自动弯管机装置及其电气设计
目录
引言 - 5 -
一、概述 - 6 -
二、弯管机的组成及工作原理 - 6 -
（一）弯管装置的分类及应用特点 - 6 -
（二）弯管机的组成及工作原理 - 7 -
三、弯管机传动装置设计 - 7 -
（一）弯管工件的工艺分析 - 8 -
（二）计算弯曲力矩 - 8 -
（三）电机选取 - 8 -
（四）传动件参数设计 - 9 -
（五）皮带轮与皮带的计算与选择 - 10 -
（六）蜗轮蜗杆减速机选型 - 11 -
（七）齿轮的计算与设计 - 13 -
（八）挡料架的结构设计 - 16 -
四、弯管机电气控制装置设计 - 16 -
（一）弯管机主要电器元件的选择 - 16 -
（二）弯管机控制电路设计 - 17 -
总结 - 19 -
参考文献 - 20 -
谢 辞 - 21 -
引言
随着工业的发展与农用大棚的普及，极大的提高了人们对于钢管的需求。随之而来的是大量的钢管需要弯曲。目前现状，市场上在售弯管设备基本上是液压式、数控式、以及机械式。这几种基本上设备体积比较大（4米左右），占地也比较多，最重要的是价格比较昂贵。大多数用户，尤其是小公司并不适用。本设计着重研发一种成本低,体积小,方便使用，操作简单的自动弯管机。然后利用对弯管机的不同的类型的改造，使得粗细不同的钢管都可以弯曲，达到想象中的形状，同时简化控制系统，以方便操作。
一、概述
随着现在工业的发展，各种设备、家具、车辆等都越来越多的适用这钢管结构。除了用于输油、输气、输 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
液，还用于构建框架、装饰等等。在品种、数量上对钢管制品的需求也越来越大，给导管的加工带来了不少的困难。市面上的数控弯管机也多是针对此类产品设计生产的。
然而，并不是所有场合都需要多功能智能化的弯管机。比如工程机械上的液压管道、发动机的燃油管道、机床的液压管道、健身器材管制框架等等。这些只需要简单的甚至手动型的弯管机就可以加工生产。简单的手动弯管机生产成本低，用户也比较能够接受。
但是一旦遇到需要大量弯曲钢管时，手动弯管机往往力不从心，且效率比较低。这也就促使本文所讲的自动弯管机的生成。它的出现大大减少了人力，使得大批量的弯管变得十分轻松。又因为自动弯管机操作简单，差错率比较低，所以一般用于工厂的大批量弯管和农用大棚弯管的加工。
二、弯管机的组成及工作原理
（一）弯管装置的分类及应用特点
弯管机根据原理不同分为滚弯式与缠绕式两种。如图2-1是滚弯式，图2-2所示是缠绕式。
图 2-1滚弯式 图2-2缠绕式
弯管装置使用方法：
1.预留出一段钢管，用挡料轮挡住。
2.用夹紧块夹住钢管，转动弯管模成型。
3.松开夹紧块，取出钢管，模具复位。检验管形，并校正。
4.重复第1步，直至加工完成为止。
缠绕式为了应对方管的弯曲，因为方管的硬度比较大，所以缠绕式结构较为复杂。滚弯式和缠绕式作用基本相同，但可用于比较难以弯曲的圆管。
（二）弯管机的组成及工作原理
电机的转动是整个装置的动力来源，通过蜗轮蜗杆、齿轮传动两级减速带动弯曲模转动。弯曲模是实现钢管折弯的执行机构，弯曲模携带钢管在水平面做旋转，挡料架挡住钢管，从而使钢管折弯。弯曲模转过的角度就是钢管折弯的角度。弯曲模的半径即使钢管折弯的弯曲半径。其主要主要组成机构如下。
图2-3 弯管机的主要组成机构
三、弯管机传动装置设计
弯管机传动装置的设计主要是根据工件弯曲所需扭矩以及折弯速度选择合适的电机，使其功率能满足折弯加工需要。电机转速最低也要1000转左右，而且电机直接输出扭矩也较小。所以，需要减速机构降低速度，提高扭矩。皮带传动、齿轮传动、减速机等是传统实用的减速机构。根据各种机构安装结构不同，组织安装方式，配备上主架、钣金、控制部分等即是一台弯管机设备。
（一）弯管工件的工艺分析
