60噸拉管機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本科論文本科論文目錄TOC\o"1-3"\h\u13537摘要 II本科論文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引言進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著各種行業(yè)的發(fā)展，拉管機(jī)的需求市場(chǎng)和功能要求也越來越高，越來越多的人開始研究拉管機(jī)的設(shè)計(jì)。目前拉管機(jī)的拉拔力普遍不高，拉拔出的棺材質(zhì)量存在一定的問題，光潔度不夠，有油斑，裂紋等缺陷，于是本文選取了結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。60噸超長(zhǎng)拉管機(jī)是屬于鋼絲繩拉管機(jī)中的一種，主要應(yīng)用于管材成型的拉拔。該拉管機(jī)主要的結(jié)構(gòu)和裝置有C形支架，滑道，夾扶鉗，滑輪，張緊裝置，頭座，拉拔小車裝置，輔助裝置等，該拉管機(jī)適用于鋼管拉拔，在降低拉拔力后可以應(yīng)用于銅管和鋁管的拉拔。根據(jù)市場(chǎng)需求，直接拉拔成型，提高生產(chǎn)率以滿足市場(chǎng)需求。隨著當(dāng)今社會(huì)的高速發(fā)展，拉管機(jī)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，越來越多的人開始注意到它的重要性。因此，當(dāng)我們研究管材成型機(jī)理的同時(shí)，用拉管機(jī)可以更好的實(shí)現(xiàn)管材成型的工作，并且在未來的發(fā)展中，可以更好的對(duì)拉管機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新，使得到的管材質(zhì)量更好，應(yīng)用的更廣泛。1緒論1.1課題背景冷拔是用熱軋、焊管或冷軋后的各種長(zhǎng)度不同的管材作為坯料，配合管材。在現(xiàn)階段，在當(dāng)代社會(huì)高精度薄壁管運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域之中隨處見。不同領(lǐng)域的使用需要不同的標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)其的加工要用不同的芯棒，常溫常壓下在實(shí)際生產(chǎn)用拉管機(jī)進(jìn)行拔模后，會(huì)產(chǎn)生塑變現(xiàn)象。塑性變形的冷加工，不需要切削的拉拔工藝，對(duì)生產(chǎn)高質(zhì)量的管有很強(qiáng)的要求針對(duì)此我選擇了此課題。1.2拉管機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r1.2.1國(guó)內(nèi)外拉管機(jī)的發(fā)展史管材拉拔生產(chǎn)中管機(jī)的作用尤為重要，它的工作原理是改變管的直徑的辦法進(jìn)而來生產(chǎn)符合要求的管徑。與此同時(shí)進(jìn)行了大量對(duì)于高速拉拔的的研究改進(jìn)和在研究的正向循環(huán)，并因此成功地制造了符合現(xiàn)代生產(chǎn)需要的多模式高速連續(xù)管拉絲機(jī)，鏈?zhǔn)焦芾z機(jī)和盤式管拉絲機(jī)等大大的提高了生產(chǎn)的效率，使拉拔機(jī)進(jìn)入了嶄新的篇章。高速拉線機(jī)的拉拔速度達(dá)到80m/s；圓盤拉管機(jī)可生產(chǎn)φ40～50mm以下的管材，最大圓盤直徑為φ3m，拉拔速度可達(dá)25m/s，最大管長(zhǎng)為6000m以上；實(shí)際生產(chǎn)中的拉管機(jī)已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化從與之前的人工供料到現(xiàn)在的自動(dòng)供料、從以前的人工穿模到現(xiàn)在的程序穿模不需要人力勞動(dòng)的自動(dòng)套芯桿、機(jī)械化智能化自動(dòng)咬料和掛鉤等。此外，還有還產(chǎn)生了一系列輔助的設(shè)備比如用于成品管材和棒材的連續(xù)拉伸和矯直機(jī)等。1.2.2國(guó)內(nèi)外拉管機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)伴隨著國(guó)內(nèi)外鋁合金管的快速興起和發(fā)展，高精度冷拔鋁合金管必將取代鋼管在生活的各個(gè)領(lǐng)域。高精度冷拔鋁合金管的制造商們可以提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，中國(guó)應(yīng)在高精度冷拔管制造業(yè)中走向中國(guó)智造來應(yīng)對(duì)激烈的市場(chǎng)。要不斷的學(xué)習(xí)提高自身工藝和技術(shù)，走集約化大生產(chǎn)之路，降低成本來為人民帶來更多的實(shí)惠。管材拉拔有圖示幾種方法：圖1.1常見的拉拔方法本科論文PAGEPAGE6本科論文2拉管機(jī)簡(jiǎn)介2.1拉管機(jī)的基本結(jié)構(gòu)基本上由拉拔小車、拉模、卷筒、鋼絲繩、C形架等，在下面的設(shè)計(jì)中主要從這幾面出發(fā)來進(jìn)行。