2692 鋼管自動下料機(jī),鋼管,自動,下料機(jī) 鋼管自動下料機(jī)摘 要鋼管自動下料機(jī)床是帶式輸送機(jī)托輥鋼管切斷、兩端倒角一次自動完成的專用設(shè)備，該機(jī)床自動化程度高、加工精度高，如送料，定位，夾緊，倒角，切斷依次進(jìn)行，一次就能滿足鋼管的加工精度，不需要輔助加工，并且安裝調(diào)試方便。該設(shè)備采用的是硬質(zhì)合金刀（YT5 系列刀具） ，其硬度，耐磨性，耐熱性都很好，切削速度遠(yuǎn)比高速鋼快得多。液壓系統(tǒng)中使用了雙聯(lián)泵供油，保證了運(yùn)動速度，切斷采用進(jìn)口調(diào)速出口被壓裝置，使切斷速度可調(diào)、工作穩(wěn)定。鋼管加工過程，由“自動送料—送料到位—夾緊—夾緊到位—進(jìn)刀—進(jìn)刀到位—自動落料 —放松退刀—退刀到位—自動送料”循環(huán)進(jìn)行，大大提高工作效率，并能適應(yīng)大批量生產(chǎn)加工。本產(chǎn)品在生產(chǎn)中應(yīng)用可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，降低勞動強(qiáng)度。此次的設(shè)計主要是針對金屬管材進(jìn)行加工的切管機(jī)，完成的工作主要是下料機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖、主軸箱體和裝配圖的設(shè)計。包括傳動裝置的設(shè)計和計算，其中有電動機(jī)的選擇，傳動方案的擬訂，各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩的計算?？傮w結(jié)構(gòu)的設(shè)計，其中有各軸尺寸的設(shè)計，各主要傳動件的結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計。并且針對以上的設(shè)計計算進(jìn)行了詳細(xì)的校核。最后通過得到的數(shù)據(jù)，繪制了裝配圖、結(jié)構(gòu)簡圖和裝配圖。然后又針對各主要基本件，繪制了 2 張零件圖。關(guān)鍵詞： 切斷倒角 刀具 液壓系統(tǒng) 轉(zhuǎn)動方案AbstractSteel pipe to be automatic feeding machine is of belt conveyor idlers cut off both ends, steel pipe Angle pouring a automatic completion of special equipment, this machine a high degree of automation, processing precision is high, such as feed, orientation, clamping and chamfering, to cut off the last out, one at a time can meet the machining precision of the steel tube, don't need to assist processing, installation and debugging is convenient. This equipment use is hard alloy knife (YT5 series tools), its hardness, wear resistance, heat resistance are all very good, high speed steel paper cutting speed than much faster. Hydraulic system used in double pump oil supply, ensure the movement speed, cut off the import export be pressure to speed device to make the cut speed adjustable, working stability. Steel pipe processing process,from "automatic feed-feed place clamping clamping in place feed feed in place to be automatic blanking relax recede cutter knife in place back automatic feed"cycles, and greatly improve the work efficiency, and can adapt to mass production and processing.This product can be used in the production process to improve product quality and economic efficiency, reduces the labor intensity.This is designed to carry on the processing of metal pipes cut pipe bender, complete the main job is feeding machine structure diagram, spindle box and the design of assembly drawings. Including the design and calculation of transmission device, including the choice of motor, transmission scheme of the draft, the axis of rotation speed, torque and power calculation. General structure design, including the axis of the size of the design, the main transmission parts of the design of the structure size. And according to the design and calculationof the detailed check. Finally, through the data retrieved, mapped the assembly drawing, structure