管道外圆自动焊接机结构设计说明书.doc

南昌航空大学科技学院学士学位论文1管道外圆自动焊接机结构设计摘要：管道运输是油气运输中最主要、最快捷、经济、可靠的方式，可用于输送水、原油、天然气、成品油等，具有输量大、距离长、安全性高、成本低等优点，在各国发展迅速。管道运输业的主体是管道，管道工程的核心工作是管口的焊接。因此研究高效率、性能可靠的管道全位置自动焊接机具有十分重要的意义。为解决管道建设野外作业的自动化焊接的难题，研制了一种导轨式管道焊接机器人，其关键技术包括：研制新型的行走机构、焊枪摆动机构、及机器人轨道、焊枪机械手。介绍了导轨式焊接机结构的设计和焊接机控制，着重对其结构特点、动作原理、设计要点进行设计分析和说明。现场应用表明，该机器人能沿导轨平稳、可靠的行走，进行管道外圆全位置焊接，其操作简便，成本低，适合我国现场施工作业及工人的技术水平，既保证了焊接质量，又提高了劳动效率。关键词：轨道式焊接机；结构设计；管道；机械手CylindricalpipeautomaticweldingmachinedesignAbstract:Pipelinetransportationisthemostimportant,quickest,economicalandreliablemethodinpetroleumtransportation.Itcantransportwater,crudeoil,naturalgas,oilproductetc.Ithasanumberofadvantages:hightransmissionvolumes,longdistance,safetyandcost-effectiveness,whichisrapiddevelopedinalltheworld.Thesubjectofpipelinetransportationispipeline；thecoreofpipelineprojectisnozzlewelding.So,ithasveryimportantsignificancetodevelophighefficientandreliableperformancepipelineall-positionautomaticweldingmachine.Anorbitpipelineweldingrobothasbeendevelopedtosolvetheproblemofautomaticweldingduringpipelineconstructioninthefields.Itskeytechniquesconsistofdevelopinganewtypeoftravelunit,weldingtorchascillatingunit,robotorbitandintelligentcontrolsystemetc.Thedevelopmentworkoftheorbitpipelineweldingrobotmechanicsystemisintroducedinthepaper.Themainillustrationisaboutthesystemsstructure，actionprinciple，keypointsofdesignandmachiningtechniesandverifyingcalculationforselectingreductiongearboxwiththewirefeedermotorandthe南昌航空大学科技学院学士学位论文2diameterofthewire-feedwheel.Theapplicationinfieldworkshowsthattherobotcantrave1alongtheorbitstablyandreliablyandcarrythroughall-positionwelding.Theweldingiseasywithlowcostthatisfitforfieldworkandworkerinourcountry，guaranteestheweldingqualityandimproveworkingefficiency.Keywords:Orbitalweldingmachine；constructiondesign；pipeline；ManipulatorSignatureofsupervisor:目录摘要.1Abstract.11.绪论.41.1课题背景及研究意义.41.2管道外圆自动焊接机的发展及应用.51.2.1焊接机器人的发展历程.51.2.2焊接机器人国内外应用现状.61.2.3焊接机器人技术展望.71.3管道外圆自动焊接机的研究现状.81.3.1管道外圆自动焊接机国外研究现状.81.3.2管道外圆自动焊接机国内研究现状.92.管道外圆自动焊接机总体结构设计.102.1自动焊接机总体要求和技术指标.102.2自动焊接机总体方案的确定.102.3管道外圆自动焊机的设计基本思路.112.4小车行走机构.112.4.1基本工作原理.112.4.2行走机构车体设计要点.122.4.3行走机构滚动组件的设计要点.122.5焊丝送进机构.13南昌航空大学科技学院学士学位论文32.6焊枪摆动机构.142.7焊接轨道.142.8行走机构的设计计算.152.8.1等效负载转矩计算.162.8.2等效转动惯量的计算.173焊接小车行走机构的机械传动.183.1电机的选择.193.2减速器的结构及传动比.203.3送丝机构的机械传动.203.3.1送丝电机的选择.203.3.2减速器.223.4焊枪姿态调整机构的机械传动.223.4.1电机的选择.224.结论.24参考文献.25致谢.26南昌航空大学科技学院学士学位论文41.绪论1.1课题背景及研究意义现代工业的飞速发展，不断对焊接技术提出更新更高的要求，而现代工业和科学技术的新成就又为焊接方法和焊接专用设备的发展提供了宽广和雄厚的技术基础。焊接工艺和焊接设备就是在现代工业和科学技术的推动下相辅相成地蓬勃发展起来的。而管道运输是油气运输中最主要的也是最快捷、经济、可靠的方式，可用于输送水、原油、天然气、成品油等，具有输量大、距离长、安全性高、成本低等优点，在各国发展迅速。据有关统计，国外一些发达国家管道油气运输方式的输油量约占油气运输总量的2/3之多，油气的管道运输对从原油、天然气的生产、精炼、储存及到用户的全过程起到了重要作用。目前管道施工已逐渐从手工焊接向全自动焊接方向发展。管道建设地区跨度大，沿线施工环境恶劣，加之管道输送逐步向高压、大口径方向发展，这对管道环焊缝的焊接提出了更高的要求，管道环焊缝的焊接成为制约整个工程质量和建设周期的关键因素。野外焊接环境十分恶劣，焊工劳动强度大，技术难度高，因此，工程上迫切需要实现管道的自动焊接，用以提高生产率、保证焊接质量、降低劳动强度和施工成本，而且自动焊接还能大幅度降低操作技术难度，解决焊工培养困难，流失