40T焊接滾輪架設(shè)計說明畢業(yè)設(shè)計

1、1.1焊接設(shè)備概述焊接機(jī)械裝備就是在焊接生產(chǎn)中與焊接工序相配合，有利于實現(xiàn)焊接生產(chǎn)機(jī) 械化，自動化，有利于提高裝配一焊接質(zhì)量，促使焊接生產(chǎn)過程加速進(jìn)行的各種 輔助裝置和設(shè)備。這里稱之為輔助裝置和設(shè)備是為了與焊機(jī)相區(qū)別。焊機(jī)是焊接 過程中的核心裝備，它包括焊接電源，焊接控制箱，焊接機(jī)頭等，有自己的獨(dú)立 系統(tǒng)，不屬于焊接機(jī)械裝備的范疇。而焊接機(jī)械裝備相對焊機(jī)處于輔助的地位， 是配合焊機(jī)進(jìn)行焊接生產(chǎn)的裝置和設(shè)備。 它包括的范圍較廣，按用途分，主要有 焊接工裝夾具、焊接變位機(jī)械和焊接輸送機(jī)械三個方面， 其次還有導(dǎo)電裝置、焊 劑輸送與回收裝置、坡口準(zhǔn)備及焊縫清理精整裝置等。他們又是焊接機(jī)械裝備的 從屬裝

2、置。焊接機(jī)械裝備可分為四大類：1.焊接工裝夾具2.焊接變位機(jī)械3.焊接輸送 機(jī)械4.其他從屬裝置。其中：（1）焊接工裝夾具（按動力源分類）可分為：手動夾具、氣動夾具、液壓 夾具、磁力夾具、電動夾具、真空夾具和混合式夾具；（2）焊接變位機(jī)械可分為：焊工變位機(jī)械 、機(jī)變位機(jī)械、焊件變位機(jī)械， 其中焊件變位機(jī)械可分為：焊接變位機(jī)、焊接回轉(zhuǎn)臺、焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)、焊接滾輪架；（3）焊件輸送機(jī)械可分為：上料裝置、配料裝置、卸料裝置、傳送裝置、 各種專用吊具；（4）其他從屬裝置可分為：導(dǎo)電裝置、焊劑輸送與回收裝置、焊絲清理及 盤絲裝置和埋弧焊焊劑墊等。焊機(jī)變位機(jī)械是改變焊接機(jī)頭空間位置進(jìn)行焊接作業(yè)的機(jī)械設(shè)備。它主

3、要包括焊接操作機(jī)和電渣焊立架。焊接操作機(jī)的結(jié)構(gòu)形式很多，使用范圍很廣，常與焊件變位機(jī)械相配合，完成各種焊接作業(yè)。若更換作業(yè)機(jī)頭，還能進(jìn)行其他的 相應(yīng)作業(yè)。焊接變位機(jī)械是改變焊件、焊機(jī)或焊工空間位置來完成機(jī)械化、自動化焊接 的各種機(jī)械設(shè)備。使用焊接變位機(jī)械可縮短焊接輔助時間， 提高勞動生產(chǎn)卒，減輕工人勞動強(qiáng) 度，保證和改善焊接質(zhì)量，并可充分發(fā)揮各種焊接方法的效能。焊接變位機(jī)械的分類及各類所屬設(shè)備如下：焊件變位機(jī)械：焊接變位機(jī)、焊接滾輪架、焊接回轉(zhuǎn)臺、焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)；焊機(jī)變位機(jī)械：焊接操作機(jī)、電渣焊立架；焊工變位機(jī)械：焊工升降臺。各種焊接變位機(jī)械都可單獨(dú)使用，但在多數(shù)場合是相互配合使用的，它們不 僅用

4、于焊接作業(yè)，也可用于裝配、切割、檢驗、打磨、噴漆等作業(yè)。1.2 焊接工裝夾具概述焊接工裝夾具是將焊件準(zhǔn)確定位并夾緊用于裝配和焊接的工藝裝備。在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中， 裝配和焊接是兩道重要的生產(chǎn)工序， 根據(jù)工藝通常以兩 種方式完成這兩道工序， 一種是先裝配后焊接； 一種是邊裝配邊焊接。 我們把用 來裝配以進(jìn)行定位焊的央具稱做裝配夾具； 專門用來焊接焊件的夾具稱做焊接夾 具；把既用來裝配又用來焊接的夾具稱做裝焊夾具。它們統(tǒng)稱為焊接工裝夾具。焊接工裝夾具按動力源分為七類：電動夾具、真空夾具、磁力夾具、液壓夾 具、氣動夾具、手動夾具一個完整的夾具，是由定位器、夾緊機(jī)構(gòu)、夾具體三部分組成的。在裝焊作 業(yè)中，多

5、使用在夾具體上裝有多個不同夾緊機(jī)構(gòu)和定位器的復(fù)雜夾具 （ 又稱為胎 具或?qū)Ｓ脢A具 ） 。其中，除夾具體是根據(jù)焊件結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行專門設(shè)計外，夾緊機(jī) 構(gòu)和定位器多是通用的結(jié)構(gòu)形式。1.2.1 焊接工裝夾具的特點(diǎn)焊接工裝夾具的特點(diǎn)， 是由裝配焊接工藝和焊接結(jié)構(gòu)的形式?jīng)Q定的， 與機(jī)床 夾具比較有如下特點(diǎn)：（1）由于焊件一般由多個簡單零件組焊而成，而這些零件的裝配和定位焊， 在焊接工裝夾具上是按順序進(jìn)行的， 因此，它們的定位和夾緊是一個個單獨(dú)進(jìn)行 的。而機(jī)床夾具是對一個待機(jī)械加工的整體毛坯進(jìn)行一次定位和夾緊。（2）在焊接過程中， 零件會因焊接加熱而伸長或因冷卻而縮短， 為了減少或 消除焊接變形， 要求工裝

