yīng)。這系列彎管機(jī)采用手動(dòng)夾緊,機(jī)械彎曲,機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,控制元件極少,因此價(jià)格上比較容易被用戶接受。
二、課題研究目的和意義
市面上現(xiàn)有的自動(dòng)彎管機(jī)大多數(shù)是液壓的,數(shù)控的,也有機(jī)械傳動(dòng)的,但它們的占地面積較大(長(zhǎng)度在2.5~4m之間),價(jià)格昂貴(2~5萬(wàn)元人民幣或更多),然而大多數(shù)用戶需求的是占地面積小價(jià)格便宜且使用方便的自動(dòng)彎管機(jī)。
液壓彎管機(jī)1-1 數(shù)控彎管機(jī)1-2
本文便是朝這方面的用途面設(shè)計(jì)的自動(dòng)彎管機(jī),設(shè)計(jì)出一種價(jià)格和占地面積使用方便的自動(dòng)彎管機(jī)(長(zhǎng)0.9M,寬0.8M,高1.1M,價(jià)格9000元人民幣左右),并著手對(duì)彎管機(jī)的性能進(jìn)得進(jìn)一步的強(qiáng)化,使其能彎曲不同口徑或不同的鋼型、采用制動(dòng)電機(jī)以提高彎曲機(jī)的彎曲精度。大大的簡(jiǎn)化了電器控制系統(tǒng),方便操作。
三、國(guó)內(nèi)外自動(dòng)彎管機(jī)概述
彎管機(jī)是我國(guó)國(guó)防和基礎(chǔ)建設(shè)的關(guān)鍵設(shè)備,為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)起到了不可估量的作用。彎管機(jī)在前期經(jīng)過(guò)了第一步改造,實(shí)現(xiàn)了PLC控制、上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理、人機(jī)友好界面。但現(xiàn)有的操縱控制系統(tǒng)較為落后,不能很好的滿足生產(chǎn)的需要。在此基礎(chǔ)上,迫切需要對(duì)彎管機(jī)進(jìn)行第二步改造,將整個(gè)操作系統(tǒng)改為中頻感應(yīng)加熱控制,對(duì)彎管機(jī)的工作過(guò)程實(shí)現(xiàn)快速、精確控制以提高彎管機(jī)的工作效率和加工精度。
? 在電力,石油化工等工業(yè)和天然氣,集中供熱等輸送工程中,需要大量的彎管,彎頭,所以彎管機(jī)都作為重要生產(chǎn)設(shè)備之一。它的安全、可靠、高效運(yùn)行,直接關(guān)系到白動(dòng)生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。中頻加熱彎管機(jī)具有解熱快,氧化少,解熱均勻,解熱效率高,能保證產(chǎn)品你質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。
彎管機(jī)的PLC控制和編程對(duì)彎管起著至關(guān)重要的作用,它的工作性能對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)都有著重要的影響,所以研究PLC控制和編程極其重要。
? 中頻加熱液壓彎管機(jī)組采用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù),用PLC編程語(yǔ)言及梯形圖形進(jìn)行邏輯控制連接,采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視和控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工作狀態(tài),設(shè)置工藝參數(shù),下的大工藝命令,整機(jī)與其他彎管設(shè)備相比:技術(shù)含量高,自動(dòng)化程度先進(jìn),控制精度高,能大大的降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)率。
? 控制系統(tǒng)是彎管機(jī)的關(guān)鍵組成部分,彎管機(jī)的工作性能是系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。彎管機(jī)主要由機(jī)械裝置,液壓系統(tǒng),中頻加熱系統(tǒng),PLC控制系統(tǒng),冷卻系統(tǒng)等組成。從系統(tǒng)的觀念考慮機(jī)械、電氣和液壓系統(tǒng)之間的匹配問(wèn)題,得到性能最好的彎管機(jī)。
