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外文资料翻译 1 关于焊接滚轮架上焊件防窜动机构和原理的分析与测试 王政，乔及森，许文涛，樊丁，沈凤刚 摘要 ：对焊接滚轮架上焊件防窜动机构进行的研究，并对各影响因素进行了仿真测试。结果显示焊接件的轴向窜动是由焊接滚轮轴和焊件之间的轴向力不平衡导致的，当滚轮轴和焊件之间的螺旋角 在 1 间变化时，轴上的窜动速度 v 与大小呈线性关系。而滚轮偏移量的增加导致了焊接半径 r 的非线性增加，螺旋角 对窜动速度 v 的影响比偏转角对它的影响更大。轴向窜动速度 v 与焊接件的旋转速度成比例，而焊件的自重对速度 v 的影响很小。 关键词 ：焊接滚轮架； 轴向窜动；轴向力 0 绪论 焊接滚轮架主要是用于对圆柱形焊接部件的焊接装配，由于焊接滚 轮架的加工和安装误差或者由于焊件的不规则的几何形状，而导致焊件在滚轮架上旋转时产生轴向窜动。从而影响了焊接质量并扰乱了正常的焊接进程。严重时会导致焊接件从焊接滚轮架上滑落而出现事故。在 1980 年中期，国外发明了一种可以防止轴向窜动的滚轮架，并引进到中国的一些大型的工厂。但是价格非常昂贵，通过为东方的锅炉厂设计一种对焊接容器专用的能防止工件轴向窜动的焊接滚轮架，设计师们在对焊件轴向窜动机构和影响因素的分析和测试中获得了些可参考的数据资料。 1 焊接件在焊接滚轮架上的受力分析 接件不发生轴向窜动的充要条 件 图 1 是一个焊接滚轮架的标准机构的简图，假设焊接件和滚轮都是理想圆柱体，各个滚轮的尺寸也相同，而且旋转轴线 位在同一个水平平面上并同焊接件的旋转轴线 行，那么从主动和从动轮上作用在焊接件上的力为圆周力，而使焊接件在滚轮圆周力的驱动下运动时绕自己的轴线作没有轴向窜动的纯旋转。当这种理想状态被打破时，焊接件的自身重量级焊接件与每个滚轮的接触点上所受力将导致一个在这种必然条件下产生的轴向力分力。因为，来自各个滚轮的轴向力分力此，其合力可由以下公式算出： （ n 为滚轮的数量） 焊接件所在处由于自身重量产生的轴向分力。如果轴向分力的合力为 0，那么焊接件将没有轴向窜动，这样焊接件出现轴向窜动的充要条件为： 向力的类型 作用在焊接件上的轴向力有两种类型，由于前后滚轮在水平面的位移差别和焊接件由于自重产生的变形，焊接件的旋转轴线 会倾斜，从而导致产生一个轴向力，这是轴向力的第一种类型。实际上，对于前后滚轮在水平面内的位移差别很容易得到控制，而焊接 件由于本身自重产生的变形也不是很严重，并且由于前后两对滚轮之间的距离相距比较远，所以焊接件由于本身自重产生的轴向力分力并不是产生轴向窜动主要原因，就像一个倾斜的用水泥粘结牢固的砖窖一样。 由于焊接滚轮架的加工和安装误差和由于焊接件相对于理想圆筒体形状来说它本身的不规则的几何形状偏差，这两种组合起来的误差使滚轮轴和焊件轴产生了一个角度，当驱动轮驱动工件转动时， 1F 驱动轮作用在加工件上的驱动力 F 1z 1F 的轴向分力 1F 的切向分力 驱动轮作用在加工件上的支反力 F 2z 轴向分力 切向分力 , 一 包含在驱动轮轴、从动轮轴和工件轴之间的偏转角 ， 投影角 图 2 焊接滚轮架的受力分析图 有一个由滚轮的轴向力分力产生的力作用在焊接件上（见图 2），这是第二种类型的轴向力。相对于焊接件来说，来自驱动轮的作用力是起主要作用的，而从动轮上的力，它是一个起反作用的力。