6、夾具能對某些零件給予反變形或者作剛性的夾固； 為了 減少焊接應(yīng)力， 又要允許某些零件在某一方向可以自由伸縮。 因此，焊接工裝夾 具不是對所有的零件都作剛性的夾固。機(jī)床夾具則不然， 除少數(shù)加工長件的夾具， 如加工光桿用的頂尖， 要考慮工 件機(jī)械加工時的熱變形對其作游動夾固外，夾具均對工件作剛性夾固。（3）對機(jī)床夾具而言，加工后的工件，尺寸減小，重量減少，更便于從夾具 上取下。對焊接工裝夾具而言，裝焊完的結(jié)構(gòu)，尺寸增大，重量增加，形狀變得 復(fù)雜，增加了從工裝夾具上卸下的難度。（4）對用于熔焊的夾具，工作時主要承受焊件的重力、焊接應(yīng)力和央緊力， 有的還要承受裝配時的錘擊力； 用于壓焊的夾具還要承受頂

7、鍛力。 而機(jī)床夾具主 要承受工件的部分重力和切削力， 且此切削力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于焊接工裝夾具所承受的各 種力。（5）與機(jī)床夾具不同，焊接工裝夾具往往是焊接電源二次回路的一個組成部 分，因此絕緣和導(dǎo)電是設(shè)計中必須注意的一個問題。 例如， 在設(shè)計電阻焊用的夾 具時，如果絕緣處理不當(dāng)，將引起分流，使接頭強(qiáng)度降低。但對機(jī)床夾具而言， 除電加工所用夾具外，不存在導(dǎo)電的問題。焊接結(jié)構(gòu)件的種類繁多， 形狀尺寸各異， 焊接過程的要求也不盡相同， 與之 相匹配的焊接工裝為適應(yīng)焊件的需要在形式， 工作原理及技術(shù)要求上也有很大的 差別。為了適應(yīng)技術(shù)管理工作的需要， 便于掌握各類焊接工裝的工作特點(diǎn)和設(shè)計 基本方法，就必須先對

8、焊接工裝進(jìn)行分類。1.2.2焊接工裝夾具的分類可以按用途與應(yīng)用范圍對常見焊接機(jī)械進(jìn)行分類按用途分類：（1）裝配用工藝裝備。這類工裝的主要任務(wù)是按照工藝要求，把待焊工件 的零部件按照相互之間的位置準(zhǔn)確的固定下來， 然后再進(jìn)行定位點(diǎn)焊， 而不直接 參與正式的焊接工作。 這類工裝稱為裝配定位焊夾具， 它包括各位定位器， 夾緊 器，推拉裝置，組合夾具和裝配臺架。（2）焊接用工藝裝備。 這類工裝專門用來焊接已經(jīng)經(jīng)過點(diǎn)焊固定好的工件。 如各類焊接專機(jī)，龍門式，懸臂式，平臺式，爬行式等。（3）裝配焊接工藝裝備。這類工裝既能完成整個焊件的裝配，又能完成焊 縫的焊接工作。 這類工裝通常是專用焊接機(jī)床或自動焊接裝

9、置， 或者是裝配焊接 的綜合機(jī)械化裝置，如一些自動焊接生產(chǎn)線。實際生產(chǎn)中一個焊件如果要完成焊接工作，單單依靠一個工裝一般是難于完 成的，而是需要許多種焊接工裝的配合使用， 這樣才能達(dá)到焊接過程的機(jī)械化和 自動化。按應(yīng)用范圍分類（1）通用焊接工裝。目前國家針對焊接工藝中的需求已經(jīng)指定了很多的標(biāo) 準(zhǔn)，如滾輪架行業(yè)的 JB/T 9187 標(biāo)準(zhǔn)等。所謂通用焊接工裝，既是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 且有較大適用范圍的工裝。 這類工裝一般無須調(diào)整或稍加調(diào)整， 就能適用與不同 工件的裝配或焊接工件。（2）專用焊接工裝。只適用與某一特定類型的工件的裝配或焊接，一般不 能通用。這類焊接工裝一般應(yīng)按需求來設(shè)計，或者在專門廠家協(xié)

10、商定做。（3）柔性焊接工裝。指可以通過調(diào)整自身的尺寸來適應(yīng)一定形狀和尺寸變 化的焊接工裝。此外還有按動力裝置分類，按焊接方法分類等，再次就不詳細(xì)說明了。1.3 焊接滾輪架概述1.3.1 焊接滾輪架的作用焊接滾輪架是借助主動滾輪與焊件之間的摩接力帶動焊接旋轉(zhuǎn)的變位機(jī)械。 焊接滾輪架主要用于筒形焊件的裝配與焊接。 若對主、從動滾輪的高度作適當(dāng)調(diào) 整，也可進(jìn)行錐體、分段不等徑回轉(zhuǎn)體的裝配與焊接。對于一些非圓長形焊件， 若將其裝卡在特制的環(huán)形卡箍內(nèi)， 也可在焊接滾輪架上進(jìn)行裝焊作業(yè)。 為了焊接 不同直徑的焊件，焊接滾輪架的滾輪間距應(yīng)能調(diào)節(jié)。焊接滾輪架的使用能大大提高焊縫質(zhì)量，減輕勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率

