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    焊接用自调式滚轮架的设计

    文章出处:原创 编辑:抛丸机发表时间:2015-4-17 9:42:04 浏览人数:655,1,0
    摘要:着重分析了焊接用自调式滚轮架的设计原理、结构,比较了与蜗轮型焊接滚轮架的不同,并对主传动轴的强度进行了校核。

       在压力容器制造过程中焊接是一道关键工序,在组对焊接时迫切需要一种辅助支架来带动工件旋转协助完成焊接工作。焊接用自调式滚轮架就是应这种需求而设计的,它是用于埋弧自动焊接的辅助工装。

    1、滚轮架的设计原理及使用范围:
    1.1、设计原理:
       滚轮架的运动简图如图1所示。滚轮架分为主动支架和被动支架两部分。主动支架和被动支架的间距为2 150mm,主动支架在O轴上通过刚性联轴器和十字滑动联轴器来连接传递杆,从而传递动力。而被动支架之间无传递杆,靠工件与滚轮的摩擦力产生运动。

    图1 滚轮架运动简图

     主动支架的运动机理是通过电磁调速电动机(7.5 kW,120~ 1 200 r/min)和摆线针轮减速器(XWE-74-1/841)实现无级调速、通过3个齿轮传动,带动滚动支架上的工件进行旋转,支架上滚轮的滚动速度范围是0.32~ 3.2m/min,而埋弧自动焊机的速度是0.5~ 2.53m/min,故滚轮架的速度可满足焊接要求。

    1.2、使用范围:
       该滚轮架的设计载荷为50t。如图2所示,焊接的筒体直径范围为最小焊接直径Dmin= 1 200mm,最大焊接直径Dmax= 5 000mm。若实际载荷为50~ 100t,则可以把两组滚轮架串联起来使用。
    图2 滚轮架的最大和最小使用范围
    图2 滚轮架的最大和最小使用范围

    2、滚轮架的结构设计:
       新设计的滚轮架采用齿轮传动。当齿轮突然受载产生反转时,啮合齿轮只是随着反转,而不会产生折齿现象。因此该滚轮架克服了蜗轮型滚轮架易折齿的不足,是一种实用合理的设计。

    2.1、轴上零件的配置:
       O轴作为主传递轴,它承担着传递动力的作用,在转动过程中,必须保证同心。
       为了保证载荷分布均匀,防止受载后滚轮架产生不同轴旋转而增大的弯矩,决定在主传递轴上左端采用调心轴承(连刚性连轴器),右端采用向心球轴承(连十字滑块联轴器),这样可以充分保证滚轮架上的容器运转平衡,焊缝均匀;防止传动轴转动过程中的偏心,使各支架同步转动,并可吸收工作的部分冲击力。

    2.2、滚轮的传动结构设计:
       滚轮直接与工件接触,若滚轮为钢质,则滚轮与工件为同种材料,摩擦减少,工件容易打滑。故滚轮采用钢、胶组合形式。旧式滚轮结构是灰口铸铁加单层胶皮,而胶皮的承载能力在5t以下,在重载的情况下,胶皮就会撕裂,往往不足两个月就要更换新胶皮。
       新设计的滚轮上开有横向槽和纵向槽,以增加橡胶的纵向和横向抗拉能力。而且橡胶采用丁苯橡胶,内有8~ 10层的夹布层,这样增强了橡胶的强度,提高了滚轮的使用寿命。

    3、轴的强度校核:
       当容器在滚轮架上滚动时,Ⅰ轴是主要的承载零件,它承受元宝轮支架和工件的重力G、齿轮的切向力Dt、轴承的支反力N1和N2,它属于悬臂支撑,因此它内部的弯矩较大。
       根据材料力学的第四强度理论,经过校核(计算过程略),Ⅰ轴满足强度条件。

    4、结论:
    4.1、采用齿轮减速装置,避免了用蜗轮减速装置产生的折齿现象。该传动机构运转平稳,容器焊缝均匀,它的效率是蜗轮减速型式的2.5倍。
    4. 2、滚轮橡胶采用夹布结构,钢轮上开槽,增强了橡胶的纵向和横向抗拉能力,提高了滚轮的使用寿命。
    4. 3、传递杆上选用调心轴承,各传递杆之间用十字滑块联轴器连接,保证了支架的同步运转。


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