我們已經(jīng)是世界上主要的彎管機(jī)生產(chǎn)國(guó)家之一,但是目前,管道施工應(yīng)用的彎管機(jī)基本上都是進(jìn)口的,國(guó)外比較著名的彎管機(jī)生產(chǎn)廠家有德國(guó)的VIETZ公司和美國(guó)的CRC公司。通用的技術(shù)都是利用靜液壓傳動(dòng)、氣動(dòng)控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)彎管機(jī)的彎管操作和控制。國(guó)內(nèi)目前仍沒(méi)有具備生產(chǎn)大型彎管機(jī)設(shè)計(jì)和制造能力的廠家。這主要是國(guó)內(nèi)整體工業(yè)化程度不高,國(guó)產(chǎn)機(jī)械本身的加工精度不夠以及專業(yè)人才的匱乏,加之國(guó)產(chǎn)鋼材與進(jìn)口鋼材的差距是導(dǎo)致機(jī)械整體質(zhì)量不高的主要原因。
對(duì)于彎管機(jī)的技術(shù)發(fā)展有了個(gè)基本的了解之后,我們能夠更好的發(fā)展我國(guó)的彎管機(jī)行業(yè)。
四、課題的研究?jī)?nèi)容、方法、手段與步驟
1、研究?jī)?nèi)容
本論文主要是設(shè)計(jì)出一種價(jià)格和占地面積使用方便的自動(dòng)彎管機(jī)(長(zhǎng)0.9M,寬0.8M,高1.1M,價(jià)格9000元人民幣左右),并著手對(duì)彎管機(jī)的性能進(jìn)得進(jìn)一步的強(qiáng)化,使其能彎曲不同口徑或不同的鋼型、采用制動(dòng)電機(jī)以提高彎曲機(jī)的彎曲精度。大大的簡(jiǎn)化了電器控制系統(tǒng),方便操作。
自動(dòng)彎管機(jī)通用工作流程為:
① 用起重機(jī)將管段放置在彎管機(jī)工作臺(tái)上,操作液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)實(shí)現(xiàn)管段在工作臺(tái)面上位置的準(zhǔn)確調(diào)整;
② 利用液壓鉗將管段夾住,操作氣動(dòng)胎芯自動(dòng)行走,使其進(jìn)入管段,并將胎芯撐起;
③ 操作彎管液壓缸,進(jìn)行管線彎制;
④松開液壓鉗,操作液壓卷?yè)P(yáng)機(jī),使彎管在工作臺(tái)面進(jìn)行下一個(gè)彎管位置的準(zhǔn)確調(diào)整;
⑤ 重復(fù)② ~ ④操作,實(shí)現(xiàn)下一次彎管動(dòng)作。一般一根12m 長(zhǎng)的管線需要進(jìn)行15~2O次左右的彎管動(dòng)作,才能達(dá)到最大
l1°的彎曲角度。
2、步驟
①?gòu)澒軝C(jī)的基本原理與選擇
彎管機(jī)的彎曲原理,在普通情況下有以情二種,即滾彎式與纏繞式。如下圖1、2分別是彎管原理圖。
二者各有優(yōu)缺點(diǎn)。
纏繞式主要用于方管的彎曲其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,而滾彎式主要用于圓管彎曲也可用于方管彎曲但沒(méi)有纏繞式好,但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。故本彎管機(jī)采用滾彎式。
彎管的步驟大致是:
1.留出第1段直線段長(zhǎng)度,并夾緊管子。
2.彎曲。
3.松開夾緊塊,取出管子,使模具復(fù)位。按管形標(biāo)準(zhǔn)樣件在檢驗(yàn)夾具上檢查管形,并校正。
4.重復(fù)第1步,直至彎完管子為止。
圖1 彎管式彎曲 圖2 纏繞式彎曲
② 工件工藝分析
此工作件采用的直徑為30mm厚為2mm是無(wú)縫鋼管做為彎管件,材料為10號(hào)鋼,其最小彎曲半徑為60mm。而彎曲件的彎曲半徑為100mm,固其符合加工工藝性。其工件如1-3圖。彎管件要求不能有裂紋,不能有過(guò)大的外凸。不能有趨紋。
1、電機(jī)選取。
由經(jīng)驗(yàn)選取彎管機(jī)的彎管速度為8r/min。
2、傳動(dòng)比的計(jì)算與各傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)與參數(shù)。
3、皮帶輪與皮帶的計(jì)算與選擇由電機(jī)轉(zhuǎn)速與功率,確定了采用普通A型皮帶作為傳動(dòng)帶。
4、蝸輪蝸桿減速箱的計(jì)算與選擇
因?yàn)槲佪單仐U的安裝為蝸桿在蝸輪的側(cè)面所以選用CWS型的蝸輪蝸桿減速器
5、聯(lián)軸器的計(jì)算與選擇
由于此聯(lián)軸器承受的力矩相對(duì)較大,且顧及性價(jià)比軸孔徑的配合關(guān)系且彈性柱銷齒式聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,不需用專用的加工設(shè)備,工作是不需潤(rùn)滑,維修方便,更換易損件容易迅速,費(fèi)用低,因此選用彈性柱銷齒式聯(lián)軸器。
6、軸承的選擇
