一种便携式弯管机的设计(精)

一种便携式弯管机的设计

（陕西理工学院机械工程学院陕西汉中 723000）

【摘要】本文介绍了一种结构新颖、重量轻、方便可靠、而且可以保持金属管的圆截面形状，在工地现场进行操作，便于携带移动的弯管机，该弯管机主要是对一些公称直径不大的薄壁金属管进行弯曲加工。【关键词】金属管弯曲圆截面便携式 1. 问题的提出在机械工程和日常生活中，经常需要对一些管件进行弯曲加工。在企业中，如需要的弯管直径较大，批量较大时，一般在固定的大型弯管设备上进行操作。这种设备一般不便于移动。对于那些金属管直径较小，需要批量不大的场合，经常由操作工人制作一个简单的模具，人工弯制而成，但效率不高。在工程实际中，常常需要现场制作弯管，要求保持圆截面不变，且管子壁厚均匀。比如城市建设中常见的一些栏杆、用于装饰目的制作、输送流体的管道等等。传统常用加热的方法以提高金属管的塑性，或者往管道中填充砂石以保持其形状的方法。这些方法费时、费力且生产效率不高，弯管质量也很难保证。本文设计了一种新型的符合要求的弯管设备—便携式弯管机。 2. 方案的确定 2.1 结构方案金属管在受力弯曲时的受力分析如图1所示：

图1 管子弯曲时的受力分析管坯在弯矩作用下弯曲时，外侧受拉应力作用，内侧受压应力作用，由于内外侧管壁上切应力在法向的合力作用下，使弯曲变形区的圆管横截面在法向受压力作用而产生畸变。即法向直径减小，横向直径增大，圆管横截面成为近似椭圆形，弯曲变形程度越大，畸变现象越严重。由应力应变状态分析可知，在弯曲中性层外侧，由于切向拉应力作用而使壁厚减薄；在弯曲中性层内侧，由于切向压应力作用而使壁厚增厚，且位于最外侧和最内侧的管壁，其壁厚的尺寸变化最大，因此导致壁厚不均匀现象。在这样的受力状态下，金属管材极易发生塑性变形，形成扁管（近似椭圆形），若要保持金属管圆截面形状不变，可采用限制变形的方法。即设计一种结构，在金属管弯曲变形时，进行干预，使其弯曲变形满足要求，达到使用目的。 2.2 加工原理本设计是按无芯冷弯的工作原理进行的。弯管时，将管坯装入加工轮和反变形轮之间，并用夹板将其固定在加工轮上。在加工轮和反变形轮上，各自有相同直径一个半圆槽，其直径与所加工金属管直径相同。当加工轮在电机的带动下旋转时，管坯便在轮槽的限制作用下绕其成形。所加工弯管的弧长由相应的电路进行控制。加工原理如图2所示：图2 弯管机的工作原理管坯2置于加工轮3与反变形轮1之间的圆槽内，并用夹持块4压紧在加工轮3上，反变形轮1将管坯压紧产生预定的反向变形，这样，当加工轮3和夹块4带着管坯转动进行弯曲加工后，管坯在圆形槽的限制下圆截面变形误差在允许的范围内，弯管就可以完成。 3. 弯管机的传动结构管材进行弯曲加工的过程活中，由于其弯曲应力大，变形大，而且会产生热量，故不可使加工轮的转动速度过大，因此不能使用电动机直接拖动加工轮的传动方案，即加工轮的运动必须经过一定的减速装置拖动。具体结构如图示：电动机输出轴与蜗杆4相联，经蜗杆4、涡轮3减速后（减速增矩），经锥齿轮副5、6变向，并进一步减速，再通过大小斜齿轮减速（传动稳定）后输出，带动加工轮1转动进行弯管加工。图3 便携式弯管机结构示意简图 4. 加工范围（1）对于同一直径的金属管，不同的弯曲半径可以通过改变加工轮和反变形轮的直径来得到。但要注意，为了不改变原有的设计结构，两轮之间的中心距应保持恒定。

（需准备一套常用的不同直径的轮子）（2）对于不同直径的金属管，就需要靠改变两轮上的半圆槽直径来实现。为了方便起见，在不改变整体设计结构的前提下，可以在两轮上做出可换的活动半圆槽，以达目的。 5. 弯管机的特点相对手动的该系列产品，电动的弯管机具有结构合理简单，使用安全可靠，携带和操作方便，价格合理等特点，此外，还具有加工质量稳定、弯曲弧长控制比较精确的特点。（本文系陕西理工学院基金项目，项目编号SLG0440）参考文献： [1]申永胜机械原理 [M] 北京清华大学出版社56-72 [2]濮良贵

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作者简介：常红梅，女，生于1970年，陕西省耀县人，陕西理工学院机械学院讲师，硕士，主要研究方向为汽车及动力机械设计等。