长轴式焊接滚轮架设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 长轴式焊接滚轮架设计 摘 要 在科学技术飞速发展的当今时代，焊接已焊接已经从一种传统的热加工技艺 发展到了集材料、冶金、结构、力学、电子等多门类科学为一体的工程工艺学科。 而且，随着相关学科技术的发展和进步，不断有新的知识融合在焊接之中。目前 国内外众多的焊接设备制造厂都在生产焊接滚轮架。产品规格型号多，结构 差别大，各自适合不同的用途，各有特点。国内的重型焊接滚轮架用户主要 集中在大型石油化工、锅炉制造、电站设备制造、重型设备制造行业。使用 的焊接滚轮架来自不同的国家。 焊接滚轮架是借助工件与主动滚轮间的摩擦力来带动工件旋转的机械装 置 ,主要用于回转体工件的装配与焊接。本次设计题目是一台 2 吨长轴式焊接 滚轮架。长轴式焊接滚轮架多是用户根据焊件的特点自行设计制造，市场可 供选用的产品很少。考虑负载的压强取滚轮架宽度为 1796 毫米 ,综合考虑受 力情况的大小取滚轮架长度为 3445 毫米。 其设计的主要内容包括： 2 吨长轴式焊接滚轮架的底座，主动滚轮机构、 从动滚轮机构机械设计、装配图和零件图设计。并编写相应的设计说明书。 对滚轮架、调整方式、传动方式等可采用不同的设计方 案。整个机械系统应 简单可靠，操作方便、经济适用。 关 键 词：焊接，滚轮架，长轴式 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） E F of to a on a of k. of e of e ar e f or to of ar e in of ge tr y, e of in e of f y. is a to by r It in of is is of fr ar e ed by y pr in of 796 mm of of 445mm of fr r dr dr of f is er to f of dr be 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） to S： 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 目 录 前 言 . 1 章 2 章 3 章 第 4 章 课题简介及焊接滚轮架发展史 . 3 课题介绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 国内外的发展现状 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 焊接滚轮架的整体方案设计 . . . . . . . . . . . . 轮的选用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 轮架的选用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 焊 接滚轮架拖动与调速方式 . . . . . . . . . . . . . 机的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .件的校核 . 的校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 承与键的校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 致谢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 前 言 在人类社会步入二十一世纪的今天，焊接 已经进入了一个崭新的发展阶 段。当今世界的许多最新科研成果、前沿技术和高新技术，诸如：计算机、 微电子、数字控制、信息处理、工业机器人、激光技术等，已经被广泛地应 用于焊接领域，这使得焊接的技术含量得到了空前的提高，并在制造过程中 创造了极高的附加值。焊接已成为最流行的连接技术 。 焊接滚轮架应用于大型石油化工、电站设备制造、重型设备制造行业。 