圖2.1拉管機(jī)圖2.2拉管機(jī)初步方案論證表2.1相同拉拔力的三種拉管機(jī)的性能比較項(xiàng)目鏈?zhǔn)嚼軝C(jī)液壓拉管機(jī)液壓鋼絲繩組合式拉管機(jī)主電機(jī)功率不能全部發(fā)揮,裝機(jī)功率偏大能全功率發(fā)揮,裝機(jī)功率小能全功率發(fā)揮,裝機(jī)功率小最大拉拔力固定不能變化自動(dòng)變化,拉拔力很大隨負(fù)載變化,低速時(shí)拉拔力很大最大拉拔速度不能高高比較高生產(chǎn)效率低高高產(chǎn)品質(zhì)量不高很高比較高使用操作方便很方便很方便保養(yǎng)維護(hù)因機(jī)械裝置多,很不方便很方便很方便設(shè)備重量重輕最輕設(shè)備價(jià)格低高略高于鏈?zhǔn)嚼螜C(jī)根據(jù)上表相同拉拔力的三種拉管機(jī)的性能比較，得到拉管機(jī)的初步方案論證。（1）拉管機(jī)主要由主電機(jī)泵組，模座，油箱，油缸，控制閥，牽引小車，發(fā)動(dòng)機(jī)座，鋼絲繩滑輪組等組成。以床的本身作為機(jī)架，拉模座要與機(jī)座相連接。床身的上方有導(dǎo)軌設(shè)計(jì)，導(dǎo)軌上方有拉拔的小車，

機(jī)座上安裝著兩個(gè)油缸的動(dòng)力源，布置在床身兩邊，與床身的導(dǎo)軌平行。其他機(jī)構(gòu)都等組合成整體部件安裝在機(jī)座上。（2）這種拉管機(jī)利用液壓系統(tǒng)來代替了傳統(tǒng)鏈輪，優(yōu)點(diǎn)之一就是體積小、重量輕。因此在很大程度大大減輕了重量，便于調(diào)試。液壓拉管機(jī)的動(dòng)力源主恒功率變量泵，能夠充分的利用電機(jī)功率，因此裝機(jī)功率比同規(guī)格的鏈?zhǔn)嚼軝C(jī)性能更優(yōu)更好。恒功率變量系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)就是能根據(jù)拉拔荷載自動(dòng)進(jìn)行調(diào)優(yōu)和改變速度，因此拉拔效率比鏈?zhǔn)嚼軝C(jī)更高更符合生產(chǎn)需要。液壓拉管機(jī)的液壓系統(tǒng)，由于具備以上種種優(yōu)點(diǎn)。因此，產(chǎn)品的質(zhì)量要好于目前的鏈?zhǔn)嚼軝C(jī)。利用鋼絲繩的倍率來實(shí)現(xiàn)拉拔長(zhǎng)度的確定，采用普通的單級(jí)油缸即能滿足使用。因此，整體設(shè)備的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前使用的液壓拉管機(jī)。通過拉拔力、生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量等相關(guān)比較，本設(shè)計(jì)選用液壓鋼絲繩組合式拉管機(jī)。2.2.1設(shè)計(jì)拉管機(jī)運(yùn)行路線利用繪制草圖來進(jìn)行力分析。本次設(shè)計(jì)時(shí)選用的是無(wú)芯棒空拉薄壁管，根據(jù)資料文獻(xiàn)內(nèi)容中的有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。設(shè)計(jì)拉模。拉拔小車本身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過分析對(duì)比鏈?zhǔn)嚼軝C(jī)、優(yōu)缺點(diǎn)之后，本次設(shè)計(jì)中選擇的是鋼絲繩拉管機(jī)。拉管機(jī)中各機(jī)構(gòu)部位的潤(rùn)滑和密封。2.3管材拉拔時(shí)所需要的潤(rùn)滑2.3.1各種管材拉拔時(shí)鎖用的潤(rùn)滑劑（1）鋼管拉拔的潤(rùn)滑：鋼管的拉拔，先酸洗，除去氧化皮，為潤(rùn)滑膜的依附提供條件。然后經(jīng)表面處理產(chǎn)生潤(rùn)滑膜，可滿足拉拔工藝的要求。高精度管材的拉拔的過程中，潤(rùn)滑好是保證生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品的必要因素。

（2）鋁制管拉拔的潤(rùn)滑：使用高粘度的油，甚至需要加入適量的油性添加劑、極壓添加劑和抗氧劑等。這樣拉拔出的鋁管才能夠更光潔，拉拔的速度也會(huì)有一定影響，我們需要降低拉管速度，選擇合適的速度來拉管。潤(rùn)滑時(shí)，油的粘度要高，這樣拉制的鋁管光潔度高，也能保持良好的潤(rùn)滑環(huán)境。（3）銅制管材拉拔的潤(rùn)滑：最早是采用一般全損耗系統(tǒng)用油來潤(rùn)滑，但產(chǎn)品質(zhì)量差，達(dá)不到預(yù)期的要求，于是后來，為改善制品質(zhì)量，采用了植物油來進(jìn)行潤(rùn)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，首先是環(huán)境比較骯臟，拉制出的銅管本身會(huì)產(chǎn)生一些油斑，所以再后來，人們找到了水基潤(rùn)滑劑，這種潤(rùn)滑劑使用后，銅管拉制出的效果比較好，質(zhì)量高，符合人們的需求，隨著拉拔設(shè)備的發(fā)展，對(duì)潤(rùn)滑要求也越來越高，會(huì)生產(chǎn)出更多類型的潤(rùn)滑劑。無(wú)論采用何種潤(rùn)滑劑，都應(yīng)該具備的性能：