由于彎管機(jī)需要一個(gè)平穩(wěn)的平臺(tái)且軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故不能選用深溝滾子軸承。且軸承受力不大,轉(zhuǎn)速也較低,故可選用圓錐滾子軸承,且可選取外徑較小的以使空間更緊湊和降低成本。選用32912和32918二種圓錐軸承。
7、軸的初步計(jì)算與設(shè)計(jì)及校核
8、齒輪的計(jì)算與設(shè)計(jì)
9、大小齒軸前后端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
10、軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
11、機(jī)身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算
12、彎管機(jī)的主要參數(shù)
③ 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
擋料架在彎管機(jī)上的作用主要是用來(lái)?yè)鯊澢摴軙r(shí)的反力,同時(shí)也具有定位的作用。 有如同夾具一般。
由于本彎管機(jī)是采用滾彎式的彎管原理,故鋼管與擋料輪的接觸面較不大,故擋料輪的硬度不能比鋼管的硬,故采用黃銅作為擋料輪的材料。
擋料輪的結(jié)構(gòu)主要由擋料輪、擋料軸、擋料輪架、軸承、鍵、軸蓋、擋料座、螺紋桿、手輪等一些組成。
④ 用電器選擇與電路
由于此彎管機(jī)采用的是半自動(dòng)的形式,故采用二個(gè)行程開關(guān)和二個(gè)交流接觸電器等組成其電路。由于電機(jī)的功率為3KW且電壓為380Vh頻率為50Hz的交流電。
故選用行程開關(guān)的型號(hào)[1]LX19-131(B),
接觸器型選用[1]CJ-16,2常閉2常開,其工作功率為4KW。
按鈕使用普通型平鈕二個(gè),型號(hào)[1]為L(zhǎng)A101P-P。
電源開關(guān)選用LW8萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)型號(hào)[1]為AC21,其工作功率為3.8KW。
短路保護(hù)熔斷器選用[1]RL6-25其額定功率為4KW。
過(guò)載保護(hù)采用[1]JRS1-25/F系列熱繼電器JRS1-25/F其控制功率為380*3=1124W,因?yàn)橛卸€所以總功率為1124*3=3372W故合適。
電源線采用[1]BV4(B)即常用銅芯聚氯乙烯絕緣電線4平方毫米的銅線線芯結(jié)構(gòu)為7*0.85。其額定電壓為600V
其電路設(shè)計(jì)如下
,
⑤ 任務(wù)完成的階段安排及時(shí)間安排
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)程安排:
序號(hào) 設(shè)計(jì)(論文)各階段名稱 日期(教學(xué)周)
1 外文資料翻譯 第4周
2 開題報(bào)告 第5、6周
3 總體方案 第7~9周
4 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第15周
⑥ 總結(jié)
我們已經(jīng)是世界上主要的彎管機(jī)生產(chǎn)國(guó)家之一,但是目前,管道施工應(yīng)用的彎管機(jī)基本上都是進(jìn)口的,國(guó)外比較著名的彎管機(jī)生產(chǎn)廠家有德國(guó)的VIETZ公司和美國(guó)的CRC公司。通用的技術(shù)都是利用靜液壓傳動(dòng)、氣動(dòng)控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)彎管機(jī)的彎管操作和控制。國(guó)內(nèi)目前仍沒(méi)有具備生產(chǎn)大型彎管機(jī)設(shè)計(jì)和制造能力的廠家。這主要是國(guó)內(nèi)整體工業(yè)化程度不高,國(guó)產(chǎn)機(jī)械本身的加工精度不夠以及專業(yè)人才的匱乏,加之國(guó)產(chǎn)鋼材與進(jìn)口鋼材的差距是導(dǎo)致機(jī)械整體質(zhì)量不高的主要原因。希望能通過(guò)這次設(shè)計(jì)對(duì)國(guó)內(nèi)的機(jī)械方面有所了解,為努力發(fā)展中國(guó)的機(jī)械行業(yè)做出自己的一份貢獻(xiàn)。
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自動(dòng)彎管機(jī)及其電氣設(shè)計(jì)
自動(dòng)
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