焊接辅助设备，可根据筒体直径大小采用丝杆调节或螺钉分档移动滚轮调节 中心距 ,与操作架、电焊机配套使用，可实现工件内外纵、环缝的焊接。进口 变频器无级调速，精度高、 范围广。 用新材料制成焊接结构，焊接热效应会引发结构不完整性 ,即使采用特种 焊接技术 ,仍然还会有三个方面的问题 : (1)冶金不均匀性（母材、 缝） (2)几何不完善性（变形、偏离设计容限） (3)力学不连续性（应力集中、缺陷、损伤） 焊接科技发展的历程就是不断解决这些难题 ,寻求最佳方案的历史。为满 足现代运载工具更快、更轻、更强（更高、更远、更深）的技术目标，对焊 接结构完整性研究和技术开发越来越显得重要。从产品结构服役全寿命周期 的安全、可靠出发，从最终用户提出的技术要求，设计师们的构思与选材开 始，制造工程中的方法与技术的优化和使用过程中的维修与监测，均应科学 地引入断裂力学判据、损伤容限准则，加强焊接力学（裂纹力学、应力变形 控制）研究 。 焊接滚轮架的应用可以给人类带来许多好处 ,如： 1减少劳动力费用； 2提高生产率； 3改进产品质量； 4增加制造过程的柔性； 5减少材料浪费； 6降低生产成本； 1 1 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 7消除危险和恶劣的劳动岗位。 焊接 滚轮架机械部 分的设计是焊接滚 轮架重要部分 ,其它系统 的设计应 有各自的要求 ,但必须与机械系统相匹配 ,相 辅相成 ,组成一个完整系统。 本次设计的是长轴式焊接滚轮架。设计内容主要包括 : 1. 长轴式焊接滚轮架的底座、主动滚轮机构、从动滚轮机构、减速器机 构等的机械设计、装配图和零件图设计； 2. 对滚轮架、调整方式、传动方式等采用不同的设计方案方案； 3. 整个机械系统应简单可靠，操作方便、经济适用。 4. 编写相应的设计说明书。 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 第 1 章 课题简介及焊接滚轮架发展史 题介绍 焊接是一种制造技术，它是适应工业发展的需要，以现代工业为基础 发 展起来的，并且直接服务于机械制造工业。焊接技术的发展与制造工业的需 要紧密相关，一般工业先进国家，钢产量的 50%左右需采用焊接工艺才能形 成产品，在石油化工，矿山冶金，金属结构，起重运输，水陆交通，航天航 空，桥梁建筑，电力能源等机械设备制造部门，焊接都有这广泛的应用。许 多设备中的大型结构，几乎都是焊接结构。现在，随着科学技术的进步，生 产规模的日益扩大，焊接结构正朝着超大型，高容量，高参数，耐磨，耐低 温，耐动载的方向发展，这就不仅需要为焊接生产提供质量更高，性能更好 的各种焊机，焊接材料和焊接工 艺，而且要求提供各种性能优异的焊接工装 设备，使焊接生产实现机械化和自动化，减少人为因素干扰，达到保证和稳 定焊接质量，改善焊工劳动条件，提高生产率，促进文明生产的目的。 焊接工艺装备就是在焊接结构生产的装配与焊接过程中起配合及辅助作用的 夹具、机械装置或设备的总称，简称为焊接工装。焊接工装主要用来安装和夹持 待焊工件，使焊接时便于施焊，以保证焊缝的质量，并提高生产效率。 大多数焊接工装是为某种焊接组合件的装配焊接工艺而专门设计的，属于非 标准装置，往往需要个制造厂根据本厂的产品结构特点、生产条件和实际需要 自 行设计制造或者定做。焊接工装也在汽车、摩托车、飞机、造船及航天等国民经 济的各个领域中发挥着重要的作用。 焊接工装在焊接自动化及机械化的过程中也扮演着重要的角色：在装配定位 焊件时，如果不使用工装夹具，即使焊接组合件尽由两三个零件组成的，欲保证 各零件精确的相对位置，也是不可能的。此外，在焊接过程中，焊接件一般会由 于受热不均等原因而发生焊接变形，尤其是复杂的焊接结构，其变形有时会无法 消除，这样就会影响以后的装配工作。采用工装夹具，不仅可以保证焊接时工件 间的相对正确位置，而且可以防止和减少工件的焊接 变形。批量生产的时候，这 种优点就更加明显，可以稳定焊接件的质量，减少次品的产生。 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 焊接结构生产过程一般包括：下料，装配，焊接，清理，检验及焊后热处理 等工艺工序。