全焊接球閥工藝及焊接架設計說明書資料

1、目錄 一、 全焊接球閥選取與焊接工藝選取 1 1、全焊接球閥的特性1 2、全焊接式結構 1 3、閥體與焊接材料分析 1 4、焊接過程及分析 5 5、全焊接球閥的焊接參數(shù)選擇 6 二、滾輪架的選取 7 1、滾輪架的定義 7 2、方案的選擇及確定 8 3、滾輪驅動方案 9 4、滾輪的設計 11 5、軸的設計 12 6、軸承的選擇 12 7、絲桿的設計 13 三、 計算與校核 15 1、驅動圓周力與支反力的分析及中心角的確定 15 2、滾輪支反力計算 17 3、電動機的選取 20 4、軸的校核 21 5、鍵的校核 22 6、軸承的壽命計算22 7、軸承的強度計算24 四、結語 24 一、全焊接球閥的

2、選取與焊接工藝的選取 1、全焊接球閥的特性： 1、整體式焊接球閥，不會有外部泄漏等現(xiàn)象。 2、由于閥座是由碳化特氟隆密封環(huán)及咖彈簧構成的，所以對壓力和溫度的變化適應能力強， 在標注壓力和溫度范圍內(nèi)不會產(chǎn)生任何泄滑。 3、球體的加工過程有先進的計算機檢測儀跟蹤檢測，所以球體的加工精度高。 4、由于閥體材料跟管道材質一樣，不會出現(xiàn)應力不均，也不會由于地震及車輛經(jīng)過地面時而 產(chǎn)生變形，管道耐老化。 5、 密封環(huán)本體采用含量25%Carbon（碳素）的CPTFE材質，保障完全無泄漏（0%）。 6、直埋式焊接球閥可以直接埋于地下，不用建高大型閥門井，只需在地面上設置小型淺井， 大大節(jié)省施工費用及工程時間

3、。 7、可根據(jù)管道的施工及設計要求，調(diào)整閥體的長短和閥桿的高度。 細顆 粒度焊劑粒度為 0.281.425mm ，0.28mm 以下的細粒不得大于 5%， 1.425mm 以上的粗粒 不得大于2% ）;含水量w （ H2O ）0.10% ;機械夾雜物的含量不得大于 0.30% （質量分數(shù)）; 含硫磷量 w （S ）0.060%，w （P ）0.080%。 根據(jù)所選用焊絲材料，及閥體材料化學成分，焊劑多選用高硅型熔煉焊劑或高堿度燒結型焊 劑。 3.影響焊縫形狀、性能的因素 （1）焊接藝參數(shù)的影響 1 ）焊接電流。當其他條件不變時，熔深與焊接電流變化成正比，電流小，熔深淺，余高和 寬度不足；電流過

4、大，熔深大，余高過大，易產(chǎn)生高溫裂紋。 2 ）電弧電壓。電弧電壓與電弧長度成正比，在相同的電弧電壓和焊接電流時，如果選用的 焊劑不同，電弧空間電場強度不同，貝皿弧長度不同。當其他條件不變時，電弧電壓低，熔深 大，焊縫寬度窄，易產(chǎn)生熱裂紋；電弧電壓高時，焊縫寬度增加，余高不夠。埋弧焊的電弧電 壓是依據(jù)焊接電流調(diào)整的，即一定焊接電流要保持一定的弧長才可能保證焊接電弧的穩(wěn)定燃燒， 所以電弧電壓的變化范圍是有限的。 3）焊接速度。焊接速度對熔深和熔寬都有影響，通常情況下熔深和熔寬與焊接速度成反比。 焊接速度對焊縫斷面形狀也有影響，一般焊接速度過小，熔化金屬量多，焊縫成形差；焊接速 度較大時，熔化金屬量