1）有比較好的潤(rùn)滑性能，減少設(shè)備的摩擦損耗以及產(chǎn)生裂紋，斷裂等缺陷，這樣可以保證產(chǎn)品質(zhì)量和表面光潔程度。

2）很少產(chǎn)生油斑，可以保證觀察拉制后表面光潔程度，達(dá)到人們要求。

3）不會(huì)使管材發(fā)生顏色變化，比較容易清理管材上的垃圾殘留物。

4）對(duì)銅管管材本身的各種性能不產(chǎn)生影響，表面的質(zhì)量達(dá)到所需要求。2.4鋼管生產(chǎn)質(zhì)量的影響因素2.4.1空拔時(shí)鋼管產(chǎn)生縱裂的影響因素配料中各成分比例，尤其是一些雜質(zhì)元素的影響。設(shè)計(jì)的不合理工藝，生產(chǎn)流程中的不當(dāng)操作。3、管材外徑的大小與管材壁厚之比的影響。4、潤(rùn)滑油的種類，潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑效果的影響。2.4.2防止空拔時(shí)鋼管縱裂的方法針對(duì)以上影響因素，有效措施是，處理好配料中各成分比例，去除一些雜質(zhì)元素，制定比較合理，能夠使管材順利拔出的設(shè)計(jì)工藝，改進(jìn)生產(chǎn)中的熱處理方式，選擇比較好的潤(rùn)滑油種類，提升潤(rùn)滑效果。2.4.3空拔時(shí)鋼管產(chǎn)生橫裂的影響因素空拔時(shí)鋼管產(chǎn)生橫裂的地方常常發(fā)生在鋼管的定徑帶處，管材在此處外部受到壓力作用，內(nèi)部受到壓強(qiáng)作用，當(dāng)基本拉應(yīng)力小于外層上的工作拉應(yīng)力時(shí)，管材的外表面就很有可能產(chǎn)生橫裂裂紋，管材的本身缺陷導(dǎo)致其塑性不高，加工時(shí)的硬化程度高，產(chǎn)生不可避免的應(yīng)力集中，這樣就會(huì)使得管材產(chǎn)生橫裂裂紋的可能性加大。2.4.4防止空拔時(shí)鋼管橫裂的方法減少管材產(chǎn)生橫裂方面缺陷的措施為：1、管材坯料的初期篩選過程中，去除那些不合格的管材坯料，保證管材坯料自身機(jī)械強(qiáng)度好，不易產(chǎn)生應(yīng)力集中，必要時(shí)可先進(jìn)行打磨處理。2找尋最佳的設(shè)計(jì)工藝和退火工藝，在生產(chǎn)操作過程中，要保證快準(zhǔn)穩(wěn)，合理正確的操作。3、進(jìn)行酸洗時(shí)要徹底，調(diào)節(jié)好濃度，保證管材坯料要去除氧化皮要均勻而又徹底。在潤(rùn)滑工程中，選用比較好的潤(rùn)滑劑，比如：水基潤(rùn)滑劑，這樣才能保證管材的質(zhì)量問題。4、控制管材坯料壁厚，在生產(chǎn)過程中，要加強(qiáng)管材的壁厚檢查，可以選擇在設(shè)計(jì)工序中專門加一道管材壁厚檢查，使得每一份管材都能達(dá)到要求。2.5常見的鋼管拉拔力的影響因素及分析2.5.1模錐角對(duì)拉拔力的影響經(jīng)過對(duì)管材拉拔力的測(cè)試之后，發(fā)現(xiàn)有兩種因素與模錐角對(duì)拔拉拔力的影響有關(guān)，其中第一個(gè)因素是，的增加，由下圖可以看出，它的變形區(qū)域的長(zhǎng)度在不斷減少，它在工作過程中的摩擦面減小。第二個(gè)因素為：增加，正壓力在其水平方向的分力會(huì)因此而增加，同時(shí)拉拔時(shí)，在入口處的鋼管上彎曲變形的程度會(huì)加大，因而會(huì)導(dǎo)致拉拔力的增加。試驗(yàn)的結(jié)果表明，在這里會(huì)存在一個(gè)的角度范圍，這時(shí)拉拔力最小。如圖所示可以看到，模錐角在14°時(shí)，拉拔力是最小的。圖2.2拉拔力隨模錐角的變化2.5.2摩擦系數(shù)對(duì)拉拔力的影響圖3.3是在尺寸，工作環(huán)境等其他條件不變的情況下，設(shè)備在工作過程中自變量為摩擦系數(shù)，因變量為力的變化，由此為依據(jù)來建立分析模型后描繪的曲線，由下圖可以看的出來：拉拔力隨摩擦系數(shù)的增加而線性增大。那么我們?cè)谏a(chǎn)過程中能夠怎樣減小摩擦系數(shù)，以降低拉拔力是我們非常迫切需要考慮的地方。主要的措施方法是提高模具中的內(nèi)錐面的加工質(zhì)量、采取可靠的潤(rùn)滑等措施。圖3.3拉拔力隨摩擦系數(shù)的變化2.5.3管材壁厚對(duì)拉拔力的影響圖2.4拉拔力隨壁厚的變化如上圖所示，在設(shè)備工作環(huán)境等其他條件不變的情況下，設(shè)備在工作過程中自變量為管材壁厚，因變量為拉拔力的變化，由此為依據(jù)來建立分析模型后描繪的曲線，由下上圖可以看的出來：拉拔力隨管材壁厚的增加而線性增大。2.5.4拉拔速度對(duì)拔值力的影響圖2.5拔值力隨拉拔速度的變化如上圖可以看出，在尺寸，工作環(huán)境等其他條件不變的情況下，設(shè)備在工作過程中自變量為拉拔的速度，因變量為拉拔力的變化，由此為依據(jù)來建立分析模型后描繪的曲線，由上圖結(jié)果可以看的出來：起始階段拉拔力隨拉拔的速度的增加而增大的程度非常明顯。而在拉拔速度不斷增加后，拉拔力的變化變得穩(wěn)定。也就是說拉拔的速度對(duì)拉拔力的影響不是那么明顯。