diagram and the assembly drawing. And then on the main basic parts, painted two to drawing.Keywords: cut off chamfering tool hydraulic system turn scheme 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計目 錄前 言 ...........................................................................................11 鋼管自動下料機(jī) .......................................................................41.1 機(jī)床主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù) ............................................41.2 機(jī)床簡介 ......................................................................41.2.2 機(jī)床工作適用條件 .............................................51.3 機(jī)床結(jié)構(gòu)概述 ................................................................51.3.1 機(jī)床工作原理 ......................................................51.3.2 各主要部件結(jié)構(gòu)、性能 ......................................51.4 機(jī)床電器系統(tǒng) ................................................................61.4.1 電源 .....................................................................61.4.2 控制按鈕功能 ......................................................61.4.3 可編程序控制器（PLC）簡介 ...........................72 機(jī)床元件主要參數(shù)的選擇及校核 ...........................................82.1 刀具的選擇 .....................................................................82.1.1 刀具牌號材料的選擇 .........................................82.1.2 刀具結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ..................................................92.2 電機(jī)的選擇 .....................................................................92.1.1 轉(zhuǎn)速的確定 ..........................................................92.2.2 初選傳動比 I 和齒輪齒數(shù) .................................102.2.3 初算刀具的切削力 FC， （按切斷刀計算） ....102.2.4 確定電機(jī)的參數(shù) ................................................112.3 齒輪的確定 ..................................................................122.3.1 直齒輪參數(shù)的確定 ...........................................12 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計2.3.2 斜齒輪參數(shù)的確定 ...........................................132.3.3 齒輪的校核 ........................................................142.4 皮帶的選擇與計算 .......................................................182.5 主軸的校核計算 ..........................................................202.6 軸承的的校核 ..............................................................232.7 液壓系統(tǒng) .......................................................................252.7.1 結(jié)構(gòu)： ................................................................252.7.2 工作原理 ............................................................253.