一般来说焊前的下料，开坡口，清理工件表面等准备工作一般都要 占据整个焊接时间的大部分，有时候焊接过程占用的时间反而很少。在这种情况 下如果使用高效率的焊接工装夹具，那么就可以极大的缩短焊接前装配时间，从 而缩短了整个生产周期，提高劳动效率，缩短了单位产品的生产时间而降低了成 本。 采用工装夹具，工件定位迅速，装夹方便，省力 ，减轻了焊件装配定位和夹 紧时的繁重体力劳动；焊件的反转可以实现机械化，变位迅速，使焊接条件较差 的空间位置焊缝变为焊接条件较好的平焊位置焊缝，劳动条件改善，同时也有利 于提高焊缝的质量。 焊接结构件的种类繁多，形状尺寸各异，焊接过程的要求也不尽相同，与之 相匹配的焊接工装为适应焊件的需要在形式，工作原理及技术要求上也有很大的 差别。为了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设计 基本方法，就必须先对焊接工装进行分类。 焊接机械装备可分为四大类： 送 机械 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 还可以按 按用途分类 1）装配用工艺装备。这类工装的主要任务是按照工艺要求，把待焊工件的零部件 按照相互之间的位置准确的固定下来，然后再进行定位点焊，而不直接参与正式 的焊接工作。这类工装称为装配定位焊夹具，它包括各位定位器，夹紧器，推拉 装置，组合夹具和装配台架。 2）焊接用工艺装备。这类工装专门用来焊接已经经过点焊固定好的工件。如各类 焊接专机，龙门式，悬臂式，平台式，爬行式等。 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 3）装配焊接工艺装备。着类工装既能完成整个焊件的装配，又能完成焊缝的焊接 工作。这类工 装通常是专用焊接机床或自动焊接装置，或者是装配焊接的综合机 械化装置，如一些自动焊接生产线。 实际生产中一个焊件如果要完成焊接工作，单单依靠一个工装一般是难于完成的， 而是需要许多种焊接工装的配合使用，这样才能达到焊接过程的机械化和自动化。 按应用范围分类 1）通用焊接工装。目前国家针对焊接工艺中的需求已经指定了很多的标准，如滚 轮架行业的 9187 标准等。所谓通用焊接工装，既是指已经标准化且有较大 适用范围的工装。这类工装一般无须调整或稍加调整，就能适用与不同工件的装 配或焊接工件。 2）专用 焊接工装。只适用与某一特定类型的工件的装配或焊接，一般不能通用。 这类焊接工装一般应按需求来设计，或者在专门厂家协商定作。 3）柔性焊接工装。指可以通过调整自身的尺寸来适应一定形状和尺寸变化的焊接 工装。 三 焊接机械是改变焊件，焊机或焊工位置来完成机械化，自动化焊接的各种机械装 备。 使用焊接机械可缩短焊件翻转变位的辅助时间，提高劳动生产率，减轻工人的劳 动强度，改善焊接质量，并可充分发昏各种焊接方法的效果。 焊接机械可以分为以下三大类。 1）焊接变位机 焊接变位机是将工件回转，倾斜以便使 所有的焊缝置于水品和船形位置的机械装 置。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。 5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 图 1臂式焊接变位机 2，座式焊接变位机，是目前应用最广泛的一种焊接变位机械，载重量一般为 1 至 50 吨之间。 3，双座式焊接变位机，有较高的稳定性，试用与大型和重型工件的翻转变位，载 重量一般都在 50 吨以上。 2）焊接滚轮架 图 1座 式焊接 变位机 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。 第二类是组合式滚轮架，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。 6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 图 1合式滚轮架 图 1合式滚轮架 3）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 (机 )。