60吨拉管机结构设计

本科论文本科论文目录TOC\o"1-3"\h\u13537摘要 II本科论文AbstractThetubedrawingmachineisakindofequipmentwhichcanpullthetubeblankintothetubematerialweneed.Itisinthedrawingofthetube,thefirsttostartthemotor,throughthebelt,reducerwillbethepowertransferreel,soastodrivethewirerope,drivingthedrawingtrolley.Intheprocessofthereturnjourney,thereturnmotorisstartedtodrive,thepoweristransferredthroughthebelt,andthedrawingtrolleyisdrivenbythesmalldrumtocarryoutthereturnjourneymovement,soastoachievethepurposeofdrawingthepipebackandforth.Duetothecurrentdomesticandforeigntubedrawingmachinedrawingforceisgenerallynothigh,pulloutofthequalityofthecoffintherearesomeproblems,thefinishisnotenough,thereareoilspots,cracksandotherdefects.Therefore,thepurposeofthispaperistodesignadrawingmachinewithlargedrawingforce,highqualityandhighefficiency.Itstypeisthehydraulicsteelwireropetubedrawingmachine,itsstructuremainlyhastheelectricmotor,thecoupling,thetransmission,thedrum,thedrawingcarandsooncomposition.Afterdeterminingthebasicstructureofthepipedrawingmachine,determineitsdesignroute,workingenvironment,workingoperationrouteandlubricationmode,andanalyzetheinfluenceofvariousfactorsonthepipedrawingprocessinthedrawingprocessofthepipe.Thusgettheappropriateparameterstocarryoutthepreliminarydesign.Thestructuralcharacteristicsofthetubedrawingmachineandtheprincipleofthewholedrawingsystemtransmissionstructurearedescribedindetail,andthedesignofthevariouspartsofthetubedrawingmachine,aswellasthecalculationandcheckingofeachstructure,haveachievedthepurposeofmeetingthedemand.Keywords:drawingforce;Principlesofmetallogy;Transmissionsystem;Theoptimizationdesign引言进入21世纪以来，随着各种行业的发展，拉管机的需求市场和功能要求也越来越高，越来越多的人开始研究拉管机的设计。目前拉管机的拉拔力普遍不高，拉拔出的棺材质量存在一定的问题，光洁度不够，有油斑，裂纹等缺陷，于是本文选取了结构进行设计。60吨超长拉管机是属于钢丝绳拉管机中的一种，主要应用于管材成型的拉拔。