5、不足，容易產(chǎn)生咬邊。實際焊接時，為了提高生產(chǎn)率，在提高焊接速度 的同時必須加大電弧功率，才能保證焊縫質量。 4 ）焊絲直徑。焊接電流、電弧電壓和焊接速度一定時，熔深與焊絲直徑成反比關系，但這 種反比關系隨電流密度的增加而減弱。 （2）工藝條件對焊縫成形的影響 1）焊縫坡口形狀、間隙的影響。在其它條件相同時，增加坡口深度和寬度，焊縫熔深增加， 熔寬略有減小，余高顯著減小。 2） 焊劑堆高的影響。焊劑堆高應保證在絲極周圍埋住電弧，一般在2540mm。當使用黏 結焊劑或燒結焊劑時，由干密度小，焊劑堆高比熔煉焊劑高出20%50%。焊劑堆高越大，焊 縫余高越大，熔深越淺。 3）焊絲、焊嘴與工件傾角對焊縫

6、成形也有較大的影響。在全焊接球閥焊接過程中，應盡量 保證焊嘴、焊絲垂直干工件表面。 （4）焊縫截面積的影響 焊縫截面積是指熔合線范圍內(nèi)的金屬面積。 焊縫面積越大，冷卻時收縮引起的塑性變形量越 大，焊縫面積對縱向、橫向及角變形的影響趨勢是一致的 ，而且是起主要的影響，因此，在板厚 相同時，坡口尺寸越大，收縮變形越大。 （5）焊接熱輸入的影響 一般情況下，熱輸入大時，加熱的高溫區(qū)范圍大，冷卻速度慢，使接頭塑性變形區(qū)增大。 （6）焊接方法的影響 多種焊接方法的熱輸入差別較大，在建筑鋼結構焊接常用的幾種焊接方法中，除電渣以外 埋弧焊熱輸入最大，在其他條件如焊縫斷面積等相同情況下 ，收縮變形最大，手工電

7、弧焊居中, CO 2氣體保護焊最小。 （7）接頭形式的影響 在焊接熱輸入、焊縫截面積、焊接方面等因素條件相同時，不同的接頭形式對縱向、橫向、 角變形量有不同的影響。常用的焊縫形式有堆焊、角焊、對接焊。 1）表面堆焊時，焊縫金屬的橫向變形不但受到縱橫向母材的約束，而且加熱只限于工件表 面一定深度而使焊縫的收縮同時受到板厚、深度、母材方面的約束，因此，變形相對較小。 2）T形角接接頭和搭接接頭時，其焊縫橫向收縮情況與堆焊相似，其橫向收縮值與角焊縫 面積成正比，與板厚成反比。 3）對接接頭在單道（層）焊的情況下，其焊縫橫向收縮比堆焊和角焊大，在單面焊時坡口角 度大，板厚上、下收縮量差別大，因而角變形

8、較大。 雙面焊時情況有所不同，隨著坡口角度和間隙的減小，橫向收縮減小，同時角變形也減小。全焊 接球閥采用埋弧自動焊，配合以空冷或風冷方式進行焊接。 （8）焊接層數(shù)的影響 1）橫向收縮：在對接接頭多層焊接時，第一層焊縫的橫向收縮符合對接焊的一般條件和變 形規(guī)律，第一層以后相當于無間隙對接焊 ，接近于蓋面焊道時與堆焊的條件和變形規(guī)律相似，因 此，收縮變形相對較小。 2）縱向收縮：多層焊接時，每層焊縫的熱輸入比一次完成的單層焊時的熱輸入小得多 ，加熱 范圍窄，冷卻快，產(chǎn)生的收縮變形小得多，而且前層焊縫焊成后都對下層焊縫形成約束 ，因此， 多層焊時的縱向收縮變形比單層焊時小得多 ，而且焊的層數(shù)越多，縱

9、向變形越小 4、焊接過程及分析 1焊接及分析 焊接試驗采用圓筒進行，材料A105。其主要目的是試驗驗證和確定閥體原材料、焊絲直徑、 焊劑牌號，優(yōu)化焊接坡口結構及焊接參數(shù)，預測和控制焊接時溫度變化、變形量和焊接殘留應 力，為全焊接球閥的生產(chǎn)設計提供參考依據(jù)。焊接試驗系統(tǒng)由電流電壓測量系統(tǒng)、位移變形測 量系統(tǒng)、溫度測量系統(tǒng)三部分組成。 1 ）焊接時溫度側定。根據(jù)溫度測定的結果（如圖1所示），在球閥焊接時，控制層間溫度 不超過閥座密封圈的 安全使用溫度150 C,不會對閥門密封性能造成影響。 圖1距離焊縫中心25mm處的溫度變化曲線圖 2） 焊接變形的測定。圓筒焊接采用內(nèi)徑為 600mm，厚度50m

