2692 鋼管自動下料機,鋼管,自動,下料機 鋼管自動下料機摘 要鋼管自動下料機床是帶式輸送機托輥鋼管切斷、兩端倒角一次自動完成的專用設備，該機床自動化程度高、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。該設備采用的是硬質合金刀（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，保證了運動速度，切斷采用進口調(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—進刀—進刀到位—自動落料 —放松退刀—退刀到位—自動送料”循環(huán)進行，大大提高工作效率，并能適應大批量生產(chǎn)加工。本產(chǎn)品在生產(chǎn)中應用可以提高產(chǎn)品質量和經(jīng)濟效益，降低勞動強度。此次的設計主要是針對金屬管材進行加工的切管機，完成的工作主要是下料機結構簡圖、主軸箱體和裝配圖的設計。包括傳動裝置的設計和計算，其中有電動機的選擇，傳動方案的擬訂，各軸的轉速，功率和轉矩的計算?？傮w結構的設計，其中有各軸尺寸的設計，各主要傳動件的結構尺寸的設計。并且針對以上的設計計算進行了詳細的校核。最后通過得到的數(shù)據(jù)，繪制了裝配圖、結構簡圖和裝配圖。然后又針對各主要基本件，繪制了 2 張零件圖。關鍵詞： 切斷倒角 刀具 液壓系統(tǒng) 轉動方案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 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計目 錄前 言 ...........................................................................................11 鋼管自動下料機 .......................................................................41.1 機床主要規(guī)格及技術參數(shù) ............................................41.2 機床簡介 ......................................................................41.2.2 機床工作適用條件 .............................................51.3 機床結構概述 ................................................................51.3.1 機床工作原理 ......................................................51.3.2 各主要部件結構、性能 ......................................51.4 機床電器系統(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 刀具結構的設計 ..................................................92.2 電機的選擇 .....................................................................92.1.1 轉速的確定 ..........................................................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 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計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 結構： ................................................................252.7.2 工作原理 ............................................................253.送料機構的設計 ......................................................................263.1 送料機構形式的確定： ...............................................263.2 送料小車的設計 ...........................................................273.2.1 確定傳動形式 ...................................................273.2.2 選擇小車電機 ....................................................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．定尺機構 ...............................................................................334.1 機構簡介 .......................................................................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 論 .........................................................................................35參考文獻 .....................................................................................36 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計致 謝 ...........................................................................................37 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計前 言鋼管是一種多功能經(jīng)濟斷面鋼材，它在國民經(jīng)濟各部門應用愈來愈廣泛，需求量也越來越大。管材的需要量之所以急劇增長，是因為管子能用各種材料來制造。而且質量和精度也高。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”；其次大量應用于機械制造和建筑工業(yè)，也是一種抗彎能力較強的結構材料，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、導彈、原子能與宇宙空間技術等的發(fā)展，精密、薄壁、高強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，而鋼管自動下料機的應用，主要是為了降低勞動強度，節(jié)約人力，提高產(chǎn)品質量。當然，保證經(jīng)濟性也是這次設計的重要考慮的重要項目之一。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。手搖式鋼管下料機（管道下料機）優(yōu)點：制造成本低、價格便宜。缺點：1、手搖速度不均勻，切割粗糙；2、下料機在繞管子轉動的過程中，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，不能及時關閉火焰；4、以鏈條限定行走軌跡會造成定位不準，切割精度不夠，割口差，鋼管常需要進行焊補或補割。磁力式自動管道下料機優(yōu)點：磁力式是利用磁 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計力小車做行走機械，實現(xiàn)了自動切割。缺點：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，行走機構車輪走偏。4、不銹鋼等無磁性管道不能切割。5、磁力下料機放置到管子上的時候很難保證切割機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時監(jiān)控，出現(xiàn)偏差再手動干預，浪費工時，同時又不能徹底保證質量。鏈條式自動管道下料機優(yōu)點：鏈條式自動下料機，克服了磁力式自動下料機切割過程中掉下來的。