该拉管机主要的结构和装置有C形支架，滑道，夹扶钳，滑轮，张紧装置，头座，拉拔小车装置，辅助装置等，该拉管机适用于钢管拉拔，在降低拉拔力后可以应用于铜管和铝管的拉拔。根据市场需求，直接拉拔成型，提高生产率以满足市场需求。随着当今社会的高速发展，拉管机也得到了突飞猛进的发展，无论是国内还是国外，越来越多的人开始注意到它的重要性。因此，当我们研究管材成型机理的同时，用拉管机可以更好的实现管材成型的工作，并且在未来的发展中，可以更好的对拉管机进行创新，使得到的管材质量更好，应用的更广泛。1绪论1.1课题背景冷拔是用热轧、焊管或冷轧后的各种长度不同的管材作为坯料，配合管材。在现阶段，在当代社会高精度薄壁管运用于各个领域之中随处见。不同领域的使用需要不同的标准，因此对其的加工要用不同的芯棒，常温常压下在实际生产用拉管机进行拔模后，会产生塑变现象。塑性变形的冷加工，不需要切削的拉拔工艺，对生产高质量的管有很强的要求针对此我选择了此课题。1.2拉管机国内外发展状况1.2.1国内外拉管机的发展史管材拉拔生产中管机的作用尤为重要，它的工作原理是改变管的直径的办法进而来生产符合要求的管径。与此同时进行了大量对于高速拉拔的的研究改进和在研究的正向循环，并因此成功地制造了符合现代生产需要的多模式高速连续管拉丝机，链式管拉丝机和盘式管拉丝机等大大的提高了生产的效率，使拉拔机进入了崭新的篇章。高速拉线机的拉拔速度达到80m/s；圆盘拉管机可生产φ40～50mm以下的管材，最大圆盘直径为φ3m，拉拔速度可达25m/s，最大管长为6000m以上；实际生产中的拉管机已经逐步实现了自动化从与之前的人工供料到现在的自动供料、从以前的人工穿模到现在的程序穿模不需要人力劳动的自动套芯杆、机械化智能化自动咬料和挂钩等。此外，还有还产生了一系列辅助的设备比如用于成品管材和棒材的连续拉伸和矫直机等。1.2.2国内外拉管机的发展趋势伴随着国内外铝合金管的快速兴起和发展，高精度冷拔铝合金管必将取代钢管在生活的各个领域。高精度冷拔铝合金管的制造商们可以提供优质的产品，中国应在高精度冷拔管制造业中走向中国智造来应对激烈的市场。要不断的学习提高自身工艺和技术，走集约化大生产之路，降低成本来为人民带来更多的实惠。管材拉拔有图示几种方法：图1.1常见的拉拔方法本科论文PAGEPAGE6本科论文2拉管机简介2.1拉管机的基本结构基本上由拉拔小车、拉模、卷筒、钢丝绳、C形架等，在下面的设计中主要从这几面出发来进行。图2.1拉管机图2.2拉管机初步方案论证表2.1相同拉拔力的三种拉管机的性能比较项目链式拉管机液压拉管机液压钢丝绳组合式拉管机主电机功率不能全部发挥,装机功率偏大能全功率发挥,装机功率小能全功率发挥,装机功率小最大拉拔力固定不能变化自动变化,拉拔力很大随负载变化,低速时拉拔力很大最大拉拔速度不能高高比较高生产效率低高高产品质量不高很高比较高使用操作方便很方便很方便保养维护因机械装置多,很不方便很方便很方便设备重量重轻最轻设备价格低高略高于链式拉拔机根据上表相同拉拔力的三种拉管机的性能比较，得到拉管机的初步方案论证。（1）拉管机主要由主电机泵组，模座，油箱，油缸，控制阀，牵引小车，发动机座，钢丝绳滑轮组等组成。以床的本身作为机架，拉模座要与机座相连接。床身的上方有导轨设计，导轨上方有拉拔的小车，

机座上安装着两个油缸的动力源，布置在床身两边，与床身的导轨平行。其他机构都等组合成整体部件安装在机座上。（2）这种拉管机利用液压系统来代替了传统链轮，优点之一就是体积小、重量轻。因此在很大程度大大减轻了重量，便于调试。液压拉管机的动力源主恒功率变量泵，能够充分的利用电机功率，因此装机功率比同规格的链式拉管机性能更优更好。恒功率变量系统最大的优点就是能根据拉拔荷载自动进行调优和改变速度，因此拉拔效率比链式拉管机更高更符合生产需要。液压拉管机的液压系统，由于具备以上种种优点。因此，产品的质量要好于目前的链式拉管机。利用钢丝绳的倍率来实现拉拔长度的确定，采用普通的单级油缸即能满足使用。因此，整体设备的价格远远低于目前使用的液压拉管机。通过拉拔力、生产效率以及产品质量等相关比较，本设计选用液压钢丝绳组合式拉管机。2.2.1设计拉管机运行路线利用绘制草图来进行力分析。本次设计时选用的是无芯棒空拉薄壁管，根据资料文献内容中的有关公式进行计算。设计拉模。拉拔小车本身结构的设计。通过分析对比链式拉管机、优缺点之后，本次设计中选择的是钢丝绳拉管机。拉管机中各机构部位的润滑和密封。2.3管材拉拔时所需要的润滑2.3.1各种管材拉拔时锁用的润滑剂（1）钢管拉拔的润滑：钢管的拉拔，先酸洗，除去氧化皮，为润滑膜的依附提供条件。然后经表面处理产生润滑膜，可满足拉拔工艺的要求。高精度管材的拉拔的过程中，润滑好是保证生产出高质量产品的必要因素。

