u型管自动弯曲机的设计

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1、万方数据U型管自动弯曲机的设计山云霄1朱振杰2(1．山东交通学院，济南250023；2．山东大学机械工程学院。济南250061)摘要：薄壁u型钢弯管是热交换器的主要组成部分，在换热器、空调、冰箱等设备中应用极为广泛，但薄壁钢管的加工成型目前在国内一般多采用手工作业方式，在实际生产中存在劳动强度大，效率低等问题。为解决这一实际问题，设计了加工各种弯曲半径的U型管自动弯曲机。关键词：弯管机弯曲力矩液压系统1设计背景随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，经弯曲加工的钢管在工业中的需用逐渐增加，弯管质量的好坏，将直接影响到这些行业产品的结构合理性、安全性和可靠性。为了满足用

2、户对不同规格弯管的需求，设计新型的u型管自动弯曲机，以提高弯管加工精度，增加弯曲加工的柔性化程度。2自动弯管机研制方案如图1所示，弯管机主要有机械系统、液压系统，控制系统三大部分组成，电动机带动压料棍子2转动往前送料，通过压料辊子和管料的摩擦提供管料前进的动力，由和管料接触的光电盘计算脉冲，测量棍子送料长度。达到送料预定之后，夹紧机构5夹紧管料，加紧部分固定在滑块上，由送料液压缸推动送料，由位移传感器确定送料长度。锯刀由电动机通过带传动带动，锯刀与带轮、电动机都固定在滑块上，由液压缸推动沿轨道前进，进行切割管胚。然后由送料机构4往前送料到指定位置。液压缸7、10推动槽轮8

3、、9确定弯曲半径，然后由液压缸13推动槽轮12沿轨道向前弯曲管料。1．料架；2．压料棍子；3．光电盘；4．送料机构；5．夹紧机构；6．液压缸1；7．轨道；8．槽轮1；9．槽轮2；10．液压缸2；11．切断机构；12．槽轮313、液压缸3；14．轨道2圈1U型管自动弯曲机原理示意围根据加工需要和实际加工能力，得出新型弯管机的弯曲性能参数，弯曲管料长度为了2—3m，弯曲管料半径为10--16mm，弯曲半径为28—32ram，管料壁厚为o．5—1．5mm。设计中共需要切断液压缸、夹紧液压缸、送料液压缸、确定弯曲半径的槽轮液压缸和进行弯曲的液压缸六个液压缸，根据各个机械部分需要提

4、供的动力，可确定各个液压缸的型号以及其它相关液压件的型号和大小，根据实际需要选用可编程控制器(PLC)进行自动化控制。3自动弯管机能力参数的计算3．1压料辊子部分根据输送材料为无缝不锈钢管(长度L≤10．5m，直径D≤16ram，厚度T≤1．5mm)，确定由电动机带动压料辊子送料，如图2所示。主动压棍被动压棍豳2压料辊子示意图弯管机传送材料最大的重量为O．536×10．5=5．628kg，取压料辊子的当量直径为60ram，则压料辊子的转距最小值为5．628×10×30=-1．69N．m，由此选取电动机Y112M-4，取齿轮传动为i1=3；i2=5。经计算可得压料辊子转速为

5、96r／min，管料前进速度大约300mm／s。3．2弯曲部分弯曲部分就是利用槽轮机构，通过外力作用将直线管材弯曲成形，如图3所示。1和7为可绕螺栓2和6自由旋转的槽轮，1、7还可以同时在水平方向上自由转动，槽轮4用螺栓固定在滑块上，可以在竖直方向上自由运动，通过调节槽轮水平方向移动确定弯曲半径。1．槽轮；2．螺栓；3．待加工管材；4．槽轮；5．螺栓；6．螺栓；7．槽轮圈3弯曲工作原理示意图万方数据如图4所示，以液态油为媒体，液压缸作为执行元件，利用液压传动技术并结合自动控制技术来实现弯管机的自动弯曲控制。槽轮5、8分别通过滑块与液压缸2、10连接在一起，在水平方向导轨6

6、、7上自由滑动。槽轮12和滑块13与另一个液压缸连在～起，作为弯折钢管的可执行元件。将槽轮做成几种规格，在滑块上自由拆卸，可加工各种u型管，通过控制技术来实现加工过程的自动化。在槽轮的5和8上装有检测距离信号的传感器，通过检测到的距离来控制油缸2和4的运动，另外通过压力继电器和行程开关来控制液压缸15的运动。l2345678910⋯

7、洲川

8、fI’H世m．f：)=西H。I一／。11l，／／璺，巨置＼14●1315／一1．底板；2／10／15．油缸；3．套筒；4／9114．滑块；5／8．槽轮；6,r／／II．导轨；12．槽轮；13．滑块图4弯管机总体示意图不锈钢无缝钢管材料抗

9、拉强度为381～600Mpa，取僵600Mpa，管材外径为10—16mm，壁厚为0．5-1．5mm。管材弯曲力矩估算公式M-p骱。V告(1)弯曲所需推力F=掣(2)活塞杆直径D=2、／言}(3)钢管最大弯矩M=32×丁qT×(162-132)×600xi／堕32=443N．m弯曲推力F=瓮簪=27690N活塞杆直径D=2×／—276—90=0．084m验算活塞杆直径Cmm≥35．7、／号导_18．79mm。因此对于竖直方向的弯曲槽轮选取工程液压缸HSG*01一由100／qb56，水平方向的槽轮选取工程液压缸HSG奉01-小40