裝載機鏟斗焊接轉胎設計及應用

張占哲，程鵬波

(1.華北水利水電學院，河南 鄭州 450011；2.鄭州宇通重工有限公司，河南 鄭州 450051)

裝載機鏟斗焊接轉胎設計及應用

張占哲1，程鵬波2

(1.華北水利水電學院，河南 鄭州 450011；2.鄭州宇通重工有限公司，河南 鄭州 450051)

裝載機鏟斗部件中耳座、墊板、筋板等零件較多，造成焊縫多、短、雜；又因鏟斗體積、質量較大，焊接過程中需要翻轉，使得人工焊接比較困難，因此設計了焊接轉胎，實現焊接過程自動變位，以降低人工操作強度，提高生產效率和焊接質量。

鏟斗；焊接轉胎；提高；生產效率；質量

0 前言

鏟斗焊接轉胎(見圖1、圖2)實際上是焊接變位機和轉胎的結合體，是通過工作臺的旋轉使焊接件施焊焊縫處于最理想的位置進行焊接。在焊接鏟斗背部的長直焊縫時是焊接變位機，在焊接耳板和弧板的焊縫時是轉胎，所以速度必須可調。焊接轉胎的應用，不僅大大減輕了焊工的勞動強度，還提高了焊縫質量和美觀度，提高了勞動效率。

1 鏟斗焊接轉胎組成

鏟斗焊接轉胎由傳動部分、電器部分和機械部分組成。傳動部分主要由主動齒輪、雙蝸桿減速機及回轉支承(兩個)組成；電器部分由變頻調速電機、變頻器及控制系統組成；機械部分由主動框架、從動框架和夾具組成。

2 焊接轉胎設計[1]

由于生產的30和50系列裝載機的鏟斗大小區別比較大，因此將從動框架設計成軌道滑動結構，可以通過從動框架的滑動來調節焊接狀態。

2.1 轉矩計算

(1)夾具的偏心力矩。

夾具質量約250 kg／個，共2個，按500 kg計算，偏心距按最大估計為200 mm，則此力矩為

500 kg×0.2 m＝100 kg·m＝1 000 N·m

(2)鏟斗旋轉需要的力矩。

鏟斗質量1 400 kg，按1 500 kg計算；回轉支承滾動摩擦系數0.002～0.008，按最大0.008計算；回轉支承滾道半徑200 mm，則此力矩為

1 500 kg×0.2 m×0.008＝2.4 kg·m＝24 N·m

可見鏟斗旋轉需要的力矩遠小于夾具的偏心力矩，可忽略不計。

(3)鏟斗偏心力矩。

鏟斗重心基本上在回轉中心，考慮其底部可能會重一些，其偏心力矩約為800 N·m。

綜上所述，要使鏟斗正常旋轉需要的力矩必須大于1 800 N·m。

電機帶動減速機，其額定輸出轉矩1 575 N·m，再加上一級齒輪減速傳動(速比3.2)其力矩將會增大到1 575 N·m×3.2×90%＝4 536 N·m＞18 00 N·m，故力矩完全滿足需求。

圖2 鏟斗焊接轉胎立體圖

2.2 速度計算及選擇

變頻電機功率1.5kW，輸出軸同步轉速1500r／min。變頻器為變頻電機供電，通過改變交流電頻率改變電機轉速，從而保證焊接需要的速度。減速機選用速比為900的雙蝸桿減速機，加上一級齒輪減速，系統的整體速比為900×3.2＝2 880，則轉胎輸出的最大轉速為1 500／2 800≈0.52 r／min，即電源沒有變頻時其回轉的速度為0.52 r／min。當轉胎以此速度回轉時與其對應的50鏟斗耳板焊縫的回轉速度為：0.52 r／min×2×3.14×430 mm／r≈1 404 mm／min，而耳板焊縫的焊接速度大約為300 mm／min，因此這時就需要用變頻電機改變電源頻率，從而改變輸出速度，即300×50／1404≈10.5Hz。

變頻器在選購時預設了六檔位(100 Hz、10.5 Hz、11 Hz、11.5 Hz、12 Hz、13 Hz)，對應的鏟斗回轉線速度如表1所示。

表1 變頻器頻率與對應的鏟斗回轉線速度

3 應用及效果

目前鄭州宇通重工有限公司共投產三臺鏟斗焊接轉胎，能滿足年產5 000多臺的產能，通過兩年多的生產應用，不僅大大提高了勞動效率、降低了勞動強度，而且提高了裝載機鏟斗的焊接質量。

[1]成大先.機械設計手冊(第五版)[M].北京：化學工業出版社，2008.

Design and application of welding positioner for loader's bucket

ZHANG Zhan-ze1，CHENG Peng-bo2
(1.North Chian University of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou 450011，China；2.Zhengzhou Yutong Group Co.，Ltd.，Zhengzhou 450051，China)

When producing loaders，due to more loader's bucket parts such as pad，tendons，ear plate etc，leading to more，miscellaneous welding questions，and also due to big bucket volume，weight，the manual welding process is hard when bucket necessary for overturn.so designing the welding positioner，realize welding process to be automatic positioning，to reduce labor intensity，improve the production efficiency and the quality of welding.

bucket；the welding turn tire；improve；production efficiency；quality

TG457.2

B

1001-2303(2011)12-0021-02

2011-07-10

張占哲(1978—)，男，河南鄭州人，講師，主要從事機械設計方面的研究工作。