5吨焊接滚轮架设计
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毕业设计(论文)任务书姓 名辛永强学 号20141374专 业机械工程班 级14机械工程班指导老师董亚军职 称工程师题 目5吨焊接滚轮架设计设 计 任 务根据所学知识、理论联系实际,具体完成下列内容:1. 研究焊接滚轮架的特点、用途;2. 掌握焊接滚轮架的原理、结构及构成,掌握设计方法;3. 根据实际工作情况,拟定工作参数,完成焊接滚轮架的设计,应包括如下内容:(1)总装配图一张(A0或A1);(2)零件图1-3张(具体根据情况);(3)设计说明书一份。要 求(一)基本要求1.毕业设计(论文)严格按照兰州交通大学博文学院毕业设计(论文)撰写规范和系补充细则撰写,在撰写过程中设计要求计算准确,图纸规范,条理清晰;论文要求论点明确,论据充分,层次分明,逻辑性强;2.文字通顺、语言流畅、层次分明,标点符号使用正确,没有错别字和语法错;3.设计图纸应符合工程图纸设计规范要求,线性、字体、作图规范应符合标准;4.毕业设计应自行完成,禁止找人替代或抄袭;确保毕业设计(论文)查重率不超过30%;5.4月21日之前,完成毕业设计(论文)自查表; 6月1日之前,完成所有的毕业设计任务。(二)成果形式1.不少于一万五千字的学士学位毕业设计说明书一份(包括题目、摘要、关键词,目录,正文,参考文献);2.符合要求的设计图纸一套。参考文献孙桓等主编.机械原理. 北京:高等教育出版社,2001濮良贵等主编.机械设计. 北京:高等教育出版社,2001罗圣国.高志.机械工程设计课程设计手册,高等教育出版社,2015进度安排第1-3周:调查研究获取资料信息,编写开题报告。第3-5周:继续学习进行设计方案的论证,分析和比较工作。第5-7周:设备机械结构图.零件图设计。第7-9周:完成机械图纸的初步绘制。第9-10周:完成各零部件的材料选用,并开始编辑说明材料第10-11周:完成论文编写,完善图纸。第11-12周:准备答辩用日期表示,控制好时间节点指导教师签 字系主任签 章 摘 要焊接就是运用各种可熔的合金(焊锡)联接金属部件的进程。焊锡的熔点比被焊材料的低,这样部件就会在不被熔化的情况下,通过其表面发生分子间的联络结束焊接。焊接可以分为软焊接和硬焊接,软焊接温度低于 450,硬焊接高于 450。硬焊接通常用于银、金、钢、铜等金属,其焊接点比软焊接强健得多,抗剪强度为软焊接的 2030 倍。焊接滚轮架按结构形式分为两类:第一类是长轴式滚轮架。第二类是组合式滚轮架。本文主要对组合式 5T 焊接滚轮架进行设计,并对轴、键等主要构件进行了校核。结果表明各主要部件符合要求。该滚轮架结构简单,使用方便灵活,对焊件的适应性很强。设计中充分的考虑了滚轮架的合理性和经济性等因素。关键词关键词:焊接;软焊接;滚轮架 Abstract Welding is the process of joining metal parts using a variety of fusible alloys (solder). The melting point of the solder is lower than that of the material to be welded so that the parts will be welded by the intermolecular contact on their surfaces without being melted. Welding can be divided into soft and hard soldering, soft soldering temperatures lower than 450C, and hard solderings higher than 450C. Hard soldering is usually used for metals such as silver, gold, steel, and copper. The soldering point is much stronger than soft soldering, and the shear strength is 20 to 30 times that of soft soldering. Welded roller carriages are divided into two types according to the structure: The first type is a long-axis roller carriage. The second category is a combined roller carriage. This article mainly designs the combined 5T welding roller frame and checks the main components such as the shaft and the key. The results show that the major components meet the requirements. The roller frame has a simple structure, is convenient and flexible to use, and has a strong adaptability to a weldment. In the design, the rationality and economical efficiency of the roller frame are fully considered.Keywords:welding; soft soldering; roller carrier 目 录第一章 文献综述.11.1 焊接的应用 .11.2 焊接机械装备 .11.2.1 焊接机械设备的分类.21.2.2 焊接机械装备对焊接生产的作用.21.3 焊接自动化: .31.4 焊接工装夹县 .41.4.1 焊接工装夹具的特点.51.4.2 焊接工装夹具的分类.61.4.3 对焊接工装夹具的设计要求.61.4.4 