雙搖臂自動旋轉(zhuǎn)焊接大型殼體支管環(huán)形焊縫變位機的設(shè)制

趙忠剛 甄明哲

摘 要： 本文重點論述了雙搖臂變位機的設(shè)制簡介及變頻電機和減速機的選擇，并簡單介紹了其應(yīng)用事項。該設(shè)備可同時帶動兩件殼體回轉(zhuǎn)，具有一機代二的功效，其雙搖臂的平衡作用還可使工藝系統(tǒng)平衡受力，提高設(shè)備的使用壽命。

關(guān)鍵詞： 雙搖臂；變位機；焊接；高效；平衡

0.引言

在焊接高壓開關(guān)站殼體的過程中，經(jīng)常會遇到焊接殼體拔口與支管焊縫的情況，目前許多生產(chǎn)廠家主要是采用變位設(shè)備使殼體以拔口焊縫中心為中心進行自動回轉(zhuǎn)并由站在輔助站臺上的焊接人員對焊縫進行焊接的方式。但對于大型殼體拔口與直管焊縫的焊接確實很多廠家還存在一些施工難度，筆者經(jīng)過多年研究，現(xiàn)專門設(shè)制了一種同時裝夾兩件大型殼體由兩名焊接人員分別對其進行焊接的變位機。它既提高了焊接工效，又因設(shè)備動力系統(tǒng)受力平衡節(jié)約了電力消耗，同時還提高了設(shè)備的使用壽命，很值得在業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用，并能借鑒到類似焊接設(shè)備的研發(fā)中。

1.雙搖臂變位機的設(shè)制簡介及變頻電機和減速機的選擇

該變位機結(jié)構(gòu)如圖1所示，它主要包括機架主體、變頻電機、擺線針輪減速機、主動齒輪套、齒圈、傳動軸、扭矩輪、左（右）搖臂、絲杠、左（右）滑座、輔助固定架等。其傳動原理：變頻電機轉(zhuǎn)動—擺線針輪減速機轉(zhuǎn)動—主動齒輪套—齒圈—左搖臂（傳動軸—扭矩輪—右搖臂）。絲杠在升降電機的作用下起著調(diào)整滑座上下運動從而使工件焊縫回轉(zhuǎn)中心與搖臂回轉(zhuǎn)中心一致的作用。輔助固定架主要是固定工件，使其在焊接過程中不發(fā)生歪斜抖動的現(xiàn)象。

其機架主體、主動齒輪套、齒圈、傳動軸、扭矩輪、左（右）搖臂、絲杠、左（右）滑座、輔助固定架等設(shè)計上只要滿足所需焊接殼體的尺寸即承重要求，按照普通設(shè)計思路設(shè)制即可，關(guān)鍵是本設(shè)備采取了雙搖臂旋轉(zhuǎn)焊接。這里重點對變頻電機和擺線針輪減速機做一些選擇闡述。由于焊接過程中焊槍運行的速度為200毫米/分鐘～350毫米/分鐘，且殼體在變位機上所焊接的焊縫直徑在φ380毫米～φ630毫米，即周長為1200毫米～2000毫米，因此，焊接此類焊縫所用的時間通常在5分鐘～10分鐘。因此，焊接過程中搖臂轉(zhuǎn)速應(yīng)在為轉(zhuǎn)/5分鐘～轉(zhuǎn)/10分鐘，即齒圈和扭矩輪的轉(zhuǎn)速亦是轉(zhuǎn)/5分鐘～ 轉(zhuǎn)/10分鐘，知主動齒輪套的齒數(shù)為20，齒圈的齒數(shù)為200，在選用變頻電機的情況下，那么主動齒輪套的轉(zhuǎn)速（即擺線針輪減速機的輸出轉(zhuǎn)速）應(yīng)為1轉(zhuǎn)/分鐘。變頻電機的轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分鐘時，擺線針輪減速機的傳動比i=1505的即可。又因搖臂裝夾殼體并到達最大偏載后其單側(cè)扭矩Td可達50000牛米，即5噸米，那么，主動齒輪套承受的轉(zhuǎn)矩=最大偏載后其單側(cè)扭矩÷（齒圈齒數(shù)÷主動齒輪套齒數(shù)）=50000÷（200÷20）=5000牛米。傳動效率如果按照0.85計算，電機輸出扭矩應(yīng)為5000÷0.85=5882牛米。因此，選擇輸入功率1.33千瓦、輸出轉(zhuǎn)矩8820牛米的B63型擺線針輪減速機即可。為此，選擇電機功率為1千瓦，其可使齒圈扭矩Tc達到9550×電機功率p÷電機功率輸入轉(zhuǎn)數(shù)n1×速比i÷使用系數(shù)u，因在運行中存在輕微沖擊，使用系數(shù)u取1.25，速比i=1505×（200÷20）=15050，即Tc=9550×1÷1500×15050×1.25=119772牛米≈9.78噸米。則1千瓦電機輸出扭矩為搖臂裝夾殼體并到達最大偏載后其單側(cè)扭矩的9.78÷5=1.96倍。選擇該電機是滿足使用要求的。理論上，由于其兩側(cè)具有平衡作用，電機的輸出功率只要能夠克服焊接過程中雙搖臂即傳動系統(tǒng)的機械阻力即可。

2.雙搖臂變位機的應(yīng)用簡述

該設(shè)備應(yīng)用極其簡單，如圖2所示，直接將殼體裝夾在左、右搖臂上，其一端用壓板壓住殼體法蘭緊固在滑座底板上，另一端用輔助固定架夾緊（防止在焊接過程中回轉(zhuǎn)時殼體發(fā)生脫落或彈性變形引起的顫動），開動升降電機帶動絲杠，使滑座移動至殼體的待焊焊縫的回轉(zhuǎn)中心與搖臂的回轉(zhuǎn)中心一致，緊固滑座上的螺栓使其緊固在搖臂上。焊接時開動變頻電機使搖臂帶動殼體轉(zhuǎn)動，焊接人員站在輔助站臺上對殼體拔口和接管的焊縫焊接即可。如果旋轉(zhuǎn)空間不夠，可以在設(shè)備兩側(cè)雙搖臂的下面挖地坑，以滿足焊接大型殼體支管焊縫的需要。

3.結(jié)尾語

該型焊接變位機具有雙搖臂夾持兩件殼體的特點，能夠同時焊接兩個殼體的環(huán)形焊縫，其左、右搖臂對稱裝夾殼體還能使整個系統(tǒng)達到動平衡的效果，增加了設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低動力的消耗，提高變頻電機的使用壽命。

參考文獻

[1] 鞏云鵬、田萬祿等主編. 機械設(shè)計課程設(shè)計 . 沈陽：東北大學出版社 2000.

[2] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研組編. 理論力學. 北京：高等教育出版社 1997.

作者簡介內(nèi)容：趙忠剛（1969年—），男，漢族，山東泰安市人，畢業(yè)于山東科技大學：機電一體化，專科。在省級和國家級刊物發(fā)表科技論文70余篇，國家鏜工技師，技術(shù)員，泰安聚力鋁業(yè)工貿(mào)有限公司技術(shù)質(zhì)檢部經(jīng)理，主要從事公司技術(shù)質(zhì)檢管理及工藝裝備開發(fā)、生產(chǎn)指導(dǎo)。