雙搖臂自動(dòng)旋轉(zhuǎn)焊接大型殼體支管環(huán)形焊縫變位機(jī)的設(shè)制

趙忠剛 甄明哲

摘 要： 本文重點(diǎn)論述了雙搖臂變位機(jī)的設(shè)制簡(jiǎn)介及變頻電機(jī)和減速機(jī)的選擇，并簡(jiǎn)單介紹了其應(yīng)用事項(xiàng)。該設(shè)備可同時(shí)帶動(dòng)兩件殼體回轉(zhuǎn)，具有一機(jī)代二的功效，其雙搖臂的平衡作用還可使工藝系統(tǒng)平衡受力，提高設(shè)備的使用壽命。

關(guān)鍵詞： 雙搖臂；變位機(jī)；焊接；高效；平衡

0.引言

在焊接高壓開(kāi)關(guān)站殼體的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到焊接殼體拔口與支管焊縫的情況，目前許多生產(chǎn)廠家主要是采用變位設(shè)備使殼體以拔口焊縫中心為中心進(jìn)行自動(dòng)回轉(zhuǎn)并由站在輔助站臺(tái)上的焊接人員對(duì)焊縫進(jìn)行焊接的方式。但對(duì)于大型殼體拔口與直管焊縫的焊接確實(shí)很多廠家還存在一些施工難度，筆者經(jīng)過(guò)多年研究，現(xiàn)專門設(shè)制了一種同時(shí)裝夾兩件大型殼體由兩名焊接人員分別對(duì)其進(jìn)行焊接的變位機(jī)。它既提高了焊接工效，又因設(shè)備動(dòng)力系統(tǒng)受力平衡節(jié)約了電力消耗，同時(shí)還提高了設(shè)備的使用壽命，很值得在業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用，并能借鑒到類似焊接設(shè)備的研發(fā)中。

1.雙搖臂變位機(jī)的設(shè)制簡(jiǎn)介及變頻電機(jī)和減速機(jī)的選擇

該變位機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示，它主要包括機(jī)架主體、變頻電機(jī)、擺線針輪減速機(jī)、主動(dòng)齒輪套、齒圈、傳動(dòng)軸、扭矩輪、左（右）搖臂、絲杠、左（右）滑座、輔助固定架等。其傳動(dòng)原理：變頻電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)—擺線針輪減速機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)—主動(dòng)齒輪套—齒圈—左搖臂（傳動(dòng)軸—扭矩輪—右搖臂）。絲杠在升降電機(jī)的作用下起著調(diào)整滑座上下運(yùn)動(dòng)從而使工件焊縫回轉(zhuǎn)中心與搖臂回轉(zhuǎn)中心一致的作用。輔助固定架主要是固定工件，使其在焊接過(guò)程中不發(fā)生歪斜抖動(dòng)的現(xiàn)象。