11、。1.3.2焊接滾輪架的分類焊接滾輪架按照調(diào)節(jié)方式分，有兩種類型：一種是自調(diào)式的；一種是非自調(diào) 式的。自調(diào)式的可根據(jù)焊件的直徑自動調(diào)整滾輪的間距，如圖1.1 ；圖1.1自調(diào)式焊接滾輪架非自調(diào)式滾輪架是通過調(diào)節(jié)支架上的滾輪座來調(diào)節(jié)滾輪的間距的，如圖1.2。圖1.2非自調(diào)式焊接滾輪架電焊機(jī)行業(yè)總體經(jīng)濟(jì)運(yùn)行良好，生產(chǎn)、銷售和經(jīng)濟(jì)效益呈逐年上升趨勢。 所 以，該課題的研究是焊接滾輪架按結(jié)構(gòu)形式分為兩類：第一類是長軸式滾輪架。滾輪沿兩平行軸排列，與驅(qū)動裝置相連的一排為主 動滾輪，另一排為從動滾輪。長軸式滾輪多是用戶根據(jù)焊件特點(diǎn)自行設(shè)計制造的， 市場可采用的定型產(chǎn)品很少。第二類是組合式滾輪架，它的主動滾輪

12、架，從動滾輪架，混合式滾輪架都是 獨(dú)立的，使用時可根據(jù)焊件的重量和長度進(jìn)行任意組合，其組合比例也不僅是1與1的組合。因此，使用方便靈活，對焊件的適應(yīng)性很強(qiáng)，是目前應(yīng)用最廣泛的 結(jié)構(gòu)形式。1.3.3焊接滾輪架的發(fā)展現(xiàn)狀國外滾輪架品種很多，系列較全，承載量 1 1500t，使用焊件直徑1-8m 的標(biāo)準(zhǔn)組合滾輪架均成系列供應(yīng)，滾輪線速度多在 690m/h 之間無極可調(diào)，有 的還有防止軸向竄動的功能。我國已有不少廠家生產(chǎn)焊接滾輪架，最大承載量達(dá)到 400t ，適用焊件最大 直徑達(dá)到6m滾輪線速度多在660m/h之間無極可調(diào)，防軸向竄動滾輪架已有 廠家生產(chǎn)，但質(zhì)量仍有待提高1.4 課題背景1.4.1 本

13、課題研究的目的和意義本課題來自于生活實踐， 焊接滾輪架是借助焊件與主動滾輪間的摩擦力來帶 動圓筒形（或圓錐形）焊件旋轉(zhuǎn)的裝置，是一種焊接輔助設(shè)備。特點(diǎn)是在焊接過 程中施加壓力而不加填充材料。 多數(shù)壓焊方法如擴(kuò)散焊、 高頻焊、 冷壓焊等都沒 有熔化過程， 因而沒有象熔焊那樣的有益合金元素?zé)龘p， 和有害元素侵入焊縫的 問題，焊接滾輪架 從而簡化了焊接過程，也改善了焊接安全衛(wèi)生條件。同時由 于加熱溫度比熔焊低、加熱時間短，因而熱影響區(qū)小。滾輪架行業(yè)目前存在的問題是：新產(chǎn)品開發(fā)力度小，品種少，大多為相互仿制的狀況。一些技術(shù)含量低的同類產(chǎn)品處于低水平、 低價格的競爭， 使企業(yè)陷入利潤 極低的狀況，很難再

14、自我發(fā)展。有較強(qiáng)綜合實力， 能為推動行業(yè)發(fā)展， 在行業(yè)自律中發(fā)揮積極作用的企業(yè) 少。行業(yè)整體協(xié)調(diào)能力差。 但是從對有代表性的近百家企業(yè)長期調(diào)查情況看，相當(dāng)必要的。1.4.2 本課題的主要研究內(nèi)容根據(jù)焊接工藝要求，設(shè)計小型焊接滾輪架 繪制出全套工程圖紙 . 完成設(shè)計計算并編寫說明書 .52焊接滾輪架總體方案設(shè)計2.1設(shè)計要求及原始參數(shù)額定載重量：40T工件直徑500 5300mm2.2設(shè)計方案分析及確定滾輪架類型：長軸式滾輪架滾輪沿兩平行軸排列，與驅(qū)動裝置相聯(lián)的一排為主動滾輪，另一排為從動滾 輪。也有兩排均為主動滾輪的，主要用于細(xì)長薄型焊件的組對與焊接， 一般由用 戶根據(jù)焊件情況設(shè)計定制。如圖2

15、.1.圖2.1長軸式滾輪架驅(qū)動方案：一臺電動機(jī)帶動兩個滾輪，即用一臺發(fā)動機(jī)帶動兩排滾輪，實現(xiàn)兩排 均為主動輪的傳動方案。滾輪架類型：組合式滾輪架組合式滾輪架，如圖2.2,的主動滾輪架，從動滾輪架，混合式滾輪架都是獨(dú)立的，使用時可根據(jù)焊件的重量和長度進(jìn)行任意組合，其組合比例也不僅是1與1的組合。因此，使用方便靈活，對焊件的適應(yīng)性很強(qiáng)，是目前應(yīng)用最廣泛的 結(jié)構(gòu)形式。圖2.2組合式滾輪架驅(qū)動方案：一臺電動機(jī)只驅(qū)動一個滾輪架，如圖2中的c圖即為一臺電動機(jī)驅(qū)動一個滾輪。方案的選定：確定焊接滾輪架方案時，其合理性和經(jīng)濟(jì)性是主要考慮的因素。 當(dāng)焊件的焊 接方法及工藝確定后，所選夾具結(jié)構(gòu)，首先要能保證焊接工藝

16、的實施。同時，焊 件結(jié)構(gòu)尺寸以及組成焊件坯料的制作工藝和制造精度，則是確定夾具定位方法、 定位基準(zhǔn)和夾緊機(jī)構(gòu)方案的重要依據(jù)。 除此之外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)上的因素，使夾 具的制造、使用費(fèi)用最低而取得的經(jīng)濟(jì)效益最大。 由于上述各因素都不是孤立存 在的，它們之間往往有聯(lián)系又有制約，所以在確定夾具方案時要對上述各因素進(jìn) 行綜合分析，只有通盤考慮，才能制定出最佳的設(shè)計方案具體確定設(shè)計方案時， 應(yīng)聯(lián)系以下幾個方面進(jìn)行考慮：(1) 焊件的整體尺寸和制造精度以及組成焊件的各個坯件的形狀、尺寸和精 度。其中.形狀和尺寸是確定夾具設(shè)計方案、夾緊機(jī)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)形式的主要依 據(jù)，并且直接影響其幾何尺寸的大?。恢圃炀仁沁x