送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計 ......................................................................263.1 送料機(jī)構(gòu)形式的確定： ...............................................263.2 送料小車的設(shè)計 ...........................................................273.2.1 確定傳動形式 ...................................................273.2.2 選擇小車電機(jī) ....................................................273.2.3 皮帶的選擇 ........................................................283.2.4 蝸輪蝸桿的確定及其校核計算 ........................293.2.5 車輪的布置 ........................................................313.3 小車軌道的選擇 ...........................................................324．定尺機(jī)構(gòu) ...............................................................................334.1 機(jī)構(gòu)簡介 .......................................................................334.2 動作順序 .......................................................................334.3 工作原理 .......................................................................335.簡單故障的處理 ......................................................................345.1.液壓故障的處理 ...........................................................34結(jié) 論 .........................................................................................35參考文獻(xiàn) .....................................................................................36 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計致 謝 ...........................................................................................37 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計前 言鋼管是一種多功能經(jīng)濟(jì)斷面鋼材，它在國民經(jīng)濟(jì)各部門應(yīng)用愈來愈廣泛，需求量也越來越大。管材的需要量之所以急劇增長，是因?yàn)楣茏幽苡酶鞣N材料來制造。而且質(zhì)量和精度也高。它一方面廣泛用于輸送油、氣、水等各種流體，被人們稱為工業(yè)“血管”；其次大量應(yīng)用于機(jī)械制造和建筑工業(yè)，也是一種抗彎能力較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)材料，另一方面鋼管作為中空的零件毛坯用于制造滾動軸承、液壓支柱、液壓鋼簡體、空心鍵、花鍵套、螺母以及手表殼等，這既節(jié)約金屬又節(jié)約加工工時；其次鋼管又是軍隊(duì)工業(yè)中的重要材料，如用于制造槍管、炮筒及其他武器，隨航空、火箭、導(dǎo)彈、原子能與宇宙空間技術(shù)等的發(fā)展，精密、薄壁、高強(qiáng)度鋼管的需求量迅速增長。隨著鋼管的需求量的日益增大，鋼管的生產(chǎn)也顯得尤為重要，而鋼管自動下料機(jī)的應(yīng)用，主要是為了降低勞動強(qiáng)度，節(jié)約人力，提高產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)然，保證經(jīng)濟(jì)性也是這次設(shè)計的重要考慮的重要項(xiàng)目之一。目前國內(nèi)外主要有手搖式、磁力式、鏈條式、軌道式鋼管下料機(jī)。手搖式鋼管下料機(jī)（管道下料機(jī)）優(yōu)點(diǎn)：制造成本低、價格便宜。缺點(diǎn)：1、手搖速度不均勻，切割粗糙；2、下料機(jī)在繞管子轉(zhuǎn)動的過程中，很多位置不好手搖操作，如頂面、底面等；3、切割中途出現(xiàn)緊急情況，不能及時關(guān)閉火焰；4、以鏈條限定行走軌跡會造成定位不準(zhǔn)，切割精度不夠，割口差，鋼管常需要進(jìn)行焊補(bǔ)或補(bǔ)割。磁力式自動管道下料機(jī)優(yōu)點(diǎn)：磁力式是利用磁 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計力小車做行走機(jī)械，實(shí)現(xiàn)了自動切割。缺點(diǎn)：1、對鋼管橢圓度不好的情況下，磁力小車沿管壁走，行走路徑改變，特別是大口徑鋼管，焊接后橢圓度很難保持很好，切割效果不好。2、在表面有涂層或保溫層等情況下，磁力減少，無法克服自重，磁力式無法工作。3、在切割有縫管特別是螺旋管時，磁力式行走軌跡發(fā)生變化，磁力小車在經(jīng)過螺旋管的焊縫處易掉下來或是由于顛簸，行走機(jī)構(gòu)車輪走偏。4、不銹鋼等無磁性管道不能切割。5、磁力下料機(jī)放置到管子上的時候很難保證切割機(jī)體與管子端面的平行，行走偏差不可避免，管徑越大，偏差越大，因此常常先畫線，切割過程中再由工人實(shí)時監(jiān)控，出現(xiàn)偏差再手動干預(yù)，浪費(fèi)工時，同時又不能徹底保證質(zhì)量。鏈條式自動管道下料機(jī)優(yōu)點(diǎn)：鏈條式自動下料機(jī)，克服了磁力式自動下料機(jī)切割過程中掉下來的。缺點(diǎn)：1、鏈條節(jié)與節(jié)之間有空隙，使用鏈條作為軌道，很難保證切割精度。鋼管口徑越大，誤差越大；2、鏈條為要一節(jié)一節(jié)安裝，鏈條在安裝過程中是松弛的，安裝好的鏈節(jié)容易脫落，安裝費(fèi)時費(fèi)力，并容易加劇上述 1 的缺點(diǎn)。