缺點：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，安裝費時費力，并容易加劇上述 1 的缺點。并克服了手動鏈條式切割機的部分缺點，但依然有其致命的缺點。定位塊式管道下料機 優(yōu)點：定位準，切割準確。缺點：1、制造成本高；2、設備重，部件多，安裝費時費力；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，一般都是從國外進口，維修成本高，一次維修費高達萬元以上。STZQ 系列軌道鏈條復合式自動管道下料機 優(yōu)點：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、更強的適應能力；5、優(yōu)越的防滑性能 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計在本次研究中，稍微吸取上述下料機的各自優(yōu)點，并結合我國實際情況，設計了一款定位塊式托輥鋼管切斷機。目的在于對我國鋼管切割方面盡一點綿薄之力意見，以求在一定程度上提高產(chǎn)品質量和經(jīng)濟效益，降低勞動強度。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計1 鋼管自動下料機1.1 機床主要規(guī)格及技術參數(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)在此設備上自動完成，調(diào)整簡單、自動化程度高。該設備應采用硬質合金刀加工，工作效率高，采用可編程序控制器(PLC)為中心的控制系統(tǒng)，限位采用無觸點開關，動作程序準確可靠。1.2 機床簡介1.2.1 機床主要用途及適用范圍本機床是帶式輸送機托輥鋼管切斷、兩端倒角一次自動完成的專用設備。倒角、切斷后不需輔助加工，其精度能滿足托輥鋼管的技術要求。適用于目前國內(nèi)外生產(chǎn)的帶式輸送機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）在此設備上自動完成，調(diào)整簡單，自動化程度高。該設備采用硬質合金刀加工，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)，限位采用無觸點開關，動作程序準確可靠。適用于大批量的專業(yè)化生產(chǎn)。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計1.2.2 機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的場合，被加工的管子須去除浮銹。1.3 機床結構概述1.3.1 機床工作原理機床的工作過程: 小車在導軌上推動鋼管前進，鋼管穿過中空的主軸，頂住主軸箱另一側的定尺機構，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） 。當電機帶動小車推動的鋼管頂住定尺時，定尺右側的感應開關發(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行,整個過程鋼管逆時針連同主軸一起同步旋轉,刀具做進給運動.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--進刀--進刀到位--自動落料--放松退回--退回到位--小車送料”的步驟進行。1.3.2 各主要部件結構、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，并連接定尺機構。主傳動箱：通過主軸電機經(jīng)減速機構帶動主軸轉動，并通過夾緊軸、彈簧夾套使鋼管旋轉，且可根據(jù)不同管子的直徑實現(xiàn)變速。刀架（兩套）：由液壓缸帶動執(zhí)行進刀、退刀，分別實現(xiàn)鋼 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計管的倒角、切斷。送料小車：此小車由電機通過減速機構帶動行走，推動鋼管到位后進行加工。定尺機構：根據(jù)要求，可沿床身導軌移動定尺座，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）必須單獨接地，導線大于 2mm2，接地電阻小于 100Ω，切不可與其它設備共地。1.4.2 控制按鈕功能（1）主令開關 SA：用于工作方式轉換，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和主軸電機，它們的使用沒有工作方式的要求。（3）送料：料車退回為點動按鈕，控制料車的前進和后退。（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尺寸的工件） 。（5）進刀、退刀：在手動調(diào)整狀態(tài)下使用，為點動按鈕。（6）循環(huán)啟動：在自動循環(huán)狀態(tài)下使用，使設備自動連續(xù)工 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計作。在循環(huán)狀態(tài)工作中，當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，緊急停止設備動作。1.4.3 可編程序控制器（PLC）簡介PLC 是設備控制系統(tǒng)的中樞，其內(nèi)部結構是高精度、大規(guī)模集成電路，應特別注意維護與保養(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。運輸時應采取防振措施，盡量減少振動。不要用腐蝕性較大的溶劑擦洗機殼。注意不要把電線頭、螺絲等零星物品落進機殼內(nèi)。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計2 機床元件主要參數(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，硬質合金的硬度，耐磨性、耐熱性很高，切削速度遠超過高速鋼，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 抗彎強度抗壓強度彈性模量ISO 牌號TY5 85 5 10 12.5~13.289.5 104 4.6 590~600P30 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計2.1.2 刀具結構的設計切刀倒角刀2.2 電機的選擇2.1.1 轉速的確定刀具的切削力 Fc 與切削速度 V 有關，當選擇進給量 s，轉速 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計到達 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， 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計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復合齒行數(shù)： 剃齒圖 3.4-11 YFS=4.84復合度及螺旋角系數(shù)（彎曲） 圖 3.4-12 Yεβ=0.70許用齒根系數(shù) ： 3.4-4σFP=1.3X360 468N/mm2按接觸強度驗算模數(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 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計許用接觸應力： 采用 HJ-20,v=17-23,σHP=1150x0.91 得 1047N/mm2ZLVR=0.91復合齒行系數(shù)剃齒圖 3.4-11 YFS=4.84復合度及螺旋角系數(shù)（彎曲） 圖 3.4-12 Yεβ=0.70許用齒根應力： σFP=1.3X360 468N/mm2按接觸強度驗算模數(shù) mH=267[KAKHPntKVKHβKHα <4mm按彎曲強度驗算模數(shù) mF=3.240mm<4mm結論 模數(shù)取為 4mm 滿足設計要求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度和使用壽命是 V 帶傳動設計的主要根據(jù)，也是靠摩擦傳動的其他帶傳動設計的主要根據(jù)。