（2）铝制管拉拔的润滑：使用高粘度的油，甚至需要加入适量的油性添加剂、极压添加剂和抗氧剂等。这样拉拔出的铝管才能够更光洁，拉拔的速度也会有一定影响，我们需要降低拉管速度，选择合适的速度来拉管。润滑时，油的粘度要高，这样拉制的铝管光洁度高，也能保持良好的润滑环境。（3）铜制管材拉拔的润滑：最早是采用一般全损耗系统用油来润滑，但产品质量差，达不到预期的要求，于是后来，为改善制品质量，采用了植物油来进行润滑，效果比以前的效果好一些。但植物油仍然存在一定的缺陷，首先是环境比较肮脏，拉制出的铜管本身会产生一些油斑，所以再后来，人们找到了水基润滑剂，这种润滑剂使用后，铜管拉制出的效果比较好，质量高，符合人们的需求，随着拉拔设备的发展，对润滑要求也越来越高，会生产出更多类型的润滑剂。无论采用何种润滑剂，都应该具备的性能：

1）有比较好的润滑性能，减少设备的摩擦损耗以及产生裂纹，断裂等缺陷，这样可以保证产品质量和表面光洁程度。

2）很少产生油斑，可以保证观察拉制后表面光洁程度，达到人们要求。

3）不会使管材发生颜色变化，比较容易清理管材上的垃圾残留物。

4）对铜管管材本身的各种性能不产生影响，表面的质量达到所需要求。2.4钢管生产质量的影响因素2.4.1空拔时钢管产生纵裂的影响因素配料中各成分比例，尤其是一些杂质元素的影响。设计的不合理工艺，生产流程中的不当操作。3、管材外径的大小与管材壁厚之比的影响。4、润滑油的种类，润滑油的润滑效果的影响。2.4.2防止空拔时钢管纵裂的方法针对以上影响因素，有效措施是，处理好配料中各成分比例，去除一些杂质元素，制定比较合理，能够使管材顺利拔出的设计工艺，改进生产中的热处理方式，选择比较好的润滑油种类，提升润滑效果。2.4.3空拔时钢管产生横裂的影响因素空拔时钢管产生横裂的地方常常发生在钢管的定径带处，管材在此处外部受到压力作用，内部受到压强作用，当基本拉应力小于外层上的工作拉应力时，管材的外表面就很有可能产生横裂裂纹，管材的本身缺陷导致其塑性不高，加工时的硬化程度高，产生不可避免的应力集中，这样就会使得管材产生横裂裂纹的可能性加大。2.4.4防止空拔时钢管横裂的方法减少管材产生横裂方面缺陷的措施为：1、管材坯料的初期筛选过程中，去除那些不合格的管材坯料，保证管材坯料自身机械强度好，不易产生应力集中，必要时可先进行打磨处理。2找寻最佳的设计工艺和退火工艺，在生产操作过程中，要保证快准稳，合理正确的操作。3、进行酸洗时要彻底，调节好浓度，保证管材坯料要去除氧化皮要均匀而又彻底。在润滑工程中，选用比较好的润滑剂，比如：水基润滑剂，这样才能保证管材的质量问题。4、控制管材坯料壁厚，在生产过程中，要加强管材的壁厚检查，可以选择在设计工序中专门加一道管材壁厚检查，使得每一份管材都能达到要求。2.5常见的钢管拉拔力的影响因素及分析2.5.1模锥角对拉拔力的影响经过对管材拉拔力的测试之后，发现有两种因素与模锥角对拔拉拔力的影响有关，其中第一个因素是，的增加，由下图可以看出，它的变形区域的长度在不断减少，它在工作过程中的摩擦面减小。第二个因素为：增加，正压力在其水平方向的分力会因此而增加，同时拉拔时，在入口处的钢管上弯曲变形的程度会加大，因而会导致拉拔力的增加。试验的结果表明，在这里会存在一个的角度范围，这时拉拔力最小。如图所示可以看到，模锥角在14°时，拉拔力是最小的。图2.2拉拔力随模锥角的变化2.5.2摩擦系数对拉拔力的影响图3.3是在尺寸，工作环境等其他条件不变的情况下，设备在工作过程中自变量为摩擦系数，因变量为力的变化，由此为依据来建立分析模型后描绘的曲线，由下图可以看的出来：拉拔力随摩擦系数的增加而线性增大。那么我们在生产过程中能够怎样减小摩擦系数，以降低拉拔力是我们非常迫切需要考虑的地方。主要的措施方法是提高模具中的内锥面的加工质量、采取可靠的润滑等措施。