下图产品主要 由立柱提升机构、翻转机构、回转机构以及 控制器组成。 7 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 图 1接翻转机 4）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。焊接滚轮架等焊件边为装置配合使用，可完 成多种焊缝的焊接，也可以进行工件表面的自动焊接。 本次设计主要是设计焊接滚轮架的设计。焊接滚轮架是借助主动滚轮与 焊接件之间的摩擦力、带动焊件旋转的变位机械。焊接滚轮架主要用于圆柱 型筒体的焊接、打 磨、衬胶及装配，有自调式、可调式以及平车式、倾斜式、 防窜式、移动式等多种结构形式。可根据用户的需求选择结构，也可为用户 设计制造各种特制专用滚轮架。若对主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 卡在特制的环行卡箍内，也可在焊接滚轮架上进行装卡作业。 焊接滚轮架按结构形式可分为二大类： 第一类 长轴式的焊接滚轮架：滚轮沿两平行轴排列，与驱动装置相联的 一排均为主动轮，另一排为从动轮，也有两排均为主动轮的，主要用于细长 筒形的装配焊接。如图 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 图 1柱 式焊接 滚轮 架 1 主动滚柱 2 驱动装置 3 从动滚柱 有的长轴式滚轮架其滚轮为一长形滚柱，直径 度 1 5m。 筒体置于其上不易轴向变形，适用于薄壁、小直径、多筒节焊件的组队和环 缝的焊接。 长轴式滚轮架多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。 第二类是组合式的焊接滚轮架：主动滚轮架与从动滚轮架各自独立，二 者可根据工件的重量，长度任意组合。如图 1用灵活，适应性强，是 目前最广泛的一种结构形式。国内外有关生产厂家，均有各自的系列产品供 应市场。 9 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 图 1 组合 式焊接 滚轮 架 1动滚轮 座 2动滚 轮座 3架 若装焊壁厚较小而长度较长的筒形焊件时，宜用几台混合式滚轮架是组 合，这样，沿筒体长度方向均有主动滚轮驱动，使焊件不致打滑和扭曲。若 装焊壁厚较大，刚性较好的筒形焊件时，则常采用主动滚轮架和从动滚轮架 的组合，这样即使是主动滚轮架在筒体一端驱动焊件旋转，但年焊件刚性较 好，任能保持转速均匀，也 不致发生扭曲变形。 为了焊接不同的直径的焊件，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；一种的非自调式的。自调式的可根据焊件的直 径自动调整滚轮间距；非自调式的是靠移动支架上的滚轮座来调节滚轮的间 距。 图 1- 8 自调式 焊接滚 轮架 10 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 图 1自 调式焊 接滚轮 架 对于重型滚轮架，多采用车间起重设备挪动滚轮座进行分段调节。对于 轻型滚轮架，多采用手动或电动丝杠 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需要，有 的滚轮架上还安有机动或非机动的行走机构，沿轨道移动，以调节相互之间 的距离。 焊接滚轮家多采用直流电动机驱动，降压调速。但用于装配作业的滚轮 架则采用交流电动机驱动，恒速运行。 近几年，随着晶体闸流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、变频调速的焊接滚轮架也日趋增多。 焊接滚轮架的滚轮结构主要有四种类型，其特点和适用范围如下 : 钢轮 :承载能力强 ,制造简单 ,一般用于重型焊件和许预热处理的焊 件以及额定重量大于 60 吨的滚轮架及有色金属容器 胶轮 :摩擦 力大、传动平稳但易压坏 ,一般用于 10 吨以下的焊件 组合轮 :是钢轮橡胶轮相结合的 ,承载能力比橡胶轮高、传动平稳 ,一般用 于 10的焊件。 