某鋼管自動打捆裝置中各組成部分的設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u32380某鋼管自動打捆裝置中各組成部分的設(shè)計(jì)案例 1141421.1送料部分的設(shè)計(jì) 1124691.1.1電動機(jī)的選擇 213541.1.2傳動的設(shè)計(jì) 3181.1.4送料部分的傳動軸設(shè)計(jì) 9132671.2計(jì)數(shù)部分的設(shè)計(jì) 11172041.3鋼管對齊部分的設(shè)計(jì) 1114441.4鋼管自動打捆裝置的運(yùn)行流程 12鋼管自動打捆裝置中最重要的組成部分是成形部分和送料部分。指定數(shù)量的鋼管經(jīng)過給料、計(jì)數(shù)等一系列程序后，隨著滑道導(dǎo)軌滾動到成形裝置中，完成鋼管打捆程序的運(yùn)行過程。根據(jù)任務(wù)書要求，僅需進(jìn)行六角形打捆。所以，本文的成形部分僅需要將運(yùn)送過來的鋼管堆放成正六邊形。最后通過捆扎裝置將其捆扎起來。因?yàn)楝F(xiàn)在國內(nèi)外鋼管打捆機(jī)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)非常高的水平,所以我們把設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在成形部分和送料部分。從上述的工作流程可知,鋼管自動打捆裝置主要包括鋼管給料、送料、儲管和成形。本文的鋼管自動打捆裝置通過PLC電氣控制程序，同步進(jìn)行多個(gè)程序。設(shè)計(jì)合理的鏈傳動使裝置能夠更加高效穩(wěn)定的運(yùn)行。1.1送料部分的設(shè)計(jì)送料部分主要由電機(jī)帶動鏈傳動運(yùn)行，使鋼管平穩(wěn)前進(jìn)，完成送料過程。同時(shí)，每根鋼管后均有擋板，以保證鋼管數(shù)量的準(zhǔn)確性。所以本文的送料部分采用鏈傳動[14]。送料對鋼管自動打捆裝置是極為重要的一部分，只有送料部分能夠保持穩(wěn)定合適的運(yùn)送速度，才能使整個(gè)裝置高速有效的運(yùn)行。而在保證運(yùn)輸速度的同時(shí)，還要保證運(yùn)輸過程的平穩(wěn)適當(dāng)。避免因速度過快導(dǎo)致鋼管之間發(fā)生劇烈碰撞，進(jìn)而造成鋼管管面的損傷，降低打捆的質(zhì)量。圖1.1上料裝置示意圖由于鋼管的規(guī)格各有不同,它們對捆扎的需求也是不一樣的。所以傳動軸必須足夠長,但根據(jù)軸的力學(xué)性能可知。過長的軸在運(yùn)行時(shí)，可能會出現(xiàn)磨損，甚至因所受力過大，會出現(xiàn)裂紋。因此，為了防止出現(xiàn)這些問題，傳動裝置通過主傳動軸帶動另外兩個(gè)減速軸，分擔(dān)所受的力。鋼管送料時(shí)，要使鏈傳動能夠平穩(wěn)有效的運(yùn)行。保證鋼管在運(yùn)送時(shí)不會出現(xiàn)散亂等問題。已選取的電機(jī)實(shí)物圖見圖1.2。圖1.2電機(jī)實(shí)物圖1.1.1電動機(jī)的選擇Y系列三相異步電機(jī)有著多種優(yōu)點(diǎn)，并且使用最為廣泛。所以此次電機(jī)選擇優(yōu)先選擇Y系列。在選擇電機(jī)時(shí)，我們需要考慮工作負(fù)載的大小。通過相應(yīng)公式計(jì)算出電機(jī)所需的功率和轉(zhuǎn)速，然后查表選擇滿足條件的電機(jī)。本文中，送料部分采用鏈?zhǔn)絺鲃?。鋼管直徑?8mm，鋼管重量為60kg。送料裝置的工作周期20s，傳動速度1m/s。將上述的數(shù)據(jù)代入相應(yīng)的公式，得：計(jì)算最大負(fù)載：F=計(jì)算有效功率：P計(jì)算電機(jī)功率：P