17、擇定位器結(jié)構(gòu)形式和定位器 配置方案以及確定定位器本身制造精度和安裝精度的主要依據(jù)。(2) 裝焊工藝對夾具的要求。例如與裝配工藝有關(guān)的定位基面裝配次序、夾 緊方向?qū)A具結(jié)構(gòu)提出的要求。再如，不同的焊接方掃對夾具提出的要求， 像埋 弧焊，可能要求在夾具上設(shè)置焊劑墊；電渣焊要求夾具保證能在垂直位置上施焊； 電阻焊要求夾具本身就是電極之一等。(3) 裝、焊作業(yè)能否在同一夾具上完成，或是需要單獨(dú)設(shè)計裝固夾具和焊接 夾具。相比于長軸式焊接滾輪架，組合式滾輪架有以下特點(diǎn)：(1) 主從動滾輪架各自獨(dú)立，可根據(jù)焊件的重量，長度任意組合，使用方便 靈活,滾輪架靠滾輪對的自由擺動或靠絲杠的調(diào)節(jié)作用在規(guī)定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)滾

18、輪中 心距，適用不同直徑的焊件，圓筒體焊件放置平穩(wěn) (2) 可無級調(diào)速，焊速范圍大，速度穩(wěn)定。(3) 為了便于調(diào)節(jié)滾輪架之間的距離，以適應(yīng)不同長度焊件的裝焊要求，有 的滾輪架上還安有機(jī)動或飛機(jī)動行走機(jī)構(gòu)，沿軌道行走，調(diào)節(jié)相互之間的距離。為使焊接滾輪架的滾輪間距離調(diào)節(jié)更為方便，機(jī)動性更強(qiáng)，組合更加便利， 采用單獨(dú)驅(qū)動的焊接滾輪架日益增多。但是每一主動滾輪均由一臺電動機(jī)驅(qū)動 時，應(yīng)解決好個滾輪之間的同步問題。由于制造工藝，材料性能等因素的影響， 其額定轉(zhuǎn)速實際上并不一致，因此，要把實測數(shù)據(jù)較為接近的一組電動機(jī)做為焊 接滾輪架的拖動電動機(jī)。另外，對重型焊接滾輪架，還應(yīng)考慮以測速發(fā)電機(jī)為核 心的速度反

19、饋裝置來保證各滾輪轉(zhuǎn)速的同步。綜上所述，最終選擇方案二：組合式滾輪架，一臺電動機(jī)驅(qū)動一個主動輪。2.3傳動方案的確定進(jìn)行傳動方案設(shè)計時，應(yīng)該綜合考慮設(shè)計及制造費(fèi)用，原材料消耗，使用壽 命，管理及維護(hù)費(fèi)用等多方面因素的影響，使設(shè)計制造費(fèi)用達(dá)到最低。傳動的過程即為一個減速的過程，由于電機(jī)到滾輪的傳動比較大，故選用三 級減速，一級皮帶輪減速，由于電機(jī)振動較大，故采用一級 V帶減速，以減小傳 動到減速器的振動，從而提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性及壽命，V帶傳動還具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、造價低廉、不需要潤滑以及緩沖、易維護(hù)等特點(diǎn)，同時，V帶傳動在系統(tǒng)過載時能起到過載保護(hù)作用。 對于帶傳動，一般安排在傳動鏈中的高速

20、 級，以發(fā)揮其緩沖和減小振動的作用。一級減速器減速，減速器具有較高的減速比，同時 體積小、重量輕、精度 咼、承載能力大、效率咼、壽命長、可靠性咼、傳動平穩(wěn)、噪音低。一級蝸輪蝸桿減速，最后采用一級蝸輪蝸桿減速，即實現(xiàn)了傳動方向的改變， 又有較高的減速比。蝸輪蝸桿和減速器的使用使得傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊。傳動方案如圖2.3所示：捍接滾輪8#圖2.3傳動系統(tǒng)示意圖93焊接滾輪架滾輪的幾種結(jié)構(gòu)和功能分析3.1滾輪的幾種結(jié)構(gòu)和功能分析滾輪架的滾輪結(jié)構(gòu)主要有四種類型，不同類型滾輪的特點(diǎn)及其適用范圍如表3.1所示表3.1滾輪形式選擇類型特點(diǎn)使用范圍鋼輪承載能力強(qiáng)，制造簡單一般用于重型焊件和需預(yù)熱處理的焊件以及

21、額定在和大于60t的滾輪架膠輪鋼輪外包橡膠，摩擦力大，傳動平穩(wěn)但橡膠易壓壞一般用于10t以下的焊件和有色金屬容器組合輪鋼輪與橡膠輪相結(jié)合，承載能力比橡膠輪高，傳動平穩(wěn)一般多用于1060t的焊件履帶輪大面積履帶和焊件接觸，有利于防止薄壁工件的變形，傳動平穩(wěn)但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。用于輕型，薄壁大直徑的焊件及有色金屬容器3.2滾輪尺寸及中心距確定3.2.1滾輪尺寸的確定設(shè)計要求滾輪架載重40T,工件簡體直徑500mm-5300mm結(jié)合表3.2選擇滾輪直徑D=630mm表3.2滾輪直直徑選擇參考表慎輪tt i(a a；mmmm0.6 6ID13I0U160 250200*200<JUO2S0<*I

