【正文】 裝 29 調(diào)試與檢測(cè) 29 操作與使用 296 結(jié)論與展望 30 30 30致謝 31參考文獻(xiàn) 32 60噸焊接變位機(jī)設(shè)計(jì)1 緒論 立題依據(jù)目前機(jī)械行業(yè)，特別是鍋爐行業(yè)有大量的管和板的焊接，管子和板的接合處為環(huán)縫焊接，為適應(yīng)自動(dòng)焊接，管和板要自轉(zhuǎn)，同時(shí)要傾斜45176。鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的蓬勃發(fā)展,推動(dòng)了工程結(jié)構(gòu)體系的不斷進(jìn)步。我國目前中小噸位焊接變位機(jī)，基本能滿足要求。 焊接輔機(jī)的作用和分類焊接輔機(jī)指所有同焊接相關(guān)的周邊輔助設(shè)備，具體定義是指焊接結(jié)構(gòu)裝配和焊接過程中起配合和輔助作用的的工夾具\(yùn)變位機(jī)械、焊劑輸送裝置等的總稱。其中最常見的通用配置有操作機(jī)、滾輪架、變位機(jī)等焊接變位機(jī)械。焊接變位機(jī)械可分為焊件變位機(jī)械、焊機(jī)變位機(jī)械和焊工變位機(jī)械。其中滾輪架、變位機(jī)、翻轉(zhuǎn)機(jī)、回轉(zhuǎn)臺(tái)就是焊接變位機(jī)械。在以弧焊機(jī)器人為中心的柔性加工單元（FMC）和加工系統(tǒng)（FMS）中，焊件變位機(jī)械也是組成設(shè)備之一。其中焊件變位機(jī)械最多也最常用。 (a)焊接滾輪架 (b)焊接變位機(jī) (c)焊接翻轉(zhuǎn)機(jī) (d)焊接操作機(jī) 焊接變位機(jī)械 焊接變位機(jī)的功能及結(jié)構(gòu)形式焊接變位機(jī)是將工件回轉(zhuǎn)、傾斜使焊件上的焊縫置于有利于施焊位置的焊接變位機(jī)械。是應(yīng)用最廣泛的一種焊接變位機(jī),其穩(wěn)定性比伸臂式焊接變位機(jī)要高。其適合工程機(jī)械的小型焊接件及一些管類、軸類、盤類等中小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的焊接。其工作裝置Ｌ型，有兩個(gè)方面的回轉(zhuǎn)自由度，且兩個(gè)方向都可以177。任意回轉(zhuǎn)。(3)雙立柱單回轉(zhuǎn)式變位機(jī)。兩側(cè)立柱可設(shè)計(jì)成可升降式，以適應(yīng)不同規(guī)格產(chǎn)品。這種型式變位機(jī)的缺點(diǎn)只能在一個(gè)圓周方向回轉(zhuǎn)，選擇時(shí)要注意焊縫形式是否適合。在單回轉(zhuǎn)變位機(jī)的基礎(chǔ)上被焊結(jié)構(gòu)件在另外一個(gè)空間又增加一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。有較高的穩(wěn)定性,適用于大型和重型工件的翻轉(zhuǎn)變位,能較好地滿足焊接質(zhì)量的要求。Ｃ型回轉(zhuǎn)形式與Ｌ型機(jī)相同，只是為了方便夾具體的設(shè)計(jì)，根據(jù)結(jié)構(gòu)件的外形，變位機(jī)的工作裝置稍作變動(dòng)。焊接變位機(jī)要具備的性能有：（1）焊接變位機(jī)械要有較寬的調(diào)速范圍，穩(wěn)定的電流和功率。（3）與焊接機(jī)器人和精密焊接作業(yè)配合使用的焊接變位機(jī)，視焊件大小和工藝方法的不同，其到位精度（點(diǎn)位控制）和運(yùn)行軌跡精度（輪廓控制）—2mm之間， 。（5）整個(gè)結(jié)構(gòu)要有良好的密閉性，以免焊接飛濺物的損傷，對(duì)散落在其上的焊渣、藥皮等臟物，應(yīng)易被清除。 (a)座式焊接變位機(jī) (b)Ｌ型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機(jī) (c)雙立柱單回轉(zhuǎn)式變位機(jī) (d)Ｕ型雙座式頭尾雙回轉(zhuǎn)型式 變位機(jī)種類2 方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的基本參數(shù)基本承載能力 60噸工作臺(tái)直徑 3000mm工件偏心距500 mm回轉(zhuǎn)角度 0176。翻轉(zhuǎn)角度 0176。焊接速度 250mm/min—2500mm/min 變位機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) 變位機(jī)的總體圖采用座式焊接變位機(jī)，工作臺(tái)連同回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過傾斜軸支承在機(jī)座上，工作臺(tái)以焊速回轉(zhuǎn)，傾斜軸在0176。的范圍內(nèi)恒速傾斜。 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)方案工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)應(yīng)有較寬的調(diào)速范圍，—，要有雙向回轉(zhuǎn)功能和自鎖功能。第二種方案：在全液壓變位機(jī)，采用液壓馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)及控制工作臺(tái)回轉(zhuǎn)的速度和角度。