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小直徑密封罐體縱縫焊接機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(畢業(yè)論文)-在線瀏覽

2024-08-01 19:08本頁面
  

【正文】 蝸桿幾何尺寸;最后進(jìn)行軸及軸上鍵強(qiáng)度等的校核、軸承壽命的計算等。與厚壁大直徑筒節(jié) 相 比較 , 焊接 時 有其特殊困難 , 用現(xiàn)有的焊接設(shè)備并 不能獲得優(yōu)良的焊接質(zhì)量, 本文主要 設(shè)計一種專門用于小直徑密封罐體內(nèi)外縱縫焊接的 操作機(jī)和 小直徑密封罐體縱縫焊接 系統(tǒng) 。沈陽 工學(xué)院畢業(yè) 論文 I 摘 要 隨著石油、 鍋爐 、 化工 工業(yè)的發(fā)展 , 對各類容器的要求 明顯 增多 , 其主體大多 是由鋼板卷成圓筒 , 埋弧焊接成筒節(jié) , 再由兩端 的 封頭 和許 多筒節(jié)焊接而成。 這 類筒節(jié)在焊接 過程中 剛性 非常 差 ,由于 自重 問題 至于滾輪架上就會發(fā)生嚴(yán)重 變形 , 并且沿軸線各部位橢圓度也 會各 不相同 , 尤其稍遇外力就會 發(fā) 生嚴(yán)重顫動。 在 小直徑密封罐體內(nèi)外縱縫焊接 操作機(jī)設(shè)計中,主要設(shè)計了 伸縮臂減速器和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),兩個機(jī)構(gòu)設(shè)計思路基本相同。最終完成了兩個機(jī)構(gòu)的設(shè)計。 總之,本文通過對 小直徑密封罐體內(nèi)外縱縫焊接 機(jī)構(gòu)的設(shè)計,可解決并改善小直徑密封罐體薄壁容器焊接出現(xiàn)的變形問題,從而提高生產(chǎn)質(zhì)量,同時也能提高生產(chǎn)率。目前我國已 變成石油 進(jìn)口 大國,石油已成為國家重要的戰(zhàn)略物資,它直接關(guān)系到我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會穩(wěn)定和國家安全,增加原油儲備迫在眉睫,因此,我國對國家石油儲備庫和成品油庫的建設(shè)給予了高度重視,我國 2021 年 已 建成數(shù)千萬立方米的石油戰(zhàn)略儲備能力,分期進(jìn)行建設(shè),大連國家石油儲備庫 30臺 10萬大型立式鋼制儲罐是石油化工行業(yè)非常重要的儲運(yùn)設(shè)備,越來越多地用于原油、成品油等儲運(yùn)工程。儲罐的類型有很多,但在各類油庫的建造中,廣泛應(yīng)用的是中小型立式鋼制圓筒形拱頂儲罐和浮頂儲罐,它 引領(lǐng)著當(dāng)今中小型儲罐建造技術(shù)的發(fā)展。 小直徑密封罐體 焊接方法 小直徑密封罐體 焊接方法中, 埋弧焊是一種極其重要的焊接方法,其固有的焊接質(zhì)量穩(wěn)定、焊接生產(chǎn)率高、無弧光及煙塵很少等優(yōu)點(diǎn),使其成為壓力容器、箱型梁柱、海洋結(jié)構(gòu)、起重機(jī)械等鋼結(jié)構(gòu)制作中的主要焊接方法。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊具有經(jīng)濟(jì)適用,操作簡單、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)。 埋弧焊 埋弧焊作為比較常用的焊接方法,應(yīng)用范圍非常廣泛,其應(yīng)用的范圍如表。其中 3~ 20mm可不開 坡口, 10~ 30mm 開 V形坡口, 25~ 40mm開 X形坡口,40mm以上開 U形坡口,大于 40mm或工藝需要開雙 V 形或雙U形坡口, 40mm以上了用窄間隙工藝。 材料種類 碳鋼、低合金鋼、不銹剛、耐熱鋼、低溫鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鎳基合金、鈦及鈦合金。 原理及特點(diǎn) 當(dāng)焊絲和焊件之間引燃電弧后,電弧的熱量使周圍的焊劑熔化形成熔渣,部分焊劑分解、蒸發(fā)成氣體,氣體排開熔渣形成一個氣泡,電弧就在這個氣泡中燃燒。熔池上覆蓋著一 層熔渣,熔渣外層是未熔化的焊劑,他們一起保護(hù)著熔池,使其與周圍空氣隔離,并使有礙操作的電弧光輻射不能散射出來。