焊接滚轮支架设计【毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 毕业设计说明书 题 目 焊接滚轮支架设计 英文并列题目 f 学院：机电工程学院 专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 学生 : 指导教师（职称 ： 完成时间： 年 3 月 16 日至年 6 月 10 日 目录 要 第一章 引言 3 究的背景与目的 究的背景 究的目的 究的意义及发展趋势 接滚轮架研究的意义 接滚轮架的发展趋势 第二章焊接滚轮架的设计 接 滚 轮 架 的 选 择 焊接滚轮架的主要结构 接滚轮架的结构设计 轮 架 受 力 分 析 及 设 计 8 心角的选择 9 轮直径与宽度的确定 0 轮轴的设计 14 电机的选择 5 动机的拖动与调速 5 第三章滚轮架的各零件的设计与选用 6 承的选用及校核 6 动轴缺承的优缺 点 滚动轴承的基本结构 6 承的选用 6 轴器的选用 7 与滚轮的配合 8 齿轮的设计 2 第四结论 3 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 摘 要 近年来，焊接工业得到了很快的发展，焊接设备也相继出现，各种焊接支架也得到了运用，在圆形工件内外环缝的焊接中 ,组合式焊接滚轮架很受青睐，慢慢的取代长轴式、固定式等焊接滚轮架 , 获得了广泛的应用 ,如何设计较好使用的滚轮架仍值得探讨。 随着生产的自动化，滚轮架在生产中的地位也日益突出。目前国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，结构差别也很大，各自有着不同的用途，有不同的特点。国内的重型焊接滚轮架用户则主要集中在大型石油化工、电站设备制造等行业上 。使用的焊接滚轮架来自不同的国家。 关键词： 焊接 滚轮架 滚轮轴 n A of in to a of to of as of of of in of s in of ey 1 章：引言 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 毕业设计：焊接滚轮支架设计 4 第 1 章：引言 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 引言 毕业设计：焊接滚轮支架设计 6 究的背景与目的 究的背景 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，各自有不同的用途，各有特点。通过收集技术资料，以及对焊接滚轮架技术服务积累的一些相关知识，对目前国内进口主要品牌焊接滚 轮架的技术性能、特点等做简要的对比介绍，使用户对焊接滚轮架的性能有进一步的了解。从重型焊接滚轮架国内目前的占有率来看，由于瑞典公司进入中国市场早，公司在国际上的知名度高，产品质量稳定， 故障率低，产品结构有独特的特点， 使许多大公司使用 产品，拥有较高的市场占有率， 但是价格也高。意大利 司的 350T 焊接滚轮架和焊接操作机在中国有两种， 由于其产品的设计结构，决定了它对工件加工的局限性。芬兰司的 轮架在内地有一。 究的目的 焊接滚轮 支架是一种能够将组合式被焊工件装配起来并按照要求能够移动焊件的机械化装置，它属于装配焊接辅助机械装备。对该产品的设计是焊接生产装备工作的重要内容之一，也是焊接生产设计的主要任务之一。合理的设计与利用焊接滚轮支架不仅可以提高产品质量和生产率，而且也改善了劳动条件，同时还可以简化焊接结构的装配焊接工艺。随着焊接生产技术的高速发展 ,对焊接生产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。它是借助焊件与主动滚轮间的摩擦力来带动圆筒形焊件旋转的机械装 置 ,主要用于圆筒形焊件的焊接与装配。 焊接设备的自动化在制造业中的广泛应用彻底改了变传统制造业的面貌，其中焊接生产过程的自动化已成为一种迫切的需求，它不仅可大大提高焊接生产率，更重要的是可确保焊接质量，改善操作 环境 。而焊接滚轮架作为焊接设备中的一部分，其结构也越来越趋向于自动化方面。 通过对滚轮架进行研究与设计，将所学知识得以综合利用，有助于提高自己的分析问题与解决问题的能 力。同时，了解各种滚轮支架的设计、工作原理与应用等。通过本设计，培养自己的设计思维，从思想上得到转变，同时加强自己动手能力的培养。 究的意义及发展趋势 第 1 章：引言 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 接滚轮架研究的意义 . 