焊件在焊接工装夹具中的定位方法.71.5 焊接变位机械 .81.5.1 焊接变位机械的分类.81.5.2 焊接变位机械应具备的性能.91.6 几类焊接机械设备的具体介绍 .101.6.1 焊接变位机.101.6.2 焊接翻转机.111.6.3 焊接操作机.121.6.4 焊接滚轮架.13 1.6.5 关于滚轮架轴向窜动的问题.16第二章 方案的选择与确定.182.1 组合式滚轮架的特点: .182.2 滚轮驱动方案 .202.3 减速器的选择: .202.4 连轴器的选用: .212.5 滚轮架滚轮的设计 .212.6 轴的设计 .232.7 轴承的选用 .242.8 轴承端盖的设计 .252.9 丝杠的设计 .262.10 键的设计 .272.11 机架的设计 .272.12 表面粗糙度 .29第三章 计算与校核.303.1 焊接滚轮架的设计计算 .303.1.1 驱动圆周力与支反力的分析及中心角的确定.303.1.2 焊接滚轮架的受力分析 .333.1.3 滚轮支反力的计算.34 3.2 电动机的选定 .363.3 轴的校核 .373.4 滚轮处键的校核 .383.5 轴承寿命计算 .383.6 轴承的强度计算 .39结论.41致谢.42参考文献.43 第一章 文献综述1.1 焊接的综合应用焊接是一种制造技术,它适应工业发展的需要,是在现代工业的基础上发展起来的,直接为机械制造业服务。焊接技术的发展与制造业的需求密切相关。在一般工业发达国家,约有 50的钢铁生产需要使用焊接工艺来形成产品,包括石油化工,采矿和冶金,金属结构,起重运输,水陆交通,航空航天,桥梁建筑,电力和其他机械设备制造部门,焊接方面有着广泛的应用。设备中的许多大型结构几乎都是焊接结构。目前,随着科学技术的进步和生产规模的不断扩大,焊接结构正朝着超大规模,高容量,高参数,耐磨,低温,动态的方向发展,宽容的负载,这不仅需要提供焊接生产。更高的品质,更好的性能的各种焊接机器,焊接材料和焊接工艺,同时还提供各种性能卓越的焊接夹具设备,使焊接生产机械化和自动化,减少人为因素干扰,确保和稳定焊接质量,改善焊工的劳动条件,提高生产率,促进文明生产的目标。然而,焊接生产是一项综合性生产。在焊接制造过程中,除了焊接过程本身之外,协作前后还有很多过程,比如准备,运输,装配,检查,校准等过程。因此,焊接生产的机械化自动化不仅限于焊接过程本身,还包括与焊接过程相关的上部和下部过程的机械化和自动化。只有每道工序的机械化和自动化才能实现焊接生产的综合机械化和自动化。1.2 焊接机械分类焊接机械设备是与焊接过程中的焊接生产相配合,有利于实现焊接生产的机械化,自动化,有利于提高装配焊接质量,促使焊接生产过程加速实施各种辅助装置和设备。这被称为辅助设备和设备,以区别于焊工。焊接机是焊接过程中的核心设备。它包括焊接电源,焊接控制箱,焊接机头等。它有自己的独立系统,不属于焊接机械设备类别。焊机设备相对于焊机处于辅助位置,并且是用焊机进行焊接生产的设备和设备。它包括种类繁多,根据使用要领,主要有焊接夹具,焊接位移机械和焊接运输机械三个方面,其次是导电装置,助焊剂输送和回收装置,沟槽准备和焊缝清理后处理装置等。他们也是焊接机械设备的下属设备1从使用要点来看,焊接机械设备分为普通和私人两大类。通用焊接机械设备通用性强,适应性强,整机可反复使用,适应产品结构的变化。它们可以一起使用或在焊接线上组装,作为焊接线的组成部分。由于这种设备的多功能性,机械化和自动化水平不高,主要满足多品种,小批量焊接生产的需要。 。特殊的焊接机器和设备是专门设计和制造的,以满足单一型,大批量焊接生产 的需要。这种设备专业性强,生产效率高,控制系统先进,可以很好地满足产品结构,组装焊接工艺和产量的要求。例如:特种焊接夹具,特种焊接机属于这种类型的设备。1.2.1 焊接机械设备的分类 焊接机械装备可分为四大类:1.焊接工装夹具 2.焊接变位机械 3.焊接输送机械 4.其他从属装置。其中, 1)焊接工装夹具(按动力源分类)可分为:手动夹具 气动夹具 液压夹具 磁力夹具 电动夹具 真空夹具 混合式夹具 2)焊接变位机械可分为:焊工变位机械 焊机变位机械 焊件变位机械其中焊件变位机械可分为:焊接变位机 焊接回转台 焊接翻转机 焊接滚轮架 3)焊件输送机械可分为:上料装置 配料装置 卸料装置 传送装置 各种专用吊具 4)其他从属装置可分为: 导电装置 焊剂输送与回收装置 焊丝清理及盘丝装置 埋弧焊焊剂垫等1.2.2 焊接机械装备对焊接生产的作用 焊接机器和设备对焊接生产的有益影响如下:1)使用焊接夹具,由定位器定位的零件,无需标记,无需测量即可获得精确的装配位置,从而确保装配精度加快了装配过程。此外,大部分焊接夹具均由磁性,液压和气动夹具制成。即使使用手动夹具,它们也都具有力量扩展机制,这可以减少手工劳动并提高装配效率。2)由于可以预先在夹具中强制夹紧或防止焊接,所以可以控制或消除抗变形。3)使用焊接夹具后,由于保证了装配精度,控制了焊接变形,可以提高焊接件的互换性;焊接时的匹配孔匹配槽可以从原来的焊接变为后期加工焊接,从而避免了大型焊接后焊接处理的困难。有助于缩短焊接生产周期4)采用焊接位移机械可缩短装配过程中的焊接反转时间,减少辅助工作时间,提高焊接机的利用率和焊接生产率。5)采用焊接移位机可以使焊件在最合适的焊接位置 - 船舶焊接的水平和位置,有 利于焊接作业,保证焊接质量,还可以增加焊接工艺规范充分发挥焊接方法的有效性6)使用焊接位移机械可以扩大焊接机的焊接范围。例如,埋弧焊机配备相应的焊接设备后,即可完成内外圆焊缝,空间曲线焊缝和空间曲面焊接。7)使用焊机设备后,可以将手动操作转换为机械操作。人们可以控制机器,减少人为因素对焊接质量的影响,也可以降低对焊工操作技术水平的要求。8)使用焊接设备后,可以在一个工位进行组装和焊接。减少进程数量并节省工作区域。9)焊接操作只能在条件困难,环境危险的条件下才能实现,并且不适合直接与焊接机组装在一起直接操作。例如,在高温,深水,剧毒,放射性环境下进行焊接作业。总之,焊接机器和设备对焊接生产的有益作用是很多的。不仅保证了焊接质量,提高了焊接生产率,改善了工作人员的工作条件,而且实现了焊接的机械化,自动化,提高了生产精度。