18噸焊接變位機(jī)設(shè)計(jì)

張向紅 韓忠義 李自芹

【摘要】本文針對(duì)座式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，確定了傳動(dòng)方案，并對(duì)旋轉(zhuǎn)部分的箱體及翻轉(zhuǎn)軸進(jìn)行了詳細(xì)說明，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，為焊接變位機(jī)的制造提供了參考。

【關(guān)鍵詞】變位機(jī) ?焊接 ?翻轉(zhuǎn)

【中圖分類號(hào)】G718.71 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? ?【文章編號(hào)】2095-3089（2015）11-0224-02

一、引言

在焊接生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到焊接變位及選擇合適焊接位置等問題，針對(duì)這些實(shí)際問題，人們?cè)O(shè)計(jì)和研制了焊接變位機(jī)，它可以通過工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)，使焊縫處于有利位置。焊接變位機(jī)往往與焊接操作機(jī)配合使用，可以實(shí)現(xiàn)焊接的機(jī)械化、自動(dòng)化，從而提高焊接的質(zhì)量和焊接效率。焊接變位機(jī)應(yīng)用于化工、鍋爐、壓力容器、冶金等工業(yè)部門的自動(dòng)焊接系統(tǒng)。

二、變位機(jī)性能要求及設(shè)計(jì)參數(shù)

焊接變位機(jī)應(yīng)具有一定的調(diào)速范圍，穩(wěn)定的焊接運(yùn)動(dòng)速度，以及良好的結(jié)構(gòu)剛度;在傳動(dòng)鏈中，應(yīng)具有反行程自鎖裝置，以免動(dòng)力源突然切斷或需要立刻停止時(shí)，焊件因重力作用而發(fā)生事故造成重大傷害。

主要技術(shù)參數(shù)

載重量 ? ? ? ? ? 18t

最大旋轉(zhuǎn)力矩 ? ?41.08×103 N·m

最大傾斜力矩 ? ? 1500N·m

工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)速度 ? 0.01～0.25r/min

工作臺(tái)傾斜速度 ? 0.2r/min

工作臺(tái)傾斜角度 ? 0°～135°

三、 變位機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

焊接變位機(jī)是改變焊件、焊機(jī)或焊工位置來完成機(jī)械化、自動(dòng)化焊接的機(jī)械裝置，主要由翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)組成。使用這種焊接機(jī)械可大大縮短焊接輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高焊接質(zhì)量，并可充分發(fā)揮各種焊接方法優(yōu)點(diǎn)。

1. 變位機(jī)選型

焊接變位機(jī)按結(jié)構(gòu)形式可分為三種：

（1）伸臂式焊接變位機(jī)。其回轉(zhuǎn)工作臺(tái)繞回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并安裝在伸臂的一端，伸臂一般相對(duì)于某一轉(zhuǎn)軸成角度回轉(zhuǎn)，載重量較小，整體穩(wěn)定性較差，因此在手工焊中應(yīng)用較多。

（2）座式焊接變位機(jī)。其工作臺(tái)連同回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過傾斜軸支撐在機(jī)座上，工作臺(tái)以焊速做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，傾斜軸通過扇形齒輪或液壓缸，大都在110°～140°的范圍內(nèi)恒速或變速傾斜。該機(jī)穩(wěn)定性好，適用于0.5～50t焊件的翻轉(zhuǎn)變位。

（3）雙座式焊接變位機(jī)。該機(jī)不僅穩(wěn)定性好，而且如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，可使焊件安放在工作臺(tái)上后，隨工作臺(tái)傾斜的綜合重心位于或接近傾斜機(jī)構(gòu)的軸線，從而使傾斜驅(qū)動(dòng)力矩大大減小。因此，重型焊接變位機(jī)多采用這種結(jié)構(gòu)。

綜合以上三種焊接變位機(jī)的性能，本設(shè)計(jì)采用座式焊接變位機(jī)。

2.工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)