10、m左右的圓簡進行。焊接 時圓筒兩端無束縛，焊接完成后，測得的圓筒變形軸向方向約為 2.5mm，徑向方向約為1.5mm 在全焊接球閥設計過程中，需考慮此焊接變形對球閥密封性能的影響，適當調(diào)整閥座與閥體之 間的配合間隙。 焊接時可采用不同的輔助方式如風冷、振動，改善焊接時工件的變形。通常情況下，振動焊 接時變形較小，風冷其次。 3）焊接殘留應力的測定。焊后通過不通孔法測量焊接殘留應力。焊接殘留應力分布曲線如 2 圖 星丸世為 力 十醐向用力 瓷壬3 口技 圖2殘留應力分布圖 側定結果表明，距離焊縫中心位置越遠，殘留應力越小。對球閥閥體焊縫結構進行合理的設 計，可有效降低閥體焊接后因變形而產(chǎn)生的殘留

11、應力。同時，焊接時采用不同的輔助方式如振 動、風冷，可不同程度上降低焊接后殘余應力。通常情況下，振動焊接可有效釋放焊接后的殘 留應力 焊接完成后，X射線探傷和超聲波探傷完全合格；力學性能評定，拉伸試驗、沖擊試驗和 側彎試驗合格；焊縫熱影響區(qū)按 JB4708測定合格。 5、全焊接球閥的焊接工藝參數(shù)選擇。 全焊接球閥鍛鋼閥體壁厚通常在 4050mm以上，宜采用窄間隙坡口埋弧焊，坡口底層間 隙為835mm，坡口角度為1 7 ,每層焊縫道數(shù)為13，常采用工藝墊板打底焊。為使焊絲 送達窄坡底層，需設計能插人坡口內(nèi)的專用窄焊嘴，焊絲向下伸長度常取4575mm，以獲得 較高熔敷速率。焊接時采用專用焊劑，其顆

12、粒度一般較細，脫渣性應特好，并滿足高強韌性焊 縫金屬性能。為保證焊絲和電弧在深而窄坡口內(nèi)的正確位置，必要時須采用自動跟蹤控制。 二、滾輪架的選取 1、滾輪架的定義 滾輪架借助焊件與主動滾輪間的摩擦力來帶動圓筒形（或圓錐形）焊件旋轉的裝置 自調(diào)式滾輪架適用于圓形筒體的焊接，可根據(jù)筒體大小自行調(diào)節(jié)。可調(diào)式滾輪架可調(diào)式滾輪架 有手動絲桿可調(diào)式、手動螺栓移位式和電動滑板移位式三種。通過調(diào)整滾輪的中心距，適用不 同直徑筒體。 滾輪架系列由自調(diào)式、可調(diào)式、平車式、可傾斜式、防軸向竄動等多種形式。用于圓柱形 筒體的焊接、拋光、襯膠及裝配等，自調(diào)節(jié)式滾輪架可根據(jù)筒體大小自行調(diào)節(jié)，可調(diào)式滾輪架 可采用絲桿調(diào)節(jié)，