因此,无论是在焊接车间还是在施工现场,焊接机械设备已经成为焊接生产中不可或缺的机械设备之一,因此得到了广泛的应用。 11.3 焊接自动化: 焊接机器人的应用:进入 20 世纪以来,与 20 世纪一样,随着中国改革步伐的加快和国民经济的高速发展,一些企业以“更新设备,加强技术改造,适应性变化满足市场需求,生产有竞争力的产品。“ ,稳定和提高企业利润“作为公司生存和发展的关键措施之一,在此背景下,机械制造中使用的焊接机器人数量也大幅增加,据统计,1996 年中国有 70 家工厂中国拥有 500 多台焊接机器人,其中弧焊机器人占 53,点焊机器人占 46,机器人其余部分用于其他焊接方法。当时使用的国内机器人主要从德国,日本,奥地利,意大利,瑞典等国家进口,其中德国和日本的产量最高,分别占 39和 30。这些进口焊接机器人中,超过94是五轴或六轴铰接式球坐标焊接机器人,这些机器人在 90 年代初和中期代表了国际水平。其中,特别是工程机械制造业引进的五条焊接柔性生产线具有特别先进的性能。几乎所有人都配备了接触寻找和电弧跟踪系统,有些机器人和焊接位移机器也具有同步运动。特征。 9 国内使用焊接机器人主要集中在汽车,摩托车和建筑机械三大行业。其中,汽车及零部件制造业的焊接机器人占全部焊接机器人的 65,摩托车工业和工程机械行业的焊接机器人分别占 15和 16。它们分布在电器,自行车,机车和航空航天领域。其他行业的机器人仅占 4。在中国,高达 98的点焊机器人用于汽车和零部件制造行业。这是因为点焊机器人只适用于薄板非密封结构的焊接。在汽车行业,它们主要用于焊接板材,车厢和车身等金属板材冲压件。总之,随着我国经济的进一步发展和市场需求的进一步发展,可以预见,焊接机器人及其配套焊件将出现扭曲,将越来越多地应用于中国机械制造行业。越来越广泛。1.4 焊接工装夹具 焊接夹具是为了准确定位和夹紧焊件。用于装配和焊接的工艺设备。在焊接结构的生产中,组装和焊接是两个重要的生产过程。根据这个过程,这两个过程通常以两种方式完成。一个是先组装后焊接,另一个是焊接在组件的一侧。我们称装配工具用于定位焊接作为装配夹具;专门用于焊接焊接件的夹具称为焊接夹具;用于装配和焊接的夹具称为装配夹具。它们统称为焊接夹具。焊接夹具根据电源分为七种类型:电动夹具,真空夹具,磁性夹具,液压夹具,气动夹具,手动夹具完整的夹具由三部分组成,定位器,夹紧机构和夹具。在焊接操作中,使用在夹具上专门安装多个不同的夹紧机构和定位器的复杂夹具(也称为夹具或特殊夹具)。其中,除了根据焊件的结构特别设计夹子之外,夹紧机构和定位器通常具有共同的结构形式。1.4.1 焊接工装夹具的特点 焊接夹具的特性取决于装配焊接工艺和焊接结构的形式。与夹具相比,以下功能是:1)由于焊接件通常由多个简单部件焊接,所以这些部件的组装和定位焊接在焊接夹具上依次进行。因此,它们的定位和夹紧分别进行。 。机床夹具对待加工的完整毛 坯进行定位和夹紧。2)在焊接过程中,部件由于焊接加热而延长或由于冷却而缩短。为了减少或消除焊接变形,夹具要求部分构件抗变形或刚性夹紧;为了减少焊接应力,还允许一些零件在一定方向上可以自由伸展。因此,焊接夹具不会严格夹紧所有部件。机床的夹具不是这种情况。除了用于加工长件的几个夹具(例如加工抛光棒的顶部)之外,有必要考虑加工工件期间的热变形,使其移动并夹紧,夹具将刚性夹紧工件。3)对于机床刀柄,加工后的工件尺寸和重量减小,从而更容易从夹具上取下。对于焊接夹具,焊接结构的尺寸,重量和形状增加,这增加了从夹具卸载的难度。4)对于用于熔焊的夹具,主要零件受到焊接件的重力,焊接应力和中心紧固力,而有些在装配时受到锤击力;用于压焊的夹具也受到锻造力的作用。机床夹具主要承受工件重力和切削力的一部分,该切削力远小于焊接夹具承受的各种力。5)与机床夹具不同,焊接夹具通常是焊接电源二次回路的一个组成部分。因此,在设计中必须注意绝缘和传导。例如,在设计电阻焊接夹具时,如果绝缘处理不当,会引起分流,从而降低接头的强度。但是,对于机床的夹具,除了用于电加工的夹具之外,没有导电问题。焊接结构有多种类型,不同的形状和尺寸,并且焊接工艺的要求也不尽相同。为了满足焊接件的需要,匹配的焊接工具在形式,工作原理和技术要求上也存在很大差异。为适应技术管理工作的需要,便于掌握各类焊接工装的工作特点和基本设计方法,有必要先对焊接工装进行分类。1.4.2 焊接工装夹具的分类普通焊机按用途和应用分类按目的分类:1)装配工艺设备。这类模具的主要任务是根据工艺要求,根据工件间的位置精确固定待焊接工件的构件,然后进行点焊,而不是直接参与正式的焊接工作。这种类型的工具被称为组装式定位焊接夹具。它包括每个定位器,夹具,推拉装置,装配架和装配架。2)焊接工艺设备。这种类型的模具专门用于焊接点焊的工件。如各类焊机,龙门式, 悬臂式,平台式,履带式等。3)装配焊接工艺设备。这种类型的工具不仅可以完成整个焊件的组装,还可以完成焊接的焊接工作。这种模具通常是专用焊接机或自动焊接装置,或者是一种用于组装焊接的综合机械化装置,例如一些自动焊接线。在实际生产中,如果要通过焊接完成焊件,则通常难以依靠单一工具来完成焊件。相反,它需要使用多种焊接工具,以实现焊接过程的机械化和自动化。按应用分类1)通用焊接工具。目前,国家已经制定了很多焊接工艺要求的标准,如滚动框架行业的 JB / T 9187 标准。所谓万能焊接工具是指已经标准化,应用范围较大的工装。这种类型的模具通常不需要调整或轻微调整,并且可以用于将工件组装或焊接到不同的工件上。2)特殊焊接工具。只适用于特定类型工件的装配或焊接,一般不能通用。这种焊接工具一般应根据需求进行设计,或者由专业制造商进行协商和定制。3)灵活的焊接工具。它指的是通过调整自身尺寸来适应某种形状和尺寸变化的焊接工具。1.4.3 焊接工装夹具的设计要求 1)焊接夹具应快速且易于操作,并且操作位置应在工作人员能够轻松访问和操作的地方。特别是手动夹具的操作力不能太大,操作频率不宜过高,操作高度应设在工人最有可能使用的部位。当夹县处于夹紧状态时,它应该能够自锁。2)焊接夹具应有足够的组装和焊接空间。它不会影响焊接操作和焊工的观察,也不会妨碍焊件的装卸。所有的定位元件和夹紧机构应保持在距焊缝适当的距离处,或者布置在焊件下方或侧面。夹紧机构的执行机构应能够弯曲或转位。