焊接變位機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，而在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中，常設(shè)有蝸桿傳動(dòng)，使其具有自鎖功能。工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)應(yīng)該具有較大的調(diào)節(jié)范圍，以便適應(yīng)因工作臺(tái)帶動(dòng)工件翻轉(zhuǎn)時(shí)不同的力矩變化。工作臺(tái)在旋轉(zhuǎn)進(jìn)行焊接的時(shí)候，旋轉(zhuǎn)速度要平穩(wěn)并且均勻，在最大載荷下的速度波動(dòng)最好不能超過5%，一旦超過會(huì)影響焊接質(zhì)量。另外，工作臺(tái)在傾斜時(shí)，工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)與傾斜運(yùn)動(dòng)都應(yīng)該流暢自如，即便在最大的載荷下，亦不應(yīng)該產(chǎn)生抖動(dòng)，以免造成不必要的麻煩。

a. 傳動(dòng)方案

焊接變位機(jī)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的傳動(dòng)方案如圖1所示。其旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過V帶傳動(dòng)――第一級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)—―第二級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)后，帶動(dòng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)。按工作臺(tái)的工作要求應(yīng)該選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，額定電壓為380V。電動(dòng)機(jī)的額定功率 為3KW。

圖1 ?18t焊接變位機(jī)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)傳動(dòng)方案

b.箱體設(shè)計(jì)

箱體工作能力的主要指標(biāo)是強(qiáng)度、剛度和抗振性能。箱體的結(jié)構(gòu)尺寸和大小，決定于安裝在內(nèi)部或外部零件和部件的形狀和尺寸及其相互配置，受力與運(yùn)動(dòng)情況等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使所裝的零件和部件便于裝拆與操作。

箱體采用焊接方式，將各個(gè)箱板焊接起來組合成一個(gè)完整的焊接工作臺(tái)箱體。為了方便蝸桿軸和蝸輪以及其他零件的安裝，箱體上應(yīng)留有安裝口，箱蓋與箱體使用螺釘連接。箱體內(nèi)的蝸輪蝸桿傳動(dòng)采用脂潤(rùn)滑，所以這種箱體箱蓋的設(shè)計(jì)也為潤(rùn)滑提供了方便。

旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)和帶傳動(dòng)部分安裝在箱體外側(cè)，工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)與箱體一起隨著翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)而翻轉(zhuǎn)，因此電動(dòng)機(jī)應(yīng)固定在箱體上，所以箱體的后箱板向下伸出用于電動(dòng)機(jī)的安裝。

為了實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的連接，應(yīng)設(shè)置一個(gè)連接機(jī)構(gòu)，所以在左右兩箱板上設(shè)計(jì)了法蘭連接機(jī)構(gòu)，翻轉(zhuǎn)軸通過該機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)相連接，這樣就實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)的翻轉(zhuǎn)。

3. 工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)

a.傳動(dòng)方案

焊接變位機(jī)工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的傳動(dòng)方案如圖2所示。由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過V帶傳動(dòng)、減速器及減速器輸出軸上的齒輪傳動(dòng)與翻轉(zhuǎn)軸上的扇形齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)在0-135° 范圍內(nèi)翻轉(zhuǎn)的目的。選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓為380V，電動(dòng)機(jī)的額定功率為 。自行設(shè)計(jì)蝸桿-圓柱齒輪二級(jí)減速器，總

傳動(dòng)比 。

1-扇形齒輪2-齒輪3-齒輪4-減速器5-V帶轉(zhuǎn)動(dòng)6-減速機(jī)

b.翻轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)

考慮到焊接變位機(jī)主要由翻轉(zhuǎn)部分和旋轉(zhuǎn)部分構(gòu)成，而且旋轉(zhuǎn)部分需要跟隨翻轉(zhuǎn)部分共同翻轉(zhuǎn)。為了便于旋轉(zhuǎn)部分的安裝，設(shè)計(jì)中翻轉(zhuǎn)軸采用兩個(gè)半軸的結(jié)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

四、結(jié)束語

在技術(shù)高速發(fā)展的今天，焊接變位機(jī)也已悄然成為制造業(yè)的一種不可缺少的設(shè)備，在焊接領(lǐng)域把它劃為焊接輔機(jī)。近十年來，這一產(chǎn)品在我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)，有了較大的發(fā)展，并獲得了廣泛的應(yīng)用。使用焊接變位機(jī)械可縮短焊接輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證和改善焊接質(zhì)量，并可充分發(fā)揮各種焊接方法的效能。

本文針對(duì)座式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，確定了傳動(dòng)方案，并對(duì)旋轉(zhuǎn)部分的箱體及翻轉(zhuǎn)軸進(jìn)行了詳細(xì)說明，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，為焊接變位機(jī)的制造提供了參考。

參考文獻(xiàn)：

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