13、螺釘分檔調(diào)節(jié)等，采用交流變頻器控制，線速度為數(shù)字顯示，先進可靠 1）自調(diào)式滾輪架 自調(diào)式滾輪架以主付機兩組為一套，即主動滾輪架和被動滾輪架自調(diào)型系列主被動架各組 為四個滾輪，滾輪采用內(nèi)鐵芯，外橡膠的結構制成。經(jīng)久耐用，使用時無震動。主動滾輪架的 運轉由調(diào)速電機通過二個蝸輪減速箱同步傳動運轉，采用調(diào)速控制器實現(xiàn)無級變速。機械傳動 噪聲低，工件回轉穩(wěn)定，工件回轉線速度為5-70m/h（為無極變速）各組鉗形架在工件直徑達一定 范圍內(nèi)進行自動調(diào)節(jié)，在最小直徑時，各組鉗形架的下輪在同一水平線上（不同噸位的滾輪架， 工作范圍各不相同）。各噸位的滾輪架工作范圍不得超過最大直徑尺寸 自調(diào)式滾輪架 2）可調(diào)式滾

14、輪架 可調(diào)式滾輪架是借助主動滾輪與焊件之間的摩擦力，帶動焊件旋轉的變位機械?？烧{(diào)式滾 輪架只有一個滾輪部件是主動滾輪部件，而另一個是從動滾輪部件。驅動裝置均采用變頻調(diào)速 電機，通過減速機來拖動滾輪部件，并帶動焊件做焊接回轉。每個滾輪架中的滾輪部件間距調(diào) 整，是通過手動，根據(jù)焊件情況，利用定位栓來完成。 可調(diào)式滾輪架 2、方案的選擇與確定 確定焊接滾輪架方案時，其合理性和經(jīng)濟性是主要考慮的因素。當焊件的焊接方法及工藝 確定后，所選夾具結構，首先要能保證焊接工藝的實施。同時，焊件結構尺寸以及組成焊件坯 料的制作工藝和制造精度，則是確定夾具定位方法、定位基準和夾緊機構方案的重要依據(jù)。 綜合分析： 1

15、）焊件的整體尺寸和制造精度以及組成焊件的各個坯件的形狀、尺寸和精度。其中，形狀 和尺寸是確定夾具設計方案、夾緊機構類型和結構形式的主要依據(jù)，并且直接影響其幾何尺寸 的大??；制造精度是選擇定位器結構形式和定位器配置方案以及確定定位器本身制造精度和安 裝精度的重要依據(jù)。 2 ）裝焊工藝對夾具的要求。例如以裝配工藝有關的定位基面裝配次序、夾緊方向對夾具結 構提出的要求。例如，不同的焊接方法對夾具提出的要求，像埋弧焊，可能要求在夾具上設置 焊劑墊；電渣焊要求夾具保證能在垂直位置上焊接；電阻焊要求夾具本身就是電極之一等。 3）裝、焊作業(yè)能否在同一夾具上完成，或是需要單獨設計裝固夾具和焊接夾具，本次設計

16、采用組合式滾輪架進行設計。 組合式滾輪架特點 1 ）主從動滾輪架各自獨立，可根據(jù)焊件的重量，長度任意組合，使用方便靈活滾輪架靠滾 輪對自由擺動或靠絲杠的調(diào)節(jié)作用在規(guī)定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)滾輪中心距，適用不同直徑的焊件，圓筒 體焊件放置平穩(wěn)。 2）可無級調(diào)速，焊速范圍大，速度穩(wěn)定。 3）為了便于調(diào)節(jié)滾輪架間的距離，以適應不同長度焊件的裝焊要求，有的滾輪架上安有機 動或非機動行走機構，沿軌道行走，調(diào)節(jié)相互之間的距離。 焊接滾輪架多采用直流電動機驅動，降壓調(diào)速。這種方式沿用已久，技術很成熟，電動機 的機械特性較硬，啟動力矩較大，是目前滾輪架使用最廣的拖動調(diào)速方式。缺點是電動機機構 復雜，調(diào)速范圍較窄，一般恒轉