3)可靠的夹紧和适当的刚性。夹紧位置不会破坏焊接件的定位位置和几何形状。夹紧后,焊件不会松动滑动,也不会使焊件的结合度过大。4)为确保使用安全,应设置必要的安全链保护装置。5)焊接时,不应损坏焊件的表面质量。夹紧薄片和软材料焊件时,应限制夹紧力,或限制头部行程限制,增加压头的接触面积,以及铜,铝衬垫等措施。6)靠近焊接区域的固定装置应考虑操作手柄的隔热和焊接飞溅物对夹紧机构和固定 器表面的损坏。7)夹具的使用点应位于焊件的支撑处或接近支撑的位置另一方面,有必要防止轴承反作用力和夹紧力,支撑反作用力和重力形成一对。8)注意导热,导电,磁选,绝缘等各种夹具焊接方法的特殊要求。例如,当进行凸焊和闪光焊接时,夹具用作导体;当夹具被钎焊时,它也用作散热器,所以夹具本身需要具有良好的导电性和导热性。又例如,对于真空电子束焊接中使用的夹具,为了不影响电子束的聚焦,靠近枪尖的夹具部件不能由磁性材料制成,并且夹具不能具有剩磁。9)用于大型板焊接结构的夹具必须具有足够的强度和刚度,特别是夹具的比刚度,并且对结构形状精度和结构尺寸精度有很大影响,为设计留下很大的余地。10)在同一个夹具上,定位器和夹紧机构的结构不应该太多,并且只能使用一个电源。11)夹具本身应具有良好的制造工艺和高机械效率。12)尽量使用通用和标准化的夹紧机构和标准组件来制造焊接夹具。1.4.4 焊件在焊接工装夹具中的定位方法 前已述及,在装焊作业中,焊件按图样要求,在夹具中得到确定位置的过程称为定位。 焊件在夹具中要得到确定的位置,必须遵循物体定位的“六点定则”。但对焊接金属结构件来说,被装焊的零件多是些成形的板材和型材,未组焊前刚度小、易变形,所以常以工作平台的台面作为焊件固定面。另外、对焊接金属结构的每个零件,不必都设六个定位支承点来确定其位置,因为各零件之间都有确定的位置关系,可利用先装好的零件作为后装配零件某一基面上的定位支承点,这样,就可以简化夹具结构,减少定位器的数量。 为了保证装配精度,应将焊件几何形状比较规则的边和面与定位器的定位面接触,并得到完全的覆盖。在夹具体上布置定位器时,应注意不妨碍焊接和装卸作业的进行,同时要考虑焊接变形的影响。如果定位器对焊接变形有限制作用、则多做成拆卸式或退让式的。操作式定位器应设置在便于操作的位置上。 在批量生产中使用的专用夹具,其夹具体是根据焊件形状、尺寸、定位及夹紧要求、装配施焊工艺等专门设计的。夹具体上安装着定位器以保证零件 2 相对零件1 的垂直度和相对高度。零件定位后,用圆偏心杠杆夹紧机构夹紧,以保证施焊时零件的相互位置不发生改变。对夹具体的要求是:有足够的强度和刚度;便于装配和焊接作业的实施;能将装焊好的焊件方便地卸下;满足必要的导电、导热、通水、通气及通风条件;容易清理焊渣、锈皮等脏物;有利于定位器、夹紧机构位置的调节与补偿;必要时,还应具有反变形的功能。 通常,作为通用夹具体的装焊平台多为铸造结构,而专用夹具体多为板焊结构。1.5 焊接变位机械 焊机变位机械是改变焊接机头空间位置进行焊接作业的机械设备。它主要包括焊接操作机和电渣焊立架。 焊接操作机的结构形式很多,使用范围很广,常与焊件变位机械相配合,完成各种焊接作业。若更换作业机头,还能进行其他的相应作业。1.5.1 焊接变位机械的分类 焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工空间位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械设备。使用焊接变位机械可缩短焊接辅助时间,提高劳动生产卒,减轻工人劳动强度,保证和改善焊接质量,并可充分发挥各种焊接方法的效能。焊接变位机械的分类及各类所属设备如下(如图 1-1): 图图 11 焊接变位机械的分类焊接变位机械的分类各种焊接变位机械都可单独使用,但在多数场合是相互配合使用的,它们不仅用于焊接作业,也可用于装配、切割、检验、打磨、喷漆等作业。1.5.2 焊接变位机械应具备的性能 一般来说,通用焊接变位机应具有以下特性:1)焊缝变形机械和焊接机械位移机械必须具有较宽的调速范围,焊接操作速度以及良好的结构刚度。2)对各种尺寸和形状的焊件必须有一定的适用性。3)传动链中应有自锁防冲击传动装置,以避免动力源突然失效,焊件应为重力事故。焊接移位机是各种机械设备,它们在焊接过程中改变焊件的空间位置,以便于焊接操作。根据不同的功能,焊接位移机分为四类:焊接定位器,焊接辊托架,焊接旋转工作台和焊接变频器。在手动焊接操作中,经常使用各种焊接位移机器,但是在大多数情况下,焊接位移机器与焊接位移机器一起使用以完成纵向接头,横向接头和圆形接头。空间曲线焊接和焊接操作。焊机位移机也是机械化和自动化装配线的重要组成部分。焊接机械是一种改变焊件,焊工或焊工位置以完成机械化和自动化焊接的各种机械设备。使用焊接机可缩短车削和移位焊件的辅助时间,提高劳动生产率,降低工人的劳动强度,提高焊接质量,充分发挥各种焊接方法的效果。1.6 几类焊接机械设备的具体介绍 1.6.1 焊接变位机 (一)功能及结构形式 焊接变位机,是在焊接作业中将焊件回转并倾斜置于有利施焊位置的焊件变位机械。焊接变位机主要用于机架,机座,机壳等非长形工件的焊接。焊接变位机按结构形式可分为三种:1,伸臂式焊接变位机:适用与轻小焊件的翻转空位,载重量一般不超过 1 吨。 图图 12 伸臂式焊接变位机伸臂式焊接变位机2,座式焊接变位机 如图 13 所示,其工作台连同回转机构通过倾斜轴支承在机座上,工作台以焊速回转,倾斜轴通过扇形齿轮或液压缸,多在 110 一 140 度的范围内恒速或变速倾斜。该机稳定性好,一般不用固定在地基上,搬移方便,适用于0.5100 吨焊件的翻转变位。是目前产量最大、规格最全、应用最广的结构形式。常与伸缩臂式焊接操作机或弧焊机器人配合使用。 图图 13 座式焊接变位机座式焊接变位机 1回转工作台 2倾斜轴 3扇形齿轮 4机座3,双座式焊接变位机,有较高的稳定性,适用于大型和重型工件的翻转变位,载重量一般都在 50 吨以上。 图图 14 双座式焊接变位机双座式焊接变位机 1工作台 2凹形架 3机座 4回转装置 5倾斜机构1.6.2 焊接翻转机焊接变位翻转机是一种可以实现大型回转零件在焊接时变位、翻转、旋转位置,以便获得更佳焊接位置的焊接辅助设备,可配用熔化极气体保护焊机(CO2/MAG 焊机)。