并克服了手動鏈條式切割機(jī)的部分缺點(diǎn)，但依然有其致命的缺點(diǎn)。定位塊式管道下料機(jī) 優(yōu)點(diǎn)：定位準(zhǔn)，切割準(zhǔn)確。缺點(diǎn)：1、制造成本高；2、設(shè)備重，部件多，安裝費(fèi)時費(fèi)力；3、配件多，價格昂貴，且一組定位塊只能適合某一種特定管徑，一個齒條軌道，只能適合其中幾種管徑的切割，要實(shí)現(xiàn)柔性功能，要配全各種型號的配件。4、國內(nèi)沒有廠家做這種下料機(jī)，一般都是從國外進(jìn)口，維修成本高，一次維修費(fèi)高達(dá)萬元以上。STZQ 系列軌道鏈條復(fù)合式自動管道下料機(jī) 優(yōu)點(diǎn)：1、超高的切割精度；2、方便的控制模式； 3、簡便的安裝過程；4、更強(qiáng)的適應(yīng)能力；5、優(yōu)越的防滑性能 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計在本次研究中，稍微吸取上述下料機(jī)的各自優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合我國實(shí)際情況，設(shè)計了一款定位塊式托輥鋼管切斷機(jī)。目的在于對我國鋼管切割方面盡一點(diǎn)綿薄之力意見，以求在一定程度上提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，降低勞動強(qiáng)度。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計1 鋼管自動下料機(jī)1.1 機(jī)床主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)切斷鋼管直徑 φ60-φ159切斷鋼管長度 200-2000mm切斷長度誤差 ≤0.5mm切斷兩端面平行度 ≤0.4mm最大送料長度 12000mm工作時，除上料外，其余工序(送料、定位、夾緊、倒角、切斷)在此設(shè)備上自動完成，調(diào)整簡單、自動化程度高。該設(shè)備應(yīng)采用硬質(zhì)合金刀加工，工作效率高，采用可編程序控制器(PLC)為中心的控制系統(tǒng)，限位采用無觸點(diǎn)開關(guān)，動作程序準(zhǔn)確可靠。1.2 機(jī)床簡介1.2.1 機(jī)床主要用途及適用范圍本機(jī)床是帶式輸送機(jī)托輥鋼管切斷、兩端倒角一次自動完成的專用設(shè)備。倒角、切斷后不需輔助加工，其精度能滿足托輥鋼管的技術(shù)要求。適用于目前國內(nèi)外生產(chǎn)的帶式輸送機(jī)托輥鋼管的切斷加工。除上料外，其余工序（送料、定位、夾緊、倒角、切斷）在此設(shè)備上自動完成，調(diào)整簡單，自動化程度高。該設(shè)備采用硬質(zhì)合金刀加工，工作效率高。采用可編程序控制器（簡稱PLC）為中心的控制系統(tǒng)，限位采用無觸點(diǎn)開關(guān)，動作程序準(zhǔn)確可靠。適用于大批量的專業(yè)化生產(chǎn)。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計1.2.2 機(jī)床工作適用條件適用于海拔不超過 1000 米，環(huán)境溫度在 10～40℃之間，無粉塵及各種腐蝕介質(zhì)的場合，被加工的管子須去除浮銹。1.3 機(jī)床結(jié)構(gòu)概述1.3.1 機(jī)床工作原理機(jī)床的工作過程: 小車在導(dǎo)軌上推動鋼管前進(jìn)，鋼管穿過中空的主軸，頂住主軸箱另一側(cè)的定尺機(jī)構(gòu)，由定尺確定要切斷倒角的鋼管的長度（從切刀刀頭到定尺的邊緣即為工件的切斷長度） 。當(dāng)電機(jī)帶動小車推動的鋼管頂住定尺時，定尺右側(cè)的感應(yīng)開關(guān)發(fā)出信號，彈簧夾套立即夾緊鋼管，待夾緊到位后倒角刀切斷刀依次進(jìn)行,整個過程鋼管逆時針連同主軸一起同步旋轉(zhuǎn),刀具做進(jìn)給運(yùn)動.待刀具到位后被切斷的鋼管自動落料,刀具放松退回到位,下一次循環(huán)開始.整個循環(huán)過程按照“小車送料--送料到位--夾緊--進(jìn)刀--進(jìn)刀到位--自動落料--放松退回--退回到位--小車送料”的步驟進(jìn)行。1.3.2 各主要部件結(jié)構(gòu)、性能主軸箱座: 材料選用鑄鐵,有減少震動作用,支承主傳動箱及主軸電機(jī)，并連接定尺機(jī)構(gòu)。主傳動箱：通過主軸電機(jī)經(jīng)減速機(jī)構(gòu)帶動主軸轉(zhuǎn)動，并通過夾緊軸、彈簧夾套使鋼管旋轉(zhuǎn)，且可根據(jù)不同管子的直徑實(shí)現(xiàn)變速。刀架（兩套）：由液壓缸帶動執(zhí)行進(jìn)刀、退刀，分別實(shí)現(xiàn)鋼 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計管的倒角、切斷。送料小車：此小車由電機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)帶動行走，推動鋼管到位后進(jìn)行加工。定尺機(jī)構(gòu)：根據(jù)要求，可沿床身導(dǎo)軌移動定尺座，調(diào)整鋼管的切斷長度。工作時，定尺油缸伸出—實(shí)現(xiàn)鋼管定位，然后自動退回-- 保證切斷后的鋼管順利退出。1.4 機(jī)床電器系統(tǒng)1.4.1 電源操作臺外接電源為三相 380V50HZ 交流電，零線需可靠連接，保證 50A 電流，電源線大于 10mm2，操作臺內(nèi)“31”號線（PLC 接地線）必須單獨(dú)接地，導(dǎo)線大于 2mm2，接地電阻小于 100Ω，切不可與其它設(shè)備共地。1.4.2 控制按鈕功能（1）主令開關(guān) SA：用于工作方式轉(zhuǎn)換，自動循環(huán)-循環(huán)停止-手動調(diào)整。（2）油泵啟動、油泵停止、主軸啟動、主軸停止，分別用于控制油泵電機(jī)和主軸電機(jī)，它們的使用沒有工作方式的要求。（3）送料：料車退回為點(diǎn)動按鈕，控制料車的前進(jìn)和后退。（4）夾緊：在手動調(diào)整狀態(tài)下使用，按動此按鈕，夾緊油缸動作，夾緊工件，再按一次則松開（此時主軸孔中必須有相應(yīng)尺寸的工件） 。（5）進(jìn)刀、退刀：在手動調(diào)整狀態(tài)下使用，為點(diǎn)動按鈕。