17、矩調(diào)速范圍為 1:10左右低速時的速度不夠穩(wěn)定，有爬行現(xiàn)象。 也有滾輪架是采用交流異步電動機拖動，變頻調(diào)速。 為了焊接滾輪架日益增多。但是每一主動滾輪均由一臺電動機驅動時，應解決好各滾輪之 間的同步問題。由于制造工藝，材料性能等因素的影響，其額定轉速實際上并不一致，因此， 要把實測數(shù)據(jù)較為接近的一組電動機做為焊接滾輪架的拖動電機。另外，對重型焊接滾輪架， 還應考慮以測速發(fā)動機為核心的速度反饋裝置來保證各滾輪轉速的同步。 焊接滾輪架的金屬多采用鑄鐵和合金球磨鑄鐵制作，其表面熱處理硬度約為50HRC，滾輪 直徑多為200-700mm之間。 3、滾輪驅動方案 為使焊接滾輪架的滾輪間距調(diào)節(jié)方便可靠，組

18、合便利，采用主動輪單獨驅動的設計方案， 即每個主動輪單獨利用一臺電動機和減速器結構驅動。不過要注意解決好各主動輪的同步問題， 在選用電動機和減速結構上要盡量選用特性一致且經(jīng)過實測的使用。 本次設計采用組合式設計他的主動滾輪架，從動輪架是獨立的，使用時可根據(jù)焊件的重量和長 度進行任意組合，其組合比例也不僅是 1與1的組合。 1）減速器的選擇 蝸桿減速器按蝸桿外形機構分為圓柱蝸桿減速器，環(huán)面蝸桿減速器，錐蝸桿減速器三大類。 本次采用圓弧圓柱蝸桿減速器，蝸桿傳動時傳遞交錯軸之間的動力常用的交錯角1 0它具有 單級傳動比大工作平穩(wěn)，震動小，噪音低及可以做到自鎖燈光特點。 減速器選用標準件，其型號的選定

19、是根據(jù)傳動比和中心距綜合考慮選定的。中心距不能超過滾 輪安裝的高度，即滾輪中心軸力地面距離。選定中心距為100mm 0 再根據(jù)工件條件：工作荷載平穩(wěn)無沖擊，每日工作8小時，每小時啟動10次，啟動轉矩為 輸出轉矩的2.5倍。 根據(jù)機械傳動裝置選用手冊與滾輪相連的減速器選擇型號：CWU 100-30-1 JB/T7935-95外形尺寸查看了機械傳動裝置選用手冊，是蝸桿在渦輪之下的圓柱蝸桿減速器。 注：減速器第一次使用時當運轉150-300h后需更換潤滑油，在以后的使用中應定期檢查 有的質量，對于混入雜質或變質的油需及時更換。一般情況下，對于長期連續(xù)工作的減速器， 沒500-1000h必須更換一次。

20、應加入原牌號的油。 減速器應定期檢修如發(fā)現(xiàn)膠合或顯著磨損，必須采取有效措施予以制止或排除，備件必須 按標準制造。 2）聯(lián)軸器的選用 聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機構中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉以傳遞扭矩的機 械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。 聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機 相聯(lián)接。 本次采用彈性元件，不僅具有吸收震動和緩解沖擊的能力，而且能夠通過彈性元件變形來 補償兩軸的相對位移。其常用類型有 彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器和輪胎式聯(lián)軸 器等。 根據(jù)以上特點： 1、 與電動機相連的聯(lián)軸器

21、采用 NZ繞性爪型聯(lián)軸器，再根據(jù)軸徑大小查，機械設計與制造 簡明手冊選用代號為 QZB110.2.00型號NZ2。 2、 與滾輪相連的聯(lián)軸器采用凸緣聯(lián)軸器再根據(jù)軸徑大小查得YL8型。 表一、聯(lián)軸器的分類 名稱 公稱扭 矩范圍 軸徑 范圍 最大轉 速范圍 特點 應用條件 凸緣 10- 10- 1400- 結構簡單，成本低可傳動較 經(jīng)常用于荷載平穩(wěn) 聯(lián)軸 20000 180 13000 大 扭矩，但不等消除沖擊。 有輕度沖擊的條件 器 對所連兩軸間的偏移缺乏補 下，連接低速和剛 償能力 性不大的兩軸。 NZ繞 25-600 15-6 3800- 外形尺寸小，飛輪力矩小 用于小功率，咼轉 性爪 5