如图 1-5、图 1-6。产品主要由立柱提升机构、翻转机构、回转机构以及控制器组成。 图图 15 轻型焊接翻转台轻型焊接翻转台 图图 16 焊接翻转机焊接翻转机1.6.3 焊接操作机 焊接操作机作为一种焊接辅助机械,被广泛地应用于锅炉、压力容器、管道和金属结构行业。与滚轮架、变为机或翻转机相配,可焊接大直径管道内外纵、环缝。可根据用户工艺要求选配焊接系统,还可选配焊接系统,还可选配焊接跟踪系统、监控系统,焊剂自动输送回收系统或摆动器。 焊接操作机是将焊件准确地送到并保持在待焊接位置或以选定的焊速沿规定的轨迹移动焊机的机械装置。 焊接操作机与焊接变位机、焊接滚轮架等焊件变位装置配合使用,可完成多种焊缝的焊接,也可以进行工件表面的自动焊接。9 焊接操作机可分为:平台式焊接操作机、伸缩臂式操作机(图 1-7)、门式操作机(图 1-8)、桥式操作机、台式操作机 图图 17 伸缩臂式操作机伸缩臂式操作机 图图 18 固定门式操作机固定门式操作机1.6.4 焊接滚轮架 焊接滚轮架是借助主动滚轮与焊件之间的摩接力带动焊接旋转的变位机械。焊接滚轮架主要用于筒形焊件的装配与焊接。若对主、从动滚轮的高度作适当调整,也可进行锥体、分段不等径回转体的装配与焊接。对于一些非圆长形焊件,若将其装卡在特制的环形卡箍内,也可在焊接滚轮架上进行装焊作业。为了焊接不同直径的焊件,焊接滚轮架的滚轮间距应能调节。调节方式有两种:一种是自调式的;一种是非自调式的。 自调式的可根据焊件的直径自动调整滚轮的间距(如图 1-9); 图图 19 自调式焊接滚轮架自调式焊接滚轮架 非自调式滚轮架是通过调节支架上的滚轮座来调节滚轮的间距的(如图 1-10)。 图图 110 非自调式焊接滚轮架非自调式焊接滚轮架 焊接滚轮架按结构形式分为两类:第一类是长轴式滚轮架。滚轮沿两平行轴排列,与驱动装置相连的一排为主动滚轮,另一排为从动滚轮。长轴式滚轮多是用户根据焊件特点自行设计制造的,市场可采用的定型产品很少 图图 111 长轴式滚轮架长轴式滚轮架第二类是组合式滚轮架(如图 1-12),它的主动滚轮架,从动滚轮架,混合式滚轮架都是独立的,使用时可根据焊件的重量和长度进行任意组合,其组合比例也不仅是 1 与 1 的组合。因此,使用方便灵活,对焊件的适应性很强,是目前应用最广泛的结构形式。 图图 1 11212 组合式滚轮架组合式滚轮架对于重型滚轮架(如图 1-13),多采用车间起重设备挪动滚轮架座进行分段调节。对轻型滚轮架,多采用手动或电动丝杠螺母机构来移动滚轮座进行连续调节。 图图 113 200 吨重型焊接滚轮架吨重型焊接滚轮架1.6.5 关于滚轮架轴向窜动的问题如果辊子和焊件都是理想的圆柱体,并且这些辊子的尺寸相同,并且它们的旋转轴线处于同一水平面并且平行于焊件的轴线,则放置在辊框架上的焊件不会产生轴向缺陷。这是理想的情况。但实际上这是不可能的,特别是在焊件中,不可能实现理想的气缸。多次试验证明,主,副滚筒在水平和轴向位置上的位置是良好的并且是固定的,并且在下次使用时它们仍然会移动。即使是相同的焊件,调整后也不会晃动,但当它向另一个方向旋转时,或者焊件抬起并移动到滚轮架上时,焊件将发生晃动,更不用说更换其他焊件。一些国内工厂在焊件末端使用硬顶的方法。这种方法会损坏设备和焊件。这是无奈。国外制造的防翻斗滚轮架可以满足要求,但不幸的是价格相对昂贵。理论和实践证明,轴向湍流影响焊件的主要原因是辊子轴线与焊件轴线平行。因此,在制造和使用焊接滚筒托架时,首先需要做到以下几点:1)主托架和副托架位于同一中心线上。 2 辊子的轴线全部在水平面上并且彼此平行。 3 轮距相等。实际上,滚轮框架上的焊件的轴向移动导致焊件本身进行螺旋运动。如果可以采取措施,则将焊件的左旋转更改为右旋,反之亦然。焊件不再进行螺旋运动。 9目前有三个执行机构可以完成这项任务:(1)自升式执行机构从动滚轮架的单侧滚轮可以上下移动,以抵消焊件的轴线。同时,焊件自重的轴向分量也发生变化。这种调整方法的优点是调整灵敏度高,缺点是制造成本高,体积大。(2)偏置式执行机构从动滚轮架两侧的滚轮可沿滚轮垂直中心线同向偏移,以改变滚轮和焊件的轴向摩擦分量。这种调整方法的优点是灵敏度高,但最大的缺点是辊子上的磨损过大。(3)平移执行机构从动滚轮框架两侧的滚轮可垂直于焊件轴线同时水平移动,以达到调整焊件轴线和调整角度的目的滚筒的轴线。这种调整方法的优点是稳定性好,制造成本低,结构简单,不需要额外的安装空间。驱动轮速度控制 我们的目的是检测焊件在轴向的湍流位移。从原理上,我们可以采用焊件气缸壁一侧的检测方法和焊件端面的检测方法。缸壁侧的检测方法不受焊件端面误差的影响。然而,这种检测方法需要去除气缸壁的垂直旋转分量,加上打滑,气缸表面粗糙度和污垢的影响。传感器不容易通过。焊件端面的检测方法是目前使用的检测方法。这种检测不可避免地受到焊件端面的不平坦性和焊件轴线的垂直方向的影响。因此,焊件的测试端面需要加工。但是,对于大型焊件,这种加工所需的精度越高,难度和成本就越高。能够减少对端面加工的要求非常重要。例如,该工艺要求焊件的轴向移动不大于2mm,但焊接端的测试表面粗糙度大于2mm,在这种情况下是否防止焊件的轴向移动是针对 One 滚动支架是否实用的重要指标。 第二章 方案的选择与确定确定焊接滚轮架方案时,其合理性和经济性是主要考虑的因素。当焊件的焊接方法及工艺确定后,所选夹具结构,首先要能保证焊接工艺的实施。同时,焊件结构尺寸以及组成焊件坯料的制作工艺和制造精度,则是确定夹具定位方法、定位基准和夹紧机构方案的重要依据。除此之外,还应考虑经济上的因素,使夹具的制造、使用费用最低而取得的经济效益最大。由于上述各因素都不是孤立存在的,它们之间往往有联系又有制约,所以在确定夹具方案时要对上述各因素进行综合分析,只有通盘考虑,才能制定出最佳的设计方案具体确定设计方案时,应联系以下几个方面进行考虑: 1)焊件的整体尺寸和制造精度以及组成焊件的各个坯件的形状、尺寸和精度。其中形状和尺寸是确定夹具设计方案、夹紧机构类型和结构形式的主要依据,并且直接影响其几何尺寸的大小;制造精度是选择定位器结构形式和定位器配置方案以及确定定位器本身制造精度和安装精度的主要依据。 