第一種方案：電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器減速后通過扇形齒輪帶動(dòng)工作臺(tái)傾斜，該方案目前應(yīng)用很廣。第三種方案：電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器減速后通過螺旋副使工作臺(tái)傾斜，該方案應(yīng)用很少。焊接時(shí)，強(qiáng)大的焊接電流通過工件和工作臺(tái)經(jīng)導(dǎo)電裝置傳至工作臺(tái)傾斜軸，再由位于傾斜軸返回到焊機(jī)的負(fù)極。第一種方案：采用外接導(dǎo)電裝置，主要是采用電刷式的，它由電刷、電刷盒、刷架組成，結(jié)構(gòu)形式多樣，在焊接變位機(jī)中應(yīng)用最廣。必須采用以下措施：①使用帶有石墨成分的潤②在軸向力的作用下，各傳動(dòng)副之間、軸承內(nèi)外圈之間要接觸緊密。3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作臺(tái)帶動(dòng)60噸工件以焊速250mm/min—2500mm/min在0176。內(nèi)回轉(zhuǎn)。工作臺(tái)固定于回轉(zhuǎn)支承上，回轉(zhuǎn)支承固定在支承梁上。電機(jī)和減速器輸出軸直聯(lián)，利用電機(jī)的失電制動(dòng)器來對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行制動(dòng)和自鎖。參照相關(guān)樣品的選型計(jì)算，我選擇單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承，JB2300—84標(biāo)準(zhǔn)中的單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承，回轉(zhuǎn)中心大，支承面積大。外圈為齒輪，外圈與工作臺(tái)用螺栓固聯(lián)，內(nèi)圈與鋼梁聯(lián)接。我選取的回轉(zhuǎn)支承型號(hào)為012. 60. 2000。V = 60103 / 103= m3h件 = / ( ∏ ) = = 1088 mmh臺(tái)—工作臺(tái)高度 假設(shè)工作臺(tái)高度為80mmh—綜合重心高h(yuǎn) =（ h件＋h臺(tái)＋h承）/2＝（1088＋100＋144）/2＝666mmm臺(tái)—工作臺(tái)的重量工作臺(tái)材料為Q235—A，103 kg/m3 （采用肋板增加強(qiáng)度減少重量）。—180176。—90176?，F(xiàn)需要求出最大值，以便校核。 N′α= h 2 cosαe2 sin2α+2he cos2αsinβ=0 N′β=hesin2αcosβ=0 因?yàn)樯鲜绞顷P(guān)于三角函數(shù)的代數(shù)式，由于它的周期性，所以上式結(jié)果為多個(gè)解。 β=0176。 ) 最大值出現(xiàn)在α=90176。m 齒輪1的參數(shù)（即與回轉(zhuǎn)支承嚙合的小齒輪）該齒輪是和回轉(zhuǎn)支承上的外齒輪嚙合，其模數(shù)是確定的。經(jīng)過減速器減速后，回轉(zhuǎn)支承之間的傳動(dòng)比： i2=2778247。=取z1=20傳動(dòng)比i=123247。 表32小齒輪的校核 計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)矩T1 =106P/n=106=106 Nmm接觸疲勞極限查P224，（e）①σHlim1=1200Mpa圓周速度v=∏d1n1 /(601000)= ∏360精度等級(jí)選9級(jí)精度使用系數(shù)KA=動(dòng)載系數(shù)KV=齒間載荷分配系數(shù)，先求Ft=2 T1 / d1 =2106 /360=105NKA Ft /b=105/130=2377N/mm 100N/mmεα=［－(1/z1+1/z2)］cosβ =－(1/20+1/123)=Zε=(4－εα)/3 =(4－)/3=KHα=1/ Zε2=1/=齒向載荷分布系數(shù)KHβ=A+B［1+(b/ d1)2］(b/ d1)2+C(u+1)/u ]=[ 2106 / 130/3602注：①表中圖和表查看參考書[3] 。∏247?！?47。隨著工件的大小及焊縫位置的改變，焊縫的回轉(zhuǎn)直徑也是改變，所以要求工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)速度必須是無級(jí)調(diào)速的，實(shí)現(xiàn)不同的工件、不同的焊接位置達(dá)到相同的線速度，達(dá)到焊縫的質(zhì)量要求。工件在裝夾后，在不同的回轉(zhuǎn)速度下，有工件重心的偏心距產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)扭矩是一定的，所以要求電動(dòng)機(jī)的輸出扭矩為恒扭矩。 Y系列普通異步交流電機(jī)一般只能實(shí)現(xiàn)1：10的恒扭矩調(diào)速，而且功率扭矩性差，不能滿足要求。 