22、SOwMS4+4M5:MW*4UU1150*5004000+1十6)0H004*00*44*4*MOOfrJOO100014U«xiw如圖3.1所示。滾輪直徑為630mm寬280mm滾輪中間采用橡膠來增大摩 擦力，作為驅(qū)動，寬140mm兩邊采用鋼輪，作為承重，寬 70mm12#圖3.1滾輪結(jié)構(gòu)圖#322滾輪中心距的確定當(dāng)中心角的:>130時支反力和圓周力急劇增大，相反，當(dāng)角太小時，滾輪 架上的筒體焊件放置有可能不穩(wěn)定。因此在實際應(yīng)用中為使焊件在滾輪架上獲得 可靠的穩(wěn)定性，并保證焊件可以平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動:應(yīng)小于40度我國制定的焊接滾輪架行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(ZBJ/T33003-1990)中規(guī)定中

23、心角:應(yīng)在45度到110度之間。當(dāng)焊件直徑為500mm寸要保證中心角小于110°，貝根據(jù)公式： 2 sin ?。旱?得，L<925mm;(3.1)當(dāng)焊件直徑為500mm寸要保證中心角大于55°，貝D + Dr . o( L根據(jù)公式： 一2Si n2 得，L>432mm;(3.2)當(dāng)焊件直徑為5300mm寸要保證中心角小于110°,貝D + Dr . a L根據(jù)公式： 一2sin，"：？得，L<4856mm;當(dāng)焊件直徑為5300mm時要保證中心角大于55°，貝D 十 Dr 2 a L根據(jù)公式： 2 Sin 22 得，L>2

24、268mm綜上：當(dāng)焊件直徑為 500mm時，432mm<L<925mm;當(dāng)焊件直徑為5300mm時，2268<L<4856mm再綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益、空間占用、方便運(yùn)輸?shù)纫蛩兀≈行木嗾{(diào)節(jié)范圍：500mm<L<2500mm134焊接滾輪架傳動部分的設(shè)計4.1電動機(jī)的選擇焊接滾輪架多采用直流電動機(jī)驅(qū)動，降壓調(diào)速。這種方式沿用已久，技術(shù)很 成熟，電動機(jī)的機(jī)械特性較硬，啟動力矩較大，是目前滾輪架使用最廣的拖動調(diào) 速方式。缺點(diǎn)是電動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)速范圍較窄，一般恒轉(zhuǎn)矩的調(diào)速范圍為1：10左右低速時的速度不夠穩(wěn)定，有爬行現(xiàn)象。也有滾輪架是采用交流異步電動 機(jī)拖動，變頻調(diào)速

25、。近幾年隨著晶體管變頻器性能的完善以及價格的下降，采用交流電動機(jī)驅(qū)動，變頻調(diào)速的滾輪架也日趨增多。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速范圍寬，可達(dá)1： 20，轉(zhuǎn)動平滑性好，低速特性硬。缺點(diǎn)是低速段過載倍數(shù)降低較大，變頻電源的價格也較高。但 隨著電動機(jī)額定功率的增加，價格上升則相對平緩，所以在重型焊接滾輪架上， 采用交流異步電動機(jī)拖動和變頻調(diào)速較為適合。本次設(shè)計的焊接滾輪架噸為40噸，采用直流電動機(jī)。焊接滾輪架的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JB/T9187-1999)中規(guī)定了不同噸位的焊接滾輪架 的電動機(jī)最小功率，見表4.1.表4.1滾輪架電動機(jī)最小功率L0.626102560IU0250業(yè)勸機(jī)最小功嘟0.40.7511414222S2

26、.S5.6選擇功率p=2Kw轉(zhuǎn)數(shù)N=1310r/min，型號為Z4-100-1的直流電動機(jī)4.2傳動比的確定4.2.1總傳動比的計算根據(jù)焊接滾輪架行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JB/T9187-1999)，主動滾輪轉(zhuǎn)速應(yīng)該在6-10m/h 之間無級可調(diào)，則滾輪轉(zhuǎn)速：1000V /(冗 * Dr)60= (0.0505 0.505) r/min(4.1)14#由于直流電機(jī)次用降壓調(diào)速，故，電動機(jī)轉(zhuǎn)速只需被減速至0.505r/mi n就能滿足要求，故，總傳動比：15i=二n。n1310r/ min0.505r / min(4.2)4.2.2傳動比的分配分三級減速：第一級V帶減速i 1=3;第二級減速器減速i 2=35

27、;第三級蝸輪蝸桿減速i3=24。ii X i 2X i 3=2520,接近計算值2594,故可用4.3V帶傳動的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)根據(jù)機(jī)械設(shè)計表8-7，取工況系數(shù)Ka=1.0 計算功率 Pc=KaX P=1.0X 2.0Kw=2.0Kw(4.3)(3)Pf2.0Kw, n°=1310r/min，根據(jù)機(jī)械設(shè)計圖8-11，選用Z型帶(4)根據(jù)機(jī)械設(shè)計表8-6和表8-8，取小帶輪直徑d1=75mmV =訶 = 5.1m/s 驗算V帶速度：60000，一般為5-25m/s(4.4) 大帶輪直徑d2=i 1d1=225mm根據(jù)機(jī)械設(shè)計表 8-8，取d2=224mm從動輪轉(zhuǎn)速n2=n0/i(8)初步

28、確定中心距：1=436r/min0.7 ( d1+d2) <a0<2( d1+ck)209.3<a0<598取 a°=400mm(9)V帶長度確定:冗2© d2)©P)240(4.5)16#Ld 0 二 1283 mm根據(jù)機(jī)械設(shè)計表(10)中心距的確定：8-2，取 Ld=1250mma a0 2 0 = 383.5mm(4.6)#amin = a - 0.015Ld = 364.75mmamax = a 0.03Ld = 421mm(11)驗算包角：d2 -d1180°o.0C=180 -1157.7120an(4.7)(12)V