我們?cè)趯?shí)際拉拔過程中，要用比較慢的拉拔速度，防止拉拔力過大而導(dǎo)致管材的突然斷裂。2.5.5拉拔過程中拉拔力的變化情況圖2.6拉拔過程中拉拔力的變化情況如上圖可以看出，拉拔力在拉拔過程的變化，那么經(jīng)過分析我們可以將其分以下三個(gè)階段：起始階段：管材與模具慢慢發(fā)生接觸后，會(huì)產(chǎn)生阻礙摩擦力，因此拉拔力會(huì)隨之變大，圖中曲線最初的拉拔力隨著時(shí)間逐漸增大的區(qū)段正好可以解釋并與之相對(duì)應(yīng)。流動(dòng)階段：鋼管與模具完全接觸后，金屬之間由于物理作用，分子之間的作用力發(fā)生變化，會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)的現(xiàn)象，這種階段不穩(wěn)定，金屬的流動(dòng)會(huì)使拉拔力變得越來越小，圖中曲線的上下抖動(dòng)區(qū)段與之相對(duì)應(yīng)；穩(wěn)定階段：在拉拔過程的加深之后，金屬因?yàn)榱鲃?dòng)，越來越穩(wěn)定，而拉拔力也會(huì)穩(wěn)定下來，其大小方向不會(huì)再發(fā)生變化，正如圖中曲線中對(duì)應(yīng)的平直區(qū)段。2.6拉管過程注意的問題在拉管機(jī)啟動(dòng)時(shí)過程中，由于拉拔力比較大，拉拔速度越快越會(huì)使拉拔力慢慢變小，因?yàn)槠渥璧K的摩擦力變小了，本身的管材坯料在進(jìn)行拉拔的時(shí)候，自身存在著各種缺陷，表面有殘留物依附等，容易造成應(yīng)力集中，達(dá)不到我們的要求。而這些最終都會(huì)對(duì)拉管機(jī)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。在拉管過程中，鋼絲繩的張力最主要的控制量，只有保證鋼絲繩的張力在某一范圍內(nèi)變化，這樣才能保證拉管機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。本科論文PAGEPAGE63拉拔原理與拉拔力的計(jì)算3.1拉拔的基本原理3.1.1拉拔的實(shí)質(zhì)拉拔：拉拔工藝就是以克服原來的屈服點(diǎn)強(qiáng)度的拉應(yīng)力強(qiáng)行拉管，將金屬坯料從模具孔中拉出，達(dá)到我們所需要的尺寸。3.1.2拉拔的金屬學(xué)原理拉拔鋼管的工藝屬于冷加工類別，工作原理就是要求在遠(yuǎn)低于金屬的再結(jié)晶溫度的溫度下工作才可以實(shí)現(xiàn)冷拔。由BailyHirsch公式：流應(yīng)變力Mpa；無(wú)加工硬化時(shí)的流應(yīng)變力G：切變彈性模量：平均錯(cuò)位密度：常數(shù)，約為0.5由公式可知金屬的流變應(yīng)力(即強(qiáng)度)與位錯(cuò)密度的平方根成正比，它反映了形變時(shí)加工硬化的實(shí)質(zhì)。通過冷拔加工金屬內(nèi)部位錯(cuò)密度增加、位錯(cuò)可動(dòng)性降低，因而金屬材料硬度、強(qiáng)度提高。3.1.3拉拔的力學(xué)原理在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，通過選好形狀、尺寸的模具，鋼管在拉拔力作用下發(fā)生塑性變形。目前，在實(shí)際生產(chǎn)中的拉拔方法大致分為減少管拉拔，減少外壁管拉拔和減少內(nèi)壁管拉拔這三種(如下圖3.1所示) 圖3.1冷拔鋼管的變形及受力情況圖1——外模2——鋼管3——內(nèi)模從圖3.1中可以看出，冷拔加工，拉拔力p的作用，正壓力N的作用，以及摩擦力F的作用下發(fā)生變形，拔管過程中金屬處于一向拉應(yīng)力和兩向壓應(yīng)力狀。拉應(yīng)力是在拉拔過程中的最大主應(yīng)力，而壓應(yīng)力則是在拉拔過程中的最小主應(yīng)力，兩者符號(hào)正好相反，查的資料可知塑性方程式 其中——最大主應(yīng)力，Mpa——最小主應(yīng)力，Mpa——中間主應(yīng)力的影響系數(shù)，在1——1.5之間——單向拉仲時(shí)的屈服極限，Mpa由上式可知變形過程中任一方間的主應(yīng)力，其絕對(duì)值都不會(huì)大于，所以冷拔的變形抗力是在實(shí)際生產(chǎn)中要比其他工藝要低。但是相對(duì)應(yīng)的在拉制過程中存在拉應(yīng)力，這會(huì)導(dǎo)致變形時(shí)金屬會(huì)有非常差的塑性，拉拔比較困難。3.2拉拔力的相關(guān)計(jì)算3.2.1空拔鋼管拉拔力的計(jì)算別爾林采用設(shè)軸間主應(yīng)力的力方向和模孔軸線平行，在變形區(qū)中取長(zhǎng)度為dx的環(huán)狀單元體，列出單元體的力平衡微分方程式通過推導(dǎo)得出的拉拔應(yīng)力計(jì)算公式為3.2.2計(jì)算拉拔力的經(jīng)驗(yàn)公式以無(wú)芯棒空拉薄壁管——葉梅利亞年科·阿里舍夫斯基公式（1）（2）（3）（4）可得拉拔力4拉管機(jī)參數(shù)、構(gòu)件選型4.1拉管的原理分析查找資料后，做出如下圖紙，對(duì)拉管原理進(jìn)行描述：圖4.1拉拔原理示意圖傳動(dòng)路線如上圖所示。