22、10000 速，沒有急劇沖擊 型聯(lián) 載荷的條件下 軸器 4、滾輪設計 表二、滾輪的分類 類 型 特點 使用范圍 岡 承載能力強，制造簡單。 一般用于重型焊件和需要預熱處理 輪 的焊件以及穩(wěn)定載荷大于60t的滾輪 架。 膠 鋼輪外包橡膠，摩擦力大，傳動平 一般用于10t以下的焊件和有色金屬 輪 穩(wěn)但橡膠易壓壞。 容器。 組 鋼輪與橡膠輪結合，承載能力比橡 一般多用于10-60t的焊件 合 膠輪高，傳動平穩(wěn)。 輪 由于本次的焊件不超過10t，所以我選用膠輪結構。橡膠輪緣的滾輪常因結構不合理，或橡 膠質量不佳或掛膠工藝不完善，使用不久就會發(fā)生擠裂，脫膠而破壞。為此。設計滾輪時，尺 寸在橡膠輪緣兩側開

23、出15度的倒角，以留出承載后橡膠變形的空間，避免開裂。另外，常在橡 膠輪緣與金屬的結合部，將金屬輪面開出多道溝槽，一增加橡膠與金屬的接觸面，強化結合牢 度，避免脫膠。如下圖2-1 圖2-1滾輪結構尺寸及加工工藝 5、軸的設計 我選用45號鋼來制造軸承，45號鋼為優(yōu)質碳素結構用鋼，硬度不高易切削加工 圖2-2為本次設計的軸類機構。 *,4 12 13 巒 174 45 17.4 1B r in i VJ - $ 1D.K| H-l| _|住|硼卜創(chuàng)Q麻|冷|關g I 圖2-2 6、軸承的選擇 軸承分為滾動軸承，滑動軸承兩類 滾動軸承工作時，軸與軸承之間存在滾動摩擦。其缺點是摩擦損耗較大，使用維護

24、較復雜。 而滾動軸承的優(yōu)點是 （1 ）結構簡單，制造、拆裝方便。 （2）具有良好的耐沖性和良好的吸振能力。 （3）承載能力大，使用壽命長。 因此滑動軸承在高速、精密結構和低速重載、床、沖壓機械和農(nóng)業(yè)機械中如高速精密機、沖 壓機械和農(nóng)業(yè)機械中應用較多。 7、絲桿設計 在機床上有一種部件是由細長長的金屬棒制造的。上面是光潔度很高的表面，有的還要帶 有螺紋。一般在機床上面有螺紋的，叫絲杠。 按照國標GB/T17587.3-1998 及應用實例： 滾珠絲桿（目前已基本取代梯形絲杠，已俗稱絲杠）是用來將旋轉運動轉化為直線運動； 或將直線運動轉化為旋轉運動的執(zhí)行元件，并具有傳動效率高，定位準確等特點； 當

25、絲杠作為主動體時，螺母就會隨絲杠的轉動角度按照對應規(guī)格的導程轉化成直線運動， 被動工件可以通過螺母座和螺母連接，從而實現(xiàn)對應的直線運動。 滾珠絲杠螺母間因無間隙，直線運動時精度較高，尤其在頻繁換向時無需間隙補償。滾珠 絲杠絲母間摩擦力很小，轉動時非常輕松 滾珠絲杠與電機連接時中間必須加裝聯(lián)軸器以達到柔性連接。同步帶則可以直接用同步輪 與電機出力軸連接。 滾珠絲杠副依據(jù)國家標準 GB/T17587.3-1998,分為定位滾珠絲杠副（P）和傳動滾珠絲杠副 （T）兩大類.精度等級共分七個等級,即12345.7.10級,1級精度最高.依次降低 滾珠絲桿轉動一周螺母移動的距離為一個螺距距離，如果是絲杠每