（6）循環(huán)啟動：在自動循環(huán)狀態(tài)下使用，使設(shè)備自動連續(xù)工 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計作。在循環(huán)狀態(tài)工作中，當(dāng)管端與小車頂尖頂緊不牢時，可按送料按鈕使小車頂緊管子。（7）緊急制動：在緊急情況下使用，可切斷控制電源，緊急停止設(shè)備動作。1.4.3 可編程序控制器（PLC）簡介PLC 是設(shè)備控制系統(tǒng)的中樞，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是高精度、大規(guī)模集成電路，應(yīng)特別注意維護(hù)與保養(yǎng)，并做定期檢查，及時解決出現(xiàn)的問題。不要放置于高溫、潮濕、振動或有沖擊的地方。運(yùn)輸時應(yīng)采取防振措施，盡量減少振動。不要用腐蝕性較大的溶劑擦洗機(jī)殼。注意不要把電線頭、螺絲等零星物品落進(jìn)機(jī)殼內(nèi)。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計2 機(jī)床元件主要參數(shù)的選擇及校核2.1 刀具的選擇2.1.1 刀具牌號材料的選擇加工鋼管材料為碳素鋼，選用硬質(zhì)合金鋼刀具，YT 類刀具適合加工碳素鋼，YW 類刀具加工鑄鐵，硬質(zhì)合金的硬度，耐磨性、耐熱性很高，切削速度遠(yuǎn)超過高速鋼，加工效率高。而 YT5 相對YT15 韌性較好 ,硬度較高，不易損壞。所以刀具選用 YT5。牌號 WC TIC TAC CO 密度 硬度 抗彎強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度彈性模量ISO 牌號TY5 85 5 10 12.5~13.289.5 104 4.6 590~600P30 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計2.1.2 刀具結(jié)構(gòu)的設(shè)計切刀倒角刀2.2 電機(jī)的選擇2.1.1 轉(zhuǎn)速的確定刀具的切削力 Fc 與切削速度 V 有關(guān)，當(dāng)選擇進(jìn)給量 s，轉(zhuǎn)速 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計到達(dá) n 穩(wěn)定時，切削力基本保持不變。整個過程的動作時間（自定尺后到倒角切斷完成過程中）為15 秒。主軸的旋轉(zhuǎn)速度 n1 名義切向力： Ft=1.9x107xP/(dnc)=1.9x107 x11.76/112x595 得 3353N圓周速度：v=nmaxZ1mn/6000COSβ nmax=595r/min=3.14x595x4x28/60000 得 3.49m/s動載系數(shù)： Kv=1+[k1/(FKA/b)+K2]Z1v[i2/(1+i2)]1/2/100=1+[12.10x30/3353x1.2+0.0192]x28x3.49x(4/1+4)1/2/100=1.002b=30mm 由表 3.4-37 k1=12.10,k2=0.0192齒向載荷：KHβ=1.1 由圖 3.4-5 3.4-6， 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計b/d1=30/112=0.27 分布系數(shù)： KFβ=1.2 KHβ=KFβ=0.18+1+0.15 得 1.33齒間載荷：KH 由表 3.4-38 FtKA/b=3353x1.2分配系數(shù)：KFα KHα= KFα/30=134N/mm節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：ZH 圖 3.4-7 得2.5彈性系數(shù) ： ZE 表 3.4-39 189.8（N/mm2）1/2 齒輪副均為鋼 重合度及螺旋角系數(shù) Zεβ（接觸） 圖 3.4-8 得0.9εα=εα1+εα2=0.75+0.91=1.66許用接觸應(yīng)力： 圖 3.4-3 及圖 3.4-9 采用 HJ-20,v=17-23,σHP=1150x0.91 得 1047N/mm2ZLVR=0.91復(fù)合齒行數(shù)： 剃齒圖 3.4-11 YFS=4.84復(fù)合度及螺旋角系數(shù)（彎曲） 圖 3.4-12 Yεβ=0.70許用齒根系數(shù) ： 3.4-4σFP=1.3X360 468N/mm2按接觸強(qiáng)度驗(yàn)算模數(shù) ：mH=267[KAKHPntKVKHβKHα1 名義切向力：Ft=1.9x107xP/(dnc)=1.9x107 x10.37/(220x417) 得 2147.7N圓周速度：v=nmaxZ5mn/6000COSβ nmax=417r/min=3.14x417x44x5/（60000x0.9） β=8°20′22 ″ 得 4.85m/s動載系數(shù)： Kv=1+[k1/(FKA/b)+K2]Z1v[i2/(1+i2)]1/2/100=1+[12.10x84/2147.7x1.2+0.0192]x44x4.85x(1.982/1+1.982)1/2/100=1.782b=84mm 由表 3.4-37，k1=12.10,k2=0.0192齒向載荷 ： KHβ 由圖 3.4-5 3.4-6， b/d1=84/220=0.38 分布系數(shù)： KFβ KHβ=KFβ=0.36+1+0.2 得 1.56齒間載荷： KHα=1.1 由表 3.4-38 FtKA/b=2147.7x1.2分配系數(shù)： KFα=1.2 KHα= KFα /84=30.68N/mm節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)： ZH=2.5彈性系數(shù)： ZE= 189.8（N/mm2）1/2 齒輪副均為鋼 重合度及螺旋角系數(shù)：Zεβ=0.9εα=εα1+εα2=0.75+0.91=1.66 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計許用接觸應(yīng)力： 采用 HJ-20,v=17-23,σHP=1150x0.91 得 1047N/mm2ZLVR=0.91復(fù)合齒行系數(shù)剃齒圖 3.4-11 YFS=4.84復(fù)合度及螺旋角系數(shù)（彎曲） 圖 3.4-12 Yεβ=0.70許用齒根應(yīng)力： σFP=1.3X360 468N/mm2按接觸強(qiáng)度驗(yàn)算模數(shù) mH=267[KAKHPntKVKHβKHα <4mm按彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算模數(shù) mF=3.240mm<4mm結(jié)論 模數(shù)取為 4mm 滿足設(shè)計要求2.4 皮帶的選擇與計算保證帶在工作中不打滑，并具有一定的疲勞強(qiáng)度和使用壽命是 V 帶傳動設(shè)計的主要根據(jù)，也是靠摩擦傳動的其他帶傳動設(shè)計的主要根據(jù)。