在進(jìn)行拉拔管的時(shí)候，首先要啟動(dòng)電機(jī)，通過皮帶，減速器將動(dòng)力傳遞卷筒，從而帶動(dòng)鋼絲繩，帶動(dòng)拉拔小車。在回程過程中，首先對(duì)啟動(dòng)返回電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，通過皮帶傳遞動(dòng)力，由小卷筒帶動(dòng)拉拔小車，來進(jìn)行返程運(yùn)動(dòng)。4.2基本參數(shù)的確定4.2.1鋼絲繩選擇型號(hào)本次設(shè)計(jì)的鋼絲繩經(jīng)查表后確定其代號(hào)為光面鋼絲繩NAT。它的股芯為金屬絲股芯，能夠承受足夠大的拉拔力。查資料可知鋼絲繩結(jié)構(gòu)代號(hào)為填充式鋼絲繩FI。其中代號(hào)中629的含義是外層股數(shù)與每個(gè)外層股中鋼絲的數(shù)量的乘積，并帶有鋼絲繩相應(yīng)股對(duì)應(yīng)的標(biāo)記。4.2.2拉拔鋼絲繩直徑的計(jì)算與選擇直徑可由鋼絲繩最大工作靜拉力按下式確定d：鋼絲繩最小直徑C：選擇系數(shù)，S：鋼絲繩最大工作靜拉力S=N，牽引繩n選n=5查手冊(cè)取C=0.009取運(yùn)用剛才的計(jì)算可以計(jì)算得出返回過程中的鋼絲繩的直徑為d=10mm4.2.3卷筒型號(hào)選擇卷筒名義直徑：與該機(jī)構(gòu)工作的級(jí)別，鋼絲繩結(jié)構(gòu)都有關(guān)的系數(shù)，查閱資料選取合適尺寸=37，d=22mm=hd=814，取=828mm長(zhǎng)度雙聯(lián)卷筒：卷筒中有螺紋槽的部分長(zhǎng)度，取=1317mm：無(wú)繩槽的卷筒端部尺寸，取32.5mm：中間光滑部分長(zhǎng)度，根據(jù)鋼絲繩允許偏斜角度確定。=83mm得卷筒軸校核（45鋼），取4.2.4選擇電機(jī)型號(hào)首先明確電機(jī)負(fù)載的類別：要求負(fù)載平穩(wěn)。在電機(jī)啟動(dòng)中對(duì)制動(dòng)沒有特殊的要求的，且能夠長(zhǎng)期運(yùn)行的機(jī)械。查文獻(xiàn)資料可得，17-38YR系列異步電動(dòng)機(jī)的相關(guān)型號(hào)及參數(shù)。17-38YRY系列三相異步電機(jī)，它的定子繞組接法是三角形接法，它的轉(zhuǎn)子繞組接法為Y型接法，使用B3方式進(jìn)行安裝使用。由電機(jī)參數(shù)型號(hào)進(jìn)行傳動(dòng)比計(jì)算，查資料可知皮帶參數(shù)是普通V帶，C型皮帶皮帶傳動(dòng)比：小帶輪節(jié)圓直徑：大帶輪節(jié)圓直徑：彈性滑動(dòng)系數(shù)b)減速器傳動(dòng)比ZSY355-80-4ZSY：三級(jí)減速器Y：硬齒面355：低速級(jí)中心距：22~100故電機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)過計(jì)算，查資料可知，選擇同步轉(zhuǎn)速選擇電機(jī)型號(hào)為:YR225M2-8，該電機(jī)額定功率30KW，電機(jī)同步轉(zhuǎn)速為750r/min，具體型號(hào)如下表4.1所示：表4.1YR225M2-8型號(hào)電機(jī)參數(shù)表型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速YR225M2-830kw750r/min傳動(dòng)裝置的總效率式中——聯(lián)軸器的效率；——軸承傳動(dòng)效率；——齒輪嚙合傳動(dòng)效率；——卷筒傳動(dòng)效率。其中=0.99；=0.98；=0.97（精度等級(jí)為8級(jí)）；=0.96則總效率5拉管機(jī)重要機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1總體設(shè)計(jì)總則1）拉管生產(chǎn)，安全第一。2）在面向生產(chǎn)過程中，要力求實(shí)際功能，以滿足使用用戶的最大實(shí)際需求。3）貫徹執(zhí)行國(guó)家、部、專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)規(guī)定。4）要求技術(shù)屬于先進(jìn)技術(shù)，并要求實(shí)現(xiàn)多種用途。5.2普通拉模設(shè)計(jì)計(jì)算現(xiàn)階段，普通拉?？煞譃榛【€形模和錐形模兩種，如圖5.1所示，（a)錐形模(b)弧線形模圖5.1模孔的幾何形狀對(duì)于弧線模來說，它的適用范圍比較窄，只能用于細(xì)線的操作。對(duì)于錐形模來說，他經(jīng)常用于拉拔管。潤(rùn)滑帶、壓縮帶、工作帶、出口帶是錐形模?？椎膸追N形式，在5.1b中Ⅰ為潤(rùn)滑帶，Ⅱ?yàn)閴嚎s帶，Ⅲ為工作帶，Ⅳ為出口帶。潤(rùn)滑帶潤(rùn)滑帶帶如其名，主要適用于潤(rùn)滑的。因?yàn)槔蔚臅r(shí)候，如果潤(rùn)滑不好，潤(rùn)滑油不能進(jìn)入?？祝@樣會(huì)減少拉管機(jī)在拉管過程中的摩擦，而且能夠在工作過程中帶走金屬由于摩擦產(chǎn)生的熱量。本設(shè)計(jì)選用錐角，潤(rùn)滑錐的長(zhǎng)度為1.5。潤(rùn)滑錐選用的圓弧的半徑為6毫米。壓縮帶與其它帶相比，壓縮帶最大的特點(diǎn)是可以壓縮變形。