本科论文-10吨超长拉拔机机构设计(编辑修改稿)

本科论文-10吨超长拉拔机机构设计(编辑修改稿)内容摘要：

冷拔的基本特点、拔管方式和分类 到了一定程度后的在制品为了消除加工硬化及其他需要在继续冷变形之前都要进行一系列准备工作 ，工序比较多；管料从投产到加工成成品通常要经过多次冷变形，而且整个生产过程往冷拔钢管生产的基本特点是：管料在冷变形前和累积冷变形量达往包含多个由准备工序和变形工序组成的从生产循环，循环往复，生产周期长，金属消耗大；设备多为单体布置，一般是间断性生产。 拉拔机的主要拔管方式有 4 种： 1）无芯棒拔制； 2）短芯棒拔制；3）长芯棒拔制； 4）游动芯棒拔制。 其中前两种在生产上应用的尤其普遍，无芯棒拔制用来减小钢管的外径，其他三种主要是用来压缩钢管的壁厚，同时也有一定的减径变形。 按传动方式分类，拔管机有链式、齿条 式、丝杠式、钢绳传动、液压传动、卷筒式等各种类型，其中以链式拔管机应用最为广泛。 按作业方式分类，拔管机可分为间歇式、半连续式和连续式三种。 拉拔机的工作原理及发展趋势 第二章 有关拉拔机的一些基本概念 9 拉拔机的拔制原理：设在头座上的拔模，可沿轨道移动的拉拔小车和与拉拔小车连接的牵引装置，牵引装置包括设在头座上的滑轮组，电机和与电机连接的减速器，滑轮组包括定滑轮、动滑轮和定滑轮，滑轮组上缠绕细钢丝绳，动滑轮上设有可对细钢丝绳的张紧力起调节作用的调节丝杠，细钢丝绳穿过定滑轮的一端连接拉拔小车的后端，穿过定滑轮 7 的另一端与设在轨道 8 前端的 小卷筒 15 连接，拉拔小车 9 的前端通过粗钢丝绳与安装在小卷筒一侧的大卷筒相连接，小卷筒的一端设有小齿轮，大卷筒的一端设有与小齿轮相啮合的大齿轮，大齿轮与减速器连接：拉拔小车包括车轮和车架，车架后端的两侧设有定楔块，两个定楔块相对的侧面上设有形状与定楔块相配合的动楔块，定楔块与动楔块在结合面上以燕尾槽形式滑动连接，拉拔小车的前端设有缠绕粗钢丝绳的滑轮，动楔块的前端通过可沿滑道移动的滑板连接在电液推杆的活塞杆上，电液推杆的缸体固定在拉拔小车上，其中动楔块由两个相同的板块相对组成，两个板块相对的侧面上均设有凹槽，凹 槽中设有夹钳口，两个夹钳口相对形成夹钳嘴，两个板块的前端均设有横向长孔，横向长孔通过销轴与滑板连接，销轴穿过横向长孔，当滑板通过销轴推动动楔块纵向移动时，也允许动楔块相对横向移动，带动两个板块上的夹钳口向内移动，使得夹钳口夹住管头；轨道上设有夹持装置，夹持装置包括 C 型支架和夹持钳， C 型支架上设有电磁铁，电磁铁的下端设有连接轴，夹持钳由两个相交的钳臂组成，两个钳臂的相交位置通过销轴与连接板活动连接，连接板固定在 C 型支架上，钳臂的上端通过连板与连接轴活动连接，控制连板的长度使其容易形成转动死点，即电磁铁失电时钳 臂落下处于夹持状态两个连板之间的夹角角度为 180。 ，这样，在两个钳臂上施加分开力时，两个连板相互顶死形成自锁机构，使得夹持钳能够夹紧管材，电磁铁得电时吸合，夹持钳的两个钳臂处于打开状态，另外在钳臂的下端凹槽内设有尼龙垫块；拔模内设有固定座，固定座通过螺栓与连接板连接，连接板通过螺栓固定在模座的一侧台阶上，模座连接连接板的一侧凹槽内设有定径模，另一侧凹槽内设有密封模，模座连接密封模的一侧通过螺栓与模盖板固定连接，定径模与密封模中间穿过管材，模座与润滑油管连接，润滑油管向定径模、模座、密封模和管材之间 的空隙输送高压油从而形成高压油腔，进而在管材燕山大学本科生毕业设计（论文） 10 与定径模之间形成润滑油膜，减少了管材与定径模之间的摩擦，减小了拉拔力。 发展方向： (1)随着拉拔机的数量和种类不断增加，制造拉拔机的企业，拉拔机行业内急需行业标准规范拉拔机的生产，来实现规范化及通用性。 (2)随着用户对拉拔机的个性化需求，各拉拔机制造企业需采用科学先进快速的设计方法，迅捷地满足用户需求。 (3)拉拔机的使用在我国已有一定的时间，拉拔机的设计应积极吸取各使用企业对拉拔机的反馈，并应用现代的计算机设计方法对拉拔机各个系统进行更加科学的优化设计， 提高可靠性。 