锅筒焊接翻转机设计

时间：2024-05-20

孙书敏,孔佳利,乔华英（德州亚太集团,山东德州 253034）

锅筒焊接翻转机设计

孙书敏,孔佳利,乔华英
（德州亚太集团,山东德州 253034）

摘要：本课题所论述的是组合式焊接滚轮架的整体以及各部件的设计和主要部件的校核，其中包括传动部分、工作装置、机架设计、轴的校核。本焊接翻转机的中心距能够调节，适用于于直径1200～2400mm、载重30t的锅筒的对接焊接。

关键词：焊接翻转机；滚轮架；传动系统

1 设计背景及意义

1.1 设计背景

埋弧自动焊接翻转机是电站锅炉锅筒制造过程中所需的重要设备，使用翻转机焊接锅筒不仅能够缩短焊接时间、降低劳动强度，而且还可以保证焊接质量，减少人工工作量。在产品质量不断提升的前提下，产量也得到大幅上涨，给企业带来非常客观的经济效益。

1.2 设计意义

以往的手工焊接生产具有生产质量不稳定、劳动效率低、生产条件差等缺点，研制焊接翻转机对提高生产效率，保证管道焊接质量具有重要意义以及良好的发展前景。

2 设计方案

2.1 传动部分

蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的，是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动机构。蜗杆传动的主要优点是传动比大、结构紧凑、传动平稳、具有自锁性。

2.2 驱动装置

驱动采用电动机进行驱动，考虑电动机和传动装置的价格、尺寸和重量以及带传动的传动比，实际选用电动机为：Y132M-6型三相异步电动机

技术参数［23］：

额定功率 4Kw

满载转速 960r/min

额定转矩 2.0Nm

质量 73Kg

同步转速 1000r/min

2.3 机架设计

滚轮架由主动架和被动架两部分组成。主动架和被动架之间的距离为3300mm，主动架通过滑动联轴器和刚性联轴器与传递杆连接，实现动力的传递。被动架之间没有传递杆，借助滚轮与工件的摩擦作用产生的摩擦力来传递动力。主动架的运动原理是靠调速电动机（5.5Kw，120～1200r/min）和摆线针轮减速器（XWE-74-1/841）实现调速传动，带动滚动架上的焊件旋转，支架上滚轮在0.32～3.2m/ min的速度范围内滚动，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。

2.3.1 主动滚轮架

主动轮滚轮架的设计如图1所示，由上下两部分组成。上盖由螺栓固定到下支座上，轴承镶在其中。俯视图如图1所示。

2.3.2 从动滚轮架

由于轴的主要作用就是传递动力，所以在转动过程中，一定要保证轴的同心。为了确保载荷均匀分布，避免受载后滚轮架所受的弯矩增大，主传递轴两端使用圆锥滚子轴承，这样做就可以保证滚轮架上的锅筒翻转平衡，而且还能够保证焊缝均匀；避免传动轴在运动过程中发生“偏心现象”，保证每个之间同步转动。从动滚轮架如图2所示。

图1 主动滚轮架

图2 从动滚轮架

2.4 轴、轴承的校核

设计轴并校正轴的强度，根据设计要求，轴的结构和形状如图3所示：

图3 主动轮芯轴

轴的材料取45刚，根据《机械设计》，其许用扭转应力由表得，［τT］=40MPa

由式可得轴的直径，

已知，传递功率P=0.844Kw，转速n=16r/min，且只承受扭转应力。

由公式可得轴的直径：

轴的两端直径是80mm，对于直径d≤100mm的轴，有一个键槽时，轴径增大5%～7%，则有：39.78mm×（1+0.07）mm= 42.57mm≤80mm，故此连接轴的强度足够。