它的工作原理是使原料在壓縮帶上發(fā)生塑性變形，進(jìn)而獲得所需要的形狀尺寸。對(duì)于壓縮帶來說，它的長(zhǎng)度必須大于等于拉模壓縮帶長(zhǎng)度。在本次設(shè)計(jì)中對(duì)拉模壓縮帶長(zhǎng)度取3）工作帶與其它帶不同，工作帶最大的特點(diǎn)是使獲得的成品精度更高。工作帶有多種形狀，在本次設(shè)計(jì)中選用的形狀為圓柱形。但是工作帶的直徑并不好確定，一般情況下，必須對(duì)它的互換性以及使用壽命進(jìn)行考慮。對(duì)其中的?？坠ぷ鲙нM(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須使它的公稱直徑比制品小。故不同的制品，所對(duì)應(yīng)的帶長(zhǎng)度不同。查資料可得表5.1：表5.1管材拉模工作帶長(zhǎng)度與?？字睆介g的關(guān)系?？字睆紻/mm3~2020.1~40.040.1~60.060.1~100.0101~400工作帶長(zhǎng)度L/mm1.0~1.51.5~2.02~33~45~6線材棒材空拉管材出口帶金屬在出模的時(shí)侯，非常容易就會(huì)被劃傷，而模子定徑帶出口端常常因?yàn)槭芰σ饎兟?。這些都是出口帶的作用。出口的錐角范圍為30°45°。出口帶的長(zhǎng)度范圍一般取0.20.5。綜上所述，對(duì)于錐形模而言，選用的是材料為T22鋼管。它的外圓直徑取32毫米，內(nèi)圓直徑取28毫米。現(xiàn)需將它拉成內(nèi)徑為25毫米的管。故潤(rùn)滑帶，壓縮帶，定徑帶，出口帶為錐形模?？椎膸?。擬設(shè)計(jì)尺寸：查資料可知取潤(rùn)滑帶的帶錐角為45°，潤(rùn)滑錐上對(duì)應(yīng)得圓弧直徑為6毫米，錐角為45°。5.3拉管機(jī)C形支架設(shè)計(jì)C形支架如下圖5.2圖5.2C形架5.3.1拉管機(jī)滑道設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，管材為管徑Φ32，由于管的長(zhǎng)度很長(zhǎng)（達(dá)63米），因此在一次性拉管完成時(shí)，料在一起放入?；赖慕Y(jié)構(gòu)圖如圖5.2所示，在拉拔后管會(huì)慢慢從軌道上滑出。5.3.2拉管機(jī)滾道的半徑設(shè)計(jì)對(duì)于軌道的半徑來說，要求是非常嚴(yán)格的。如果太大的話，坡度會(huì)很陡，導(dǎo)致下滑時(shí)間過短，對(duì)管道造成破壞。同理，如果太小的話，坡度會(huì)很緩，導(dǎo)致下滑時(shí)間過長(zhǎng)，嚴(yán)重影響工作效率。所以為了更好的確定這一參數(shù)，本設(shè)計(jì)中采用的管道尺寸及形狀如上圖?；境叽缫姳?.2：表5.2管道尺寸表滑道大半徑R1252mm滑道小半徑r535mm滑道間距L195mm滑道下落點(diǎn)距地面高度232mm5.3.3拉管機(jī)夾扶鉗設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的機(jī)器，它拔管最長(zhǎng)可達(dá)到93米。所以為了不影響拔管的過程和拔管的質(zhì)量，我們必須要始終確定拉管的高度一直保持不變。但是如果不能有效的夾緊鋼管，那么也會(huì)嚴(yán)重影響拔管的過程，所以?shī)A扶鉗的設(shè)計(jì)也是重中之重。圖5.3夾扶鉗由上圖可以看出，幾乎每個(gè)C形架上都會(huì)安裝一個(gè)夾扶鉗。因此，通過機(jī)械傳動(dòng)或者是電磁鐵技術(shù)，都可以控制夾扶鉗的張開，已達(dá)到預(yù)期效果。1）原理說明如果不能有效的控制拉拔的穩(wěn)定性，那么會(huì)嚴(yán)重影響拉管質(zhì)量，所以本次設(shè)計(jì)采用鉗臂夾緊尼龍襯套來進(jìn)行拉管。當(dāng)小車向前運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到C型架時(shí)，電磁鐵就會(huì)被強(qiáng)制斷電。此時(shí)，因?yàn)閺椈傻淖饔茫瑠A鉗臂就會(huì)被抬起，從而使小車成功通過。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，夾鉗臂的設(shè)計(jì)尺寸如下圖5.4所示。圖5.4夾鉗臂的設(shè)計(jì)尺寸圖2）本設(shè)計(jì)優(yōu)化改進(jìn)本次設(shè)計(jì)的拉管機(jī)與傳統(tǒng)的拉管機(jī)相比，最大的不同是采用了壓簧。這樣可以保證在通電過程中，它的工作更加有秩序，并且更加可靠，幾乎不會(huì)出現(xiàn)夾鉗臂失效的現(xiàn)象。正因?yàn)樵诒驹O(shè)計(jì)中添加了壓簧這一結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)使電的作用。5.3.4拉管機(jī)C形架簡(jiǎn)單受力分析軌道之間的距離是由兩個(gè)小車的距離決定的，軌道的高度也是如此。在設(shè)計(jì)時(shí)，必須要考慮小車的高度和夾扶鉗的高度，這樣可以更加明確C形架內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。