此機(jī)床選擇普通 V 帶中的 B 型帶，其設(shè)計計算如下：計算功率 PC=KaxP=1.2x15 18kw選擇帶型 小帶輪轉(zhuǎn)速 n1=980r/min B 型帶小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1=125-140 取 140mm 為了提高帶的 壽命，如結(jié)構(gòu)允許應(yīng)選較大直徑 大帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd2= n1dd1/n2(1-ε) ε=1.65x140x0.99 帶速 v=πdd1n1/60x1000≤vmax v=20 初定中心距 0.7（dd1+dd2） 〈a 0.7x362=253mm 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計a0=255mm帶基準(zhǔn)長度 Ld0=2a0+π （dd1+dd2）/2+（dd2-dd1）2/4a0=2x255+π/2x362+822/(4x255) =1120mm中心距 a=a0+(Ld-Ld0)/2=255+17 =272mma 的范圍： amax=a+0.03 Ld=272+33.6=306mmamin=a-0.015 Ld =272-16.8=255mm小帶輪的包角 a1=180°-（dd2-dd1）x57.3°/ a≥120° a1=162.7單根 V 帶傳動功率及其增量 P0=2.2KW △P0=1.5KW帶的根數(shù) Z Z==0.95x0.84x18/3.7=3.84 Z 取 4 根單根帶的初拉力 F0 F0=500(2.5/ Kα-1)Pα/ZV+mv2 =500x(2.5/0.95-1)15/4x7+0.2x72=447N 作用于軸上的力 Fr Fr=2F0Zsin(α/2)=2x447x4xSin80° =3504N 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計2.5 主軸的校核計算設(shè)計圖紙中可以看出，主軸為最危險軸只需考慮主軸的強(qiáng)度是否符合要求，主軸的結(jié)構(gòu)簡圖如下：主軸的轉(zhuǎn)速為 n 轉(zhuǎn)=417×0.9×0.98=368r/min 由于機(jī)械損失傳遞到主軸的功率 P=15×0.8×0.9×0.98×0.9×0.98=9.34KW 傳遞到該軸的扭轉(zhuǎn)力矩為 MeMe=9550×P/368=9550×9.34/368=242.4Nm ，力矩 Me 是通過齒輪傳送的應(yīng)有（F 為切削力） F*D/2=Me(D=0.435m)就是F=2Me/D=2×242.4/0.435=1114.5N 由平衡方程得齒輪上的法向力Fn 對軸線的力矩 Me′應(yīng)與軸上的力矩 Me 相等 即 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計Me′=Fncos45°d1/2=Me Fn=2 Me/( cos45°d1)=（2×242.4）/(240×10-3×0.707)=2857N 具體的彎矩和扭矩圖如下 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計在截面 1 上,扭矩為 242.4Nm 合成彎矩 M 分別為 M=(Mx2+My2)0.5=(1288.72+14012)0.5=1903Nm 抗彎截面系數(shù) W=π(D4-d4)/(32D) 其中 D=240mm d=180mm W=9.2×10-6 最大許用應(yīng)力為[σ]=85MPa按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行校核,則有(1/W)*(M2+T2)0.5=(1/9.2×10-8)×(19.32+242.42)0.5=22.7Mpa＜[σ]符合強(qiáng)度定義,該軸滿足設(shè)計要求2.6 軸承的的校核由設(shè)計圖紙可知主要考慮軸承所受的軸向力，徑向所受的力只是受載荷作用的重力，只需考慮角接觸軸承所受的力，它是靠液壓缸的運(yùn)動推動其運(yùn)動的,液壓缸的缸內(nèi)面積A=πr=3.14× (110/2)2=9.5×10-3m2 液壓缸所受壓力為F=PA=4.5×106×9.5×10-3=4.3×104N 兩個相同的缸共受力 F 總=2F=86KN 輸出載荷為 Poc=K0P0=1.15F 總=1.15×8.6×104=9.89×104N。而軸承間是以背對背的方式進(jìn)行組合的。其中軸承的基本參數(shù)如下：計算結(jié)果1.壽命的計算（1）選取軸承型號 7240AC 由軸頸直徑及載荷性質(zhì)徑向基本額定動載荷 Cr 3.1-9 558KN徑向基本額定靜載荷 C0r 3.1-9 895KN極限轉(zhuǎn)速 nlim 3.1-9 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計900 r/min判斷系數(shù) e e=0.68系數(shù) Y =0.87系數(shù) X ==0.41（2）計算附加軸向力軸承徑向載荷 Fr1,Fr2 Fr1= Fr2 500N附加軸向力 S1，S2 S=eFr 1020N(3)計算單個軸承的軸向載荷軸向載荷 FA 9.89×104 N Fa1=S1 =1020NFa2=S1+FA= 9.992×104N(4)計算當(dāng)量動載荷Pr1 Fa1/ Fr1＞e 912.6NPr2 Fa2/ Fr2＞e 3.85×10 4N(5)壽命 L10h 106/60n(c/p)ξ 18.5×106＞20000h 額定靜載荷驗(yàn)算（1）當(dāng)量靜載荷Por1=Por2=9.89×104N (2)所需額定靜載荷安全系數(shù) S0 2.5S0P0r 247KN＜C0r（3）極限轉(zhuǎn)速計算載荷系數(shù) f1=1載荷因數(shù) f2=0.9 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計f1 f 2 nlim 810r/min＞n 軸校核結(jié)果 符合要求2.7 液壓系統(tǒng)2.7.1 結(jié)構(gòu)：泵組由 Y132M1-6 交流異步電動機(jī)經(jīng) NZ 撓性爪型聯(lián)軸器帶動 YB1-10/32 雙聯(lián)葉片泵組成。