当他们共同作用时，比较容易满足焊接件发生轴向窜动的充要条件。因此，这是发生轴向窜动的主要原因。 因此在设计和安装焊接滚轮架时保持从动轮和驱动轮之间的平行对于避免发生轴向窜动是完全有必要的。简单来说一种防轴向窜 动的焊接滚轮架的调整模式被选用的话，一些在滚轮轴和工件之间产生投影角的机构就可以变为一种防轴向窜动的调整机构。关于这个理论，编者带领的一个设计小组已经设计出了一套为工厂专用的焊接滚轮架的防轴向偏移的系统，一种同国外提升和偏转焊接滚轮架大的不同的装置。 2 对焊接件上轴向窜动的影响因素的测试和分析 试设备 测试设备由焊接滚轮架模拟件，位移传感器， 行存储记录仪，焊接件模拟件组成（图 3）。 为了使单个因素对轴向窜动的影响量子化，支撑距离 S 和跨距 L 是可调整的（图 1）。三个从动轮的滚轮座可以绕一个垂直轴线旋转用来调整如图 4 所示的滚轮与焊接件之间形成的偏转角 。 图 4 偏转角调整装置 图 5 螺旋角调整装置 从动轮滚轮座中的其中一个可以绕焊接件和滚轮相对运动的切线方向旋转直接调整如图 5 中所示的焊接件和滚轮之间可能出现的螺旋角 。 初始化测试装备后开始进行测试，先使焊接件在不发生轴向窜动的情况下绕焊接滚轮架旋转，然后改变其中一项影响因素，记录其各项数据，并制作有关图表。 试分析结果 旋角 对轴向偏移速度 v 的影响 从图 6 中可以看出，当螺旋角 61 时， 与偏移速度 v 呈线性关系。当 6 时， 的增长会导致 r 的非线性增长，但是增加量逐渐减少。这个结论可以被用来当做设计防轴向窜动的焊接滚轮架的参考设计。当由于滚轮的倾向旋转而导致的螺旋角太大时，防止轴向窜动的效果就会消弱。 图 6 与轴向偏移速度 v 的关系 向旋转滚轮的数量对 轴向偏移速度 v 的影响 如图 7 中所指出，直线 1， 2， 3 分别显示出窜动位移 S 和时间 t 之间的关系，当一个，两个，或三个从动轮在造成偏转时，那么轴向偏移速度如下： 1v =mm/s, 2v =mm/s, 3v=mm/s。这种情况显示出：当偏转角和所有滚轮的倾斜方向保持不变时，倾斜滚轮数量的增加导致了轴向窜动速度的增大。并呈现一种非线性增长的趋势。这个结果可以被用来作为一种增长防止轴向窜动的灵敏性的方法。 图 7 对于安装有不同数量偏移轮的焊接滚轮架的 S 与 t 的关系 旋角和偏转角对轴向偏移的影响 从图 6 中可以看出，当螺旋角为 时，焊接件的轴向偏移速度是 。保持其他条件不变。当从动轮轴的偏转角调整到 2 ，时（图 7 上第一条线）。它说明前者比后者的影响更大。所以当我们设计一种防止轴向窜动的焊接滚轮架时，从动轮应该如图 5 显示的那样增强装置反应能力。 他因素对轴向窜动的影响 被证实的其他影响因素如下： （ 1） 焊接件的旋转速度与轴向窜动的速度的关系是正比例关系； （ 2） 当所有滚轮轴都定义在同一水平平面时，滚轮在支撑间的跨距和距离将对轴向窜动的速度没有影响。 （ 3） 轴向窜动的速度几乎不会随着焊接件重量的增大而增大。 （ 4） 焊接件旋转方向的改变只能改变轴向窜动的方向，而轴向窜动的速度将不会有太大的改变。 （ 5） 焊接件的椭圆率和他的重心偏移量使焊接件的轴向偏移速度发生周期性的变化。 以上 5 点再决定设备的制造计划和控制防轴向窜动滚轮架的系统时一定要弄清楚。 结论 （ 1） 焊接件在焊接滚轮架上发生轴向窜动的充要条件是焊接件的轴向合成力不是 0. （ 2） 滚轮轴对于焊接件轴的不平衡导致产生滚轮轴与焊接件接触点的轴向力，这是发生轴向窜动的主要原因。 （ 3） 螺旋角对于轴向窜动的影响比偏转角大。 外文资料翻译 2 用于球形型罐体的弧焊机械的全自动化研究 蒋力培，张甲英，俞建荣 摘要 ：关于球形罐体的多位置多层面焊缝的一种全自动焊接机械已被开发出来，这种机械主要是由一个基于微型记忆的双向焊缝追踪系统和一个焊接用带轨道的拖拉机械组成。这种机械的主要性能特点是：当焊接焊缝的第一层时，他的微机系统能够分析并存储从双向传感器传输的轨迹信息，并且控制焊接头装置识别双向同步焊接路线；当在第一层基础上焊接第二层时，它能从记忆数据库中识别双向焊接轨迹，自动决定焊接层数并不停变动焊接头位置，焊接实验证明，该机械有良好的追踪和焊接性能，并适用于球形罐体的多位置多层面焊接。 关键词 ：全自动焊接机械，球形罐体 ，记忆追踪，多位置焊接 0 前言 随着石化工业的发展，球形罐体应用越来越广泛，它们的得很大并且它们的焊接载重量也增长的很快，传统的手动焊接焊接罐体时速度太慢，并有很多严重不足：例如繁重的体力劳动，恶劣的焊接环境和焊接罐体高技术操作工的高花费，因此，最近用于罐体焊接的全自动技术发展很快。 本世纪七十年代以来，用于球形罐体的水下弧焊，熔融弧焊和 本及一些发达国家开始研究，很多种熔融焊接电极，例如 用于球形罐体的多位置自动焊接的 十年前，关于球形罐体多位置焊接的 是还不能实现把该技术用于实际工程的目标。 最近， 国石化集团 )进口了一些 些机械主要由带摆动装置的焊接头，全软及半软的提升架和控制箱组成，中国石化集团的第三和第十建设公司应用这些机械进行了一系列的技术测试和一些球形罐体的焊接。打开了我国关于球形罐体的自动焊接的局面。但是，迄今为止，这些用于球形罐体的所谓的自动焊接机械属于焊接 机械，仍需要操作员手动追踪焊缝。例如，焊工需要不停观察焊层并且在整个焊接过程中不断判断焊接枪的位置。为了解决这个问题，研究了一种记忆追踪系统，一种新型的全自动焊接机械由设计师们设计出来。这种机械可用于球形罐体多位置焊缝的全自动焊接。 1 用于球形罐体的全自动弧焊机械的组成和性能 这篇论文中的自动焊接机械主要是由一个双向焊缝追踪系统和一个提升架组成。追踪系统由一个双向传感器，一个追踪激励器，一个微机控制系统和一个焊枪组成。 这个机器靠一个凭磁力沿着焊缝凹槽固定在罐体表面的软轨支承，当焊接第一层焊缝时，例如，最底层的焊缝，机械的微机系统处理从传感器传来的的数据，存储并同步控制激励使焊枪沿着焊缝凹槽运动。当焊接其他层时，微机系统在记忆数据的基础上控制激励。 机器的主要技术参数是：适用于自动化焊枪的横向位移和垂直方向的位移的调节范围是 和 ，焊枪的摆动速冻调节范围是 s/追踪宽度位移和高度位移的精确性达到 和 。 2 双向自动追踪系统 向追踪传感器 传感器是由一个灯，一个光纤束，一个四接口芯片，一个反射镜，一个球形铰链，一个触头等组成。它的工作原理如下： 芯片被分出四个接口，例如，四个接口组成部分。由第一个和第三个接口产生的光电动力与一个位置成比例，这个位置是由焊枪和焊缝凹槽垂直面的中心背离产生的，而第二和第四个接口是横向位置。当焊枪指向焊缝凹槽的中心时，传感头使反射镜把光反应到接口的中心。每个接口产生一些光电势并且每一组输出 0伏的电压。当焊枪移动至远离焊缝中心时传感头使反射镜倾斜，每个接口产生不同的电势，两组输出不同的电信号表示背离的横向和垂直方向的程度。 