直流電機(jī)調(diào)速技術(shù)發(fā)展比較早，有良好的起、制動(dòng)性能，在很大范圍內(nèi)能平滑的調(diào)速，但其體積大、成本大，能耗大，對(duì)電網(wǎng)也有影響，縣被逐步取代。 交流變頻電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)，由于調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)差功率不變，在各種變頻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中效率最高，同時(shí)性能也最好，是交流變頻調(diào)速的主要發(fā)展方向。利用該電機(jī)在基頻以下屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”的特性，將電機(jī)功率調(diào)低，達(dá)到輸出轉(zhuǎn)速速比1：10，輸出恒扭矩的要求。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P22109，選型號(hào)為YVP180L—8，其主要數(shù)據(jù)如下[4]： 表33回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)的參數(shù)額定功率額定轉(zhuǎn)矩額定電流重量同步轉(zhuǎn)速11 KW144N 減速器的選擇 在焊接變位機(jī)的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)中，有個(gè)傳動(dòng)比達(dá)到450的減速器。 能實(shí)現(xiàn)這么大傳動(dòng)比的減速器有三種： ① 圓柱齒輪減速器。 ② 兩級(jí)蝸桿減速器。 ③ 三級(jí)行星齒輪減速器。相比較后，我選擇三級(jí)行星齒輪減速器。（2）傳動(dòng)效率高，—。450=4 工作臺(tái)傾斜機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 傾斜機(jī)構(gòu) 。在傳動(dòng)系統(tǒng)中，動(dòng)力的輸入為擺線針輪減速器。減速器輸出軸通過齒式聯(lián)軸器同齒輪軸連接，通過齒輪傳動(dòng)，最終將動(dòng)力傳給與支承梁連接的扇形齒輪，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的翻轉(zhuǎn)。在翻轉(zhuǎn)齒輪上設(shè)有限位塊和行程開關(guān)，以使工作臺(tái)能可靠地停留在所需位置及實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的自鎖。（：）(h12+ e2)1/2 =(6612 + 5002 )1/2=MTmax= G(h12+ e2)1/2 = 103103 =105 N查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P16—151表16—2—116，選用XWDV30—8190—25。輸出功率 P=30 kw（忽略功率損失）輸出轉(zhuǎn)速 n=1500/25=60 蝸桿減速器 經(jīng)過一個(gè)減速器的減速后，傳動(dòng)比仍較大。 采用一級(jí)圓柱蝸桿傳動(dòng)，輸入功率為30KW，轉(zhuǎn)速為60 r/min，傳動(dòng)比為 i =30。蝸輪材料采用ZCuAl9Fe4Ni4Mn2離心鑄造。=30線上選[d1/a] = ，γ=6176。mm使用系數(shù)KA=轉(zhuǎn)速系數(shù)Zn=(n2247。8247。247。660) 2 ] 1/3= mm取a=315mm傳動(dòng)基本尺寸蝸桿頭數(shù)取z1=1蝸輪齒數(shù)z1=1 z2=301=30取z2=30模數(shù)m=(—)a/ z2 =(—) 315/30=—取m=16mm蝸桿分度圓直徑d1= [d1/a]a=315=取d1=140mm蝸輪分度圓直徑d2=m z2=1630=480d2=480mm蝸桿導(dǎo)程角tanγ= z1m/ d1=116247。γ= 176。60000v1=相對(duì)滑動(dòng)速度vs= v1/cosγ=176。齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 許用接觸應(yīng)力[σH]= Zn ZhσHlim / SHlim=660247。3153) 1/2σH =合格輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒根彎曲疲勞極限σFlim=377 Mpa彎曲疲勞最小安全系數(shù)取SFlim= 續(xù)表42 許用彎曲疲勞應(yīng)力[σF]= σFlim /SFlim=377/[σF]= Mpa 輪齒最大彎曲應(yīng)力σF=2 KAT2/m b2d2=2106247。120247。+tan2(176。)）1/2/480/48/(290103107)δ=合格潤滑油黏度和潤滑方法潤滑油粘度根據(jù)vs =ν=1000㎜2/S潤滑方法，可采用浸油潤滑注：①表中圖和表查看參考書[3]。 傳動(dòng)比 i=5000247。25= ，轉(zhuǎn)速為2r/min。計(jì)算步驟如下：材料選用 小齒輪用40 Cr,齒面淬火，硬度為50HRC—