故，額定功率為：P計(jì)算工作轉(zhuǎn)速：n所以，選用Y132S2?2。其輸出轉(zhuǎn)速為2900r/min。表1.1電機(jī)型號1.1.2傳動的設(shè)計(jì)鏈傳動的優(yōu)點(diǎn)在上文已進(jìn)行對比，不在詳述。圖1.3三排鏈輪的實(shí)物圖圖1.4三排鏈輪結(jié)構(gòu)示意圖圖1.5三排鏈輪三維建模圖（1）三排鏈輪參數(shù)的確定1）由上文得，選用Y132S2?2。2）由于電機(jī)輸出功率大，所以送料裝置的鏈傳動采用三排鏈輪。由于鏈節(jié)數(shù)通常是偶數(shù)，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，常取鏈輪齒數(shù)為奇數(shù)，并盡量與鏈節(jié)數(shù)互質(zhì)，故其齒數(shù)初選為13[15]。計(jì)算三排鏈的功率，見公式（1.1），參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》式9-15。圖1.6主動鏈齒數(shù)系數(shù)KP式中：由此可得P3）確定鏈條的型號和節(jié)距p。根據(jù)計(jì)算出的數(shù)據(jù)，并且查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》式9?16得知：Pca4）查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-1，確定鏈條節(jié)距p=38.1mm，型號24A?3。中心距對鏈的影響較大，中心距過小單位時(shí)間內(nèi)鏈條的繞轉(zhuǎn)次數(shù)過多，鏈條屈伸次數(shù)和循環(huán)次數(shù)增多，進(jìn)而加劇了鏈的磨損和疲勞，且易出現(xiàn)跳齒和脫鏈現(xiàn)象[15]。中心距過大，松邊垂度過大，傳動時(shí)造成送邊顫動[15]。參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》，列出如下公式aa列出后續(xù)公式，以便計(jì)算：L故L查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》，列出方程：a6)計(jì)算鏈速v，確定鏈所用的潤滑方式計(jì)算方程如下：v=通過計(jì)算可知v=0.124m/s。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖9?14圖1.7鏈的潤滑范圍選擇圖7）計(jì)算鏈輪軸上的Fp和FeFFF式中：（2）鏈輪參數(shù)的確定，鏈輪部分參數(shù)關(guān)系見圖1.8以及圖1.9，參數(shù)計(jì)算公式參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9?3以及表9?4。圖1.8滾子鏈鏈輪的主要尺寸圖1.9滾子鏈鏈輪的軸向齒廓尺寸1）三排鏈輪材料的選擇鏈輪需要足夠的力學(xué)性能。鏈輪材料選擇參考自表1.2。根據(jù)說明書給的鋼管的質(zhì)量等數(shù)據(jù)，初選三排鏈輪的材料為40鋼。熱處理方式為淬火和回火，適用于無劇烈振動和沖擊的鏈輪。表1.2鏈輪常用的材料以及齒面硬度2）d的計(jì)算公式如下所示：d=3）dadd對最大和最小分度圓直徑進(jìn)行整合，取d4）dfd5)LsL6)dgd7)rrr8)∝∝∝9）bf1b10）bab11)rxr12）bfnb式中：1.1.4送料部分的傳動軸設(shè)計(jì)送料部分的主軸與其他部分的不同。由于鋼管的規(guī)格各有不同,它們對捆扎的需求也不盡相同。所以傳動軸必須足夠長,但根據(jù)軸的力學(xué)性能可知，過長的軸在運(yùn)行時(shí)，可能會出現(xiàn)磨損，甚至因所受力過大，會出現(xiàn)裂紋。因此，為了防止出現(xiàn)這些現(xiàn)象，傳動裝置通過主傳動軸帶動另外兩個(gè)減速軸，分擔(dān)所受的力。。計(jì)算主傳動軸的彎矩和扭矩M=式中，帶入數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算得到M=1382N?m。（2）初選及校核直徑。