电动弯管机设计Word文档格式.docx
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⑴.必须有过载保护，所以第一级采用V带传动；
⑵.因为总减速比较大，约i=200，固采用二级蜗轮蜗杆减速机（二级减速传动比i≥200）；
又因为蜗轮蜗杆减速机的输出轴向上，所以采用WPEO型二级蜗轮蜗杆减速机；
⑶.工件弯管时，采用加紧装置，操作方便；
⑷.因工件弯曲有弯管和卸料工序，用电机正反转来控制；
⑸.为使弯管精确度更高，增加指示装置。
2.3计算弯曲力矩
弯曲旋转装置绕旋转中心O转动，其转动角位移θ、角速度ω和转动力矩M是主要控制对象，挡料装置将工件压紧到弯曲模具中，弯管模具随着弯管一起转动，将管件弯曲成形，弯曲轴的转速、转角以及转矩的控制通过电机来实现。
2.3.1管材弯曲力矩的计算方法
管材弯曲力矩的计算是确定弯管机机械结构的基础，通过弯曲力矩，才能确定弯管机所需的驱动力矩、电机的功率、主传动机构各部件的结构尺寸、夹紧力大小等一系列参数。
根据经验公式求弯曲力矩：
（2-1）
其中，
具体参数：
管材直径D=32mm，管壁厚度t=3mm，管材内径d=26mm，管材弯曲中经R=80mm，
材料屈服极限σs=245MPa，材料相对强度系数K0=10mm（查表的）
把以上参数代入以上经验公式公式得弯曲力矩为：
M=1085N.m。
2.3.2电机的选取
初选：
（1）根据资料查取，初步规定弯管机的弯曲速度为6-8r/min。
（2）传动形式为：
电机→带轮传动→二级减速器传动→滚子轴承传动→工作台弯管模具
经计算，弯管工作功率为P工=M*ω=1085*8r/min*2π/60=0.908KW；
所以，电机功率：
其中：
V带传动效率η1=0.96；
减速器传动效率η2=0.75；
滚子轴承传动效率η3=0.98；
由于弯管机可能弯多种型式的型钢，固选用较大功率的电机，以使弯管机的弯曲范围更大，又由于弯管机需要有制动功能，固选用有制动功能的电机；
因为选用二级蜗轮蜗杆减速机减速，所以初步规定电机转速在1500r/min。
经查JB/T6448《YEP系列（IP44）旁磁制动三相异步电动机技术条件》，选用的电机型号为：
YEP90L-4，其基本性能如下表2.1
表2.1电机YEP90L-4的主要性能参数
型号
额定功率
满载时
堵转
转矩
最大转达距
静制动转达距不小于
空载制动时间不大于
转速
电流
效率
功率因数
YEP90L-4
1.5KW
1500r/min
6A
76%
0.65
6.5
2.2
9.9N.m
0.2/s
电机的主要尺寸如图：
2.4传动比的计算、传动装置的运动与参数
2.4.1传动比
由电机转速N1=1500r/min，
弯管模具的转速为N2=N1/i=1500/200=7.5r/min，
所以，总传动比I总=N1/N2=1500/7.5=200；
⑴.取V带传动的传动比i1=1；
⑵.二级蜗轮蜗杆减速机的传动比i2=200；
经过计算，弯管磨具的转速应为：
2.4.2各轴的转速、功率和转矩
各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴……；
两轴间的传动比依次定为i1、i2……；
传动效率依次定为η1、η2……；
各轴的输入功率依次定为P1、P2……；
输入转矩依次定为T1、T2……；
各轴的转速依次定为N1、N2……；
1.各轴的转速：
电机轴转速=主动带轮转速=从动带轮转速=减速器小轴端转速=N1=1500r/min；
减速机大轴端转速=弯管模具转速=
2.各轴的功率：
电机输出功率：
P1=1.5KW
减速器输入功率:
P2=P1*η1=1.5×
0.96=1.44KW
减速器输出功率:
P3=P2*η2=1.44×
0.75=1.08KW
工作台输入功率:
P4=P3*η3=1.08×
0.98=1.0584KW
3.各轴的转矩：
电机输出转矩：
减速器输入转矩：
减速器输出转矩：
工作台输入转矩：
因为：
工作台输入转矩T4=1347.7N.m＞管材弯管力矩M=1085N.m，所以，以上选择方案成立。
安全系数=1347.7/1085=1.242
2.5V带与带轮的选择
⑴.由电机转速1500r/min与电机功率1.5kw,查表确定采用普通A型V带作为传动带。
因为A型带的小带轮直径需要＞80mm，固选取小带轮直径为d=100mm。
V带速度验算：
；
因为5m/s＜v=7.85m/s＜20m/s，所以，此带轮合格。
⑵.因为带轮传动比i1=1，所以，从动轮直径=主动轮直径；
⑶.查表初选V带长度：
L=1120mm；
4.两带轮中心距：
经计算得中心距a=403mm；
主动轮包角θ=180°
＞120°
，所以选取的V带长度：
L=1120mm合格；
5.V带的根数：
选取z=2根。
查表的：
P带=0.97kw；
△P带=0.11kw；
Kα=0.96；
KL=0.99
2.6二级蜗轮蜗杆减速器的计算与选择（参考资料：
