環(huán)形焊機在煤礦滾筒中的研制與應用

焦方超 張繼彪 張超 劉磊 宋明

摘?要： 焊接裝備就是在焊接生產(chǎn)中與焊接工序相配合，有利于實現(xiàn)焊接生產(chǎn)機械化，自動化，有利于提高裝配焊接質(zhì)量，促使焊接生產(chǎn)過程加速進行的各種輔助裝置和設備。大型滾筒焊件旋轉(zhuǎn)裝置是借助主動滾輪與焊件之間的摩接力帶動焊接旋轉(zhuǎn)的變位機械，主要用于筒形焊件的裝配與焊接。本次設計主要對滾筒焊件旋轉(zhuǎn)裝置進行設計，并對軸、鍵等主要構(gòu)件進行了校核。結(jié)果表明各主要部件符合要求。該旋轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便靈活，對焊件的適應性很強。設計中充分的考慮了滾輪架的合理性和經(jīng)濟性等因素。

關(guān)鍵詞： 環(huán)形焊機;煤礦;滾筒

【中圖分類號】TE935?????【文獻標識碼】A?????【文章編號】1674-3733（2020）01-0241-01

1?環(huán)形焊機具備的性能

1）焊件變位機械和焊機變位機械要有較寬的調(diào)速范圍焊接運行速度，以及良好的結(jié)構(gòu)剛度。

2）對尺寸和形狀各異的焊件，要有一定的適用性。

3）在傳動鏈中，應具有一級反行程自鎖傳動，以免動力源突然切斷時，焊件因重力作用而發(fā)生事故。

4）與焊接機器人和精密焊接作業(yè)配合使用的焊件變位機械，視焊件大小和工藝方法的不同，其到位精度（點位控制）和運行軌跡精度（輪廓控制）應控制在0.1-2mm之間，最高精度應可達0.01mm。

5）回程速度要快，但應避免產(chǎn)生沖擊和振動。

6）有良好的接電、接水、接氣設施，以及導熱和通風性能。

7）整個結(jié)構(gòu)要有良好的密閉性。以免焊接飛濺物的損傷，對散落在其上的焊渣、藥皮等臟物應易被清除。

8）焊接變位機械要有聯(lián)動控制接口和相應的自保護功能集中控制和相互協(xié)調(diào)動作。

9）工作臺面上應刻有安裝基線，井設有安裝槽孔，能方便的安裝各種定位器件和夾緊機構(gòu)。

10）兼作裝配用的焊件變位機械，其工作臺面要有較高的強度和抗沖擊性能。

11）用于電子束焊、等離子弧焊、激光焊和釬焊的焊件變位機械，應滿足導電、隔磁、絕緣等方面的特殊要求。

2?課題意義

焊接變位機就是移動工件，使待焊部位處于合適易焊接的位置的焊接輔助設備。選擇合適的焊接變位機能提高焊接質(zhì)量及生產(chǎn)效率，降低工人的勞動強度及生產(chǎn)成本，加強安全文明生產(chǎn)，有利于現(xiàn)場管理。特別是入世的沖擊，工程機械市場競爭將會越來越激烈，國內(nèi)企業(yè)必須適應形勢，通過焊接變位機等基礎設備投入達到生產(chǎn)能力的革命，不僅要求裝備的制造精度高、成套性好，而且還要求全集成自動化控制一體化。

焊接滾輪架的特點

2.1?焊接滾輪架是借助主動滾輪和工件之間的摩擦力帶動筒形工件旋轉(zhuǎn)的焊接變位機械。

2.2?焊接滾輪架主要用于筒形焊件的轉(zhuǎn)配與焊接。若對主、從動滾輪的高度作適當?shù)恼{(diào)整，也可以進行錐體、分段不等徑回轉(zhuǎn)體的裝配于焊接。對于一些非圓長焊件，若將其裝卡在特制的環(huán)形卡箍內(nèi)，也可以在焊接滾輪架上進行裝焊作業(yè)。

2.3?課題設計的機器是焊接大型滾筒旋轉(zhuǎn)的機器，是一種適合于大型回轉(zhuǎn)體的焊接設備，它可以用于輸油管道焊接或大型礦山機械回轉(zhuǎn)體的焊接等。