主軸的直徑校核公式如下所示：d≥3式中：查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得，表1.3軸常見幾種材料的τT及A（3）數(shù)據(jù)校核，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖3?1，式15?6等。主軸的疲勞強(qiáng)度校核需要運(yùn)用如下公式：Sca=SσS計(jì)算結(jié)果為，τa=τm=4.79Mpa，Sσ=2.68S=1.3~1.5，用于材料均勻，載荷與應(yīng)力計(jì)算精確時(shí)[15]。S=1.5~1.8，用于材料不夠均勻，計(jì)算精確度較低時(shí)[15]。S=1.8~2.5，用于材料均勻性及計(jì)算精確度很低，或軸的直徑d>200mm時(shí)[15]。所以，取S=1.5。式中1.2計(jì)數(shù)部分的設(shè)計(jì)本文的鋼管自動打捆裝置能夠完成六角捆扎。因?yàn)榱抢υ煌瑢訑?shù)的鋼管數(shù)量是不同的，所以需要計(jì)數(shù)裝置輔助。圖1.10計(jì)數(shù)裝置示意圖在這里，我們需要在鋼管自動打捆裝置上安裝一個(gè)計(jì)數(shù)傳感器進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)傳感器安裝在送料裝置與儲管裝置的交界處。當(dāng)計(jì)數(shù)器工作時(shí)，每根鋼管從它下面經(jīng)過時(shí)都會觸發(fā)一次計(jì)數(shù)。同時(shí)，鋼管將被輸送到儲管裝置。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到一定數(shù)量的鋼管時(shí)，就會發(fā)出擋板翻轉(zhuǎn)的信號。1.3鋼管對齊部分的設(shè)計(jì)圖1.11軸向?qū)R裝置示意圖1.1.1軸向?qū)R裝置的設(shè)計(jì)軸向?qū)R裝置主要是為了減少鋼管在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)散亂等問題，提高打捆裝置的打捆效率。并且能夠減少鋼管因未對齊，互相碰撞，進(jìn)而造成鋼管管面損傷等問題。進(jìn)一步提高了鋼管打捆的質(zhì)量。軸向?qū)R裝置主要就是氣缸小車和支架，氣缸小車主要由氣缸和可以運(yùn)動的小車組成?？梢苿拥臍鈩有≤嚨臍飧装惭b在小車后方。相應(yīng)的為了能夠良好的完成軸向?qū)R，小車的前方安裝有直徑大于鋼管內(nèi)徑的桿。進(jìn)行對齊程序時(shí)，氣缸推動小車向前移動。實(shí)現(xiàn)鋼管的軸向?qū)R，減少鋼管進(jìn)入成形部分產(chǎn)生散亂狀況的幾率。同時(shí)，前方擋板的位置可以移動。本設(shè)計(jì)是為了滿足六角形打捆的要求。軸向?qū)R裝置的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，能夠減少減少鋼管在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)散亂以及鋼管因未對齊，互相碰撞，進(jìn)而造成鋼管管面損傷的問題。1.4鋼管自動打捆裝置的運(yùn)行流程鋼管自動打捆機(jī)主要由三部分構(gòu)成：送料部分，儲管部分，成形打捆部分。其中，送料部分是鋼管自動打捆裝置的第一步，所以該部分直接影響鋼管自動打捆裝置的工作效率，提高鋼管自動打捆裝置的工作效率主要是提高給送料部分的工作效率。在提高工作效率的同時(shí)，要保證送料的平穩(wěn)性，防止鋼管的滑動和散亂，并且減少對鋼管管面的損傷，對齊裝置將鋼管一端對齊，送入儲管部分；滑道和擋板負(fù)責(zé)將鋼管運(yùn)送至成形打捆部分；成形打捆部分負(fù)責(zé)調(diào)整鎖緊裝置，以適應(yīng)不同數(shù)量的鋼管，當(dāng)六角形成形后，打捆運(yùn)走。圖1.12打捆成形裝置示意圖首先，