图3.3拉拔力随摩擦系数的变化2.5.3管材壁厚对拉拔力的影响图2.4拉拔力随壁厚的变化如上图所示，在设备工作环境等其他条件不变的情况下，设备在工作过程中自变量为管材壁厚，因变量为拉拔力的变化，由此为依据来建立分析模型后描绘的曲线，由下上图可以看的出来：拉拔力随管材壁厚的增加而线性增大。2.5.4拉拔速度对拔值力的影响图2.5拔值力随拉拔速度的变化如上图可以看出，在尺寸，工作环境等其他条件不变的情况下，设备在工作过程中自变量为拉拔的速度，因变量为拉拔力的变化，由此为依据来建立分析模型后描绘的曲线，由上图结果可以看的出来：起始阶段拉拔力随拉拔的速度的增加而增大的程度非常明显。而在拉拔速度不断增加后，拉拔力的变化变得稳定。也就是说拉拔的速度对拉拔力的影响不是那么明显。我们在实际拉拔过程中，要用比较慢的拉拔速度，防止拉拔力过大而导致管材的突然断裂。2.5.5拉拔过程中拉拔力的变化情况图2.6拉拔过程中拉拔力的变化情况如上图可以看出，拉拔力在拉拔过程的变化，那么经过分析我们可以将其分以下三个阶段：起始阶段：管材与模具慢慢发生接触后，会产生阻碍摩擦力，因此拉拔力会随之变大，图中曲线最初的拉拔力随着时间逐渐增大的区段正好可以解释并与之相对应。流动阶段：钢管与模具完全接触后，金属之间由于物理作用，分子之间的作用力发生变化，会产生流动的现象，这种阶段不稳定，金属的流动会使拉拔力变得越来越小，图中曲线的上下抖动区段与之相对应；稳定阶段：在拉拔过程的加深之后，金属因为流动，越来越稳定，而拉拔力也会稳定下来，其大小方向不会再发生变化，正如图中曲线中对应的平直区段。2.6拉管过程注意的问题在拉管机启动时过程中，由于拉拔力比较大，拉拔速度越快越会使拉拔力慢慢变小，因为其阻碍的摩擦力变小了，本身的管材坯料在进行拉拔的时候，自身存在着各种缺陷，表面有残留物依附等，容易造成应力集中，达不到我们的要求。而这些最终都会对拉管机的稳定性产生影响。在拉管过程中，钢丝绳的张力最主要的控制量，只有保证钢丝绳的张力在某一范围内变化，这样才能保证拉管机的稳定运行。本科论文PAGEPAGE63拉拔原理与拉拔力的计算3.1拉拔的基本原理3.1.1拉拔的实质拉拔：拉拔工艺就是以克服原来的屈服点强度的拉应力强行拉管，将金属坯料从模具孔中拉出，达到我们所需要的尺寸。3.1.2拉拔的金属学原理拉拔钢管的工艺属于冷加工类别，工作原理就是要求在远低于金属的再结晶温度的温度下工作才可以实现冷拔。由BailyHirsch公式：流应变力Mpa；无加工硬化时的流应变力G：切变弹性模量：平均错位密度：常数，约为0.5由公式可知金属的流变应力(即强度)与位错密度的平方根成正比，它反映了形变时加工硬化的实质。通过冷拔加工金属内部位错密度增加、位错可动性降低，因而金属材料硬度、强度提高。3.1.3拉拔的力学原理在实际生产时，通过选好形状、尺寸的模具，钢管在拉拔力作用下发生塑性变形。目前，在实际生产中的拉拔方法大致分为减少管拉拔，减少外壁管拉拔和减少内壁管拉拔这三种(如下图3.1所示) 图3.1冷拔钢管的变形及受力情况图1——外模2——钢管3——内模从图3.1中可以看出，冷拔加工，拉拔力p的作用，正压力N的作用，以及摩擦力F的作用下发生变形，拔管过程中金属处于一向拉应力和两向压应力状。拉应力是在拉拔过程中的最大主应力，而压应力则是在拉拔过程中的最小主应力，两者符号正好相反，查的资料可知塑性方程式 其中——最大主应力，Mpa——最小主应力，Mpa——中间主应力的影响系数，在1——1.5之间——单向拉仲时的屈服极限，Mpa由上式可知变形过程中任一方间的主应力，其绝对值都不会大于，所以冷拔的变形抗力是在实际生产中要比其他工艺要低。但是相对应的在拉制过程中存在拉应力，这会导致变形时金属会有非常差的塑性，拉拔比较困难。3.2拉拔力的相关计算3.2.1空拔钢管拉拔力的计算别尔林采用设轴间主应力的力方向和模孔轴线平行，在变形区中取长度为dx的环状单元体，列出单元体的力平衡微分方程式通过推导得出的拉拔应力计算公式为3.2.2计算拉拔力的经验公式以无芯棒空拉薄壁管——叶梅利亚年科·阿里舍夫斯基公式（1）（2）（3）（4）可得拉拔力4拉管机参数、构件选型4.1拉管的原理分析查找资料后，做出如下图纸，对拉管原理进行描述：图4.1拉拔原理示意图传动路线如上图所示。在进行拉拔管的时候，首先要启动电机，通过皮带，减速器将动力传递卷筒，从而带动钢丝绳，带动拉拔小车。