C形架受力分析如圖5.5:圖5.5C形架簡(jiǎn)單受力分析圖5.4拉管機(jī)頭座的設(shè)計(jì)圖5.6頭座的設(shè)計(jì)圖5.4.1拉管機(jī)頭座中間孔設(shè)計(jì)中間孔的作用是，讓液壓管和電線以及拉拔鋼絲繩可以穿過，以保證正常工作，本次設(shè)計(jì)的中間孔尺寸為Φ300mm，并且是一個(gè)通孔。頭座其他部分按照軌道以及C形架的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)，尺寸供作參考。5.5拉管機(jī)張緊及配重裝置圖5.7張緊及配重由于拉管過程中會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)和沖擊現(xiàn)象，該現(xiàn)象又會(huì)反過來影響電機(jī)的啟保停，甚至導(dǎo)致鋼絲繩放松。所以為了讓拉拔的工作更加平穩(wěn)，我們必須要在機(jī)器中設(shè)計(jì)一個(gè)張緊裝置。該裝置如圖5.7所示，它主要是通過鋼絲繩的纏繞以及重物配重實(shí)現(xiàn)的。5.5.1拉管機(jī)滑輪簡(jiǎn)單的受力分析在鋼絲繩與滑輪接觸的面上施加垂直于面的力，滑輪處受力分析可知繩與滑輪接觸的扇形區(qū)域內(nèi)受力以及變形最大，故設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮加強(qiáng)此處的材料強(qiáng)度。5.6拉管機(jī)頭座地腳螺栓的受力分析頭座地腳螺栓的受力分析如下圖5.8：圖5.8頭座地腳螺栓的受力分析圖如上圖，頭座受力可簡(jiǎn)化為上圖，查資料可知易計(jì)算其力矩則螺栓受傾覆力矩作用。那么螺栓所受最大工作載荷即有接合面右端滿足接合面左端滿足則由上式確定最大預(yù)緊力，從而確定選用螺栓直徑。6拉管機(jī)主要部件的強(qiáng)度校核6.1拉拔小車中掛鉤校核中性層到表面纖維距離中性層到內(nèi)纖維距離A-A斷面上的正壓力彎矩M外纖維的應(yīng)力內(nèi)纖維的應(yīng)力6.2卷筒軸受力分析計(jì)算卷筒軸受力分析是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)不可避免的一部分，它直接影響到拉管的質(zhì)量。對(duì)于軸承作用卷筒上的力，不能直接求出，必須要把卷筒、大齒輪放在一起作為一個(gè)整體才能求出。軸承承受力最大處為鋼絲繩與大齒輪一端接觸時(shí)。為了分析卷筒軸的受力，現(xiàn)需將它所受的所有力移動(dòng)到卷筒的中心處，它的受力簡(jiǎn)圖、水平面及垂直面受力分別如下圖6.1中a、b、c所示。圖6.1卷筒受力圖1、已知條件：拉拔力P=12447N卷筒直徑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點(diǎn)與C點(diǎn)重合）得3、求合力：6.3對(duì)卷筒軸進(jìn)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卷筒軸上軸承的壽命驗(yàn)算本次設(shè)計(jì)選用的軸承為深溝球軸承，它的型號(hào)是6315（GB/T276-1994）。根據(jù)設(shè)計(jì)可知A處軸承所受到的合力較大，所以必須對(duì)A處的軸承進(jìn)行校核。因?yàn)槭乔蜉S承，查資料可知＞10000h由以上計(jì)算可知，軸承的壽命滿足要求。6.5卷筒軸上卷筒與大齒圈聯(lián)接螺栓的強(qiáng)度驗(yàn)算查資料可知螺栓的校核公式為：上式中：——滾筒所受的額定扭矩，——螺栓孔中心圓直徑，；——螺栓數(shù)目，；——螺栓孔直徑，；——螺栓材料的許用應(yīng)力，查《機(jī)械零件》得，取：由以上計(jì)算可知，螺栓的聯(lián)接是安全的。本科論文結(jié)論本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是60噸超長(zhǎng)拉管機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)中，首先查閱相關(guān)資料和文獻(xiàn)，尤其是國(guó)內(nèi)外拉管機(jī)的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢(shì)，通過這些資料的查找才能了解到目前拉管機(jī)需要進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的地方，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，目前拉管機(jī)的拉拔力普遍不高，拉拔出的管材質(zhì)量存在一定的問題，光潔度不夠，有油斑，裂紋等缺陷，于是在老師的指導(dǎo)下我選取了60噸超長(zhǎng)拉管機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在查閱相關(guān)資料后，首先確定其拉管機(jī)基本結(jié)構(gòu)，確定它的設(shè)計(jì)路線，更具工作環(huán)境，路線的選擇確定潤(rùn)滑方式，選定水基潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑，以達(dá)到最佳潤(rùn)滑效果，分析管材在拉拔過程中，產(chǎn)生縱裂和橫裂的產(chǎn)生原因和避免方法，再對(duì)影響管材拉拔力因素進(jìn)行分析，例如模錐角，摩擦系數(shù)，拉拔速度等。