以φ30×2无缝钢管，材质10钢，为例。其最小弯曲半径为60mm,而钢管的最小的半径为60mm，最大为100mm，并且要求钢管不会出现裂开，变形的情况。其工件如图3-1是最小弯曲半径为60mm的小弯管，图3-2是最小弯曲半径为100mm的大弯管。
图 3-1小弯管 图3-2 大弯管
（二）计算弯曲力矩
(3-1)
其中， 弹性应力用符号 表示,钢管内径用符号r表示,钢管壁厚用符号t表示,屈服应力用符号 表示,中性层的弯曲半径用符号 表示。
=2346 Nm
（三）电机选取
弯管机工作时，弯曲模转速为8r/min
输出功率P工=M* = 2kw (3-2)
电机功率P= (3-3)
其中， =0.96、 =0.9、 =0.99、 =0.97、 =0.98，分别为带传动、蜗轮传动、联轴器、齿轮传动、轴承的传动效率。则
P= =2.5 KW
为了使设备能弯曲更大管径或更大壁厚的钢管，电机的选择需要较大的功率。为弯曲精度，电机需呀选择用制动电机，转速中速。综合考虑，选用YEP132S-6型号的制动电机，其性能参数见表3-1。
表3-1 YEP132-6性能参数表
（四）传动件参数设计
电机转速960r/min ，弯曲模转速8r/min，
所以 ，总传动比 i =960/8=120。
皮带传动可选传动比为1～~4，取i1=2.5；蜗轮蜗杆减速机可选传动比比较大，选取较小值i2=16以保证蜗轮的寿命。齿轮传动比可选1~5 ,取齿轮传动比i3=3。i=i1×i2×i3=120。
取z=3
（六）蜗轮蜗杆减速机选型
减速机参数见表3-2。
表3-2 主要参数
（七）轴半径的相关计算和实践校准
轴半径的相关计算：
(3-8)
图3-6，3-7为大、小齿轮的结构及尺寸。
接触器CJ-16中，CJ表示：交流接触器，16表示额定工作电流。它多被用于电力的开端和控制，也常被用为中间继电器配合主电路使用，优点是在控制弱电流上有较强的控制力。
引言 - 5 -
一、概述 - 6 -
二、弯管机的组成及工作原理 - 6 -
（一）弯管装置的分类及应用特点 - 6 -
（二）弯管机的组成及工作原理 - 7 -
三、弯管机传动装置设计 - 7 -
（一）弯管工件的工艺分析 - 8 -
（二）计算弯曲力矩 - 8 -
（三）电机选取 - 8 -
（四）传动件参数设计 - 9 -
（五）皮带轮与皮带的计算与选择 - 10 -
（六）蜗轮蜗杆减速机选型 - 11 -
（七）齿轮的计算与设计 - 13 -
（八）挡料架的结构设计 - 16 -
四、弯管机电气控制装置设计 - 16 -
（一）弯管机主要电器元件的选择 - 16 -
（二）弯管机控制电路设计 - 17 -
总结 - 19 -
参考文献 - 20 -
谢 辞 - 21 -
引言
随着工业的发展与农用大棚的普及，极大的提高了人们对于钢管的需求。随之而来的是大量的钢管需要弯曲。目前现状，市场上在售弯管设备基本上是液压式、数控式、以及机械式。这几种基本上设备体积比较大（4米左右），占地也比较多，最重要的是价格比较昂贵。大多数用户，尤其是小公司并不适用。本设计着重研发一种成本低,体积小,方便使用，操作简单的自动弯管机。然后利用对弯管机的不同的类型的改造，使得粗细不同的钢管都可以弯曲，达到想象中的形状，同时简化控制系统，以方便操作。
一、概述
随着现在工业的发展，各种设备、家具、车辆等都越来越多的适用这钢管结构。除了用于输油、输气、输 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
液，还用于构建框架、装饰等等。在品种、数量上对钢管制品的需求也越来越大，给导管的加工带来了不少的困难。市面上的数控弯管机也多是针对此类产品设计生产的。
然而，并不是所有场合都需要多功能智能化的弯管机。比如工程机械上的液压管道、发动机的燃油管道、机床的液压管道、健身器材管制框架等等。这些只需要简单的甚至手动型的弯管机就可以加工生产。简单的手动弯管机生产成本低，用户也比较能够接受。