履带轮 :有大面积履带和焊接件接触，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、薄壁大直径的焊接件及有色金属容器。 金属滚 轮多用铸钢合金球墨铸铁制作，其表面热处理硬度约 为 50 11 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 滚轮直径多在 200 700 之间。 国外焊接滚轮架的品种很多，系列较全，承载量 1 1500 吨，适用焊件 直径 1 8 米的标准组合式滚轮架均系列供应。其滚轮线速度多在 6 90m/h 之间无级调速。有的还有防轴向窜动的功能。 我过已有不少厂家生产焊接滚轮架，最大承载量已达 400 吨适用焊件直 径可达 6m，滚轮线速度多在 6 60m/h 之间无级调速。防止轴向窜动的焊接 滚轮架已经有生产，但性能质量还待提高 。 内外的发展现状 近几十年来，随着科技的日新月异，焊接设备和焊接方法也得到了长足 的发展。目前，国外焊接设备的显著特点是高精度、高质量、高可靠度，数 字化、智能化控制、大型化、集成化以及多 功能化。而国内无论从产量构成 还是技术发展方向上看，正在高效、自动化、智能化、节能、环保型的焊接 方向上发展。 焊接技术的高速发展，对焊接生产的机械化和自动化提出了越来越高的 要求，焊接机械设备的需求量也越来越大，焊接滚轮架设备正是为满足市场 需要而设计生产的 。随着我国改革开放进程的深化，随着中外合作生产或引 进技术生产的机械产品的日益增多，促进了我国焊接结构用量的迅速增加。 尤其是为满足我国石油、化工、交通、能源等工业的迅猛发展，大厚壁、大 型化、高容量、耐磨蚀、耐动载的锅炉、石油、化工压力容器的用量 更是日 益增加，其 接头的焊接质量要求也愈来愈高，并且在实际生产中要求有较高 的生产效率 。 在上述压力容器的焊接生产中，自调式焊接滚轮架是必不可 少的辅助装备之一，它是借助工件与滚轮之间的摩擦力来带动筒形工件旋转 的焊件变位机械。 国内的重型焊接滚轮架实用户集中在大型的石油化工，电 站设备制造，重型设备制造行业，实用的焊接滚轮架来自不同的国家。目前 国内进口的主要品牌焊接滚轮架有：如芬兰 滚轮架， 公 司等。他们的滚轮架采用了速度控制系统、机械转动系统、防偏 移结构、滚 轮中心距调整等。 12 5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） （ 1）在速控制系统发面，芬兰 00t 滚轮架采用了目前流行的交流 方法。变频调速系统，速度控制精度较高；意大利 司采用调速系 统，有速度反馈； （ 2）在机械转动系统发面，芬兰 00t 滚轮架采用的是动机一速度 反馈；行星减速器联型，行星减速器输出轴于滚轮直联结构。 用 直流电动机带同布齿形带，经过安装有带动器的齿轮箱将动力通过齿条传递 给滚轮，机械结构简单，有只够动力，同步齿形带具有安全装 置的功能，稳 定性不好； （ 3）在防偏移结构方面， 00t 的防偏移机构由液压驱动滚轮支座 在水平摆动。这种结构简单有效，调整范围小。 防偏移机构采用 液压伺服驱动偏心轴带动滚轮在垂直平面摆动。机构简单有效，但适用范围 小； （ 4）在滚轮中心距调整方法方面， 00t 和 采用节距调整， 即在底座上钻有节距的饿孔，不同节距长度可以代不同的滚轮中心距。 相比较国外，我国自调式焊接接滚轮架的研制还处在初始阶段，据调查， 至今国内尚无正式厂家能够制造出比较成熟的产品， 生产中主要是依靠引进 国外的设备，如兰州石油化工机械厂、哈尔滨锅炉厂、齐齐哈尔第一重型机 械厂等，都从国外引进了防轴向窜动的焊接滚轮架。这样，一方面要花费大 量的外 汇，另一方面也远远不能满足国内日益增长的焊接生产需要 。因此 我国焊接界的有识之士亦对我国焊接行业如何跨入 21 世纪予以了异常关注。 以林尚扬、关桥两位院士为首的中国工程院咨询项目工作组开展了我国制 造业焊接生产现状与发展战略研究工作。在过去的三年里，项目工作组进 行了艰难的调研，在掌握国内、外大量第一手资料和数据的基础上，系统分 析了我国焊接行业的现状和主要挑战，规划了未来的发展战略和对策，提出 了内涵丰富、极具战略意义的研究报告 。 这项工作得到了焊接行业的高度关注。 