29、帶根數(shù)：PeaPeaZ4.865P(甘5)心心故選用5根Z型帶4.4減速器的選型根據(jù)傳動比i 2=35,選擇泰興減速機(jī)總廠有限公司生產(chǎn)的單機(jī)臥式擺線針輪 減速機(jī)，型號為 BW 15-35,輸入軸頸18mm輸出軸頸35mm4.5聯(lián)軸器的選型聯(lián)軸器的類型很多.根據(jù)其是否包含彈件元件，可以劃分為剛性聯(lián)軸器和彈 性聯(lián)軸器兩大類。剛性聯(lián)軸器根據(jù)正常工作時是否允許兩個半聯(lián)軸器軸線產(chǎn)生相 對位移又分為固定式剛性聯(lián)袖器和可移式剛性聯(lián)袖器。固定式剛性聯(lián)軸器，要求被聯(lián)接兩軸軸線嚴(yán)格對中，因為它不能補(bǔ)償兩軸的相對位移。其常用類型有夾殼 聯(lián)軸器和凸緣聯(lián)軸器等?？梢剖絼傂月?lián)軸器可以通過兩半聯(lián)軸器間的相對運(yùn)動來 補(bǔ)償被聯(lián)

30、接兩軸的相對位移。其常用類型有十字滑塊聯(lián)軸器、齒輪聯(lián)軸器和萬向 聯(lián)軸器等。彈性聯(lián)軸器包含有彈性元件，不僅具有吸收振動和緩解沖擊的能力，而且 能夠通過彈性元件助變形來補(bǔ)償兩軸的相對位移。其常用類型有一一彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器和輪胎式聯(lián)軸器等。根據(jù)以上特點(diǎn)，選擇十字滑塊聯(lián)軸器，根據(jù)擺線針輪減速器輸出軸的軸頸， 選擇鎮(zhèn)江潤駿機(jī)械有限公司生產(chǎn)的 SL100型十字滑塊聯(lián)軸器。表4.2聯(lián)軸器選擇名稱公稱扭矩范圍軸徑范圍最大轉(zhuǎn)速范圍特點(diǎn)應(yīng)用條件結(jié)構(gòu)簡單，成本低可傳經(jīng)常用于荷載平穩(wěn)動較大扭距，但不等消有輕度沖擊的條件凸緣除沖擊。對所連兩軸間下，鏈接低速和剛連軸10200001018014001300

31、0的偏移缺乏補(bǔ)償能力性不大的兩軸。器NZ撓外形尺寸小，飛輪力矩用于小功率，高轉(zhuǎn)性爪256001565380010000小速，沒用急劇沖擊型聯(lián)載荷的情況下軸器十字結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，壽無較大沖擊，轉(zhuǎn)速滑塊1202000015150100250命長。但制造比較復(fù)雜不咼的，存在兩軸聯(lián)軸徑向相對位移時采器用4. 6蝸輪蝸桿傳動的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)傳動比i3=24,查機(jī)械設(shè)計表12-2，取Zi=2，貝Z2=i3 Zi =24 X 2=48根據(jù)機(jī)械設(shè)計表12-1,結(jié)合十字滑塊聯(lián)軸器輸出軸頸為 35mm，取di=80mm,m=8,齒頂高系數(shù)ha =1貝U：蝸桿直徑系數(shù)：q= d1/m=10蝸輪分度圓直徑：d2=m

32、Z2=8 X 48=384mm頂隙：c= (0.20.3) m=1.62.4;取 c=2.4齒頂高： ha=m=8mmk齒根高： hf=ha m+c=10.4mm齒高：h=ha+hf=8+10.4=20.4mm蝸桿齒頂圓直徑：da1=d1+2ha m=96mm蝸桿齒根圓直徑：df1 =d1-2ha m=74mm蝸輪喉圓直徑：*da2= (Z2+2ha ) m=400mm渦輪外徑：df2<da2+1.5m=412mm;取 400mm中心距：a=m (q+Z2)/2=232mm蝸桿長度：bi>(11+0.02Z2)m=106mm :取 110mm渦輪輪緣寬度：B<0.75dai=

33、72mm：取 45m195滾輪架其它零部件的設(shè)計與選擇5.1軸的設(shè)計和校核以及軸承的選擇5.1.1軸的設(shè)計校核軸主要是用來支承轉(zhuǎn)動的機(jī)械零件，如齒輪、 帶輪等，并傳遞運(yùn)動和動力。 根據(jù)軸所受載荷的不同，可分為心軸、傳動軸和轉(zhuǎn)軸三種。只承受彎距作用的軸稱為心軸。心軸可以是轉(zhuǎn)動的，如火車的輪軸。也可 以是固定的，如自行車的輪軸。傳動軸是只傳遞轉(zhuǎn)矩的軸。如聯(lián)接汽車變速箱與 后橋的軸。既承受彎矩又傳遞轉(zhuǎn)矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸是機(jī)器中最常見的軸，如 齒輪減速箱中的軸均是轉(zhuǎn)軸。此次設(shè)計的軸為轉(zhuǎn)軸，即承受彎矩又傳遞轉(zhuǎn)矩。軸在工作時常受到變應(yīng)力的作用，其失效形式多為疲勞斷裂。因此軸的材 料首先應(yīng)具有一定的疲勞強(qiáng)

34、度，同時還應(yīng)滿足工藝性和經(jīng)濟(jì)性方面的要求。 鈾的 常用材料主要是碳素鋼和合金鋼。 碳素鋼分普通碳素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼。 常用的有 35, 40，45, 50號優(yōu)質(zhì)碳素鋼，其中以45號鋼應(yīng)用最普遍。與合金鋼相比，碳 素鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性小。并且經(jīng)過正火或調(diào)質(zhì)等熱處理后，其綜合機(jī) 械性能都會有很大改善相提高。本次設(shè)計的軸采用45號碳素鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計就是要確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。影響軸結(jié)構(gòu)的因素很多，如軸上載荷的大小、分布及性質(zhì)，軸上零件的數(shù)目、類型、布置及固定方 式，軸的加工和裝配方法等。所以在設(shè)計時，要根據(jù)具體的工作情況，綜合考慮 各種影響因素，經(jīng)濟(jì)合理的確定結(jié)構(gòu)。