在回程过程中，首先对启动返回电机进行驱动，通过皮带传递动力，由小卷筒带动拉拔小车，来进行返程运动。4.2基本参数的确定4.2.1钢丝绳选择型号本次设计的钢丝绳经查表后确定其代号为光面钢丝绳NAT。它的股芯为金属丝股芯，能够承受足够大的拉拔力。查资料可知钢丝绳结构代号为填充式钢丝绳FI。其中代号中629的含义是外层股数与每个外层股中钢丝的数量的乘积，并带有钢丝绳相应股对应的标记。4.2.2拉拔钢丝绳直径的计算与选择直径可由钢丝绳最大工作静拉力按下式确定d：钢丝绳最小直径C：选择系数，S：钢丝绳最大工作静拉力S=N，牵引绳n选n=5查手册取C=0.009取运用刚才的计算可以计算得出返回过程中的钢丝绳的直径为d=10mm4.2.3卷筒型号选择卷筒名义直径：与该机构工作的级别，钢丝绳结构都有关的系数，查阅资料选取合适尺寸=37，d=22mm=hd=814，取=828mm长度双联卷筒：卷筒中有螺纹槽的部分长度，取=1317mm：无绳槽的卷筒端部尺寸，取32.5mm：中间光滑部分长度，根据钢丝绳允许偏斜角度确定。=83mm得卷筒轴校核（45钢），取4.2.4选择电机型号首先明确电机负载的类别：要求负载平稳。在电机启动中对制动没有特殊的要求的，且能够长期运行的机械。查文献资料可得，17-38YR系列异步电动机的相关型号及参数。17-38YRY系列三相异步电机，它的定子绕组接法是三角形接法，它的转子绕组接法为Y型接法，使用B3方式进行安装使用。由电机参数型号进行传动比计算，查资料可知皮带参数是普通V带，C型皮带皮带传动比：小带轮节圆直径：大带轮节圆直径：弹性滑动系数b)减速器传动比ZSY355-80-4ZSY：三级减速器Y：硬齿面355：低速级中心距：22~100故电机转速经过计算，查资料可知，选择同步转速选择电机型号为:YR225M2-8，该电机额定功率30KW，电机同步转速为750r/min，具体型号如下表4.1所示：表4.1YR225M2-8型号电机参数表型号额定功率同步转速YR225M2-830kw750r/min传动装置的总效率式中——联轴器的效率；——轴承传动效率；——齿轮啮合传动效率；——卷筒传动效率。其中=0.99；=0.98；=0.97（精度等级为8级）；=0.96则总效率5拉管机重要机构设计5.1总体设计总则1）拉管生产，安全第一。2）在面向生产过程中，要力求实际功能，以满足使用用户的最大实际需求。3）贯彻执行国家、部、专业的标准及有关规定。4）要求技术属于先进技术，并要求实现多种用途。5.2普通拉模设计计算现阶段，普通拉模可分为弧线形模和锥形模两种，如图5.1所示，（a)锥形模(b)弧线形模图5.1模孔的几何形状对于弧线模来说，它的适用范围比较窄，只能用于细线的操作。对于锥形模来说，他经常用于拉拔管。润滑带、压缩带、工作带、出口带是锥形模模孔的几种形式，在5.1b中Ⅰ为润滑带，Ⅱ为压缩带，Ⅲ为工作带，Ⅳ为出口带。润滑带润滑带带如其名，主要适用于润滑的。因为拉拔的时候，如果润滑不好，润滑油不能进入模孔，这样会减少拉管机在拉管过程中的摩擦，而且能够在工作过程中带走金属由于摩擦产生的热量。本设计选用锥角，润滑锥的长度为1.5。润滑锥选用的圆弧的半径为6毫米。压缩带与其它带相比，压缩带最大的特点是可以压缩变形。它的工作原理是使原料在压缩带上发生塑性变形，进而获得所需要的形状尺寸。对于压缩带来说，它的长度必须大于等于拉模压缩带长度。在本次设计中对拉模压缩带长度取3）工作带与其它带不同，工作带最大的特点是使获得的成品精度更高。工作带有多种形状，在本次设计中选用的形状为圆柱形。但是工作带的直径并不好确定，一般情况下，必须对它的互换性以及使用寿命进行考虑。对其中的模孔工作带进行设计时，必须使它的公称直径比制品小。故不同的制品，所对应的带长度不同。查资料可得表5.1：表5.1管材拉模工作带长度与模孔直径间的关系模孔直径D/mm3~2020.1~40.040.1~60.060.1~100.0101~400工作带长度L/mm1.0~1.51.5~2.02~33~45~6线材棒材空拉管材出口带金属在出模的时侯，非常容易就会被划伤，而模子定径带出口端常常因为受力引起剥落。这些都是出口带的作用。出口的锥角范围为30°45°。出口带的长度范围一般取0.20.5。