油泵的吸油口加設(shè) WU-100×180網(wǎng)式濾油器，防止油液中較大顆粒進(jìn)入液壓傳動系統(tǒng)引發(fā)控制閥的誤動作。本系統(tǒng)由卸荷閥控制低壓大泵的卸荷，由溢流閥設(shè)定小泵壓力。液壓元件采用疊加閥。油箱內(nèi)設(shè)隔板，使吸、回油管分開。2.7.2 工作原理由雙聯(lián)葉片泵排出液壓油分兩路進(jìn)入液壓系統(tǒng)：小泵排出油液經(jīng)單向閥 l、大泵排出油液經(jīng)單向卸荷閥 k，這兩部分油液合并進(jìn)入油路塊。采用此回路可以使各油缸快速運(yùn)動而需大流量低壓油時，由雙泵同時供油，保證了運(yùn)動速度；而切斷缸、倒角缸工作進(jìn)給時用油量極小，此時大泵排油全部經(jīng)卸荷閥在低壓（3Mpa ）排回油箱。這種設(shè)計既可保證系統(tǒng)的高工作效率，又可節(jié)能和減少發(fā)熱。切斷和倒角回路均采用背壓閥，可使進(jìn)給運(yùn)動平穩(wěn)，減小負(fù)載變化的影響，避免切斷工件時刀具前沖。選用調(diào)速閥可根據(jù)加工需要任意調(diào)整速度。夾緊回路中使用了液控單向 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計閥可使夾緊運(yùn)動不受系統(tǒng)中壓力波動的影響。系統(tǒng)壓力由溢流閥調(diào)定。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計3.送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計 3.1 送料機(jī)構(gòu)形式的確定：3.1.1 送料小車它采用電機(jī)驅(qū)動小車在導(dǎo)軌上進(jìn)行送料，它具有使用方便耐用能，能對較重的工件進(jìn)行送料，采用無觸點(diǎn)限位開關(guān)，可以準(zhǔn)確的控制小車的送料，在送料過程中可以減少管子的中心偏差。齒輪齒條，能夠精確的傳遞送料，具有較好的傳動效率，但齒輪強(qiáng)度要求，制造比較麻煩，不能很好的避免送料過程中不斷的受到?jīng)_擊力，容易使齒輪出現(xiàn)較大磨損。絲杠螺母，傳動效率高，運(yùn)動平穩(wěn)，摩擦力小，靈敏度高、低速無爬行，使用可靠性高，可以用作精密定位自動控制、動力傳遞和運(yùn)動轉(zhuǎn)換。但是它的抗沖擊性不好，剛度較低。液壓缸傳動，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速，反映速度快，易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動，操作省力，控制方便，易于實(shí)現(xiàn)自動化。但是送料的距離太遠(yuǎn)，導(dǎo)致液壓缸太長，使制造上困難，使用上產(chǎn)生不便。從以上幾種形式中，聯(lián)系該機(jī)床的實(shí)際工作要求，優(yōu)選送料小車，它既能滿足送料要求，在使用壽命和制造成本的方面考慮也是十分理想的。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計3.2 送料小車的設(shè)計3.2.1 確定傳動形式采用“電機(jī)——皮帶——蝸輪蝸桿”的減速形式，皮帶的作用可以緩解沖擊，在送料過程中受阻力過大，可以打滑斷裂。如果直接以齒輪的嚙合方式傳動，很容易將齒輪齒面損壞，或斷齒。3.2.2 選擇小車電機(jī)根據(jù)節(jié)拍確定送料速度，6300mm/min 即角速度 ω=10.4 弧度/分，選擇電機(jī) Y 系列異步電動機(jī)，級數(shù) P=6，同步轉(zhuǎn)速為1000r/min 、度 0.4hu ji 對于送料管子（熱扎結(jié)構(gòu)用無縫鋼管）鋼管外徑 159mm,壁厚6mm,理論重量 22.64Kg/m,對于 12 米的管子,其質(zhì)量m=22.64(Kg/m) ×12ｍ＝ 271.68Kｇ根據(jù)主傳動箱的中心高 800mm ,初步確定小車車輪直徑 200mm（考慮小車車身厚的剛性） ，初估小車車身的重量為 800Kg 初算小車送料時產(chǎn)生的摩擦力 f(動摩擦因數(shù)為 μ=0.1) f=μN(yùn)= μ(G 車+0.5G)=0.1×（800×9.8+0.5 ×271.68×9.8）=1050 N而摩擦力對小車車輪產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩 T=1050×0.1=105（Nm）總的傳動比 i=n 電/n 輪=940(r/min)/10.4(r/min)=93 由于傳動中有損失 取總的傳動比 i=90 , 在根據(jù)蝸輪蝸桿的減速比為 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計5～75，皮帶的最大減速比不要超過 2，所以就確定蝸輪蝸桿的減速比為 45，皮帶的減速比為 2電機(jī)所受的轉(zhuǎn)矩 T 電=T/i η＝105Nm/(0.6×90)=1.94Nm所以選擇電動機(jī)型號為 Y112-M-63.2.3 皮帶的選擇普通 V 帶連接電機(jī)和一軸，通常皮帶輪傳動比應(yīng)不大于小于2，取帶輪的傳動比 I=2,傳動效率 η=0.8 ，保證帶在工作中不打滑，并具有一定的疲勞強(qiáng)度和使用壽命是 V 帶傳動設(shè)計的主要根據(jù)，也是靠摩擦傳動的其他帶傳動設(shè)計的主要根據(jù)。