2004 年 3 月，中国焊接协会、中 国焊接 学会组 织了由 我国焊 接行业 权威专 家参加 的焊接 行业发 展战略 研讨 会。与会专家对两位院士的报告予以了高度评价，同时对今后行业的发展提 出了许多极其宝贵的建议。 我国在 1990 年颁布了焊接滚轮架的行业标准（ 33003 1990）。该 标准对滚轮架和滚轮形式进行了分类，并规定主动论的圆周速度应在 6 60 13 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） m/h 范围内无级可调， 速度波动转速稳定，均匀，不允许有爬行现象。传动 机构中的蜗轮副，齿轮副等传动零件，应符合国标中的 8 级精度要求。滚轮 架是位置精度，秒度兆时 中也有明确的规定，同时要求焊接滚轮架必须配备 可靠的“焊接电缆旋转接地器”（既导电装置）。标准中还规定“按 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 3 标准中也规 定滚轮架额定载重量的数值 系列，滚轮直径及许用焊件 的最小，最大直径。 我国材料生产企业数量在 500 家以上。另外，我国还有上百家企业从事焊 接辅机具、配套器具、切割机具和相关的安全防护用我国现有焊接器材的生产企 业上千家。其中焊接设备的生产企业数量约为 900 家，焊接品的生产制造。这些 企业构成了我国焊接器材供应业的主体 。 关于我国焊接行业的现状，从整体上做定量的评估或许有些困难，但从 各国焊接材料的产量可在一定程度上反映出我国焊接行业的规模。 2002 年的 焊接材料数据统计结果表明：我国焊接材料的总产量已经攀升到了 吨，与美、日、欧 的总和相当。我国作为世界第一焊接大国的地位可见一斑。 回顾我国焊接行业 50 多年的发展历程，我们经历了“从无到有，从小到大” 的发展过程。从我国焊接行业现有的规模、生产效率和技术水平各方面综合 评估，不难得出这样的结论：我国焊接行业正在进入比较成熟的阶段 。 14 14 ,15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 第 2 章 焊接滚轮架的整体方案设计 目前国内外众多的焊接设备制造厂都在生产焊接滚轮架。产品规格型号 多，结构差别大，各自适合不同的用途，各有特点。本章就长轴式焊接滚轮 架的各个部分的设计选用作探讨 。 轮的选用 本次设计为长轴式焊接滚轮架，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。焊接滚轮架的滚轮结构主要有四种 类型： 钢轮的承载能力强，制造简单，一般用于重型焊件和需要预热处 理的焊件以及额定载重量大于 60 吨的滚轮架。 胶轮是钢轮外包橡胶，摩擦力大，传动平稳，但是橡胶容易被压 坏，一般用于 10 吨以下的焊件和有色金属容器。 这是钢轮与橡胶轮相结合，承载能力比橡胶轮高，且传动平稳， 一般用于 10 的焊件。 轮 这 种轮有大面积履带 和焊件接触，有 利于防止薄壁 工件的变 形，传动平稳，缺点是结构较复杂。 金 属 滚 轮 多 用 铸 钢 和 合 金 球 墨 铸 铁 制 作 ， 其 表 面 热 处 理 硬 度 约 为 50轮直径多在 200间。 由于此次设计的长轴式焊接滚轮架额定载重为 2 吨，且要求传动要相对 平稳，故选用胶轮。胶轮的直径为 450 毫米，宽度为 120 毫米。 15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 图 2轮 轮架的 选用 国外焊接滚轮架的品种很多，系列较全，承载 1合用焊件直径 1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，滚轮线速度多在 6h 之间无级可调，有的还可以防止焊件轴向 窜动的可能 。 我国已有不少厂家生产焊接滚轮架，但性能还有待提高。 焊接滚轮架的选用及设方案的考虑要点 :据 1997 年中国焊接年鉴的统计 , 我国现有 23 家焊接辅机生产 厂制造各种型号的 焊接滚轮架 ,用户需要时 ,应 首先予以选用。选用时，除使焊接滚轮架满足焊接件重量 ，筒径范围和焊接 速度的要求外，还应使滚轮架的驱动力矩大于焊件的偏心阻力矩。