综上所述，对于锥形模而言，选用的是材料为T22钢管。它的外圆直径取32毫米，内圆直径取28毫米。现需将它拉成内径为25毫米的管。故润滑带，压缩带，定径带，出口带为锥形模模孔的带。拟设计尺寸：查资料可知取润滑带的带锥角为45°，润滑锥上对应得圆弧直径为6毫米，锥角为45°。5.3拉管机C形支架设计C形支架如下图5.2图5.2C形架5.3.1拉管机滑道设计在本设计中，管材为管径Φ32，由于管的长度很长（达63米），因此在一次性拉管完成时，料在一起放入。滑道的结构图如图5.2所示，在拉拔后管会慢慢从轨道上滑出。5.3.2拉管机滚道的半径设计对于轨道的半径来说，要求是非常严格的。如果太大的话，坡度会很陡，导致下滑时间过短，对管道造成破坏。同理，如果太小的话，坡度会很缓，导致下滑时间过长，严重影响工作效率。所以为了更好的确定这一参数，本设计中采用的管道尺寸及形状如上图。基本尺寸见表5.2：表5.2管道尺寸表滑道大半径R1252mm滑道小半径r535mm滑道间距L195mm滑道下落点距地面高度232mm5.3.3拉管机夹扶钳设计本次设计的机器，它拔管最长可达到93米。所以为了不影响拔管的过程和拔管的质量，我们必须要始终确定拉管的高度一直保持不变。但是如果不能有效的夹紧钢管，那么也会严重影响拔管的过程，所以夹扶钳的设计也是重中之重。图5.3夹扶钳由上图可以看出，几乎每个C形架上都会安装一个夹扶钳。因此，通过机械传动或者是电磁铁技术，都可以控制夹扶钳的张开，已达到预期效果。1）原理说明如果不能有效的控制拉拔的稳定性，那么会严重影响拉管质量，所以本次设计采用钳臂夹紧尼龙衬套来进行拉管。当小车向前运动，运动到C型架时，电磁铁就会被强制断电。此时，因为弹簧的作用，夹钳臂就会被抬起，从而使小车成功通过。根据设计要求，夹钳臂的设计尺寸如下图5.4所示。图5.4夹钳臂的设计尺寸图2）本设计优化改进本次设计的拉管机与传统的拉管机相比，最大的不同是采用了压簧。这样可以保证在通电过程中，它的工作更加有秩序，并且更加可靠，几乎不会出现夹钳臂失效的现象。正因为在本设计中添加了压簧这一结构，可以实现同时使电的作用。5.3.4拉管机C形架简单受力分析轨道之间的距离是由两个小车的距离决定的，轨道的高度也是如此。在设计时，必须要考虑小车的高度和夹扶钳的高度，这样可以更加明确C形架内部的结构。C形架受力分析如图5.5:图5.5C形架简单受力分析图5.4拉管机头座的设计图5.6头座的设计图5.4.1拉管机头座中间孔设计中间孔的作用是，让液压管和电线以及拉拔钢丝绳可以穿过，以保证正常工作，本次设计的中间孔尺寸为Φ300mm，并且是一个通孔。头座其他部分按照轨道以及C形架的结构对应设计，尺寸供作参考。5.5拉管机张紧及配重装置图5.7张紧及配重由于拉管过程中会出现震动和冲击现象，该现象又会反过来影响电机的启保停，甚至导致钢丝绳放松。所以为了让拉拔的工作更加平稳，我们必须要在机器中设计一个张紧装置。该装置如图5.7所示，它主要是通过钢丝绳的缠绕以及重物配重实现的。5.5.1拉管机滑轮简单的受力分析在钢丝绳与滑轮接触的面上施加垂直于面的力，滑轮处受力分析可知绳与滑轮接触的扇形区域内受力以及变形最大，故设计中应考虑加强此处的材料强度。5.6拉管机头座地脚螺栓的受力分析头座地脚螺栓的受力分析如下图5.8：图5.8头座地脚螺栓的受力分析图如上图，头座受力可简化为上图，查资料可知易计算其力矩则螺栓受倾覆力矩作用。那么螺栓所受最大工作载荷即有接合面右端满足接合面左端满足则由上式确定最大预紧力，从而确定选用螺栓直径。6拉管机主要部件的强度校核6.1拉拔小车中挂钩校核中性层到表面纤维距离中性层到内纤维距离A-A断面上的正压力弯矩M外纤维的应力内纤维的应力6.2卷筒轴受力分析计算卷筒轴受力分析是设计环节不可避免的一部分，它直接影响到拉管的质量。对于轴承作用卷筒上的力，不能直接求出，必须要把卷筒、大齿轮放在一起作为一个整体才能求出。轴承承受力最大处为钢丝绳与大齿轮一端接触时。为了分析卷筒轴的受力，现需将它所受的所有力移动到卷筒的中心处，它的受力简图、水平面及垂直面受力分别如下图6.1中a、b、c所示。