熔渣除了對熔池和焊縫金屬起機(jī)械保護(hù)作用外,焊接過程中還與熔化金屬發(fā)生冶金反應(yīng),從而影響焊縫金屬的化學(xué)成分。這就使混入熔池的熔渣、溶解在液態(tài)金屬中的氣 體和冶金反應(yīng)中產(chǎn)生的氣體能夠不斷地逸出,使焊縫不易產(chǎn)生夾渣和氣孔等缺陷。 埋弧焊的主要優(yōu)點(diǎn) 沈陽 工學(xué)院畢業(yè) 論文 5 ( 1)生產(chǎn)效率高 這是因?yàn)?,一方面焊絲導(dǎo)電長度縮短,電流和電流密度提高,因此電弧的熔深和焊絲熔敷效率都大大提高。因此使埋弧焊的焊接速度大大提高,最高可達(dá) 60~ 150m/h,而焊條電弧焊則不過 6~ 8m/h,故埋弧焊與焊 條電弧焊相比有更高的生產(chǎn)率。焊劑的存在也使熔池金屬凝固速度減緩,液態(tài)金屬與熔化的焊劑之間有較多的時間進(jìn)行冶金反應(yīng),減少了焊縫中產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷的可能性,焊縫化學(xué)成分穩(wěn)定,表面成形美觀,力學(xué)性能好。 ( 3)勞動條件好 實(shí)現(xiàn)了焊接過程的機(jī)械化,操作方便,除了減輕手工焊操作的勞動強(qiáng)度外,放出的煙塵和有害氣體也比較少。 埋弧焊的主要缺點(diǎn) ( 1) 難以在空間位置施焊 主要是因?yàn)椴捎妙w粒狀焊劑,為保證焊劑、熔池金屬和熔渣不流失,所以通常只適用于平焊和傾斜度不大的位置焊接。 ( 2)對焊件裝配質(zhì)量要求高 由于電弧埋在焊劑層下,操作人員不能直接觀察電弧與坡口的相對位置,當(dāng)焊件裝配質(zhì)量不好時易焊偏而影響焊接質(zhì)量。 ( 3)不適合焊接薄板和短焊縫 由于電弧的電場強(qiáng)度較高,焊接電流小于 100A時電弧穩(wěn)定性不好,故不適合焊接太薄的焊件。埋弧焊按送絲方式、焊絲數(shù)量及形狀、焊縫成形條件等分成多種類型,見表 。 原理 CO2 氣體保護(hù)焊 以焊絲和焊件作為兩個電極產(chǎn)生電弧,用電弧的熱量來熔化金屬,以 CO2氣體作為保護(hù)氣體,保護(hù) 電弧和熔池,從而獲得良好的焊接接頭這種焊接方法稱為二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。 b、 氣體保護(hù)焊焊接過程中產(chǎn)生的熔渣少,多層焊時,層間不必清渣。 c、 CO2 氣體保護(hù)焊采用整盤焊絲,焊接過程中不必?fù)Q焊絲,提高了生產(chǎn)效率。 ⑵ 對油銹 不敏感 因?yàn)?CO2在焊接過程中, CO2氣體分解,氧化性強(qiáng),對工件上的油、銹不敏感,只要工件上沒有明顯的黃銹,不必清理。 ⑶ 焊接變形小 CO2氣體保護(hù)焊電流密度高,電弧集中、 CO2氣體對工件有冷卻作用,受熱面小,焊后變形小。 ⑷ 采用明弧 CO2 氣體保護(hù)焊電弧可見性好,容易對準(zhǔn)焊縫、觀察并控制熔池。 ⑹ 成本低 CO2氣體保護(hù)焊的缺點(diǎn) ⑴ 飛濺大 CO2氣體保護(hù)焊焊后清理麻煩,在規(guī)范合理的情況下,產(chǎn)生的飛濺不是太多。合理的焊接規(guī)范的評定: a、 飛濺少 b、 電弧的聲音均勻、悅耳 c、 送絲均勻、平穩(wěn) d、 焊縫均勻、紋路清晰 ⑵ 弧光強(qiáng) 焊接時要多加防護(hù) ⑶ 抗風(fēng)力弱 由于氣體抗風(fēng)能力不強(qiáng),焊接時需采取必要的防風(fēng)措施 ⑷ 不靈活 由于焊槍和送絲軟管較重,在小范圍內(nèi)操作不靈活,特別是水冷焊槍 小直徑密封罐體焊接的研究方向 目前國內(nèi)外的 研究人員 對小直徑密封罐體焊接進(jìn)行了 非常 多的研究,尤其是法國、德國、美國和日本在此方面作了 很多 的工作,一般來 講 ,從大量 的 實(shí)踐中我們可以得出結(jié)論,密封罐體的焊接主要難點(diǎn)在于變形量過大,鋼結(jié)構(gòu)離不開焊接,焊接 時 產(chǎn)生一定量的焊接變形 是不可避免的 ,焊接變形的矯 正與控制尤為重要,其焊接的質(zhì)量和生產(chǎn)效率直接影響到鋼結(jié)構(gòu)的建造周期和使用壽命。影響焊接變形最根本的因素是焊接過程中的熱變形和焊接沈陽 工學(xué)院畢業(yè) 論文 8 構(gòu)件的剛性條件。 影響焊接熱變形的因素: ( 1)焊接工藝方法。