鍋筒焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)計(jì)

孫書(shū)敏,孔佳利,喬華英（德州亞太集團(tuán),山東 德州 253034）

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鍋筒焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)計(jì)

孫書(shū)敏,孔佳利,喬華英
（德州亞太集團(tuán),山東 德州 253034）

摘 要：本課題所論述的是組合式焊接滾輪架的整體以及各部件的設(shè)計(jì)和主要部件的校核，其中包括傳動(dòng)部分、工作裝置、機(jī)架設(shè)計(jì)、軸的校核。本焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)的中心距能夠調(diào)節(jié)，適用于于直徑1200～2400mm、載重30t的鍋筒的對(duì)接焊接。

關(guān)鍵詞：焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)；滾輪架；傳動(dòng)系統(tǒng)

1 設(shè)計(jì)背景及意義

1.1 設(shè)計(jì)背景

埋弧自動(dòng)焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)是電站鍋爐鍋筒制造過(guò)程中所需的重要設(shè)備，使用翻轉(zhuǎn)機(jī)焊接鍋筒不僅能夠縮短焊接時(shí)間、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還可以保證焊接質(zhì)量，減少人工工作量。在產(chǎn)品質(zhì)量不斷提升的前提下，產(chǎn)量也得到大幅上漲，給企業(yè)帶來(lái)非?？陀^的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 設(shè)計(jì)意義

以往的手工焊接生產(chǎn)具有生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定、勞動(dòng)效率低、生產(chǎn)條件差等缺點(diǎn)，研制焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)對(duì)提高生產(chǎn)效率，保證管道焊接質(zhì)量具有重要意義以及良好的發(fā)展前景。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 傳動(dòng)部分

蝸桿傳動(dòng)是由蝸桿和蝸輪組成的，是在空間交錯(cuò)的兩軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。蝸桿傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)、具有自鎖性。

2.2 驅(qū)動(dòng)裝置

驅(qū)動(dòng)采用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的價(jià)格、尺寸和重量以及帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，實(shí)際選用電動(dòng)機(jī)為：Y132M-6型三相異步電動(dòng)機(jī)

技術(shù)參數(shù)［23］：

額定功率 4Kw

滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速 960r/min

額定轉(zhuǎn)矩 2.0Nm

質(zhì)量 73Kg

同步轉(zhuǎn)速 1000r/min

2.3 機(jī)架設(shè)計(jì)

滾輪架由主動(dòng)架和被動(dòng)架兩部分組成。主動(dòng)架和被動(dòng)架之間的距離為3300mm，主動(dòng)架通過(guò)滑動(dòng)聯(lián)軸器和剛性聯(lián)軸器與傳遞桿連接，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞。被動(dòng)架之間沒(méi)有傳遞桿，借助滾輪與工件的摩擦作用產(chǎn)生的摩擦力來(lái)傳遞動(dòng)力。主動(dòng)架的運(yùn)動(dòng)原理是靠調(diào)速電動(dòng)機(jī)（5.5Kw，120～1200r/min）和擺線(xiàn)針輪減速器（XWE-74-1/841）實(shí)現(xiàn)調(diào)速傳動(dòng)，帶動(dòng)滾動(dòng)架上的焊件旋轉(zhuǎn)，支架上滾輪在0.32～3.2m/ min的速度范圍內(nèi)滾動(dòng)，而埋弧自動(dòng)焊機(jī)的速度是0.5～2.53m/min，故滾輪架的速度可滿(mǎn)足焊接要求。

2.3.1 主動(dòng)滾輪架

主動(dòng)輪滾輪架的設(shè)計(jì)如圖1所示，由上下兩部分組成。上蓋由螺栓固定到下支座上，軸承鑲在其中。俯視圖如圖1所示。

2.3.2 從動(dòng)滾輪架

由于軸的主要作用就是傳遞動(dòng)力，所以在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，一定要保證軸的同心。為了確保載荷均勻分布，避免受載后滾輪架所受的彎矩增大，主傳遞軸兩端使用圓錐滾子軸承，這樣做就可以保證滾輪架上的鍋筒翻轉(zhuǎn)平衡，而且還能夠保證焊縫均勻；避免傳動(dòng)軸在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生“偏心現(xiàn)象”，保證每個(gè)之間同步轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)滾輪架如圖2所示。

圖1 主動(dòng)滾輪架

圖2 從動(dòng)滾輪架

2.4 軸、軸承的校核

設(shè)計(jì)軸并校正軸的強(qiáng)度，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，軸的結(jié)構(gòu)和形狀如圖3所示：

圖3 主動(dòng)輪芯軸

軸的材料取45剛，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》，其許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力由表得，［τT］=40MPa

由式可得軸的直徑，

已知，傳遞功率P=0.844Kw，轉(zhuǎn)速n=16r/min，且只承受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。

由公式 可得軸的直徑：

軸的兩端直徑是80mm，對(duì)于直徑d≤100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大5%～7%，則有：39.78mm×（1+0.07）mm= 42.57mm≤80mm，故此連接軸的強(qiáng)度足夠。

3 結(jié)論

本焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)制造過(guò)程中比較多的采用標(biāo)準(zhǔn)件，制造工藝簡(jiǎn)單，制造成本低，并且使用壽命長(zhǎng)。還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.029