刮板輸送機中部槽焊接專機的設計

劉　立河南能源化工集團重型裝備有限公司

刮板輸送機中部槽焊接專機的設計

劉立
河南能源化工集團重型裝備有限公司

刮板輸送機是我國煤炭輸送的主要設備之一，其中刮板輸送機的機身由中部槽組成，中部槽總體長度占總長度的80%左右，數量較多，因為中部槽數量較多，生產制造周期相對較長，特別對于焊接質量要求高，人工手工焊接繁重并且質量難以控制，針對這樣的問題，我們研究一種中部槽焊接專機來彌補人工焊接的不足，同時提高生產效率。

焊接專機；中部槽

前言

煤炭是我國不可或缺的重要資源之一，并且地下儲量較為豐富，在國民經濟中發揮著極其重要的作用。其中對煤炭資源的開采也較為重要，目前綜采模式在我國及其普遍，綜采模式主要采用三級配套的形式開采，三機中的刮板輸送機是輸送煤炭不可或缺的運輸設備，主要擔負著把工作面采煤機采挖下來的煤炭運走的工作任務，是煤炭運輸的一線設備，因此刮板輸送機的設計和制造非常重要。刮板輸送機主要結構由機頭傳動部、機尾傳動部、過渡槽、左右偏轉槽、電纜槽、中部槽、刮板、刮板鏈等多種零部件組成，其中中部槽組件是刮板輸送機中數量最多的重要部件，按重量或總長度計算，占整個刮板輸送機的80%左右，一般每臺刮板機包含100多節中部槽，每節槽長為1.5米或1.75米，主要焊道集中在擋板槽幫、鏟板槽幫與高強度耐磨中板和底板的焊道上，若底板兩邊掏焊不算的話，每件也有六條焊縫，其焊接工作量占到整機焊接的80%以上，焊接任務較為繁重，中部槽的生產直接決定著刮板機的生產質量和使用壽命，這種傳統的生產方法主要采用人工拼焊的形式，這種形式的焊接外觀及內在質量不穩定，與工人自身的焊接水平息息相關，這里我們研究設計一種自動焊接中部槽的焊接設備以達到彌補人工手工焊的不足及提高生產效率，下邊對這種自動焊接專用設備進行介紹。

1.刮板輸送機中部槽的結構及制造工藝方法

1.1刮板機中部槽結構主要包含：擋板槽幫、鏟板槽幫、高強度耐磨中板、封底板、齒軌座、立板等零件，基本形成箱體結構，剛性較好，結構簡單。

1.2刮板機中部槽的工藝方法：與高強度耐磨板、鑄件連接處焊縫采用二氧化碳氣保焊，焊絲規格GHS-70、φ1.6，焊接電流270-320，焊接電壓28-32V,焊絲伸出長度15-20mm，保護氣體流量20-25L/min；一次拼組，把鏟板、擋板槽幫倒置于工作臺上，拉方對角線≤2，找正合適后，按圖紙定位尺寸，拼組中板,在槽子兩端距端頭處打拉筋，長度不小于1000mm，定位焊每側至少四段，每段長度為60-70mm，保證兩端槽幫測點尺寸及中板定位尺寸；工件翻轉，加固定位焊縫，整體進入預熱爐進行預熱，預熱溫度達到150-170℃，一次焊接，中板采用分中退焊法，然后上下交替對稱施焊，正面二遍完成，背面一遍完成；具體焊接順序為:正面打底焊→背面焊成→正面焊成；矯正槽寬和焊接變形,去除拉筋并修磨平該處，拼組封底板，保證封底板以兩槽幫分中點對；整體進入預熱爐進行預熱，預熱溫度達到150-170℃，長焊道采用分中退焊法，兩頭掏焊處盡量多焊。

2.刮板機中部槽專機的設計

了解了刮板輸送機中部槽的結構及工藝方法，就可以根據這種特殊的結構和工藝方法對中部槽焊接專機進行設計。

2.1中部槽專機工作原理及主要參數確定

2.1.1工作原理：將拼組后的刮板機中部槽吊起平放于翻轉工作臺上面，用工作臺上的定位夾緊螺絲將中部槽進行定位夾緊，注意：必須保證手柄攪動工作臺翻轉過程中，中部槽牢固不松動，避免翻轉過程脫落造成意外傷害，將工作臺攪動至水平狀態，用定位銷軸定位鎖死；調整中部槽焊接專機槍頭位置，垂直方向通過立柱升降機構調整槍頭高度，水平方向通過橫梁平移機構調整位置，焊道方向槍頭移動通過焊槍伸縮機構實現。首先進行打底焊接，先焊中板上面，完成后焊接底板上面焊縫，焊完后退出槍頭，取出工作臺定位銷軸，翻轉旋轉工作臺180度，待水平后插入銷軸鎖死，焊接中板及封底板背面打底焊縫；同理進行填充蓋面交替焊接。