35、當(dāng)重量為G其偏心距e=0的筒體焊件靜置在主、從動滾輪座上時，則主、 從動滾輪上的支反力相等，即D Dra2cos22.(D Dr)2 -L2(5.1)21#式中 一中心角；D 焊件直徑；Dr 滾輪直徑；L 主、從動滾輪之間的橫向距離;當(dāng)=“ mxa即=110 時，F(xiàn)f r mxafmxa53.332 1052 cos555= 2.905 105N(5.2)So： =(D Dr) sin55二(5004000) 500 sin5$ = (819.15 3686.18)mm(5.3)當(dāng). min 即二=45 時， Ff > minFfmin =：332 2：°=1.803 105N

36、2 cos 22.5L45 =(D Dr)sin 22.5；(500 4000) 500 sin 22.5 = (382.68 1722.075)mm當(dāng)焊件的偏向距不為零時，在主動滾輪圓周力F1的作用下，逆時針轉(zhuǎn)動,則焊件是受力情況如圖2所示。圖中F2是焊件借助摩擦力帶動從動滾輪轉(zhuǎn)動時, 滾輪作用到焊件上的反力。此時aG名 +si n名cos口丄21 +aaotct2 cossi nbcoss in 2、一 2 2 2 丿G(a、-g+si n 1 + + 2Ff1(5.4)a |a2cossin2 l2aabcos -si n22、az +si n z +bsin a +cosa -1丿FG

37、(5.6)(5.5)#5Ffmxa =2.905 10 N#Ffmin = 1.803105 N.a匚亠sinF2 二 G2(5.7)bsina +co曲-1與主動滾輪軸搭配的軸承圓錐滾子軸承，故f=0.02，滾輪采用組合輪(鋼輪與橡膠輪相結(jié)合)，故卩=0.8 2.5 ,橡膠面和鋼輪面各占一半，故取 卩=1.65 初定滾輪軸徑dr=85mm,貝UDrfdr 25000.02 85 2 1.65-1002222#F1bsin 二 ' cos : -1= 3.332 1050.02450.02 sin2100sin45 cos45 -1= 8.569 103Na 二亠sin -22#2#；

38、sinF2 -G2bsina +cosa -15=3.332 10450.02 sin -2100sin45 cos45 -1= 1.9054 103NFf1a2cos2Ff2a；sin2:cos taaasin bcos -sin225=1.803F0 匯 1-0.02cos450.02 sin22.5：'sin22.5100cos22.5 -sin22.5 丿一1.744；10 Na；sin2a2cos2=1.803 105asin20.02aabcos -sin丄0.02 + si n22.5sin22.5 100cos22.5 sin22.5 丿-1.905 105N2#2#當(dāng)

39、=110時,2#f=0.02(1 =1.65初定滾輪軸徑dr=85mm當(dāng)? -45時3Fi =8.569 103N F2 =1.9054 10 NF| = Gsi n2z +bsin：亠cos: -1=3.332 105110°0.02 sin0.02 2100si n110&+cos110°1=0.097 105NF2 = Gbsin二丨cos： -1= 3.332 1050.02 sin 1102=0.03 105N100sin110 cos110 -1Ff1a:亠 sincos：2a2cos2aa asinbcos s in 22 2丿=2.905 1051-

40、0.02cos1100.02 sin55sin55100cos55 -sin55：-2.972 105N23#2 cos 2sin 2b cos 2sin=2.905"0° 10.02sin550.02 sin55；100cos55” - sin55= 3.019 105NFfsin 2#通過比較上述兩組計算結(jié)果，可發(fā)現(xiàn)第組的計算結(jié)果較大，故后續(xù)計算應(yīng) 米用第組的計算結(jié)果進(jìn)行計算。由于同一列上的滾輪數(shù)量為2,即ip =2 ,所以載荷作用不均勻系數(shù)Kp =1 則作用在一個主動滾輪上的載荷PFfKpip.2.97220.0972251 105N5= 1.487 105NPKpi

41、p3.01920.0322551 10 N =1.51 10 N設(shè)主動滾輪軸上兩軸承中點(diǎn)間的距離 L=360mm則在R的作用下，主動滾輪 軸的彎曲力矩1.487 105 36045N m =133.8 10 N mm24#Mn 二 F B J f dr n IL1 22Fn - F12由于是獨(dú)立驅(qū)動的主動滾輪，所以每一輪軸所承受的扭矩p<0.097 105 500 (0.02 85 1.65) .2.97 0.09/2 105 - -15.842 105N mm IL222所以主動滾輪所受的當(dāng)量彎矩Mxd MW M：133.82 15.8422 105 N mm = 134.73 1 0

42、5N mm 主動滾輪軸d 二 3的計算直徑10M；d , 10 134.73 105mm"2.9mm 一 .196.67（該主動滾輪軸采用45鋼制造，查機(jī)械設(shè)計P354其二b= 590MPa安全系數(shù)CJ.取 nb =2.5，則匚° =236MPa)nbd<dr=90，所以試設(shè)計成功。為了維修的方便，及簡化設(shè)計工作，從動滾輪的軸徑也取同一數(shù)值，即d、=90mm5.1.2軸承的選擇（1）主從動滾輪軸軸承選擇由于主動和從動滾輪軸承受徑向載荷很大， 又要承受一定的振動，而軸向載 荷較小，故選擇調(diào)心滾子軸承。調(diào)心滾子軸承具有兩列滾子，主要承受徑向載荷， 同時也能承受任一方向的軸