近 20 年的工业生产与实际表明，采用冷拔工艺直接生产液压气动缸筒用管，技术先进可靠，具有较高的经济价值和社会效益。 拉拔机的生产将朝着高精度、重型化、自动化、绿色安全的方面发展，其中预应力框架式液压拉拔机将是未来发展的方向，拉拔机的系列化、标准化，通用性，可换性。 拉拔机与机架 拉拔机图及其工作原理示意图 第二章 有关拉拔机的一些基本概念 11 拉拔机的工作过程 拉拔机对坯管进行加工时，先将管材向拔模的模腔中推进，使管材从模腔中伸出一段以作为拉头部分，启动拉拔小车上的电液推杆，电液推杆的活塞杆伸出使夹钳口对管材 的拉头部分进行夹持，对管材施加初始的夹持力以防止拉拔开始时管材滑落，电机带动大齿轮与小齿轮转动，从而使小卷筒和大卷筒匀速转动，大卷筒收紧粗钢丝绳拉拔小车获得向前的作用力，小卷筒收紧细钢丝绳拉拔小车同时获得向后的作用力，由于向后的作用力小于向前的作用力拉拔小车获得向前牵引力，在拉拔小车的牵引下管材从模腔拉出；此时夹持装置的电磁铁处于得电吸合状态，夹持钳的两个钳臂在电磁铁作用下处于打开状态以便于拉拔小车通过，拉拔小车每通过一个夹持装置，接近开关就控制电磁铁失电使夹持钳的两个钳臂落下夹持管材，钳臂下端的尼龙垫块对 管材进行扶持以防止管材变形；同时电液推杆由吊挂在 C 型支架内与电路连接的滑线槽持续供电，可保证在整个拉拔过程中对管材的持续稳定的主动夹持力，不会产生拉脱现象；管材被全部拉出后，控制电液推杆使夹钳口打开，同时控制电磁铁使夹持钳打开进行卸料，卸下的管材从 C型支架的开口处滑下，然后对管材进行退火处理，更换模具以改变模口尺寸，燕山大学本科生毕业设计（论文） 12 重复上述步骤直至获得所需尺寸的成品。 机架的受力分析 拉拔小车与夹紧 第二章 有关拉拔机的一些基本概念 13 燕山大学本科生毕业设计（论文） 14 夹扶钳 1. 夹扶钳 第二章 有关拉拔机的一些基本概念 15 夹扶钳受力分 析 小齿轮加工图 ： 燕山大学本科生毕业设计（论文） 16 第二章 有关拉拔机的一些基本概念 17 小齿轮 3D 图 夹紧块加工图纸 燕山大学本科生毕业设计（论文） 18 钳臂的加工图纸 ： 第二章 有关拉拔机的一些基本概念 19 燕山大学本科生毕业设计（论文） 20 第三章 受力分析与设计公式推导 21 第 3 章 受力分析与设计公式推导 电机的选择 拉拔电机的选择 =10 吨 F=10100010=100000N =FV247。 (100060)=10000012247。 (100060)=20KW 卷筒所需的功率为 20KW 齿轮传动效率 1= 卷筒 2= 每对轴承的效率 3= 联 轴器 4= 总的传动效率 总 = = 电机的传动功率 =20247。 = 考虑到电机的效率，和其他的损耗 选取 30KW 的电机 返回电机的选择 =525KG 52510=5250N 材料为 Q235A 钢 钢的滑动摩擦系数 = =52500,.05= =100000=5000N =F60247。 （ 100060） = 电机的传动效率 =247。 = 拉拔电机的选择 =10 吨 燕山大学本科生毕业设计（论文） 22 F=10100010=100000N =FV247。 (100060)=10000012247。 (100060)=20KW 卷筒所需的功率为 20KW 传动装置的总效率 齿轮传动效率η 1= 卷筒η 2= 每对轴承的效率η 3= 联轴器η 4= 总的传动效率 总 =ηη 2η 3η 4= 电机的传动功率 =20247。 = 考虑到电机的效率，和其他的损耗 选取 30KW 的电机 返回电机的选择 小车的重量 =525KG 525 10=5250N 材料为 Q235A 钢 钢的滑动摩擦系数 = =52500,.05= 钢丝绳与轮的摩擦 =100000=5000N =F 60247。 （ 1000 60） = 电机的传动效率 =247。 = 钢丝绳的选取 拉拔力 10 吨 F=10 吨 =10000KG=100kN 由机械设计手册 选取钢丝绳最小破断力为 119kN 的钢丝 钢丝绳的直径为 D1=16mm 标准槽型 d= H= K= 第三章 受力分析与设计公式推导 23 加深槽型 d= H= K= 返回拉力为 5000N 细钢丝的直径为 D2=6mm 标准槽型 d= H= K= 加深槽型 d= H= K= 400mm 400mm n=12 n= 取 n=9 把其带入 所以小卷筒的直 径为 =426mm 800 n=60 n= 取 n=23 大卷筒的直径 =830 粗钢丝绳的直径为 16mm L=63m 齿轮的计算校核 选择材料，精度及参数 材料选择 直齿锥齿轮的齿加工多为刨齿 ,不宜采用硬齿面。 小齿轮用 40Cr,调质处理。 241HB～ 286HB。 选取平均硬度 260HB。 大齿轮选用 42simn, 调质处理。 217HB～255HB。 选取平均硬度 230HB。 燕山大学本科生毕业设计（论文） 24 )小齿轮选取 45钢，调制， =240HBS。 大齿轮选取 45钢，正火=200HBS,二者的差为 40HBS，合适。 2)选 8级精度，按 GB T 10095 3)选取齿轮 =23； = 23=， 圆整取 =74 实际齿数比 = 齿数比的误差 =% 在允许的范围。 4)螺旋角初选 =。 齿宽系数 =： B. 按齿面接触强度设计 按式 d 1) 确定载荷系数 K 由表 64 得使用系数 =。 估计圆周速度 v= , = ,得 Kv= = =[( + )] = 2) 计算转矩 = = 3) 区域系数 = 4) 重合度系数 因为 1，取 =1 = 5) 螺旋角系数 第三章 受力分析与设计公式推导 25 6) 查的接触疲劳极限应力 =590MPa， =470MPa 7) 由上面的数据带入得 =465 8) 圆周速度 v= = 9) 修正系数 = = Kv= 分度圆直径 465mm 10) 计算法向模数 = 圆整成标准 值为 20mm 11) 中心距 a= =1000mm 12) 之值改变很多，参数也不必修正 13) 分度圆直径 14) 齿宽 b= 475=380 , 1）重合度系数 =+ = 2）螺旋角系数 = 3）齿数当量 燕山大学本科生毕业设计（论文） 26 z1=,z2=81 4）查取齿形系数 =， = 5）查取修正力系数 =， = 6）计算弯曲应力 应力合适 联轴器的选择 联轴器的分类：刚性联轴器和挠性联轴器 刚性联轴器：不具有补偿性，但是结构简单，易制造，成本低，不需要维护 挠性联轴 器： 允许转子有单独的轴向位移，且相连两转子对中可有一定的偏差的联轴器 联轴器的的选择和计算 （ 1）选择类型 根据使用的要求和工作条件，参考一下几点 1）需传递的扭矩大小和性质以及对缓冲、减震方面的要求 对大功率的重载传动，可选用齿式联轴器；对有严重冲击载荷或要求消除轴系扭转震动的传动，可选用弹簧联轴器等具有较高弹性的联轴器 2）联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小 对于高速传动轴应选用平衡精度高的膜片联轴器（金属弹性元件挠性联轴器的一种）、齿式联轴器等。 3）两轴相对位移的大小和方向 当安装调整后难以保持两轴精确对中或工作中两轴将产生较大的附加位移时，应选取挠性联轴器；径向位移较大时选用滑块联轴器；角位移较大或相交两轴的链接可选用万向联轴器。 4）联轴器的可靠性和工作环境 通常由金属元件制成不需要润滑的联轴器比较可靠，需润滑的联轴器，其性能易受润滑完善程度的影响。 含有橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀性介质、光等比较敏感，而且容易老化。 5）联轴器的制造、安装、维护和成本 在满足使用性能的前提下，应选取装拆方便、维护简单、成本低的联轴器。 如夹壳联轴器可在不移动两轴的情 况下进行拆装，用于低速、刚。