但是一旦遇到需要大量弯曲钢管时，手动弯管机往往力不从心，且效率比较低。这也就促使本文所讲的自动弯管机的生成。它的出现大大减少了人力，使得大批量的弯管变得十分轻松。又因为自动弯管机操作简单，差错率比较低，所以一般用于工厂的大批量弯管和农用大棚弯管的加工。
二、弯管机的组成及工作原理
（一）弯管装置的分类及应用特点
弯管机根据原理不同分为滚弯式与缠绕式两种。如图2-1是滚弯式，图2-2所示是缠绕式。
图 2-1滚弯式 图2-2缠绕式
弯管装置使用方法：
1.预留出一段钢管，用挡料轮挡住。
2.用夹紧块夹住钢管，转动弯管模成型。
3.松开夹紧块，取出钢管，模具复位。检验管形，并校正。
4.重复第1步，直至加工完成为止。
缠绕式为了应对方管的弯曲，因为方管的硬度比较大，所以缠绕式结构较为复杂。滚弯式和缠绕式作用基本相同，但可用于比较难以弯曲的圆管。
（二）弯管机的组成及工作原理
电机的转动是整个装置的动力来源，通过蜗轮蜗杆、齿轮传动两级减速带动弯曲模转动。弯曲模是实现钢管折弯的执行机构，弯曲模携带钢管在水平面做旋转，挡料架挡住钢管，从而使钢管折弯。弯曲模转过的角度就是钢管折弯的角度。弯曲模的半径即使钢管折弯的弯曲半径。其主要主要组成机构如下。
图2-3 弯管机的主要组成机构
三、弯管机传动装置设计
弯管机传动装置的设计主要是根据工件弯曲所需扭矩以及折弯速度选择合适的电机，使其功率能满足折弯加工需要。电机转速最低也要1000转左右，而且电机直接输出扭矩也较小。所以，需要减速机构降低速度，提高扭矩。皮带传动、齿轮传动、减速机等是传统实用的减速机构。根据各种机构安装结构不同，组织安装方式，配备上主架、钣金、控制部分等即是一台弯管机设备。
（一）弯管工件的工艺分析
以φ30×2无缝钢管，材质10钢，为例。其最小弯曲半径为60mm,而钢管的最小的半径为60mm，最大为100mm，并且要求钢管不会出现裂开，变形的情况。其工件如图3-1是最小弯曲半径为60mm的小弯管，图3-2是最小弯曲半径为100mm的大弯管。
图 3-1小弯管 图3-2 大弯管
（二）计算弯曲力矩
(3-1)
其中， 弹性应力用符号 表示,钢管内径用符号r表示,钢管壁厚用符号t表示,屈服应力用符号 表示,中性层的弯曲半径用符号 表示。
=2346 Nm
（三）电机选取
弯管机工作时，弯曲模转速为8r/min
输出功率P工=M* = 2kw (3-2)
电机功率P= (3-3)
其中， =0.96、 =0.9、 =0.99、 =0.97、 =0.98，分别为带传动、蜗轮传动、联轴器、齿轮传动、轴承的传动效率。则
P= =2.5 KW
为了使设备能弯曲更大管径或更大壁厚的钢管，电机的选择需要较大的功率。为弯曲精度，电机需呀选择用制动电机，转速中速。综合考虑，选用YEP132S-6型号的制动电机，其性能参数见表3-1。
表3-1 YEP132-6性能参数表
（四）传动件参数设计
电机转速960r/min ，弯曲模转速8r/min，
所以 ，总传动比 i =960/8=120。
皮带传动可选传动比为1～~4，取i1=2.5；蜗轮蜗杆减速机可选传动比比较大，选取较小值i2=16以保证蜗轮的寿命。齿轮传动比可选1~5 ,取齿轮传动比i3=3。i=i1×i2×i3=120。
取z=3
（六）蜗轮蜗杆减速机选型
减速机参数见表3-2。
表3-2 主要参数
（七）轴半径的相关计算和实践校准
轴半径的相关计算：
(3-8)
图3-6，3-7为大、小齿轮的结构及尺寸。
接触器CJ-16中，CJ表示：交流接触器，16表示额定工作电流。它多被用于电力的开端和控制，也常被用为中间继电器配合主电路使用，优点是在控制弱电流上有较强的控制力。
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