自動彎管機及其電氣設計

自動彎管機及其電氣設計,自動彎管機及其電氣設計,自動,彎管,及其,電氣設計 湖南工學院畢業(yè)設計(論文)開題報告 題　　目 自動彎管機裝置及其電器設計 指導老師 康煜華 學生姓名 李衍 班級學號 214070437 專業(yè) 機械制造設計及其自動化 一、課題的意義 現今工業(yè)發(fā)達，無論是哪一種機器設備、健身器材、家具等幾乎都有結構鋼管，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，機器結構簡單，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 市面上現有的自動彎管機大多數是液壓的，數控的，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 數控彎管機1-2 本文便是朝這方面的用途面設計的自動彎管機，設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，方便操作。 三、國內外自動彎管機概述 彎管機是我國國防和基礎建設的關鍵設備，為我國的經濟發(fā)展和國防建設起到了不可估量的作用。彎管機在前期經過了第一步改造，實現了PLC控制、上位計算機監(jiān)控管理、人機友好界面。但現有的操縱控制系統較為落后，不能很好的滿足生產的需要。在此基礎上，迫切需要對彎管機進行第二步改造，將整個操作系統改為中頻感應加熱控制，對彎管機的工作過程實現快速、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設備之一。它的安全、可靠、高效運行，直接關系到白動生產線的生產效率和加工質量。中頻加熱彎管機具有解熱快，氧化少，解熱均勻，解熱效率高，能保證產品你質量等優(yōu)點。 彎管機的PLC控制和編程對彎管起著至關重要的作用，它的工作性能對整個控制系統都有著重要的影響，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絡控制技術，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)控系統監(jiān)視和控制現場設備工作狀態(tài)，設置工藝參數，下的大工藝命令，整機與其他彎管設備相比：技術含量高，自動化程度先進，控制精度高，能大大的降低生產成本，提高生產率。 ? 控制系統是彎管機的關鍵組成部分，彎管機的工作性能是系統改造設計的主要目標。彎管機主要由機械裝置，液壓系統，中頻加熱系統，PLC控制系統，冷卻系統等組成。從系統的觀念考慮機械、電氣和液壓系統之間的匹配問題，得到性能最好的彎管機。 我們已經是世界上主要的彎管機生產國家之一，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廠家有德國的VIETZ公司和美國的CRC公司。通用的技術都是利用靜液壓傳動、氣動控制技術來實現彎管機的彎管操作和控制。國內目前仍沒有具備生產大型彎管機設計和制造能力的廠家。這主要是國內整體工業(yè)化程度不高，國產機械本身的加工精度不夠以及專業(yè)人才的匱乏，加之國產鋼材與進口鋼材的差距是導致機械整體質量不高的主要原因。 對于彎管機的技術發(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、課題的研究內容、方法、手段與步驟 1、研究內容 本論文主要是設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，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管段在工作臺面上位置的準確調整； 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整； ⑤ 重復② ～ ④操作，實現下一次彎管動作。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構復雜，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，但結構簡單。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。 3、皮帶輪與皮帶的計算與選擇由電機轉速與功率，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面所以選用CWS型的蝸輪蝸桿減速器 5、聯軸器的計算與選擇 由于此聯軸器承受的力矩相對較大，且顧及性價比軸孔徑的配合關系且彈性柱銷齒式聯軸器的結構簡單，制造容易，不需用專用的加工設備，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、軸的初步計算與設計及校核 8、齒輪的計算與設計 9、大小齒軸前后端蓋及軸承座的結構設計 10、軸套的結構設計 11、機身的結構設計與計算 12、彎管機的主要參數 ③ 擋料架的結構設計 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。 擋料輪的結構主要由擋料輪、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。 電源開關選用LW8萬能轉換開關型號[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構為7*0.85。其額定電壓為600V 其電路設計如下 , ⑤ 任務完成的階段安排及時間安排 畢業(yè)設計（論文）進程安排: 序號 設計（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 設計說明書 第15周 ⑥ 總結 我們已經是世界上主要的彎管機生產國家之一，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廠家有德國的VIETZ公司和美國的CRC公司。通用的技術都是利用靜液壓傳動、氣動控制技術來實現彎管機的彎管操作和控制。國內目前仍沒有具備生產大型彎管機設計和制造能力的廠家。這主要是國內整體工業(yè)化程度不高，國產機械本身的加工精度不夠以及專業(yè)人才的匱乏，加之國產鋼材與進口鋼材的差距是導致機械整體質量不高的主要原因。希望能通過這次設計對國內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