一般來說,自動焊比手工焊加熱集中,受熱區(qū)窄,變形較小。 ( 2)焊接參數(shù)。焊接變形隨焊接電流和電弧電壓的增大而增大,隨焊接速度增大而減小。 ( 3)焊縫數(shù)量和斷面大小。 ( 4)施工方法。通常連續(xù)焊變形較大,斷續(xù)焊變形最小。不同的材料,導(dǎo)熱系數(shù),比熱和膨脹系數(shù)等均不相同,產(chǎn) 生的熱變形也不相同,焊接變形也不相同。 焊接操作機(jī)的結(jié)構(gòu)、分類、及應(yīng)用 焊接操作機(jī)的結(jié)構(gòu)形式很多,使用范圍廣,長與焊件變位機(jī)械相配合,完成各種焊接作業(yè)。 ( 1) 焊接操作機(jī)應(yīng)用:焊接操作機(jī)是與焊接滾輪架、焊接變位機(jī)等組合,對構(gòu)件的內(nèi)外環(huán)縫、角焊縫、內(nèi)外縱縫進(jìn)行自動焊接的專用設(shè)備,有固定式、回轉(zhuǎn)式、全位置等多種 結(jié)構(gòu)形式。 焊接操作機(jī)組成原理:主要由操作裝置、控制裝置、動力源裝置、工藝保障裝置組成。 沈陽 工學(xué)院畢業(yè) 論文 9 b、 控制裝置由電氣控制系統(tǒng)組成,可以控制焊接操作機(jī)的工作狀態(tài)。 d、 工藝保障裝置由導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)、焊絲導(dǎo)管和導(dǎo)絲嘴組成,能實(shí)現(xiàn)焊絲的自動導(dǎo)向定位,可保證焊縫質(zhì)量。各部件為積木式結(jié)構(gòu),一般立柱、橫梁為其基本部件,其余部件可據(jù)用戶使用要求選配。輕、中型、重型焊接操作機(jī)均采用三角型導(dǎo)軌,超重型采用平面方形導(dǎo)軌,均經(jīng)磨削、 高頻淬火。 應(yīng)用于壓力容器中鍋爐汽包,石化容器等圓筒形工件的內(nèi)外縫的縱縫焊和環(huán)縫焊焊接。單軌臺車式焊接操作機(jī)實(shí)際上還有一條軌道,不過該軌道一般設(shè)置在車間的立柱上,車間橋式起重機(jī)移動往往引起平臺振動,從而影響焊接過程的正常進(jìn)行。 圖 平臺式操作機(jī) b、 伸臂式焊接操作機(jī) 這類焊接操作機(jī)根據(jù)橫臂的結(jié)構(gòu)不同又分為:懸臂式焊接操作機(jī)和伸臂式焊接 變位機(jī) ,如圖 。 圖 門式焊接操作機(jī) 焊接操作機(jī)的組成結(jié)構(gòu) 焊接變位機(jī)械是改變焊接機(jī)頭空間位置進(jìn)行焊接作業(yè)的機(jī)械設(shè)備。其中伸縮臂固定裝在伸縮臂升降滑座上,可連同滑座一體沿立柱升降或繞立柱軸線轉(zhuǎn)動;立柱可以直接安裝在底座上。操作機(jī)的平臺升降多為恒速或快、慢兩檔速度。近年來在國外一些公司生產(chǎn)的操作機(jī)上,也有采用沈陽 工學(xué)院畢業(yè) 論文 11 交流變頻驅(qū)動和直、交流伺服電動機(jī)驅(qū)動的。另外,為了降低升降系統(tǒng)的驅(qū)動功率,并使升降運(yùn)動的運(yùn)行更加平穩(wěn),選擇鏈傳動,電動機(jī)驅(qū)動鏈輪,通過鏈條使伸縮臂升降,采用雙鏈條。 本文研究的內(nèi)容意義及內(nèi)容 本文研究意義 小直徑 密封罐體的焊接主要難點(diǎn)在于焊接變形量過大 , 由于小直徑罐體的最小 直徑 可以達(dá)到 , 且 這類 筒節(jié)在焊接階段剛性極差 ,與厚壁大直徑筒節(jié)比較有其特殊困難 , 焊接 變形更嚴(yán)重 ,用現(xiàn)有的焊接設(shè)備往往不能獲得優(yōu)良的焊接質(zhì)量。 本文研究內(nèi)容 小直徑密封罐體自動焊接機(jī)構(gòu) : (1) 伸臂 式焊接變位機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計。其中包括,減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計和參數(shù)的選擇、電動機(jī)型號的選擇。其中包括,減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計和參數(shù)的選擇。 