2)装焊工艺对夹具的要求。例如与装配工艺有关的定位基面装配次序、夹紧方向对夹具结构提出的要求。再如,不同的焊接方扫对夹具提出的要求,像埋弧焊,可能要求在夹具上设置焊剂垫;电渣焊要求夹具保证能在垂直位置上施焊;电阻焊要求夹具本身就是电极之一等。 3)装、焊作业能否在同一夹具上完成,或是需要单独设计装固夹具和焊接夹具。 本次设计采用组合式滚轮架进行设计2.1 组合式滚轮架的特点: 1)主从动滚轮架各自独立,可根据焊件的重量,长度任意组合,使用方便灵活 滚轮架靠滚轮对的自由摆动或靠丝杠的调节作用在规定范围内调节滚轮中心距,适用不同直径的焊件,圆筒体焊件放置平稳 2)可无级调速,焊速范围大,速度稳定。3)为了便于调节滚轮架之间的距离,以适应不同长度焊件的装焊要求,有的滚轮 架上还安有机动或飞机动行走机构,沿轨道行走,调节相互之间的距离。 焊接滚轮架多采用直流电动机驱动,降压调速。这种方式沿用已久,技术很成熟,电动机的机械特性较硬,启动力矩较大,是目前滚轮架使用最广的拖动调速方式。缺点是电动机结构复杂,调速范围较窄,一般恒转矩的调速范围为 1:10 左右低速时的速度不够稳定,有爬行现象。也有滚轮架是采用交流异步电动机拖动,变频调速。近几年随着晶体管变频器性能的完善以及价格的下降,采用交流电动机驱动,变频调速的滚轮架也日趋增多。其优点是调速范围宽,可达 1:20,转动平滑性好,低速特性硬。缺点是低速段过载倍数降低较大,变频电源的价格也较高。但随着电动机额定功率的增加,价格上升则相对平缓,所以在重型焊接滚轮架上,采用交流异步电动机拖动和变频调速较为适合。本次设计的焊接滚轮架吨为 4 吨,采用直流电动机。为是焊接滚轮架的滚轮间距离调节更为方便,机动性更强,组合更加便利,采用单独驱动的焊接滚轮架日益增多。但是每一主动滚轮均由一台电动机驱动时,应解决好个滚轮之间的同步问题。由于制造工艺,材料性能等因素的影响,其额定转速实际上并不一致,因此,要把实测数据较为接近的一组电动机做为焊接滚轮架的拖动电动机。另外,对重型焊接滚轮架,还应考虑以测速发电机为核心的速度反馈装置来保证各滚轮转速的同步。焊接滚轮架的金属滚轮多采用铸铁和合金球磨铸铁制作,其表面热处理硬度约为50HRC,滚轮直径多在 200700mm 之间。国外滚轮架品种很多,系列较全,承载量 11500t,使用焊件直径 18m 的标准组合式滚轮架(即两个主动轮座与两个从动轮座的组合)均成系列供应。其滚轮线速度多在 690mh 之间无极可调有的还有防止焊件轴向窜动的功能。我国已有不少厂家生产焊接滚轮架,最大承载量已达 400t,适用焊件直径可达6m,滚轮线速度多在 660mh 之间无级调速。防轴向窜动的滚轮架已有生产,但性能质量尚待提高。我国在 1990 年颁布了焊接滚轮架的行业标准(ZBJ/T33003-1990)中规定:主动滚轮的圆周速度应在 660m/h 范围内无级可调,速度波动量按不同的焊接工艺要求,要低于510,滚轮转速应稳定、均匀,不允许有爬行现象。按 GB150 规定 制造的筒体类工件在防轴向窜动滚轮架上进行焊接时,在整个焊接过程中允许工件的轴向窜动量为3mm。传动机构中涡轮副齿轮副等传动零件,应符合国标中的 8 级精度等级。2.2 滚轮驱动方案为使焊接滚轮架的滚轮间距调节方便可靠,组合便利,采用主动轮单独驱动的设计方案,即每个主动轮单独利用一台电动机和减速机构驱动。不过要注意解决好各主动轮的同步问题,在选用电动机和减速机结构上要尽量选用特性一致且经过实测的使用。因为长轴式滚轮架是用户根据焊件特点自行设计制造的,市场可供选用的定型产品很少,已不常用,所以本次设计的 4 吨级滚轮架采用组合式设计它的主动滚轮架,从动滚轮架,混合式滚轮架都是独立的,使用时可根据焊件的重量和长度进行任意组合,其组合比例也不仅是 1 与 1 的组合。因此,使用方便灵活,对焊件的适应性很强,是目前应用最广泛的结构形式。2.3 减速器的选择:蜗杆减速器按蜗杆外形结构分为圆柱蜗杆减速器,环面蜗杆减速器,锥蜗杆减速器三大类。本次采用圆弧圆柱蜗杆减速器。蜗杆传动是传递交错轴之间的动力常用的交错角=90。它具有单级转动比大工作平稳,振动小,噪音低及可做成自锁形式等特点。 圆弧蜗杆传动除具有普通蜗杆传动的优点外,还有以下特点:齿形优良,蜗杆涡轮齿面为凹凸共轭啮合,当量曲率小,齿面间润滑油膜容易形成,齿面接触应力低具有良好的强度和润滑集合条件。接触线及形状分布合理。蜗杆和涡轮啮合时瞬间接触线相对滑动方向形成的夹角近于直角。减速器选用标准件,其型号的选定是根据传动比和中心距综合考虑选定的。中心距不能超过滚轮安装的高度,即滚轮中心轴离地面的距离。选定中心距为 100。 再根据工作条件:工作荷载平稳无冲击,每日工作 8 小时,每小时启动 10 次,启动转矩为输出转矩的 2.5 倍。4 根据机械传动装置选用手册: 与滚轮相连的减速器选择型号: CWU 10030 JB/T793595 外形尺寸查看了机械传动装置选用手册表 3.11,是蜗杆在涡轮之下的圆柱蜗杆减速器。 与电动机相连的减速器选择型号:SCWO 10025 JB/T793595 外形尺寸参看机械传动装置选用手册表 3.111,是蜗杆在涡轮之上的圆柱蜗杆减速器。 减速器第一次使用时当运转 150300h 后需更换润滑油,在以后的使用中应定期检查油的质量。对于混入杂质或变质的油需及时更换。一般情况下,对于长期连续工作的减速器,每 5001000h 必须换油一次。应加入与原来牌号相同的油,不得不同品牌混用。牌号相同而粘度不同的油允许混合使用工作中,当发现油温温升超过 80 度或油池温度超过 100 度及产生不正常噪音时,应停止使用,检查原因。减速器应定期检修如发现胶合或显著磨损,必须采取有效措施予以制止或排除,备件必须按标准制造。2.4 连轴器的选用:联轴器的类型很多根据其是否包含弹件元件,可以划分为刚性联轴器和弹性联轴器两大类。刚性联轴器根据正常工作时是否允许两个半联轴器轴线产生相对位移又分为固定式刚性联袖器和可移式刚性联袖器。固定式刚性联轴器,要求被联接两轴轴线严格对中,因为它不能补偿两轴的相对位移。其常用类型有夹壳联轴器和凸缘联轴器等。可移式刚性联轴器可以通过两半联轴器间的相对运动来补偿被联接两轴的相对位移。