为提高生产效率，降低工人劳动强度，国外焊接生产机械化、自动化已达到很高的程度。 工业 发达国家焊接机械化、自动化程度已达到熔敷金属量的 65%以上 。 目前 , 国际上技术先进的重型焊接滚轮架 最大的承载重量达 1600T，自动防窜滚轮架的最大承载重量达 800T，采用 高精度位移传感器控制，防窜精度为 位机的最大的承载重量达 400T，转矩可达 450架式焊接翻转机和头尾架翻转机的最大承载重量达 160T。焊接回转平台的最大承载重量达 500 T。立柱横梁操作机和门架式的操作机的最大行程达 12m。龙门架操作机的最大规格为 8m8m。我国已能生产 6m6m 以上大型立柱 横梁埋弧焊或窄间隙埋弧焊操作机， 500T 重型滚轮架及重型、轻型自动防窜滚轮架，防窜精度为 100T 大 型变位机和大、中型翻转机等。批量生产 大量采用交流电机变频调整技术， 制技术和伺服驱动及数控系统的广泛应用，焊接装备的自动化程度有了很大的提高，某些操作机还配备了焊缝自动跟踪系统和工业 电视 监控系统。近年来，在厚壁管道生产中，窄间隙 、窄间隙热丝 等工艺的应用范围日趋扩大，因此为窄间隙设备发 展提供了有利的条件。从 600炉开始采用了 8000 吨油压机压制汽包筒体瓦瓣片和窄间隙埋弧自动焊工艺焊接筒体纵缝，实现了厚壁长筒节（单节最大长度 7000大厚度 250制工艺自动化和焊接工艺高效率化。新型燃气加热器和电加热设备得到广泛的应用，例如，红外燃气加热器，引射式液化气加热器等比传统的燃气加热器提高热效率 30%以上，而且更加安全和方便。例如，钢管的焊接，管壁的纵缝和环缝均为平焊，在钢管很长，直径很大的情况下，直接焊接比较困难，而使用了焊接滚轮架后，所有的纵缝和环缝实现自动化焊接，有效地减小翻身等吊装工作。当然焊接滚轮架的回转平台，要求其结构稳定，操作方便，外形尺寸紧凑，具有旋转驱动机构，配备专用的活动内支撑、装夹工具和多台自动焊接设备后，具备完成钢管对圆、纵缝焊接、纵缝矫正、探伤、调圆、安装加劲环焊接的工作条件。 接滚轮架的发展趋势 . 焊接滚轮架有着不同的结构，最开始的一种是两边都固定的架，焊件放在上面就可以焊接，这种滚轮架在焊接时要移动焊件。再而生产了一种自调式滚轮架，这是一种差动滚轮组成的滚轮架，当工件直径发生变化时滚轮随摆架自动调节滚轮的中心距，使工件得到平衡支撑，这种 滚轮架适应于直径为 9004000 的工件焊接，当直径为最小值 900时，每侧只有一个滚轮接触工件。当工件直径大到一定值时，所有滚轮才能接触。现在出现了一种自动化调节的滚轮架，滚轮架可以根据工件而自动转变焊接位置。这种自动化焊接设备采用 行控制，不用人工进行操作。 毕业设计：焊接滚轮支架设计 6 第二章 焊接滚轮架的设计 接滚轮架的选择 接滚轮架的主要结构 焊接滚轮架是借助主动滚轮架与焊件之间的磨擦力 ,使焊件旋转的变位机械 可以对主 ,从动滚轮的高度作适当的调整 ,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 ,将其放在特做的装置中 ,也可以在滚轮架上进行焊接 . 焊接滚轮架的结构形式分为两类 . 第一类是长轴式滚轮架 ,滚轮沿两平行轴排列 ,与驱动装置相联的一排为主动滚轮 ,另一排为从动滚轮 ,也有两排都是主动滚轮的 ,主要用于细长薄形的焊件的组对焊接 . 有的长轴式滚轮架，其滚轮为一长形滚柱 ,直径为 度为 1 5m 筒体置于其上不容易轴向变形。这种滚轮架适用于薄壁 ,小直径 ,多筒体焊件的组对和环缝的焊接 市场可 供选用的定型产品很少 . 第二类是组合式滚轮架 ,它的主动滚轮 ,从动滚轮都是独立的 ,使用时可根据焊件的重量和大小 ,长度进行任意组合 ,其组合比例也不光是 1 与 1 的组合 ,因此 ,这种滚轮架使用方便灵活 ,对焊件的适应性很强 ,是目前应用最广泛的滚轮架结构形式 ,国内外有关的生产厂家 ,均有各自己的系列新产品供应市场 . 本设计中，工件长度为 8m,直径为 量为 5t,因此采用组合式非自调式滚轮架 从动滚轮 ,支架三部分组成 ,如图 (2支架相当于机座 其中主动轮起驱动作用 ,人们可以利用其数量的协调变化组合成能驱动各种不同长度 ,不同直径的焊件的焊接 。 第 2 章：焊接滚轮架的设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 21 主动滚轮 2 从动滚轮 3 驱动装置 本设计中，滚轮架采用一个电动机拖动 ,根据滚轮架的特点和适用范围 ,滚轮采用钢轮 ,承载能力强 . 