從而得到合適的參數(shù)來進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。然后就是鋼絲繩的選定和相關(guān)計(jì)算，卷筒型號(hào)的確定和計(jì)算，電機(jī)型號(hào)選擇與計(jì)算等。只有確定型號(hào)之后才能對(duì)拉管機(jī)整體結(jié)構(gòu)尺寸有一個(gè)了解，最后設(shè)計(jì)C形支架，滑道，夾扶鉗，滑輪，張緊裝置，頭座，拉拔小車等，再進(jìn)行校核，從而得到整個(gè)拉管機(jī)的完整設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1]開發(fā)冷拉工藝和冷拔機(jī)的潛在功能──冷拉齒坯工藝及模具獲專利[J].價(jià)值工程,1995,22.[2]劉鐵軍.預(yù)應(yīng)力高剛性液壓冷拔管機(jī)的設(shè)計(jì)[J].鋼管,2000,9-14..[3]郭艷清;郭光榮;張寶玲.冷拔機(jī)夾鉗小車受力分析[J].重型機(jī)械,2006,52-53+57.[4]郭華;于勝文.基于CortexM3的鋁型材生產(chǎn)全自動(dòng)牽引切割系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].測(cè)控技術(shù),2014,v.33;No.271,85-88.[5]李寧;李紅璣.市政給排水工程的非開挖拉管施工技術(shù)分析[J].江西建材,2014,No.146,88.[6]楊明;辛選榮;陳明;王艷蕾;汪雨昌.離心鑄管機(jī)管模鍛件拔長(zhǎng)成形工藝研究[J].模具工業(yè),2014,v.40;No.401,82-85.[7]馬旭;張穎穎;周蒙順.冷凍法在拉管保護(hù)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2018,No.262,148-150.[8]宋艷磊;梁超;滿新寶;杜永軍;牛強(qiáng);吳業(yè)衛(wèi);賈慧峰.一種新型的拉管裝置[D].2014.[9]馬莉莉;夏娟;萬(wàn)闖;蔡軍黨;關(guān)燚.LB-15S直式鋼繩拉拔機(jī)設(shè)備改造[J].重型機(jī)械,2019,No.350,95-98.[10]楊程;文明;龔勛.LZ12/500直進(jìn)式拉絲機(jī)設(shè)計(jì)[J].金屬制品,2019,v.45;No.268,26-30.[11]彭澤豐;雷兆鋒.凸輪拉拔機(jī)配定尺追剪的應(yīng)用及問題探討[J].世界有色金屬,2019,No.522,36-37.[12]文明;黎明軍.拉絲機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)改造[J].科技風(fēng),2018,No.354,156-157.[13]劉斌;崔志杰.大直徑塑料管道成型牽引裝置開發(fā)進(jìn)展[J].塑料,2018,v.47;No.255,119-123.[14]關(guān)紅明;楊鵬;樊萍.鋼絲繩式冷拔管機(jī)[J].重型機(jī)械.2007,No.234,376.[12][15]葛令芝.深井凍結(jié)拔管機(jī)的研制[J].科技信息.2007,No.234,376.[16]李小剛.大直徑接頭管拔管技術(shù)在防滲墻施工中的成功運(yùn)用[J].黑龍江水利科技,2012,v.40,82-87.[17]趙小林;牛莉;鄧中偉.微熱管拉拔的成型實(shí)驗(yàn)研究[J].邵陽(yáng)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,v.9;No.36,43-48.[18]李澤林.拉拔—矯直一體機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析[C].大連交通大學(xué),2012.[19]張迎春;肖乾.冷拔機(jī)拔模座的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].模具工業(yè),2014,v.40;No.397,71-73.[20]遲洪波.無(wú)縫鋼管二輥斜軋穿孔新技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].科技創(chuàng)業(yè)家,2014,228.[21]李軍強(qiáng).新型拔管機(jī)的研制成果[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2016,No.313,64-65.[22]孫磊厚.高精度冷拔鋼管內(nèi)模設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備,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,HiroshiIchika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