自動彎管機及其電氣設(shè)計

自動彎管機及其電氣設(shè)計,自動彎管機及其電氣設(shè)計,自動,彎管,及其,電氣設(shè)計 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題　　目 自動彎管機裝置及其電器設(shè)計 指導老師 康煜華 學生姓名 李衍 班級學號 214070437 專業(yè) 機械制造設(shè)計及其自動化 一、課題的意義 現(xiàn)今工業(yè)發(fā)達，無論是哪一種機器設(shè)備、健身器材、家具等幾乎都有結(jié)構(gòu)鋼管，有導管，用以輸油、輸氣、輸液等，而在飛機、汽車及其發(fā)動機，健身器材，家具等等占有相當重要的地位。各種管型品種之多、數(shù)量之大、形狀之復雜，給導管的加工帶來了不少的困難。對于許多小企業(yè)，家庭作坊，或者大企業(yè)中需要配管的場合，如工程機械上的壓力油管，機床廠的液壓管道發(fā)動機的油管健身器材的彎管等等，這些場合可能不需要功能全的彎管機，且加工的管件的難度不高，簡易手動型的彎管機很可能適應。這系列彎管機采用手動夾緊，機械彎曲，機器結(jié)構(gòu)簡單，控制元件極少，因此價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)有的自動彎管機大多數(shù)是液壓的，數(shù)控的，也有機械傳動的，但它們的占地面積較大(長度在2.5~4m之間)，價格昂貴(2~5萬元人民幣或更多)，然而大多數(shù)用戶需求的是占地面積小價格便宜且使用方便的自動彎管機。 液壓彎管機1-1 數(shù)控彎管機1-2 本文便是朝這方面的用途面設(shè)計的自動彎管機，設(shè)計出一種價格和占地面積使用方便的自動彎管機（長0.9M，寬0.8M，高1.1M，價格9000元人民幣左右），并著手對彎管機的性能進得進一步的強化，使其能彎曲不同口徑或不同的鋼型、采用制動電機以提高彎曲機的彎曲精度。大大的簡化了電器控制系統(tǒng)，方便操作。 三、國內(nèi)外自動彎管機概述 彎管機是我國國防和基礎(chǔ)建設(shè)的關(guān)鍵設(shè)備，為我國的經(jīng)濟發(fā)展和國防建設(shè)起到了不可估量的作用。彎管機在前期經(jīng)過了第一步改造，實現(xiàn)了PLC控制、上位計算機監(jiān)控管理、人機友好界面。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，迫切需要對彎管機進行第二步改造，將整個操作系統(tǒng)改為中頻感應加熱控制，對彎管機的工作過程實現(xiàn)快速、精確控制以提高彎管機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，所以彎管機都作為重要生產(chǎn)設(shè)備之一。它的安全、可靠、高效運行，直接關(guān)系到白動生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。中頻加熱彎管機具有解熱快，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。 彎管機的PLC控制和編程對彎管起著至關(guān)重要的作用，它的工作性能對整個控制系統(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組采用了先進的計算機網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，用PLC編程語言及梯形圖形進行邏輯控制連接，采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視和控制現(xiàn)場設(shè)備工作狀態(tài)，設(shè)置工藝參數(shù)，下的大工藝命令，整機與其他彎管設(shè)備相比：技術(shù)含量高，自動化程度先進，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)是彎管機的關(guān)鍵組成部分，彎管機的工作性能是系統(tǒng)改造設(shè)計的主要目標。彎管機主要由機械裝置，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)的觀念考慮機械、電氣和液壓系統(tǒng)之間的匹配問題，得到性能最好的彎管機。 我們已經(jīng)是世界上主要的彎管機生產(chǎn)國家之一，但是目前，管道施工應用的彎管機基本上都是進口的，國外比較著名的彎管機生產(chǎn)廠家有德國的VIETZ公司和美國的CRC公司。通用的技術(shù)都是利用靜液壓傳動、氣動控制技術(shù)來實現(xiàn)彎管機的彎管操作和控制。國內(nèi)目前仍沒有具備生產(chǎn)大型彎管機設(shè)計和制造能力的廠家。這主要是國內(nèi)整體工業(yè)化程度不高，國產(chǎn)機械本身的加工精度不夠以及專業(yè)人才的匱乏，加之國產(chǎn)鋼材與進口鋼材的差距是導致機械整體質(zhì)量不高的主要原因。 對于彎管機的技術(shù)發(fā)展有了個基本的了解之后，我們能夠更好的發(fā)展我國的彎管機行業(yè)。 四、課題的研究內(nèi)容、方法、手段與步驟 1、研究內(nèi)容 本論文主要是設(shè)計出一種價格和占地面積使用方便的自動彎管機（長0.9M，寬0.8M，高1.1M，價格9000元人民幣左右），并著手對彎管機的性能進得進一步的強化，使其能彎曲不同口徑或不同的鋼型、采用制動電機以提高彎曲機的彎曲精度。