附表 2轮结构的特点和适用范围 类型 特点 适用范围 钢轮 承载能力强 ,制造简单 用于重型焊件和要热处理的焊件以及额定载重大于 60T 的滚轮架 胶轮 钢轮外包橡胶 ,摩擦力较大 ,传动平稳 ,但橡胶容易压坏 一般多用于 10T 以下的焊件和有色金属容器 组合轮 钢轮和橡胶轮组合 , 承载能力比橡胶轮高 ,传动平稳 . 一般用天 10焊件 履带轮 大面积履带面积和焊件接触 ,有利于防止薄壁工件和变形 ,传动平稳但结构复杂 用于轻型 ,薄壁大直径的焊件及有色金属容器 表 2 焊接滚轮架的结构设计 本滚轮架采用一组主动轮 ,一组从动轮 ,因为工件长度的 8 米 ,直径 ,因此，滚轮架总共有 7 组 ,每一个滚轮的两端都有支座，主动滚轮是同轴的，中间用连轴器连接。主动轮上的每一个滚轮的长度与宽度相同，而从动轮上的最两端的两个滚轮宽度较小，中间的 6 个滚轮宽度与主动轮相同，从动滚轮的每一个滚轮是独立的，在工作时，一个焊件置于三个滚轮之上，这样传动比较平稳。采用一个电动机传动，电动机传动装置大概位于主动轮轴的中间，结构如下图 (2示： 毕业设计：焊接滚轮支架设计 8 图 2轮架结构示意图 1电动机 3 齿轮对， 4 轴承 5 主动滚轮 6 公共轴， 7 从动滚轮。 轮架受力分析及设计 心角的选择 选择合适的中心有利于焊件稳定而均匀的转动，并可以减少滚轮的支反力，驱动圆周力和节能，通常的情况下，中心角要在 045 0110 之间选用。因此，与此中心角相对的焊件直径不得超越下述范围： 当中 心角为 045 时，对应的许用焊件直径为 2 7 93 1 8 a x当中心角为 0110 时，对应的许用焊接为 in 设计中选用的中心角为 070 ，在 045 0110 范围之 内，而筒体焊件的直径为第 2 章：焊接滚轮架的设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 2500合上述要求。 轮直径与宽度的确定 。 滚轮直径影响工件与滚轮之间的接触应力值 1 ，有 B R (1 (式中 1G 1 ， m 为滚轮对数 . 1R ， r i定应小于许用接触应力。 . 此式不能确定两个未知量 r 和 B ，而根据滚轮的线压力小于许用应力的条件可决定 B 01 (式中 0P 钢的许用线压力 ,钢轮 0p=1471(N/1G ,. 代入数值 ,可得 : 0*531 01 可知 : 因为轮的许用接触力 0p =1471(N/于钢的许用接触应力，因此，滚轮的宽度为 B=750表得 9200 *10E ，设滚轮的直径为 240入上式得： 毕业设计：焊接滚轮支架设计 10 1196()0 . 4 1 84 1 0 7 * 2 0 0 * 1 0 * ( 1 . 2 5 0 . 1 2 )0 . 4 1 87 5 0 * 1 . 2 5 * 0 . 1 21 0 0 * 1 0G E R 因为钢的许用接触应力为 61 320 *10 ， 616 10*3 2 010*1 0 0 因此 ,符合设计要求 根据上面的计算可知，设计的滚轮的直径为 240滚轮的宽度为 750据滚轮架结构示意图，从动滚轮的两端的两个滚轮直径为 240轮的宽度为350 轮轴的设计。 工件或支承环直接作用滚轮架的滚轮上，靠工件或支承环与滚轮的磨擦使其回转。圆形工件下方直接为滚轮架，一边为驱动滚轮，一边是从动滚轮，假定两端滚轮直径相等，轴心高度相同，工件重心与回转中心（圆心）不重合，则存在偏心距 e ，则驱动滚轮主轴上的驱动力矩应大于：驱动滚轮沿工件滚轮的滚轮磨擦力矩 件的偏心力矩 2M ，滚轮轴承的动磨擦力矩 3M 和惯性力矩 4M 等之和。当工件均匀回转时，可作为平衡力系考虑，分别对驱动滚轮，工件，支承滚轮进行受力分析如图 2写出平衡方程如下： 2111 (212 (2式中 1M ， 2M 1 ， 1 2,11 (2f 3M， 3113 0223 0动轴承，诱导磨擦系数为 r , 2r 本设计中 22 2M 2 1G , 2G 滚轮上 正压力 ,在本设计中有 第 2 章：焊接滚轮架的设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 2力分析图 c 1F , 2F R 从式（ 2 3） 消去1F,和2 3 1132rM r M M M M (2将 1M, 13M, 31 1070c o s)1(c o s（ 2 其中 1r 为滚动轴径 ,e 为偏心距 式中 12r r r 通常的情况下驱动和支滚轮有同样的半 径，本设计也是这样的，式（ 2一项表示为作用在驱动滚轮上的滚动摩擦阻力矩，第二项表示滚轮轴承的摩擦力矩，第三项表示为偏心阻力矩。 