图6.1卷筒受力图1、已知条件：拉拔力P=12447N卷筒直径828mmT=12447×414=5153kN69643N25348N求水平面受力：由即由;=-37781.33+69643=31861.67N2、求垂直面受力：（F点与C点重合）得3、求合力：6.3对卷筒轴进行受力分析校核1、求水平面受力=-31861.67+37781.33-25774.39=-19854.73N2、求垂直面受力：3、求合力：6.4卷筒轴上轴承的寿命验算本次设计选用的轴承为深沟球轴承，它的型号是6315（GB/T276-1994）。根据设计可知A处轴承所受到的合力较大，所以必须对A处的轴承进行校核。因为是球轴承，查资料可知＞10000h由以上计算可知，轴承的寿命满足要求。6.5卷筒轴上卷筒与大齿圈联接螺栓的强度验算查资料可知螺栓的校核公式为：上式中：——滚筒所受的额定扭矩，——螺栓孔中心圆直径，；——螺栓数目，；——螺栓孔直径，；——螺栓材料的许用应力，查《机械零件》得，取：由以上计算可知，螺栓的联接是安全的。本科论文结论本次设计的内容是60吨超长拉管机结构设计。在本次设计中，首先查阅相关资料和文献，尤其是国内外拉管机的发展历史和发展趋势，通过这些资料的查找才能了解到目前拉管机需要进行创新设计的地方，结果发现，目前拉管机的拉拔力普遍不高，拉拔出的管材质量存在一定的问题，光洁度不够，有油斑，裂纹等缺陷，于是在老师的指导下我选取了60吨超长拉管机结构进行设计。在查阅相关资料后，首先确定其拉管机基本结构，确定它的设计路线，更具工作环境，路线的选择确定润滑方式，选定水基润滑剂润滑，以达到最佳润滑效果，分析管材在拉拔过程中，产生纵裂和横裂的产生原因和避免方法，再对影响管材拉拔力因素进行分析，例如模锥角，摩擦系数，拉拔速度等。从而得到合适的参数来进行初步设计。然后就是钢丝绳的选定和相关计算，卷筒型号的确定和计算，电机型号选择与计算等。只有确定型号之后才能对拉管机整体结构尺寸有一个了解，最后设计C形支架，滑道，夹扶钳，滑轮，张紧装置，头座，拉拔小车等，再进行校核，从而得到整个拉管机的完整设计。参考文献[1]开发冷拉工艺和冷拔机的潜在功能──冷拉齿坯工艺及模具获专利[J].价值工程,1995,22.[2]刘铁军.预应力高刚性液压冷拔管机的设计[J].钢管,2000,9-14..[3]郭艳清;郭光荣;张宝玲.冷拔机夹钳小车受力分析[J].重型机械,2006,52-53+57.[4]郭华;于胜文.基于CortexM3的铝型材生产全自动牵引切割系统的研究与设计[J].测控技术,2014,v.33;No.271,85-88.[5]李宁;李红玑.市政给排水工程的非开挖拉管施工技术分析[J].江西建材,2014,No.146,88.[6]杨明;辛选荣;陈明;王艳蕾;汪雨昌.离心铸管机管模锻件拔长成形工艺研究[J].模具工业,2014,v.40;No.401,82-85.[7]马旭;张颖颖;周蒙顺.冷冻法在拉管保护中的应用[J].现代制造技术与装备,2018,No.262,148-150.[8]宋艳磊;梁超;满新宝;杜永军;牛强;吴业卫;贾慧峰.一种新型的拉管装置[D].2014.[9]马莉莉;夏娟;万闯;蔡军党;关燚.LB-15S直式钢绳拉拔机设备改造[J].重型机械,2019,No.350,95-98.[10]杨程;文明;龚勋.LZ12/500直进式拉丝机设计[J].金属制品,2019,v.45;No.268,26-30.[11]彭泽丰;雷兆锋.凸轮拉拔机配定尺追剪的应用及问题探讨[J].世界有色金属,2019,No.522,36-37.[12]文明;黎明军.拉丝机传动系统改造[J].科技风,2018,No.354,156-157.[13]刘斌;崔志杰.大直径塑料管道成型牵引装置开发进展[J].塑料,2018,v.47;No.255,119-123.[14]关红明;杨鹏;樊萍.钢丝绳式冷拔管机[J].重型机械.2007,No.234,376.[12][15]葛令芝.深井冻结拔管机的研制[J].科技信息.2007,No.234,376.[16]李小刚.大直径接头管拔管技术在防渗墙施工中的成功运用[J].黑龙江水利科技,2012,v.40,82-87.[17]赵小林;牛莉;邓中伟.微热管拉拔的成型实验研究[J].邵阳学院学报(自然科学版),2012,v.9;No.36,43-48.[18]李泽林.拉拔—矫直一体机液压系统的设计与分析[C].大连交通大学,2012.