沈陽 工學(xué)院畢業(yè) 論文 12 第 2章 小直徑密封罐體縱縫自動焊接機(jī)構(gòu)設(shè)計 專用焊接操作機(jī)的總體方案 確定 及 設(shè)計要求 總體方案的確定 伸臂式焊接變位機(jī)主要由以下幾部分組成:底座、電動機(jī)、皮帶傳動機(jī)構(gòu)、伸臂旋轉(zhuǎn)減速器、旋轉(zhuǎn)伸臂、工作臺、工作臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。而電動機(jī)是外 購件。 其中皮帶傳動機(jī)構(gòu)主要由皮帶和兩個皮帶輪組成,在設(shè)計過程中采用皮帶傳動機(jī)構(gòu)主要是為了實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。因?yàn)閮杉壩佪單仐U傳動有傳動比大,結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。減速機(jī)構(gòu)同樣采用兩級蝸輪蝸桿傳動來實(shí)現(xiàn)減速。后者可防止焊接電流通過軸承、齒輪等傳動零件時起弧,產(chǎn)生 “咬傷 ”零件的現(xiàn)象。 設(shè)計要求 焊接變位機(jī)是將被焊接工件回轉(zhuǎn)、傾斜,以便使工件上的焊縫置于水平和船型位置的機(jī)械裝置,該焊接變位機(jī)工作臺以穩(wěn)定的焊接速度回轉(zhuǎn)時,工作臺回轉(zhuǎn)軸線可以傾斜旋轉(zhuǎn),以獲得優(yōu)良的空間焊縫成形,該裝置具有以下幾項(xiàng)要求: (1)允許工件尺寸 Φ3001500mm (2)工作臺面最大高度 1297mm (3)工作臺回轉(zhuǎn)速度 (4)伸臂旋轉(zhuǎn)速度 r/min (5)工作臺最大回轉(zhuǎn)力矩 (6)伸臂最大旋轉(zhuǎn)力矩 (7)伸臂旋轉(zhuǎn)錐角 45186。 圖 伸臂旋 轉(zhuǎn)減速器的傳動方案簡圖 選擇電動機(jī) 在電動機(jī)的選擇過程中,主 要考慮電動機(jī)的容量(額定功率)。容量小于工作要求,則不能保證機(jī)器正常工作,或使電動機(jī)長期過載、發(fā)熱而過早損壞。由于經(jīng)常不在滿載下運(yùn)行,效率和功率因數(shù)都很低,造成很大浪費(fèi)。滿載轉(zhuǎn)速是指負(fù)荷相當(dāng)于額定功率時的電機(jī)轉(zhuǎn)速。對于長期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械,要求 所選電動機(jī)的額定功率 edP 應(yīng)該大于等于電動機(jī)所需要的功率 dP ,即 ded PP ? 。 沈陽 工學(xué)院畢業(yè) 論文 14 根據(jù)要求伸臂旋轉(zhuǎn)速度為 min/ r ; 伸臂最大回轉(zhuǎn)力矩為 。 所以: 343321????????? ????? 所以: KWKWPP wd ??? ? 查機(jī)械設(shè)計手冊第五卷選得電動機(jī) 4801?Y ,其額定功率 ,額定轉(zhuǎn)速1500r/min,滿載轉(zhuǎn)速 1380r/min。合理分配傳動比,是傳動裝置設(shè)計中的一個重要問題,它將直接影響到傳動裝置的外廓尺寸、重量、潤滑以及減速器的中心距等很多方面。 應(yīng)充分發(fā)揮各級傳動比的承載能力,注意使各級傳動件尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)均勻合理,避免各零件的干涉及安裝不便。應(yīng)使傳動裝置的外廓尺寸盡可能緊湊。綜合考慮以上各因素,選帶傳動的傳動比 2?i 。所以取第一級蝸輪蝸桿的傳動比為 ,第二級蝸輪蝸桿的傳動比為 48。設(shè)帶傳動的傳動比為 1i ,第一級(高速級)蝸輪蝸桿的傳動比為 2i ,第二級(低速級)蝸輪蝸桿的傳動比為 3i 。 計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù),主要是指各軸的轉(zhuǎn)速、輸入功率和輸入轉(zhuǎn)矩。 ( 1)傳動系統(tǒng)中各軸轉(zhuǎn)速 n( r/min): m i n/6902 m i n/138001 rrinn m ??? ? m i n/ m i n/6901212 rrinn ??? m i n/ m i n/ rrinn ??? 3nnW? ( 2)各軸輸入功率 P( kW): KWKWPP d ??????? ?? ;
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