43、向載荷。有高的徑向載荷能力，特別適用于重載或振動載荷下工作， 但不能承受純軸向載荷。該類軸承外圈滾道是球面形，故其調(diào)心性能良好， 能補(bǔ)償同軸度誤差。有兩列對稱型球面滾子，外圈有一條共用的球面滾道，內(nèi)圈有兩條與 軸承軸線傾斜一角度的滾道，具有良好的調(diào)心性能，當(dāng)軸受力彎曲或安裝 不同心時軸承仍可正常使用，調(diào)心性隨軸承尺寸系列不同而異，一般所允 許的調(diào)心角度為12.5度，該類型軸承的負(fù)荷能力較大，除能承受徑向負(fù) 荷外軸承還能承受雙向作用的軸向負(fù)荷，具有較好的抗沖擊能力，一般來 說調(diào)心滾子軸承所允許的工作轉(zhuǎn)速較低。根據(jù)軸承的尺寸，選擇調(diào)心滾子軸承22218.（2）蝸桿軸承的選擇由于蝸桿主要承受徑向力，

44、故選擇圓錐滾子軸承。圓錐滾子軸承主要承受以徑向為主的徑、軸向聯(lián)合載荷。軸承承載能 力取決于外圈的滾道角度，角度越大承載能力越大。該類軸承屬分離型軸 承，根據(jù)軸承中滾動體的列數(shù)分為單列、雙列和四列圓錐滾子軸承。單列 圓錐滾子軸承游隙需用戶在安裝時調(diào)整；雙列和四列圓錐滾子軸承游隙已 在產(chǎn)品出廠時依據(jù)用戶要求給定，不須用戶調(diào)整。圓錐滾子軸承有圓錐形內(nèi)圈和外圈滾道，圓錐滾子排列在兩者之間。 所有圓錐表面的投影線都在軸承軸線的同一點(diǎn)相聚。這種設(shè)計使圓錐滾子 軸承特別適合承受復(fù)合（徑向與軸向負(fù)荷。軸承的軸向負(fù)荷能力大部分是 由接觸角a決定的；a角度越大，軸向負(fù)荷能力就越高。角度大小用計算 系數(shù)e來表示；e

45、值越大，接觸角度越大，軸承承受軸向負(fù)荷的適用性就越 大。圓錐滾子軸承通常是分離型的，即由帶滾子與保持架組件的內(nèi)圈組成 的圓錐內(nèi)圈組件可以與圓錐外圈（外圈）分開安裝。圓錐滾子軸承廣泛用于汽車、軋機(jī)、礦山、冶金、塑料機(jī)械等行業(yè)。根據(jù)軸的尺寸，選擇圓錐滾子軸承32308.5.2機(jī)架的設(shè)計機(jī)架零件支撐著機(jī)器中的全部零件，保證組成機(jī)器的各零件處于正確的工作 位置，承受各零件的作用力，并傳遞到基礎(chǔ)上。每臺機(jī)器都有各自的特殊功能，因而，為滿足這些特殊要求，機(jī)架零件具有 各自的結(jié)構(gòu)形狀。常見的機(jī)架結(jié)構(gòu)形狀可以分為以下幾類：機(jī)座類：如各種機(jī)床的機(jī)身；底座類，如由電動機(jī)、減速器和卷筒組成的電動絞車的底座；箱體類，

46、如速器的機(jī)體。由于機(jī)架零件形狀復(fù)雜，一般多采用鑄件。鑄鐵因具有鑄造性能好、價廉、 吸收振動能力強(qiáng)及剛度高等特點(diǎn)，在機(jī)架零件中應(yīng)用最廣。受載情況嚴(yán)重的機(jī)架 零件，可用鑄鋼。對于結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)批量不大的大中型機(jī)架，常用由型鋼和鋼板焊接成的焊 接件。它質(zhì)量小，生產(chǎn)工期短，不同部件可用不同牌號的鋼材。焊接的機(jī)架零件 質(zhì)量比鑄造的可減輕 40%左右。為提高強(qiáng)度和剛度在接頭處常焊以加強(qiáng)板和加強(qiáng)筋。為減少機(jī)械加工，應(yīng)在機(jī)架上安裝各部件的支承面處焊有鋼板，以便區(qū)分加工面。焊后應(yīng)熱處理消除內(nèi)應(yīng)力。由于結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)批量不大，所以40噸焊接滾輪架的機(jī)架部分采用工字 鋼和鋼板焊接而成。5.3鍵的選擇為了減小軸在加工

47、過程中所引起的應(yīng)力集中，滾輪架各個軸上均選用 A型 鍵。根據(jù)與鍵配合的軸頸 d及輪轂寬度B，查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計P107頁可 得該處所用的鍵的型號。從動滾輪與主動滾輪，d=110mm, B=280mm,查表，選擇：25 X 180GB 1096-79同樣的方法：渦輪鍵：20X 50 GB 1096-79減速器皮帶輪鍵：6X 22 GB 1096-79電動機(jī)皮帶輪鍵：8X 25 GB 1096-795.4軸承端蓋的設(shè)計根據(jù)軸承座孔（外圈）直徑160mm由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表4 6查得軸 承端蓋螺釘直徑為d3=10mm，螺釘數(shù)目為6個。如圖5.4.1所示，由機(jī)械設(shè)計 課程設(shè)計P133頁可知，D4=D-(1015mmi)得 D4=145mmD°=D+2.5D3D0=185mme=1.2D3e=12D2=D0+2.5D3D2=210軸承端蓋、軸承透蓋都是按照此尺寸設(shè)計，如圖5.226圖5.2軸承端276結(jié)論本文主要針對40T的組合式焊接滾輪架做了以下工作：（1）在傳動系統(tǒng)的設(shè)計方面，做了電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器的選型，