因为工件为圆筒形 ,所以偏心距为 0 毕业设计：焊接滚轮支架设计 12 所以： 其中 1r 为滚轮轴的半径 本设计中设为 45料选用 45 号钢 为了防止工件和驱动滚轮的打滑 ,由 产生的工作圆周力必须小于工件与驱动轮之间最在滑动摩擦力 ,有 : 111) (2为驱动力矩 . （ 2 代入数据得 ,46N 1F =46=163N 11107=以 式中 1f 如不满足 ,就要更换材料轴的尺寸 . 综上 ,所以设计所用的材料符合设计要求 . 两滚轴中心距的确定 . 滚轮架结构如下图 2示 mm 707 35s 401250(2s 2 1 机械工业部设计院提出，工件椭圆产生了附加偏心距，工件纵通过滚轮时会产生另一个相当大附加力矩，而且起很大作用，使椭圆产生的偏心力 矩可以不加以考虑，并提出了如下情况下力矩的计算公式，经实测误差较小，其计算如上图所示，假定一边支承滚轮，一边驱动滚轮外，纵缝和滚轮相遇是错开的，计算中按三个滚轮与工件接触，一个与纵缝接触，于是有： 4 9 0 0 0) 0 0 0c o s)1(c o 1第 2 章：焊接滚轮架的设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 2力分析 )1(c o （ 0c (以及纵缝通过滚轮的阻力矩 )1(c o 2 式中 1f 它与焊缝高度有关 ,121 (1212 * 0 . 1 2 * 0 . 0 0 30 . 1 212 . 50 . 0 2 6其他符号与前面相同 , 321 (将数据代入得： 毕业设计：焊接滚轮支架设计 14 143( 1 )4 c o . 9 * 1 0 1 2 00 . 0 3 ( 1 )4 0 . 8 1 9 2 5 0 0147510*o 3 1 )4 c o . 9 * 1 0 0 . 0 1 2* 0 . 0 2 6 ( 1 )4 0 . 8 1 9 2 . 54261 2 31 4 7 5 2 6 9 4 2 62170 M M 因为 2170 2236 所以上面的 设计符合要求。 电机的选择 电机功率公式为 *97500* （ 式中 , n ),本设计中主动滚轮的转速为 (6h),其中最高转速为 6 / 中为 2 个滑动轴承 ,对个圆周柱齿轮传动 轴器为 以传动总效率为 *975006*2236*97500* 章：焊接滚轮架的设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 因此电机选择为 动机型号为 电动机的拖动与调速 焊接滚轮架的拖动与高速主要有两种方式 ,一种是直流电动机的拖动 ,采用降压调速 ,另一种是交流电动 机的拖动 ,变频调速 而且技术很成熟 ,电动机的机械特性较硬 ,起动力矩较大 ,是目前滚轮使用最多的一种 ,拖动调速方式 ,缺点是电支机结构复杂 ,调速范围较小 ,平时恒转矩的调速的范围是 1:10 左右低速时的速度不稳定 ,有爬行现象 在技术是也日趋成熟 ,其主要是调速范围较宽 ,可达到 1:20,转动平好 ,低速特性硬 ,缺点是低速过载倍数降低较大 ,变频电源的价格较高 ,但随着电动机额定功率的增加 ,价格上则相对平缓 本设计采用是交流电动机的拖动 ,变频调速。其拖动 机构为从电动机出来，接通到联轴器上，通过齿轮传动到驱动滚轮轴上。 毕业设计：焊接滚轮支架设计 16 第三章 滚轮架的各零件的设计与选用 承的选用 动轴承的优缺 点： 优点 ： 1 摩擦阻力小，功率消耗小，机械效率高，易起动； 2、尺寸标准化，具有互换性，便于安装拆卸，维修方便； 3、结构紧凑，重量轻，轴向尺寸更为缩小； 4、精度高，转速高，磨损小，使用寿命长； 5、部分轴承具有自动调心的性能； 6、适用于大批量生产，质量稳定可靠，生产效率高 缺点： 1、噪音大 2、轴承座的结构比较复杂 3、成本较高 。 滚动轴承的基本结构 滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成，其中内圈的作用是与轴相配合 ，并与轴一起旋转，外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用，滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命，保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用 根据 276设计选用深沟轴承 承的选用 当轴承的径向游隙增大时 ，具有角接触球轴承的性质，可承受两个方向交变的轴向载荷。