此機(jī)床選擇普通V 帶中的 A 型帶，其設(shè)計計算如下：設(shè)計功率 Pd=KAP=1.2x2.2 2.64kw選擇帶型 小帶輪轉(zhuǎn)速 n1=940r/min 選定 A 型帶傳動比 I=n1/n2 2小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1=80-85.5 取 85.5mm 大帶輪的基準(zhǔn)直徑 d2= n1dd1/n2(1-ε) ε=2x85.5x0.99 d2=170mm帶速 v=πdd1n1/60x1000≤vmax 型號 額定功率額定電流效率 功率因數(shù)額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)速Y112M-6 2.2KW 5.6A 80.5% 0.74 2.0Nm 2.0Nm 940r/min 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計普通 V 帶 vmax=25-30 充分發(fā)揮帶的能力，最好 v=20 初定中心距 0.7（dd1+dd2）≤a0〈2（dd1+dd2）178≤a0〈 511 a0=320mm帶基準(zhǔn)長度 Ld0=2a0+π（dd1+dd2）/2+（dd2-dd1）2/4a0=2x320+π/2x255.5+84.52/(4x320)= 1000mm實(shí)際中心距 a=a0+ (Ld- Ld0)=320+(1000-1040)/2=300mma 的范圍： amax=a+0.03 Ld=300+30=330mmamin=a-0.015 Ld =300-15=285mm小帶輪的包角 a1=180°-（dd2-dd1）x57.3°/ a≥120° a1=163.8°單根 V 帶傳動功率及其增量 P0=0.79KW P0=0.11KW帶的根數(shù) Z Z= Kα KL PC/（P0+△P0）=0.96x0.89x2.64/0.9=2.5 Z 取 3 根單根帶的初拉力 F0 F0=500(2.5/ Kα-1)Pα/ZV+mv2 =500x(2.5/0.96-1)2.64/3x4.2+0.1x4.22=169.4N 作用于軸上的力 Fr Fr=2F0Zsin(α/2)=2x169.4x3xSin82° =335.5N所以皮帶選用三根普通 V 帶帶長 1000mm3.2.4 蝸輪蝸桿的確定及其校核計算蝸輪蝸桿傳動用于交錯軸間傳遞及動力，通常交錯角為 90°，它的主要優(yōu)點(diǎn)：傳動比大，工作較平穩(wěn)，噪聲低，結(jié)構(gòu)緊湊可自 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計鎖，對于送料裝置來說，工作平穩(wěn)，可以減少誤差，而又能有較大減速比。（1）選擇傳動類型，精度等級和材料考慮到傳動的傳遞的功率不大，速度也不太高，故選用阿基米德蝸桿傳動，精度 8C.GB10089。蝸桿選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)HB240-260，表面粗糙度為 Ra 為 3.2um,蝸輪輪緣選用 ZGSn6-6-3.（2）初選幾何參數(shù)傳動比 I=45,參考表 23.5-3，取 Z1=1,Z2=Z1*I=45（3）確定許用接觸應(yīng)力由表 23.5-8 可知，σHP =σHP 1*ZVS*ZN 由表 23.5-12 查得 σHP 1=220N/mm2由圖 23.5-4 查得，VS=3.2m/s, 傳動選用鈣基脂潤滑，由圖23.5-5 查得 ZVS=0.87要求其使用壽命為 5 年，每年 300 天，每天工作 8h.蝸桿應(yīng)力 NL=60n2jxln=60x10.4x1x300x5x8x0.4=1.1x107查圖得 23.5-6 得 ZN=0.9，σHP=220X0.87X0.9=172.3N/ mm2（4）接觸強(qiáng)度設(shè)計按表 23.5-8 中接觸強(qiáng)度的設(shè)計公式 m2d1≥(10000/σHPZ2)2kt2mm3(其中載荷系數(shù) k=1.2,蝸輪軸的轉(zhuǎn)矩T2=9550xP1/N1xIxη=9550x2.2/940x0.82=1365n.m)m2d1≥(15000/172.3x45)2x1.2x1365=734.6mm3 查表 23.5-2，可選用 m=4mm,d1=48mm.（5）主要幾何尺寸計算 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計蝸輪分度圓直徑 d2=mZ2=4x45=180mm傳動中心距：a=0.5x(d1+d2)=0.5x(48+180)=114mm導(dǎo)程角 γ=arctanz1m/d1=arctan1x4/48=4o45149”（6）求蝸輪的圓周速度并校核傳動效率：蝸輪的圓周速度：V2=π d2n2/(60x1000)=πx180x10/60x1000=0.105m/s齒面間滑動速度 VS= πd1n1/60x1000 COSγ =πx48x470/60x1000XCOS4 o45149”=3.2M/Sη 總=η1η 2η3 η1=tan γ/tan （γ+P0 ）=tan4o45149”/ tan（4o45149 ”+1o361） =0.85 由表 23.5-14 查得 P0=1o361滾動軸承的效率為 0.95，而帶輪的效率為 0.85 所以總的效率為 η=0.81 ×0.95×0.85＝0.65 與假定值相似（7）蝸輪與蝸桿齒面間滑動速度很大，蝸桿傳動的損傷形式主要是蝸輪齒面膠合、點(diǎn)蝕和磨損，很少發(fā)生齒輪彎曲折斷，因此通常對蝸輪齒面只校核接觸強(qiáng)度按表 23.5－8 的公式 σH=ZE[9400T2KAKB/(d1d2)]0.5≤σHP彈性系數(shù) ZE 由表 23.5－9 查得 ZE＝155Nmm2 使用系數(shù)KA 由表 23.5.10 查得 KA＝1動載荷系數(shù) KB＝1.1 蝸輪軸上的轉(zhuǎn)矩T2＝9550 ×2.2×0.65/10.4＝1365N/m 查得滑動速度影響系數(shù)ZV=0.86 許用 σHP＝172.3N/M3σH=155×[1365×9400×1.1×1.1/(48×180×180)]0.5=149Nm2 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計≤σHP符合強(qiáng)度要求可以使用，齒輪彎曲強(qiáng)度當(dāng) Z2≥80 以后才進(jìn)行計算（8）蝸桿傳動的散熱，由于小車的送料過程并不是連續(xù)進(jìn)行的，它有間斷停歇時間，而它又屬于低速進(jìn)給機(jī)構(gòu)，蝸桿的散熱可以不計算3.2.5 車輪的布置車輪采用一側(cè)導(dǎo)向定位，另一側(cè)只起滾動支撐作用，導(dǎo)向定位輪即同火車輪形狀內(nèi)側(cè)定位，這種方式可以方便安裝，如果車輪兩邊都采用定位在安裝的精確度上就有更高的要求了，而小車只需要進(jìn)行直線運(yùn)動