其機(jī)架主體、主動(dòng)齒輪套、齒圈、傳動(dòng)軸、扭矩輪、左（右）搖臂、絲杠、左（右）滑座、輔助固定架等設(shè)計(jì)上只要滿足所需焊接殼體的尺寸即承重要求，按照普通設(shè)計(jì)思路設(shè)制即可，關(guān)鍵是本設(shè)備采取了雙搖臂旋轉(zhuǎn)焊接。這里重點(diǎn)對(duì)變頻電機(jī)和擺線針輪減速機(jī)做一些選擇闡述。由于焊接過(guò)程中焊槍運(yùn)行的速度為200毫米/分鐘～350毫米/分鐘，且殼體在變位機(jī)上所焊接的焊縫直徑在φ380毫米～φ630毫米，即周長(zhǎng)為1200毫米～2000毫米，因此，焊接此類焊縫所用的時(shí)間通常在5分鐘～10分鐘。因此，焊接過(guò)程中搖臂轉(zhuǎn)速應(yīng)在為轉(zhuǎn)/5分鐘～轉(zhuǎn)/10分鐘，即齒圈和扭矩輪的轉(zhuǎn)速亦是轉(zhuǎn)/5分鐘～ 轉(zhuǎn)/10分鐘，知主動(dòng)齒輪套的齒數(shù)為20，齒圈的齒數(shù)為200，在選用變頻電機(jī)的情況下，那么主動(dòng)齒輪套的轉(zhuǎn)速（即擺線針輪減速機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速）應(yīng)為1轉(zhuǎn)/分鐘。變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)，擺線針輪減速機(jī)的傳動(dòng)比i=1505的即可。又因搖臂裝夾殼體并到達(dá)最大偏載后其單側(cè)扭矩Td可達(dá)50000牛米，即5噸米，那么，主動(dòng)齒輪套承受的轉(zhuǎn)矩=最大偏載后其單側(cè)扭矩÷（齒圈齒數(shù)÷主動(dòng)齒輪套齒數(shù)）=50000÷（200÷20）=5000牛米。傳動(dòng)效率如果按照0.85計(jì)算，電機(jī)輸出扭矩應(yīng)為5000÷0.85=5882牛米。因此，選擇輸入功率1.33千瓦、輸出轉(zhuǎn)矩8820牛米的B63型擺線針輪減速機(jī)即可。為此，選擇電機(jī)功率為1千瓦，其可使齒圈扭矩Tc達(dá)到9550×電機(jī)功率p÷電機(jī)功率輸入轉(zhuǎn)數(shù)n1×速比i÷使用系數(shù)u，因在運(yùn)行中存在輕微沖擊，使用系數(shù)u取1.25，速比i=1505×（200÷20）=15050，即Tc=9550×1÷1500×15050×1.25=119772牛米≈9.78噸米。則1千瓦電機(jī)輸出扭矩為搖臂裝夾殼體并到達(dá)最大偏載后其單側(cè)扭矩的9.78÷5=1.96倍。選擇該電機(jī)是滿足使用要求的。理論上，由于其兩側(cè)具有平衡作用，電機(jī)的輸出功率只要能夠克服焊接過(guò)程中雙搖臂即傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械阻力即可。

2.雙搖臂變位機(jī)的應(yīng)用簡(jiǎn)述

該設(shè)備應(yīng)用極其簡(jiǎn)單，如圖2所示，直接將殼體裝夾在左、右搖臂上，其一端用壓板壓住殼體法蘭緊固在滑座底板上，另一端用輔助固定架夾緊（防止在焊接過(guò)程中回轉(zhuǎn)時(shí)殼體發(fā)生脫落或彈性變形引起的顫動(dòng)），開(kāi)動(dòng)升降電機(jī)帶動(dòng)絲杠，使滑座移動(dòng)至殼體的待焊焊縫的回轉(zhuǎn)中心與搖臂的回轉(zhuǎn)中心一致，緊固滑座上的螺栓使其緊固在搖臂上。焊接時(shí)開(kāi)動(dòng)變頻電機(jī)使搖臂帶動(dòng)殼體轉(zhuǎn)動(dòng)，焊接人員站在輔助站臺(tái)上對(duì)殼體拔口和接管的焊縫焊接即可。如果旋轉(zhuǎn)空間不夠，可以在設(shè)備兩側(cè)雙搖臂的下面挖地坑，以滿足焊接大型殼體支管焊縫的需要。

3.結(jié)尾語(yǔ)

該型焊接變位機(jī)具有雙搖臂夾持兩件殼體的特點(diǎn)，能夠同時(shí)焊接兩個(gè)殼體的環(huán)形焊縫，其左、右搖臂對(duì)稱裝夾殼體還能使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)平衡的效果，增加了設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低動(dòng)力的消耗，提高變頻電機(jī)的使用壽命。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介內(nèi)容：趙忠剛（1969年—），男，漢族，山東泰安市人，畢業(yè)于山東科技大學(xué)：機(jī)電一體化，?？?。在省級(jí)和國(guó)家級(jí)刊物發(fā)表科技論文70余篇，國(guó)家鏜工技師，技術(shù)員，泰安聚力鋁業(yè)工貿(mào)有限公司技術(shù)質(zhì)檢部經(jīng)理，主要從事公司技術(shù)質(zhì)檢管理及工藝裝備開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)指導(dǎo)。