2.1.2主要技術參數的確定：焊接的有效長度：2000mm（常用機型SGZ730系列、SGZ764系列、SGZ800系列、SGZ900系列，SGZ1000系列，中部槽長度一般為1500、1750mm，均在2000mm以下，考慮焊機工作長度余量，焊接有效長度定為2100mm）；焊接有效寬度：400-1000mm（根據常用機型槽寬確定）；焊接速度范圍：120-1200mm/min，此速度可進行調整；水平平移機構：400-1100mm（根據焊接有效寬度確定）；立柱升降行程：500mm（根據旋轉工作臺及中部槽高度確定）；擺動器行程：100mm；擺動速度：0-3000mm/min；停留時間：0-2s；焊接電源：NBC-500Ⅲ逆變式CO2氣體保護焊機。

2.2焊接專機的主要結構

本中部槽焊接專機的主要機構有翻轉工作臺和焊接專機

中部槽焊接專機示意圖

2.2.1翻轉工作臺結構：中部槽翻轉工作臺主要由支撐架、工作臺夾緊機構、操作桿等組成。其作用主要是將鉚固好的刮板機中部槽固定、夾緊定位到翻轉工作臺上，同時人工攪動操作桿可將中部槽整體進行翻轉，到位后用定位銷軸鎖死，便于后續焊接專機進行焊接。支撐架主要是用來支撐定位工作臺夾緊機構，同時滿足工作臺夾緊機構翻轉的高度要求；工作臺夾緊機構，主要是通過螺栓來夾緊定位刮板機中部槽，方便翻轉及焊接定位要求；操作桿方便人工攪動操作桿手柄進行翻轉，到位后銷軸鎖死。（后續改進設計，可用電機帶動工作臺進行翻轉）

2.2.2焊接專機，根據中部槽的結構形式及焊接工藝要求，設

計中部槽焊接專機，中部槽焊接專機主要是由底座、立柱、橫梁、垂直升降機構、焊槍行走機構、橫梁平移機構，焊槍擺動器、電控系統，兩臺焊接電源和送絲機構等機構組成。該專機采用活動懸臂梁結構，懸臂梁上分別安裝兩把彎頭焊槍及其調整機構。

2.2.2.1底座采用鋼板型材拼焊而成、立柱主體主要采用管材形式，焊接后去應力時效處理再進行機加工而成，機構簡單剛性好，精度高且導向性好。

2.2.2.2立柱垂直升降機構，立柱垂直升降機構主要負責高度方向的調整，采用步進電機帶動精密減速器并通過齒輪齒條沿導向缸筒行走，來實現整個橫梁部分升降，當焊縫高度不同時可通過控制按鈕使橫梁達到合適的位置，從而控制槍頭的高度到達合適位置；運動比較平穩可靠。

2.2.2.3焊槍行走機構，由步進電機帶動滾珠絲杠，通過直線導軌導向，用于焊槍的前后移動調整，調節控制直線行走速度；焊槍調整采用手動形式，通過更換不同結構形式的焊槍裝夾板來實現單、雙槍及雙槍焊縫寬度的調整，以適應不同寬度的要求。

2.2.2.4橫梁平移機構，本部分是連接橫梁和立柱的過渡部分，本設備通過安裝在橫梁上步進電機和減速機帶動縱向絲桿配合滑座的螺母副實現平移運動；實現了運動平穩、可靠、精度高。

2.2.2.5焊槍擺動器，由步進電機帶動滾珠絲杠運動，通過直線導軌導向，用于焊接時焊槍的擺動；由獨立的PLC控制，擺動參數和擺動方式可調整、可獨立操作也可與焊接專機配合使用，焊槍具有自動復位及回零位功能。

2.2.2.6控制系統概述，整機控制采用PLC作為主控單元，焊槍的擺動、提升，橫梁的移動、立柱的升降均采用電動機控制，焊接過程自動完成，采用多種控制輸出信號選擇和輸出接口，通過設定畫面，可對焊接速度，焊槍擺動寬度、擺動速度等焊接參數進行數字化的設定。操作者通過顯示器輸入相關參數和指令，由PLC控制實現自動焊接工作。通過顯示器進行人機交流，實現焊接過程參數和控制的修改。

3.設計優點

焊接專機具有焊縫表面均勻美觀，內部質量均勻穩定的優點，保證了焊接質量并提高了生產效率，大大縮短了制造周期；提高了中部槽生產的自動化水平，降低了工人的勞動強度；中部槽自動焊接專機技術克服了手工焊的缺點，完全可以替代手工焊，同時該設備的設計為進一步探索中部槽高效焊接生產線的研究工作奠定了基礎。

4.結束語

綜上所述，刮板輸送機中部槽焊接專機的設計，保證了產品質量，提高了工作效率，并且為后續中部槽焊接生產線的研制提供了經驗積累，從而為企業創造了更大的經濟效益和社會效益。

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劉立（1977-），男，漢族，大學本科，河南鄭州，職稱：助理工程師，研究方向：機械設計、工藝編制及工裝設計