佛山市南海珠江减速机有限公司：
强珠减速）
选取减速器的作用轴在蜗轮的顶部，所以选用WPEO型二级蜗轮蜗杆减速器。
又因为：
蜗轮大轴端输出转矩：
T3=1375.2N.m
蜗轮小轴端输入功率：
P2=1.44kw
蜗轮小轴端转速：
N1=1500r/min
蜗轮蜗杆减速比：
i2=200
查蜗轮蜗杆减速器样本，选用二级蜗轮蜗杆减速器的型号为：
WPEO70/120-1/200-A；
见附图。
2.7弯管轴的计算、设计与校核
⑴.初步设计轴径：
选取轴的材料为45#钢，调质处理，根据公式
计算轴径；
其中，A由轴的许用切应力所确定的系数，其值取A=118-107，现在取111；
P为轴所传递的功率，取P3=1.0584KW；
（即工作台输入功率P4=1.0584KW＞弯管工作实际功率为P工=0.908KW）
n为轴的转速，取7.5r/min;
则弯管轴d
57.8mm，轴身有键槽，加粗5%，所以弯管轴径d取65mm；
⑵.确定轴的极限长度：
根据公式
推出以下公式：
2.8轴承的选取与校核
⑴.轴承的选取：
弯管机工作台需要平稳，轴承同时受径向力和轴向力的作用，轴承受轴向力不大，转速较低，固选用圆锥滚子轴承，因弯管轴最细部分为φ65mm，所以选取轴承型号为：
32914；
⑵.轴承的校核：
已知轴承转速7.5r/min；
工作温度为常温（取fr=1），载荷平稳（取fF=1），寿命设置为10年（250天/年，4时/天），即Lh=10×
250×
4=10000小时；
查手册，滚子轴承取ε=10/3，径向额定动载荷C=115KN；
轴承可承受的最大载荷为：
轴承可承受的最大扭矩为：
M=66.3KN×
0.065m=4309.5Nm＞工作台输入转矩1443.98Nm;
所以，圆锥滚子轴承32914选择合格；
2.9弯管模具的设计
根据以上计算结果，确定弯管模具内孔为φ65mm，外径为φ160mm。
增加手动机械加紧装置，此加紧装置可旋转，便于装卸配件，操作方便，初步设定厚度尺寸为120mm；
见附图.
2.10键的校核
弯管模具轴键：
因为弯管轴径φ65mm，所以平键为18×
11，工作台输入转矩1443.98Nm,平键长度LC=键槽长度-18-9=63-18-9=36mm，查表键的许用挤压应力［σP］=100-120
所以：
键链接的挤压强度
同理，可以校核减速机输出端轴键与减速机输入端轴键，均符合要求，证明略。
2.11挡料压紧装置的设计：
采用手轮旋转，机械进给的传动方式，轴承选用圆柱滚子轴承:
UN204E,见附图。
2.12指示装置的设计：
⑴.弯管角度：
使弯管角度在0°
-180°
之间，采用指针调整并显示角度。
⑵.定位尺寸：
采用工作台安装钢板尺的方法，保证定位尺寸。
⑶.弯管垂直度：
采用现场参考物对齐的方法（类似于铅锤吊线），保证弯管垂直度。
2.13电器配件的选择
⑴.接近开关的选择：
经过与电气工程师协商确定：
接近开关型号：
LR12BN04DNC
生产厂家：
上海兰宝传感科技股份有限公司
⑵.行程开关的选择：
经查阅资料确定，行程开关的型号为：
LXK3-20S/B。
⑶.空气开关一件
⑷.继电器一件
⑸.按钮四件
⑹.电线
2.14价格估算
序号
部件名称
材质
数量
重量合计
（kg）
单价
（元/kg）
价值（元）
备注
1
机架部分
Q235-A组焊件
182.8
10
1828
2
传动部分
机加工件
23.22
40
928.8
3
挡料部分
14.68
587.2
4
指示针部分
2.6
104
5
WPEO70/120-1/200-A型二级蜗轮蜗杆减速机
成品
1500
6
制动电机YEP90L-4
500
7
标准件部分
550
8
电气部分
700
9
运输费
200
表面处理费
11
组装试验费
400
合计
7498
注：
每增加一种规格，增加费用500元。
2.15加工范围
根据以下计算数据，确定本弯管机的加工范围在φ20×
2.5—φ32×
3之间；
弯管参数
弯管力矩Nm
电机功率KW
45#钢轴径mm
40Cr轴径mm
20*2.5R=50v=7.5
0.332
0.37
41.26
38.1
27*3R=80v=7.5
0.7
0.778
52.9
48.8
32*3R=80v=7.5
1.085
1.207
61.07
56.4
36*3R=100v=6
1.345
1.197
70.8
65.38
42*3R=100v=4
1.187
92.52
85.43
42*3R=100v=6
1.78
80.83
74.64
42*3R=100v=7.5
2.226
75.02
69.28
阴影部分数据超负荷
2.16建议:
为便于生产组织，建议弯管半径按以下规定执行
弯管规格
建议弯管半径（mm）
加工方式
φ6×
R30
手动弯管
φ10×
φ14×
φ20×
2.5
R60
电动弯管
φ22×
φ25×
R80
φ28×
φ32×
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