26、轉一周螺母移動四個（或 五個）螺旋線的距離，那么表示該絲杠是四線（或五線）絲杠，俗稱四頭（或五頭）絲杠。一 般小導程滾珠絲杠都采用單線，中，大或超大導程采用兩線或多線。絲杠的高效加工方法 旋風銑削絲杠 絲杠的高效加工旋風銑是安裝在車床上與車床配套的高速銑削螺紋裝置，將旋風銑安裝在 車床中拖板上車床夾持絲杠完成低速進給運動，旋風銑帶動外旋刀盤硬質合金刀具高速旋轉， 完成切削運動。從絲杠上銑削出螺紋的螺紋加工方法。因其銑削速度高（速度達到400m/min） 加工效率快。并采用壓縮空氣進行排屑冷卻。加工過程中切屑飛濺如旋風而得名-絲杠旋風銑。 滑動絲杠副特點： 1 ）結構簡單，制造容易 由于滑動絲桿

27、副為宜般的絲桿、螺母所組成故其結構簡單。制造簡單 2）減速傳動比大 3） 運動平穩(wěn)；由于絲桿與螺母的嚙合是連續(xù)的而且同時嚙合的圈數(shù)較多，所以其運轉平穩(wěn)、無噪 聲。但低速或微調(diào)時會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。 圖2-3為本次設計的機構要求簡體。 f 713卄 J- 1 -3TIZ3 1 ara 圖2-3 三、計算與校核 焊接滾輪架的設計計算包括驅動圓周力與支反力的分析的確定 1、驅動圓周力與支反力的分析及中心角的確定 Kp （密） 圖3-1是單位焊接重量圓周力與中心角，的關系曲線。兩條曲線都是用滾輪直徑 打 宀，滾輪軸徑遲二闖:心r：的標準組合式滾輪架按單位焊接重量圓周力、支反力與中心角的 關系作出的，但曲線

28、1所用為圓錐滾子軸承，軸承的誘導摩擦因數(shù)f=0.02，滾輪處的滾動摩擦 因數(shù) ：曲線2所用為滾動軸承，f=0.1，。圓周力F1是根據(jù)圖3-1算出的，所以 該曲線反應的是e=0時角對應的最大丄值 相同。滾輪作用在焊件上的支反力是根據(jù)圖 3-1算出的，所用該全身反映的是e=0時 角對應的 最大.值。 圖-2 A勺燈的其蠣曲茂 圖3-2是單位焊件重量支反力 與中心角的關系曲線，關系曲線的建立條件與圖3-1 分析圖3-1和圖3-2可得出如下結論： 1 ）當G 一定時，在范圍內(nèi)，支反力和驅動圓周力的變化較小。對滾動軸承，圓 周力.約等于0.01G :對滑動軸承，.約等于0.02G :支反力上=（0.5-

29、0.6）G。即滾輪軸承無 論采用滾動的或滑動的，都對值影響不大，但對值的影響較大。 2）當由70增加到130時，主動滾輪的驅動圓周力將增加 1倍。對滾動軸承， =0.02G， 對滑動軸承，=G :支反力也增大了 1倍， =1.2G。 3） 當，時，支反力和驅動圓周力急劇增大，在時達到崩潰值，因此角的許 用上限應小于130，一般不超過120 4） 在同一值的情況下，若將滾輪軸上的滾動軸承改為滑動軸承，則驅動圓周力將增加一倍， 但只反力變化不大。中心角的所用下限，主要受焊件靜載穩(wěn)定性的制約。如圖3-4所示，當，角 給定后，偏心距只有滿足 圖3訪焊件就讒輪嫌匕恤慨的分析用逹 式中： e偏心距 D工件

30、直徑 中心角 焊件才不致從滾輪架上掉下而破壞其穩(wěn)定性。 實際應用中。為使焊件在滾輪架上獲取可靠的穩(wěn)定性并保證能平穩(wěn)地轉動，通常中心角.應 不小于40，偏心距等于0時，也應該采用此值。 衣滾輪直徑選擇 環(huán)輪ft忡 nw It罐 ft 1 It科 RM fft nwi 06 2 毎 2S j ” iw 1櫛 250 200 200 I0(MI + + L一 :w sis 4 + + - Sift *500 400 4* 400 JI so W) 4- * * MK 400(1 材0 - * 點)0 SOOD WO 二 JWO 1000 louo NOW) IE |：W 由上表得 由中心角，應在45