大大的簡化了電器控制系統(tǒng)，方便操作。 自動彎管機通用工作流程為： ① 用起重機將管段放置在彎管機工作臺上，操作液壓卷揚機實現(xiàn)管段在工作臺面上位置的準確調(diào)整； ② 利用液壓鉗將管段夾住，操作氣動胎芯自動行走，使其進入管段，并將胎芯撐起； ③ 操作彎管液壓缸，進行管線彎制； ④松開液壓鉗，操作液壓卷揚機，使彎管在工作臺面進行下一個彎管位置的準確調(diào)整； ⑤ 重復② ～ ④操作，實現(xiàn)下一次彎管動作。一般一根12m 長的管線需要進行15～2O次左右的彎管動作，才能達到最大 l1°的彎曲角度。 2、步驟 ①彎管機的基本原理與選擇 彎管機的彎曲原理,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。 纏繞式主要用于方管的彎曲其結(jié)構(gòu)復雜，而滾彎式主要用于圓管彎曲也可用于方管彎曲但沒有纏繞式好，但結(jié)構(gòu)簡單。故本彎管機采用滾彎式。 彎管的步驟大致是： 1.留出第1段直線段長度，并夾緊管子。 2.彎曲。 3.松開夾緊塊，取出管子，使模具復位。按管形標準樣件在檢驗夾具上檢查管形，并校正。 4.重復第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是無縫鋼管做為彎管件，材料為10號鋼，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，不能有過大的外凸。不能有趨紋。 1、電機選取。 由經(jīng)驗選取彎管機的彎管速度為8r/min。 2、傳動比的計算與各傳動裝置的運動與參數(shù)。 3、皮帶輪與皮帶的計算與選擇由電機轉(zhuǎn)速與功率，確定了采用普通A型皮帶作為傳動帶。 4、蝸輪蝸桿減速箱的計算與選擇 因為蝸輪蝸桿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)軸器的計算與選擇 由于此聯(lián)軸器承受的力矩相對較大，且顧及性價比軸孔徑的配合關(guān)系且彈性柱銷齒式聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，不需用專用的加工設(shè)備，工作是不需潤滑，維修方便，更換易損件容易迅速，費用低，因此選用彈性柱銷齒式聯(lián)軸器。 6、軸承的選擇 由于彎管機需要一個平穩(wěn)的平臺且軸承同時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、軸的初步計算與設(shè)計及校核 8、齒輪的計算與設(shè)計 9、大小齒軸前后端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計 10、軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計 11、機身的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 12、彎管機的主要參數(shù) ③ 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 擋料架在彎管機上的作用主要是用來擋彎曲鋼管時的反力，同時也具有定位的作用。 有如同夾具一般。 由于本彎管機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 由于此彎管機采用的是半自動的形式，故采用二個行程開關(guān)和二個交流接觸電器等組成其電路。由于電機的功率為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[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，型號[1]為LA101P-P。 電源開關(guān)選用LW8萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)型號[1]為AC21，其工作功率為3.8KW。 短路保護熔斷器選用[1]RL6-25其額定功率為4KW。 過載保護采用[1]JRS1-25/F系列熱繼電器JRS1-25/F其控制功率為380*3=1124W,因為有二根線所以總功率為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)計如下 , ⑤ 任務(wù)完成的階段安排及時間安排 畢業(yè)設(shè)計（論文）進程安排: 序號 設(shè)計（論文）各階段名稱 日期（教學周） 1 外文資料翻譯 第4周 2 開題報告 第5、6周 3 總體方案 第7～9周 4 設(shè)計說明書 第15周 ⑥ 總結(jié) 我們已經(jīng)是世界上主要的彎管機生產(chǎn)國家之一，但是目前，管道施工應用的彎管機基本上都是進口的，國外比較著名的彎管機生產(chǎn)廠家有德國的VIETZ公司和美國的CRC公司。通用的技術(shù)都是利用靜液壓傳動、氣動控制技術(shù)來實現(xiàn)彎管機的彎管操作和控制。國內(nèi)目前仍沒有具備生產(chǎn)大型彎管機設(shè)計和制造能力的廠家。這主要是國內(nèi)整體工業(yè)化程度不高，國產(chǎn)機械本身的加工精度不夠以及專業(yè)人才的匱乏，加之國產(chǎn)鋼材與進口鋼材的差距是導致機械整體質(zhì)量不高的主要原因。希望能通過這次設(shè)計對國內(nèi)的機械方面有所了解，為努力發(fā)展中國的機械行業(yè)做出自己的一份貢獻。 指導教師批閱意見 指導教師(簽名)： 年 月 日