其常用类型有十字滑块联轴器、齿轮联轴器和万向联轴器等。弹性联轴器包含有弹性元件,不仅具有吸收振动和缓解冲击的能力,而且能够通过弹性元件助变形来补偿两轴的相对位移。其常用类型有弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器和轮胎式联轴器等。4 根据以上特点: 与电动机相连的联轴器采用 NZ 挠性爪型联轴器,再根据轴径大小查机械设计与制造简明手册选用代号为 QZB110.2.00 型号 NZ2 (两个) 。 与滚轮相连的联轴器采用凸缘连轴器再根据轴径大小查机械设计与制造简明手册选用 YL8 型 (一个) 。 两蜗杆减速器之间采用十字滑块联轴器,根据轴径大小查机械设计与制造简明手册选用 JBZQ438486 KL 型 十字滑块联轴器 (两个) 。 表表 21 联轴器选择联轴器选择名称公称扭矩范围轴径范围最大转速范围特点应用条件凸缘连轴器 102000010180140013000结构简单,成本低可传动较大扭距,但不等消除冲击。对所连两轴间的偏移缺乏补偿能力经常用于荷载平稳有轻度冲击的条件下,链接低速和刚性不大的两轴。NZ 挠性爪型联轴器256001565380010000外形尺寸小,飞轮力矩小用于小功率,高转速,没用急剧冲击载荷的情况下十字滑块联轴器1202000015150100250结构紧凑,尺寸小,寿命长。但制造比较复杂无较大冲击,转速不高的,存在两轴径向相对位移时采用2.5 滚轮架滚轮的设计 滚轮架的滚轮结构主要有四种类型,其特点和使用范围见表 2-2。 表表 22 滚轮形式选择滚轮形式选择类型 特点 使用范围钢轮承载能力强,制造简单一般用于重型焊件和需预热处理的焊件以及额定在和大于 60t 的滚轮架胶轮钢轮外包橡胶,摩擦力大,传动平稳但橡胶易压坏一般用于 10t 以下的焊件和有色金属容器 组合轮钢轮与橡胶轮相结合,承载能力比橡胶轮高,传动平稳一般多用于 1060t 的焊件履带轮大面积履带和焊件接触,有利于防止薄壁工件的变形,传动平稳但结构较复杂。用于轻型,薄壁大直径的焊件及有色金属容器 由于滚轮架的额定载荷是 4t,所以选用胶轮结构。橡胶轮缘的滚轮常因结构不合理,或橡胶质量不佳或挂胶工艺不完善,使用不久就会发生挤裂,脱胶而破坏。为此,设计滚轮时,常常在橡胶轮缘两侧开出 15 度的倒角,以留出承载后橡胶变形的空间,避免挤裂。另外,常在橡胶轮辋与金属的结合部,将金属轮面开出多道沟槽,以增加橡胶与金属的接触面积,强化结合牢度,避免脱胶。至于橡胶成分和挂胶工艺,在美国是一项专利,国内兰州石油化工机器厂,将国产橡胶轮缘的坦克支重轮用在焊接滚轮架上,取得了很好的效果,使滚轮寿命延长了许多。1 图图 21 滚轮的设计滚轮的设计如图 21 所示。滚轮直径为 250mm,宽 150mm。滚轮边缘采用橡胶来增大摩擦力。 2.6 轴的设计 图图 2 22 2 轴的设计轴的设计轴主要是用来支承转动的机械零件,如齿轮、带轮等,并传递运动和动力。根据轴所受载荷的不同,可分为心轴、传动轴和转轴三种。只承受弯距作用的轴称为心轴。心轴可以是转动的,如火车的轮轴。也可以是固定的,如自行车的轮轴。传动轴是只传递转矩的轴。如联接汽车变速箱与后桥的轴。既承受弯矩又传递转矩的轴称为转轴。转轴是机器中最常见的轴,如齿轮减速箱中的轴均是转轴。此次设计的轴为转轴,即承受弯矩又传递转矩。轴在工作时常受到变应力的作用,其失效形式多为疲劳断裂。因此轴的材料首先应具有一定的疲劳强度,同时还应满足工艺性和经济性方面的要求。铀的常用材料主要是碳素钢和合金钢。碳素钢分普通碳素钢和优质碳素钢。常用的有35,40,45,50 号优质碳素钢,其中以 45 号钢应用最普遍。与合金钢相比,碳素钢价廉,对应力集中的敏感性小。并且经过正火或调质等热处理后,其综合机械性能都会有很大改善相提高。本次设计的轴采用 45 号碳素钢,并进行调质处理。轴的结构设计就是要确定轴的合理外形和全部结构尺寸。影响轴结构的因素很多,如轴上载荷的大小、分布及性质,轴上零件的数目、类型、布置及固定方式,轴的加工和装配方法等。所以在设计时,要根据具体的工作情况,综合考虑各种影响因素,经济合理地确定轴的结构。如图 22,这次设计的轴分三段,中间段与滚轮通过键链接在一起。左右段各安装一个滚动轴承。同时左段还与联轴器通过键链接在一起。中间轴段轴径尺寸为 50mm 与滚轮的间隙配合采用的优先配合,中段轴长76Hg150mm,左段轴长 138mm,右段轴长 58mm。 2.7 轴承的选用轴承分为滚动轴承,滑动轴承两类12 滑动轴承工作时,轴与轴承之间存在滑动摩擦。其缺点是摩擦损耗较大,使用维护也较复杂。而滑动轴承的优点是: (1)结构简单,制造、装拆方便。 (2)具有良好的耐冲击性和良好的吸振性能, (3)承载能力大,使用寿命长。 因此滑动轴承在高速、精密机构和低速重载、床、冲压机械和农业机械中如高速精密机、冲压机械和农业机械中应用较多。 图图 23 滚动轴承滚动轴承 滚动轴承是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的。其基本结构如图23 所示,它一般是由内圈 1、外圈 2、滚动体 3 和保持架 4 等组成。内圈安装在轴颈上并一起转动,外圈安装在轴承座上。滚动轴承的内、外圈上加工有滚道,当内、外圈相对转动时,滚动体即在内、外因的滚道中滚动。常用的滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子、球面滚子、非对称球面滚子等。保持架用于将滚动体彼此分开,以免它们之间相互接触产生摩擦 与滑动轴承相比,滚动轴承具有摩擦阻力小、功耗少、启动灵活、互换性好等优点,因而获得了广泛的应用,其缺点是抗冲击能力差,转速过高时易出现噪音等。滚动轴承已标准化,并由专业厂家生产。此次设计的 4 吨焊接滚轮架,根据轴径 50mm选用圆柱滚子轴承 ,型号 23092.8 轴承端盖的设计 首先,根据轴承座孔(外圈)直径 100mm 由机械设计课程设计表 46 查得轴承端盖螺钉直径为 d3=10mm,螺钉数目为 4 个。