大直径变频加热弯管机的改进设计

大直径变频加热弯管机的改进设计

1机构组成结构1422年加热弯管机的内部结构包括四个部分：动力装置、后照灯、指南、张力机构、收辊机构、换能器调整机构、倾斜手臂机构、操作台和收复器。1.1驱动程序组织驱动机构由动力系统、导轨和传动机构等组成,提供推管动力,并保证两边同步驱动。1.2最后一辆汽车尾座小车包括车体、减速机驱动卡头、液压马达、丝杠传动机构和限位槽等,其在链条带动下前后运动,液压马达和减速机驱动卡头抱紧管端。1.3一条轨道导轨主要由支承梁、左右导轨和走台组成,其主要功能是提供尾座行走的支承和限位。1.4紧张的组织张紧机构由张紧链轮、支承座和调整装置组成,其主要用于链条的张紧。1.5弯管弯制装置,如抱辊机构由抱辊部件、抱辊支架、抱辊丝杠和驱动装置组成,其主要用于钢管导向并承受弯管弯制时的横向作用力。抱辊机构采用液压马达和减速机驱动方式,两两分别驱动,采用正、反向丝杠,以保证同轴度。1.6构、尾座小品和高频线圈变压器调整机构由液压马达、丝杠传动机构、尾座小车和中频线圈组成,其主要用于中频线圈位置的调整。前后移动速度采用液压比例阀调节,并采用编码器测量。1.7弯管弯曲半径采用编码和线管,如摇臂机构由导轨、移动座、摇臂、减速机驱动卡头、行走轮和行走底板组成,其主要用于弯管弯曲半径的调整。弯管弯曲半径采用丝杠调整,旋转角度采用编码器测量。前行走轮带由液压马达驱动,卡头开合采用液压缸控制,卡头用液压缸加楔块顶紧,卡头内衬用于调节管径。1.8操作盘的配置操作盘机构主要包括操作盘底座、不锈钢操作柄和操作盘,其为悬挂式摆动机构,一端连接在抱辊机架上,操作盘可进行旋转运动。1.9研究进展及要求托管机构用于上料过程中支承钢管,适用ue788508~ue7881422mm钢管,托管机构为2套,满足长度为12~23m钢管的上管准备需要,落下时尾座小车可以通过,升起时可以满足ue788508mm规格钢管的上管要求。2抱辊轴力的校核钢管在弯制前由2对抱辊夹持。当尾座小车推动钢管前进时,摇臂给钢管施以向心力Pa(指向回转中心o),在Pa的作用下,钢管实现圆周运动,在加热区实现弯曲变形。变形后的钢管由于及时冷却而硬化,因此,将其连同前夹头和摇臂一起视为刚体。摇臂由初始位置转至θ角位置时的情形如图2所示。钢管转过任意角θ,即α+θ<90°位置的平衡方程如下:式中,P是推力;F是运动部件摩擦力的总和;R是钢管的弯曲半径;α是初始角,。钢管受力为超静定问题,补充下列方程:式中,μ是和摩擦有关的系数,通常取μ=0.23~0.28;Pax是向心力Pa在x方向的分力;M是密度形的力矩。解方程组得:讨论以上各式,可得到如下分析结果。1)参数l0减小使得α值减小,导致Pa、Pay、N1和N2增大,否则相反;所以,l0不能太小,α角又不能太大。可以看出,l0是设计弯管机时需仔细斟酌的参数,不能太小和太大,也不得为零。2)随着θ角的增加,Pa减小,当θ=0°时,Pa有最大值;因此,应以此时的Pa值校核摇臂心轴的强度。另外,Pax不随θ角变化;而Pay随着θ角的增加而减小,当α+θ=90°时,Pay=0。当α+θ>90°时,Pay改变方向,且其绝对值逐渐加大。3)N1与N2随着θ角增加呈减小趋势,且θ=0°时,N1和N2有最大值;所以,应以此时的N1和N2值核算抱辊轴的强度。由于N2>N1,故前抱辊承受的力最大;另外,增大l,减小l1,可使N1和N2减小,在结构允许的情况下,应尽量减小l1值,适当增大l值。3钢管截面系数抗弯截面系数弯曲变形力矩公式为:式中,K1是型材的截面形状系数,与钢管外径和壁厚有关,对管材,一般取K1=1.3~1.6;W是抗弯截面系数(钢管截面为环形),W=π(D4-d4)/32D,其中,D是钢管外径,d是钢管内径;σst是高温下的屈服极限,碳钢在950℃时,σst=55~85MPa。4推挤计算由式6得推力P为:5偏心计算考试5.1抱辊轴剪切力如图3所示,当θ=0°时,Pa有最大值,因为N2>N1,故校核前抱辊轴强度为:由式7得:由式9得:抱辊轴直径d=220mm,抱辊轴所受的剪切力为:许用剪切力τ=σs/nτ,静载荷时,nτ=2.5;变载荷时,nτ=3.5~5。抱辊轴材料为42CrMo合金钢,σs=930MPa,nτ=2.5,则[τ]=372MPa,τ<[τ],故抱辊轴满足强度要求。5.2循环圈数的计算式中,FW是最大轴向外载荷;d1是外螺纹小径;b是螺纹牙根部宽度,梯形螺纹b=0.65p,p是螺距,p=24mm;kz是载荷不均系数,kz=0.56;z是旋合圈数。抱辊丝杠材料为42CrMo合金钢,则[τ]=372MPa,τ<[τ],故丝杠螺纹满足强度要求。6对夹瓣平衡方程弯管时,对夹瓣进行受力分析,如图4所示;对楔块进行受力分析,如图5所示。对夹瓣做平衡方程:对楔块做平衡方程:因为f2是由正压力N产生的摩擦力,因此:式中,μ是钢对钢的摩擦因数,μ=0.15。以上各式联立,解方程组求得f1<f2,产生自锁;因此,夹头设计满足使用要求。7knm的knm改进后的中频加热弯管机满足强度要求,且在大批量生产时,能减少无用弯管长度,节约成本。取K1=1.5,D=1