此機床選擇普通 V 帶中的 B 型帶，其設計計算如下：計算功率 PC=KaxP=1.2x15 18kw選擇帶型 小帶輪轉速 n1=980r/min B 型帶小帶輪的基準直徑 dd1=125-140 取 140mm 為了提高帶的 壽命，如結構允許應選較大直徑 大帶輪的基準直徑 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 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計a0=255mm帶基準長度 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 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計2.5 主軸的校核計算設計圖紙中可以看出，主軸為最危險軸只需考慮主軸的強度是否符合要求，主軸的結構簡圖如下：主軸的轉速為 n 轉=417×0.9×0.98=368r/min 由于機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′應與軸上的力矩 Me 相等 即 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計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 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計在截面 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 最大許用應力為[σ]=85MPa按第三強度理論進行校核,則有(1/W)*(M2+T2)0.5=(1/9.2×10-8)×(19.32+242.42)0.5=22.7Mpa＜[σ]符合強度定義,該軸滿足設計要求2.6 軸承的的校核由設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，它是靠液壓缸的運動推動其運動的,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行組合的。其中軸承的基本參數(shù)如下：計算結果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極限轉速 nlim 3.1-9 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計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 額定靜載荷驗算（1）當量靜載荷Por1=Por2=9.89×104N (2)所需額定靜載荷安全系數(shù) S0 2.5S0P0r 247KN＜C0r（3）極限轉速計算載荷系數(shù) f1=1載荷因數(shù) f2=0.9 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計f1 f 2 nlim 810r/min＞n 軸校核結果 符合要求2.7 液壓系統(tǒng)2.7.1 結構：泵組由 Y132M1-6 交流異步電動機經(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 WU-100×180網(wǎng)式濾油器，防止油液中較大顆粒進入液壓傳動系統(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，由溢流閥設定小泵壓力。液壓元件采用疊加閥。油箱內(nèi)設隔板，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入油路塊。采用此回路可以使各油缸快速運動而需大流量低壓油時，由雙泵同時供油，保證了運動速度；而切斷缸、倒角缸工作進給時用油量極小，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，可使進給運動平穩(wěn)，減小負載變化的影響，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 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計閥可使夾緊運動不受系統(tǒng)中壓力波動的影響。系統(tǒng)壓力由溢流閥調(diào)定。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計3.送料機構的設計 3.1 送料機構形式的確定：3.1.1 送料小車它采用電機驅動小車在導軌上進行送料，它具有使用方便耐用能，能對較重的工件進行送料，采用無觸點限位開關，可以準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、動力傳遞和運動轉換。但是它的抗沖擊性不好，剛度較低。液壓缸傳動，可實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速，反映速度快，易于實現(xiàn)過載保護，易于實現(xiàn)直線運動，操作省力，控制方便，易于實現(xiàn)自動化。但是送料的距離太遠，導致液壓缸太長，使制造上困難，使用上產(chǎn)生不便。從以上幾種形式中，聯(lián)系該機床的實際工作要求，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。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計3.2 送料小車的設計3.2.1 確定傳動形式采用“電機——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 Y 系列異步電動機，級數(shù) P=6，同步轉速為1000r/min 、度 0.4hu ji 對于送料管子（熱扎結構用無縫鋼管）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= 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 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計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電機所受的轉矩 T 電=T/i η＝105Nm/(0.6×90)=1.94Nm所以選擇電動機型號為 Y112-M-63.2.3 皮帶的選擇普通 V 帶連接電機和一軸，通常皮帶輪傳動比應不大于小于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度和使用壽命是 V 帶傳動設計的主要根據(jù)，也是靠摩擦傳動的其他帶傳動設計的主要根據(jù)。此機床選擇普通V 帶中的 A 型帶，其設計計算如下：設計功率 Pd=KAP=1.2x2.2 2.64kw選擇帶型 小帶輪轉速 n1=940r/min 選定 A 型帶傳動比 I=n1/n2 2小帶輪的基準直徑 dd1=80-85.5 取 85.5mm 大帶輪的基準直徑 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)額定轉矩最大轉矩額定轉速Y112M-6 2.2KW 5.6A 80.5% 0.74 2.0Nm 2.0Nm 940r/min 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計普通 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帶基準長度 Ld0=2a0+π（dd1+dd2）/2+（dd2-dd1）2/4a0=2x320+π/2x255.5+84.52/(4x320)= 1000mm實際中心距 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：傳動比大，工作較平穩(wěn)，噪聲低，結構緊湊可自 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計鎖，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）接觸強度設計按表 23.5-8 中接觸強度的設計公式 m2d1≥(10000/σHPZ2)2kt2mm3(其中載荷系數(shù) k=1.2,蝸輪軸的轉矩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 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計蝸輪分度圓直徑 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 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計≤σHP符合強度要求可以使用，齒輪彎曲強度當 Z2≥80 以后才進行計算（8）蝸桿傳動的散熱，由于小車的送料過程并不是連續(xù)進行的，它有間斷停歇時間，而它又屬于低速進給機構，蝸桿的散熱可以不計算3.2.5 車輪的布置車輪采用一側導向定位，另一側只起滾動支撐作用，導向定位輪即同火車輪形狀內(nèi)側定位，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，而小車只需要進行直線運動