18噸焊接變位機設計

張向紅 韓忠義 李自芹

【摘要】本文針對座式焊接變位機設計進行了闡述，確定了傳動方案，并對旋轉部分的箱體及翻轉軸進行了詳細說明，達到了設計要求，為焊接變位機的制造提供了參考。

【關鍵詞】變位機 ?焊接 ?翻轉

【中圖分類號】G718.71 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】A ? ? ?【文章編號】2095-3089（2015）11-0224-02

一、引言

在焊接生產過程中，經常會遇到焊接變位及選擇合適焊接位置等問題，針對這些實際問題，人們設計和研制了焊接變位機，它可以通過工作臺的旋轉和翻轉，使焊縫處于有利位置。焊接變位機往往與焊接操作機配合使用，可以實現焊接的機械化、自動化，從而提高焊接的質量和焊接效率。焊接變位機應用于化工、鍋爐、壓力容器、冶金等工業部門的自動焊接系統。

二、變位機性能要求及設計參數

焊接變位機應具有一定的調速范圍，穩定的焊接運動速度，以及良好的結構剛度;在傳動鏈中，應具有反行程自鎖裝置，以免動力源突然切斷或需要立刻停止時，焊件因重力作用而發生事故造成重大傷害。

主要技術參數

載重量 ? ? ? ? ? 18t

最大旋轉力矩 ? ?41.08×103 N·m

最大傾斜力矩 ? ? 1500N·m

工作臺旋轉速度 ? 0.01～0.25r/min

工作臺傾斜速度 ? 0.2r/min

工作臺傾斜角度 ? 0°～135°

三、 變位機結構設計

焊接變位機是改變焊件、焊機或焊工位置來完成機械化、自動化焊接的機械裝置，主要由翻轉系統和旋轉系統組成。使用這種焊接機械可大大縮短焊接輔助時間，提高勞動生產率，減輕工人勞動強度，提高焊接質量，并可充分發揮各種焊接方法優點。

1. 變位機選型

焊接變位機按結構形式可分為三種：

（1）伸臂式焊接變位機。其回轉工作臺繞回轉軸旋轉并安裝在伸臂的一端，伸臂一般相對于某一轉軸成角度回轉，載重量較小，整體穩定性較差，因此在手工焊中應用較多。

（2）座式焊接變位機。其工作臺連同回轉機構通過傾斜軸支撐在機座上，工作臺以焊速做回轉運動，傾斜軸通過扇形齒輪或液壓缸，大都在110°～140°的范圍內恒速或變速傾斜。該機穩定性好，適用于0.5～50t焊件的翻轉變位。

（3）雙座式焊接變位機。該機不僅穩定性好，而且如果設計得當，可使焊件安放在工作臺上后，隨工作臺傾斜的綜合重心位于或接近傾斜機構的軸線，從而使傾斜驅動力矩大大減小。因此，重型焊接變位機多采用這種結構。

綜合以上三種焊接變位機的性能，本設計采用座式焊接變位機。

2.工作臺旋轉系統

焊接變位機的旋轉運動，采用電動機驅動，而在旋轉系統中，常設有蝸桿傳動，使其具有自鎖功能。工作臺的旋轉運動應該具有較大的調節范圍，以便適應因工作臺帶動工件翻轉時不同的力矩變化。工作臺在旋轉進行焊接的時候，旋轉速度要平穩并且均勻，在最大載荷下的速度波動最好不能超過5%，一旦超過會影響焊接質量。另外，工作臺在傾斜時，工作臺的旋轉與傾斜運動都應該流暢自如，即便在最大的載荷下，亦不應該產生抖動，以免造成不必要的麻煩。

a. 傳動方案

焊接變位機工作臺旋轉系統的傳動方案如圖1所示。其旋轉系統由電動機驅動，通過V帶傳動――第一級蝸輪蝸桿傳動—―第二級蝸輪蝸桿傳動后，帶動工作臺旋轉。按工作臺的工作要求應該選用Y系列三相異步電動機，額定電壓為380V。電動機的額定功率 為3KW。

圖1 ?18t焊接變位機工作臺旋轉系統傳動方案

b.箱體設計

箱體工作能力的主要指標是強度、剛度和抗振性能。箱體的結構尺寸和大小，決定于安裝在內部或外部零件和部件的形狀和尺寸及其相互配置，受力與運動情況等。設計時應使所裝的零件和部件便于裝拆與操作。

箱體采用焊接方式，將各個箱板焊接起來組合成一個完整的焊接工作臺箱體。為了方便蝸桿軸和蝸輪以及其他零件的安裝，箱體上應留有安裝口，箱蓋與箱體使用螺釘連接。箱體內的蝸輪蝸桿傳動采用脂潤滑，所以這種箱體箱蓋的設計也為潤滑提供了方便。

旋轉系統的電動機和帶傳動部分安裝在箱體外側，工作臺翻轉時，電動機與箱體一起隨著翻轉機構的翻轉而翻轉，因此電動機應固定在箱體上，所以箱體的后箱板向下伸出用于電動機的安裝。

為了實現旋轉機構與翻轉機構的連接，應設置一個連接機構，所以在左右兩箱板上設計了法蘭連接機構，翻轉軸通過該機構與旋轉系統相連接，這樣就實現了工作臺的翻轉。

3. 工作臺翻轉系統

a.傳動方案

焊接變位機工作臺翻轉系統的傳動方案如圖2所示。由電動機驅動，通過V帶傳動、減速器及減速器輸出軸上的齒輪傳動與翻轉軸上的扇形齒輪傳動實現工作臺在0-135° 范圍內翻轉的目的。選用Y系列三相異步電動機，電壓為380V，電動機的額定功率為 。自行設計蝸桿-圓柱齒輪二級減速器，總

傳動比 。

1-扇形齒輪2-齒輪3-齒輪4-減速器5-V帶轉動6-減速機

b.翻轉軸設計

考慮到焊接變位機主要由翻轉部分和旋轉部分構成，而且旋轉部分需要跟隨翻轉部分共同翻轉。為了便于旋轉部分的安裝，設計中翻轉軸采用兩個半軸的結構。具體結構如圖3所示。

四、結束語

在技術高速發展的今天，焊接變位機也已悄然成為制造業的一種不可缺少的設備，在焊接領域把它劃為焊接輔機。近十年來，這一產品在我國工程機械行業，有了較大的發展，并獲得了廣泛的應用。使用焊接變位機械可縮短焊接輔助時間，提高勞動生產率，減輕工人勞動強度，保證和改善焊接質量，并可充分發揮各種焊接方法的效能。

本文針對座式焊接變位機設計進行了闡述，確定了傳動方案，并對旋轉部分的箱體及翻轉軸進行了詳細說明，達到了設計要求，為焊接變位機的制造提供了參考。

參考文獻：

[1]胡仕明 袁秀坤. 25t焊接變位器設計分析，重型機械科技，2002年第1期：27-32.

[2]易春生等.30t焊接變位機設計，機械，2000年第27卷增刊：88-89.