31、到110之間。工件直徑250mm-1600mm 之間，經(jīng)過三角函數(shù)得 當工件直徑為250mm時，兩滾輪間距在191.34mm-409mm 之間適合。 當工件直徑為1600mm時，兩滾輪間距在709mm-1514mm 之間適合。 因此兩滾輪間距的調(diào)節(jié)范圍選定為：255mm-800mm之間。 在計算是選取，角的最大允許角110 圖3-4所示為典型的滾輪架焊接受力圖，圖中檔重量為G偏心距e=0的簡體焊件裝置于主 從動滾輪座上時，主從動滾輪上的支反力相等，即 圖 3d滾輪受力分析 (32) D + Dt D + Dt )2 -L 2 式中： 中心角 D焊件直徑 滾輪直徑 L主，從動滾輪之間的橫向距離

32、當偏心距時滾輪切向摩擦力 a sm 2 式中: 中心角 B與滾輪幾何尺寸和材料有關的系數(shù) 其中 (34 1 2cos 號 十亠+ t a * a dens sm (36) 式中： 滾輪直徑 滾輪直徑 f-滾輪與滾輪軸摩擦因數(shù)（摩擦因數(shù) f=0.02 ） u滾輪與焊件表面之間的摩擦因數(shù)（鋼輪為-1,橡膠輪為） 因為橡膠輪摩擦力大，傳動平穩(wěn)，因此選用橡膠輪1 2、滾輪支反力計算 架在滾輪座上的簡體轉動時，驅動圓周力；和反力將使支反力 、發(fā)生變化。實際上, 焊件只有按圖所示位置逆時針轉動，因、i力的方向向下，才使、數(shù)值增大，且增大的份 額往往超過因，角增加或者摩擦因數(shù)增加而增大份額。如果焊件順時針轉

33、動，則、方向 向上，、I的數(shù)值減小。所以計算滾輪的最大支反力時，應以圖 3-3所示的焊件重心位置 和轉向為準進行計算，經(jīng)公式推導得 e 十 sin v ecowa2 * a 3T) sm j (3- 7) 經(jīng)if ?:山公式 33 b = 31.25mm 曲公式36卜|-| =戶恃=35785.3N 由公式32存=巧=1348.7N 對獨立驅動的主動滾輪每一輪軸的扭矩: Mtl訓 +（/半+ “）鷗+用Q 式中：M輪軸的扭砸 0滾輪切向睜挖力 (3-8) Dr滾輪血徑 f一滾輪與滾輪軸林因數(shù)蟲 主動滾輪上的支反力 K.,簡伐“用不均勻系數(shù)，f =2是心=1 U同-列上滾輪悔數(shù)備 經(jīng)計弘 Mh=

34、55.9N/m 焊接滾輪架的電動機騾動功率: N= M,U - 9950% AlP： N每個主動滾輪電動機昭動功率 M”主動滾輪軸的傳遞轉矩（N*m） n主動滾輪的轉速，即許用最高轉速（r/min） “傳動機構航效* (3T) 主動滾輪轉速 60ni/h n= 60*R (310) 式中：n主動滾輪的轉速 60m/h n= 60*JrR 滾輪頁用 經(jīng)汁舒 n=l .27 ( r/min ) 滾輪架總慢動效率的計算* 2 2 2 池二口聯(lián)帀口聯(lián)張塊聯(lián)帀淒刷%(311) 戌1h 總報輪架忝統(tǒng)恿的傳咕效萍= 久導NZ熨撓性爪出聯(lián)鈾器傳功效率用于電動機打蝸桿減迪器 Z阿、0邀丸仞 弘聯(lián)凸緣聯(lián)軸器傳動效餐 用于滾輪打械速髀Nb帀片聯(lián)刈腳 弘必底I ；滑塊聯(lián)軸器傳功敢鉄 7伴塊莊皿軀 %.滾心軸承效率使型過率仏刊時 抵斛桿減述器傳功效率*=05 %- I件與滾輪Z何的傳咕效札 n燦 (以上效牢