向自动追踪激励 这个激励是 一种跨滑块装置，可能会调整焊枪 横向 和 垂直方向 的 位置， 因为焊接放在 一方 焊缝 层及 轨道 的 位置 不能成正比 ，准确的来说，每个 滑块设置的驱动器是由螺杆的区导向的双区和线性球 机系统 如图 1 中所示， 该系统由一个 8031 单片机，处理电路的传感信号，驱动电路的一步，汽车，形成电路的距离信号， I/时器电路，存储器芯片的程序存储器 ， A/，并显示一些焊接工艺参数 感信号的处理电路 这 设施 的主要功能是放大信号输出二维跟踪传感器，因为这样一个事实，即信号是由光电和 它 们的值只有在微型电压 水平 之间的位置偏差的焊枪和中心 横向位移和垂直方向的位移。 ： 对步进电机驱动器，控制信号和远距离信号接口电路的步进电机驱动器组成的光电效应耦合电路和放大电路。 4合电路是用来隔离微机系统从电源的步进电机驱动器的设定输出端口之间的小的 8031 片和步进电机驱动器（输出信号由 脚控 制一个电机和来自 脚控制另外一个） 接口电路的控制标志作为由光电效应耦合器和波整 压路机应用于整形电路尽量减少振动效应开关电路 3 全自动焊接工艺 为了实现自动跟踪多层焊 ;机器需要下列职能： （ 1）确定的出发点焊接和存储这些信息 ; （ 2）焊接第一层时 ， 微量元素的 焊缝凹槽 的实时和存储焊枪和焊缝中心这些数据的偏差， （ 3）焊接其他层 时， 控制 在记忆 数据追基础上的踪装置。 自动焊的机工作程序 如 图 2所示。 4 焊接测试 接理论 焊前， 轨道 是固定在顶端的一个倾斜率大概是 1:50工作 台上 。对 焊缝 中心焊接样品。因此，虽然焊枪 100毫米，偏差之间的 轨道 和焊缝中心增加 2.2 差之间的 偏移（ 1000 接过程是药芯焊丝电弧焊（ 二氧化碳气体保护和 径 得 00循环功率和类型 焊接样品是用 45 碳素钢和 60度 角 槽 ， 厚度为 16毫米，其长度是 1米，它的 位置是在空间上的倾斜角度 45度对水平面由上方的倾斜工作 台 试结果 测试中焊接了三层，每一层的焊接数据如表 1中所列： 焊接第一层时，机 器 实时 追踪 和焊枪没有 摆动， 第二和第三层焊接与 摆动焊枪 ，在摆动 的中心跟踪中心的 焊缝 槽的基础上 记忆数据， 焊接 层熔融的 两个边缘沟同样宽度的顶层是铝及其表面 润滑， 摆动速度是 4mm/度和在沟槽边缘停止列于表 1 5 结论 发达国家成功的 测试 多层焊接 球形罐体的 自动焊 接 一个实时跟踪和 记忆 的行为， 核 查系统符合设计 需要 形罐体 的 多位置多层面焊接 附件 2 外文资料 毕业设计（论文）任务书 专业 机械设计制造及其自动化 班级 机械 052 姓名 王树华 下发日期 2008目 240t 焊接滚轮架设计 专题 总体设计和从动滚轮座设计 主 要 内 容 及 要 求 主要内容 ：完成焊接滚轮架的总体设计和从动滚轮座设计。编写设计说明书，绘制装配图及部分零件图 要求： 必须以负责的态度对待自己所作的技术决定、数据及计算结果。 在教师指导下，独立完成设计任务，培养较强的创新意识和学习能力，获得机械 工程师的基本训练。整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的，再生产上是可 行的。计算步骤清晰，计算结果正确；图面整洁，视图齐全，布局合理，线条、文字 及尺寸标注符合国家标