[19]张迎春;肖乾.冷拔机拔模座的改进设计[J].模具工业,2014,v.40;No.397,71-73.[20]迟洪波.无缝钢管二辊斜轧穿孔新技术的研究与应用[J].科技创业家,2014,228.[21]李军强.新型拔管机的研制成果[J].中国新技术新产品,2016,No.313,64-65.[22]孙磊厚.高精度冷拔钢管内模设计[J].农业科技与装备,2016,No.269,62-64.[23]MasoodFeizbakhsh,MahmoudKadkhodaei,DanaZandian,ZahraHosseinpour.Stressdistributioninmaxillaryfirstmolarperiodontiumusingstraightpullheadgearwithverticalandhorizontaltubes:Afiniteelementanalysis[J].DentalResearchJournal,2017,14(2),117-124.[24]JesúsToribio,ViktorKharin,Francisco-JavierAyaso,MiguelLorenzo,BeatrizGonzález,Juan-CarlosMatos,LeticiaAguado.AnalysisoftheBauschingerEffectinColdDrawnPearliticSteels[J].Metals,2020,10(1),.[25]MáriaKapustová,RóbertSobota,MartinNecpal.TheInfluenceofTechnologicalParametersonDrawingForceatColdDrawingofSteelTubesUsingFEMSimulation[J].SolidStatePhenomena,2019,4789,124-128.[26]DaniloAvola,MarcoBernardi,LuigiCinque,GianLucaForesti,CristianoMassaroni.Onlineseparationofhandwritingfromfreehanddrawingusingextremelearningmachines[J].MultimediaToolsandApplications:AnInternationalJournal,2020,79(14),4463-4481.[27]ShunsukeOkumura,TakeshiYasuda,HiroshiIchikawa,SatoruHiwa,NobuakiYagi,TomoyukiHiroyasu.Mo2048–UnsupervisedMachineLearningBasedAutomaticDemarcationLineDrawingSystemonNbiImagesofEarlyGastricCancer[J].Gastroenterology,2019,156(6),S-937-S-937.[28]ChiaraColombo,AndreaCeresetti,StefanoDall’Acqua,LauraVergani.Numericalinvestigationofwire-clampcontactforadrawingmachine[J].ProcediaStructuralIntegrity,2019,24,225-232.本科论文96致谢本次毕业设计的完成是在包野和侯成老师的指导下完成的。在本次设计过程中，我遇到了许多问题，通过老师细心的指导，准确的讲解，使我遇到的困难迎刃而解，使我的设计顺利的进行。从毕业设计的选题，设计资料的借用、查阅和选用，拉管机总体设计，拉拔小车部分，张紧部分的合理计算以及选取，卷筒的设计，钢丝绳的选定，拉管机头座的设计，直至最后设计的修改和完善都离不开包野与侯成老师的精心指导，在此我对我的指导老师表示由衷地感谢，这次设计中老师的谆谆教导在我接下来的人生中都将难以忘怀！同时也感谢每一位设计指导老师，在我遇到困难时，各位老师牺牲他们本可以用来休息的时间，尽心尽力的帮助我攻克困难。在班级里，各个同学互帮互助，有不会的问题，我们会率先讨论，没有精确答案再去请教指导老师，在这里，我非常感谢我的同学和我的指导教师。