研究意義

2.4?在工業(yè)生產(chǎn)中間，焊件旋轉(zhuǎn)裝置可以使大型滾筒旋轉(zhuǎn)而使焊槍不動，從而使焊縫更加均勻，焊接滾輪架的使用能大大提高焊縫質(zhì)量，減輕勞動強度，提高生產(chǎn)效率。

3?方案設計

3.1?回轉(zhuǎn)方案的確定

大型滾筒焊件旋轉(zhuǎn)裝置用來完成圓柱焊件，輔助焊接設備。焊接過程中焊槍固定不動，旋轉(zhuǎn)裝置使圓柱形焊件旋轉(zhuǎn)，來完成焊接。主動滾輪架的摩擦滾輪運動是通過滾輪回轉(zhuǎn)，以摩擦力驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)。所以回轉(zhuǎn)方案采取電動機驅(qū)動。

3.2?工作條件

焊接滾輪架不僅要有好的承載能力，還要有高的定位精度，在焊接過程中，我們經(jīng)常會遇到焊接變位以及選擇合適的焊接位置的情況，為了解決這一問題，焊接變位機也就理所應當?shù)某霈F(xiàn)了。它可以通過工作臺的回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)，使待焊處置于合適位置，很好的和焊接設備結(jié)合使用，實現(xiàn)焊接的自動化，機械化，提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。

3.3?原動機類型的選擇

滾輪轉(zhuǎn)動采用電機驅(qū)動交流電機驅(qū)動。優(yōu)點有（1）良好的速度控制特性，在整個速度區(qū)內(nèi)可實現(xiàn)平滑控制，幾乎無振蕩;高效率，90%以上，不發(fā)熱;高速控制;高精確位置控制。⑵定子繞組散熱比較方便。⑶慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。⑷適應于高速大力矩工作狀態(tài)。⑸同功率下有較小的體積和重量。

3.4?旋轉(zhuǎn)裝置減速方案確定

由于工件轉(zhuǎn)速為60m/h，滾輪轉(zhuǎn)速為0.64r/min，傳動比較大。

本次設計采取一級蝸輪蝸桿減速器，單級傳動，傳動比大，震動小，傳遞平穩(wěn)。

結(jié)語：本次的設計要求先了解國內(nèi)焊接設備的發(fā)展狀況以及現(xiàn)狀，了解各種焊接操作機，然后確定為設計焊接滾輪架。然后根據(jù)設計要求設計相應的執(zhí)行機構(gòu)，動力傳動零件并確定尺寸，然后校核強度以及剛度。再對要實現(xiàn)的運動設計相應的運動機構(gòu)，根據(jù)要達到的速度要求算出功率，選擇適當?shù)碾妱訖C，然后得出傳動比，根據(jù)傳動比選擇對應的減速器。最后設計其他主要部分的結(jié)構(gòu)，包括旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，滾輪機構(gòu)，回轉(zhuǎn)機構(gòu)等。通過一系列的設計，得出的結(jié)論有以下幾點：

1）焊件變位機械和焊機變位機械要有較寬的調(diào)速范圍焊接運行速度，以及良好的結(jié)構(gòu)剛度。

2）對尺寸和形狀各異的焊件，要有一定的適用性。

3）在傳動鏈中，應具有一級反行程自鎖傳動，以免動力源突然切斷時，焊件因重力作用而發(fā)生事故。

4）與焊接機器人和精密焊接作業(yè)配合使用的焊件變位機械，視焊件大小和工藝方法的不同，其到位精度（點位控制）和運行軌跡精度（輪廓控制）應控制在0.1-2mm之間，最高精度應可達0.01mm。

5）回程速度要快，但應避免產(chǎn)生沖擊和振動。

參考文獻

[1]?趙立鈞，劉曉龍，趙燕燕，《采煤機滾筒參數(shù)對裝煤效果的影響》，2012年.

[2]?王俊生，《采煤機截割滾筒截齒排列問題的分析》，《煤礦機械》，2009年.

[3]?劉春生，《斜切進刀時采煤機滾筒力學分析》，《工程設計學報》。2015年.