密封的深沟球轴承可免维护，并能使结构简化。它可以承受径向和轴向载荷，而且允许转速很高。由于这些特征和其低廉的价格，使它成为应用最广泛的轴承类型。但深沟球轴承的自动调心能力是有限的与尺寸相同的其它类型轴承相比， 这 类轴承摩擦系数小，极限转速高，精度高，是用户选型时首选的轴承类型。 本设计中轴径为 90用深沟球轴承，其型号为 61918 D 为 140 B 为 24，额定载荷 限转速为，脂 3800，油 4800，重量 /它尺寸， 装尺寸 931径 球数 14 轴承座如图3示： 第 3 章：滚轮架中各零件的设计与选用 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 3承座 轴器的选用 本设计 中轴径为 90用凸缘联轴器，型号为 称扭矩为 用转速也符合要求，孔的长度 J 型为 132沉孔的矩圆柱形轴孔， Y 形轴孔， L 长度为 132孔， 1185称尺寸为 限偏差为上偏差为 偏差为 栓数为 8，直径为 269，转动惯量 量为 轴器如图 3 毕业设计：焊接滚轮支架设计 18 图 3轴器 和滚轮的配合 本设计中 ,轴和滚轮用键连接 ,一根滚轮有四个键配合 ,如图 3示： 图 3轴与滚轮配合 键的选择：根据轴的要求，选用 b=25mm,h=14L =360圆形普通平键（ A）型的标记：键 25*360 1 平键的材料为 45 钢 2 轴槽轮槽对轴及轮轴线的对称度公差为 7 级 键图：如图 3 3 章：滚轮架中各零件的设计与选用 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 3 轴与键配合图：如图 3 3与键配合 毕业设计：焊接滚轮支架设计 20 轮的设计 齿轮选用 40质 )，齿面硬度为 280齿轮选用 45 钢调质，齿面硬度为 240 0,小齿轮齿数 0*=100 取 00 按齿面接触强度设计 由设计计算公式 3 211 )(*1* （ 4 进行计算 3 确定公式内的各计算数值 (1).1(2) 31 102 3 (3)d (4) (5)001 大齿轮接触疲劳强度极限 502 (6) 611 10* 58166060 6112 (7)(8)取失效概率为 1%，取安全系数 S=1，由式有 M p aM p 25 5 l i 4 计算 (1)代入 H 中较小的值 2 02 3 *1* 3233 211 因为滚轮轴的最小直径为 90以小齿轮分度圆直径为 200 M p aM p 4 66 0 l i 第 3 章：滚轮架中各零件的设计与选用 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 (2)计算齿宽 b t 1 2 0 01 (3)计算齿宽与齿高之比 b/h 模数 0 0/11 高 6 2 h=200/ 按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式 F 2112(4（ 1）确定公式内的各计算数值 查图小齿轮和大齿轮的弯曲疲劳强度极限分别是 （ 2）弯曲疲劳寿 命系数 （ 3）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=计算 得 M M （ 4）计算载荷系数 K 8 1 （ 5）查取齿形系数，查表得 （ 6）查取应力校正系数 （ 7） 计算大，小齿轮的 并加以比较 毕业设计：焊接滚轮支架设计 22 0 1 3 2 4 1 F Y 0 1 5 9 4 2 F Y 大齿轮的数值比较大 设 计计算 5 9 3211 对比得，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而承载的齿轮要求模数 m 2 取 接触强度算得的分度圆直径 001 算出小齿轮齿数 011 取 0 大 齿轮齿数 2 取 00 4 几何尺寸计算 (1)计算分度圆直径 0 计算中心距 252/2002502/21 计算齿轮宽度 2 0 01 取齿轮宽 20 202 5 验算 经计算合格 第四章 结论 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第四章 结论 焊接滚轮架是焊接生产过程中的重要设备 ,通过各种焊接结构架可以提高生产效率 ,使生产时间减少 对焊接用的各种滚轮架有了较深的理解 ,懂得了焊接夹具在焊接过程中的力学分析 ,开放了自己的设计思维 ,懂得了机械设计的一般设计步骤和方法 ,学会了如何查阅相关的资料 ,将自