但目前国 内外生产厂家标示的滚轮架性能参数，均无此项数据，所以为使焊件转速稳 定，避免打滑或因偏重而造成的自行下转，对大偏心矩焊件使用的滚轮架， 进行驱动力矩和附着力的检验是非常必要的。综合考虑本次设计所有因素， 选用滚轮架长度为 3445 毫米，宽度为 1796 毫米。 接滚轮架拖动与调速方式 焊接滚轮架拖动与调速主要有两种方式：一种是直流电动机拖动，降压 调速；一种是交流异步电机拖动，变频调速。前者沿用已 久，技术很成熟， 电动机的机械特性较硬，起动力矩较大，是目前滚轮架使用最广泛的拖动， 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。后者则随着电子逆变技 16 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 术的发展和大电流晶体管闸流管性能的完善，在技术上日趋成熟。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。本次设计的额定载重量为 2 吨 级，因此可选用技术相对 成熟，且调速范围广的直流电动机拖动 。 17 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 第 3 章 电机的选择 号。 电动机选择包括选择类型、结构型式、容量（功率）和转速，并确定型 工业上一般用三相交流电源，但根据本次设计要求的调速范围及驱动方 式选取直流电机。 电动机的结构型式，按安装位置不同，有卧式和立式两类；按防护方式 不同有开启式、防护式（防滴式）、封闭式及防爆式等。可根据安装需要和防 护要求选择电动机结构型式。常用结构型式为卧式封闭型电动机。 选择电动机容量就 是合理确定电动机的额定功率。决定电动机功率时要 考虑电动机的发热、过载能力和起动能力三方面因素，但一般情况下电动机 容量主要由运行发热条件而定。电动机发热与其工作情况有关。对于载荷不 变或变化不大，且在常温下长期连续运转的电动机，只要其所需输出功率不 超过其额定功率，工作时就不会发热。估算车轮与轨道的摩擦系数为 滚轮直径设计为 450 ，宽度为 140 ，圆周速度为 15h。 根据设计要求焊接工件的直径为 310- 1950 毫米。 滚轮驱动圆周力与摩擦阻力的计算： 图下所示为典型 滚轮架焊件的受力图，图 3， 2 为一列主动滚轮 ,3 为一列从动滚轮。当重量为 G、其偏心距 e 0 的筒体焊件 1 静置在主、从 动滚轮座上时，则主、从动滚轮上的支反力相等， 2 式中 中心角 D 焊接直径 滚轮直径 L 主从动滚轮之间的横向距离 18 G D D 2000 10394N （ 3 2 2 DDL 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 图 3轮受 力图 G 2 1 （ 3 且 b Dr 2 450 60 2 3 3 F1 b 是与滚轮几何尺寸和材料有关的系数 式中 滚轮轴径； f 滚轮与滚轮轴的摩擦因数； 滚轮与焊件表面之间的滚轮摩擦因数。 b 1 1 （ 3 滚轮支反力的计算 架在滚轮座上的筒形转动时，驱动圆周力 反力 使支反力 F f 1 和 F f 2 发生变化。实际上， 焊件只有按图 3示位置逆时针 转动时，因力的 1 2 方向 下，才使 、 的数值增大，且增大的份额往往超过因 19 F G 2000 F 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 角增加或者摩擦因数 1 2 f 毕业设计（论文） 增大而增大的份额。如果焊件顺时针转动，则 向向上， 式进行计算 : G 的数值减小。所以，计算滚轮最大支反力时，应以以下公 2 3 2 b 荷为 滚轮轴上的载荷计算 : 当已知滚轮架上的驱动圆周力和支反力后，每个滚轮和轴径上的计算载 F 2 F 2 F 2 F 2 f 1 i p 1 K p f 2 i p 2 K p （ 3 式中 作用在一个主动轮上的载荷； 作用在一个从动轮上的载荷； 同一列上的滚轮座数量 K p 载荷作用不均匀系数，当 i 2 2 p 3 时， K p = F