如图 24 所示,由机械设计课程设计表 47 可知,D4=D-(1015mm) 得 D4=85mmD0=D+2.5D3 D0=125e=1.2d3 e=12 D2=D0+2.5D3 D2=150 轴承端盖、轴承透盖都是按照此尺寸设计。 图图 24 轴承端盖轴承端盖2.9 丝杠的设计 所谓丝杠传动就是由丝杠副联接相邻构件而组成的传动机构。在机械传动中,丝杠副是较常用的机构之一。 丝杠传动(或称螺旋传动)可以把旋转运动变成直线运动,也可以把直线运动变成旋转运动。丝杠传动即可以传递能量或动力,也可以用来传递运动或用来调整 零件的相互位置。因此,在机床、起重设备、锻压机械、测量仪器、船舶等传动机构中都广泛的应用了丝杠副。最常见的丝杠副为滑动丝杠副和滚珠丝杠副两种 滑动丝杠副有以下特点: 1) 结构简单,制造容易。 由于滑动丝杠副为一般的丝杠、螺母所组成故其结构简单。制造容易 2)减速传动比大 由于当丝杠转过一圈时,螺母只移动一个导程,而导程可以做的很小。因此可以做到很大的减速比 3)运转平稳 由于丝杠与螺母的啮合是连续的而且同时啮合的圈数较多所以其运转平稳、无噪声。但低速或微调时可能出现爬行。 滑动丝杠副的材料 由于以上原因,本次设计采用滑动丝杠来调节滚轮之间的中心距以适应不同直径的筒体工件的焊接要求。根据丝杠副工作时的受力特点,丝杠和螺母的材料应具有足够的强度、耐磨性和良好切削加工性能。对于精密传动的丝扛还要求在热处理后有较好的尺寸稳定件。一般的滑动丝杠选用 35、45、50 号等中碳钢并经调质处理。此次设计采用经调质处理的 45 号中碳钢做为丝杠的材料。如图 25 所示,螺母的螺纹分两段设计,左段螺纹左旋,右段螺纹右旋。这样才可以保证调节滚轮间距的功能。对螺纹的技术要求是: 图图 2 25 5 丝杠的设计丝杠的设计初车螺纹后,时效处理。 一个螺距误差不大于 0.025,螺距最大积累误差:在25 时,不大于 0.035,在130 时支反力和圆周力急剧增大,相反,当角太小时,滚轮架上的筒体焊件放置有可能不稳定。因此在实际应用中为使焊件在滚轮架上获得可靠的稳定性,并保证焊件可以平稳的转动应小于 40 度我国制定的焊接滚轮架行业标准(ZBJ/T33003-1990)中规定中心角应在 45 度到 110 度之间。 表表 31 滚轮直径选择滚轮直径选择 由中心角应在 45 度到 110 度之间。工件直径在 250mm1600mm 之间,经过三角函数的关系得出: 当工件直径为 250mm 时,两滚轮间距在 191.34mm409mm 之间适合。 当工件直径为 1600mm 时,两滚轮间距在 706mm1514mm 之间适合。 因此两滚轮间距的调节范围选定为:255mm800mm 之间。 在计算是选取角的最大允许值110 图 3-4 所示为典型滚轮架焊接受力图,图中当重量为 G 偏心距 e=0 的筒体焊件置于主从动滚轮座上时,主从动滚轮上的支反力相等,即3.1.2 焊接滚轮架的受力 图图 3-4 滚轮受力分析滚轮受力分析 (32)222 ()2cos2rfrDDGFGDDL式中: 中心角 D -焊件直径 Dr 滚轮直径 L 主,从动滚轮之间的横向距离当偏心距时滚轮切向摩擦力0 (33)12sin2sincos1FFGb式中:-中心角 b-与滚轮几何尺寸和材料有关的系数其中 (34)2rrDbfd式中: Dr滚轮直径 滚轮直径rd f 滚轮与滚轮轴摩擦因数(滚动轴承 f=0.02) u 滚轮与焊件表面之间的摩擦因数(钢轮为=0.60.8,橡胶轮为=2.53.5)因为橡胶轮摩擦力大,传动平稳,因此选用橡胶轮=3.5mm 3.1.3 滚轮支反力的计算 架在滚轮座上的简体转动时,驱动圆周力 Fl和反力 F2将使支反力 Ff1、Ff2发生变化。实际上,焊件只有按图所示位置逆时针转动时,因 Fl、F2力的方向向下,才使 Ff1、Ff2数值增大,且增大的份额往往超过因角增加或者摩擦因数 增加而增大的份额。如果焊件顺时针转, f 动,则 F1、F2 方向向上,、的数值减小。所以,计算滚轮最大支反力时,应以图 31fF2fF3 所示的焊件重心位置和转向为准进行计算。1经公式推导得: (35) (36) (37)经计算 : 由公式 33 b31.25mm由公式 36 f1f235785.3FFN由公式 32 121348.7FFN 对独立驱动的主动滚轮,每一轮轴的扭矩: (38)22n111M()22rrPfpDdKFfFFi 式中:轮轴的扭矩nM 滚轮切向摩擦力1F 滚轮直径rD 滚轮与滚轮轴摩擦因数f9950nM nN 主动滚轮上的支反力1fF 荷载作用不均匀系数,当=2 是,pKpi1pK 同一列上滚轮座数量pi 经计算:155.91/nMN m 焊接滚轮架的电动机驱动功率: (39)9950nM nN总 式中:N每个主动滚轮电动机驱动功率 nM主动滚轮轴的传递转矩(N*m) n主动滚轮的转速,即许用最高转速(r/min) 传动机构总效率 其中:由于我国在 1990 年颁布了焊接滚轮架的行业标准(ZBJ/T33003-1990)中规定:主动滚轮的圆周速度应在 660m/h 范围内无级可调。主动滚轮按最大线速度进行计算:主动滚轮转速 (310)60m/hn=60* R 式中: n主动滚轮的转速 R滚轮直径60m/hn=60* R 经计算:n=1.27(r/min) 滚轮架总传动效率的计算: (311)222 总N Z联凸联滑块联蜗磨 滚 式中: 总滚轮架系统总的传动效率。 NZ 型挠性爪型联轴器传动效率,用于电动机与蜗杆减速器之间,N Z联=0.99N Z联 凸缘联轴器传动效率,用于滚轮与减速器之间,=0.99凸联凸联 十字滑块联轴器传动效率,=0.98滑块联滑块联 滚滚动轴承效率传动效率,=0.99滚 蜗杆减速器传动效率,=0.7蜗蜗 工件与滚轮之间的传动效率,=0.92磨磨 (以上效率数据来自于机械设计课程设计表 24) 经计算总=0.41 再根据公式 38 计算出 N=0.17KW3.2 电动机的选定 上面计算的电动机功率为 0.17kw,但根据目前厂家生产的 4T 滚轮架的实际产品。电动机功率应进行放大。这是因为滚轮或工件不能做到绝对的平滑,尤其是许多筒状工件都有横向焊缝,当横向焊缝通过滚轮是会产生很大的附加力矩。考虑
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