全焊接球閥工藝及焊接架設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

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(jié)構(gòu)1 3、閥體與焊接材料分析1 4、焊接過(guò)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(qū)動(dòng)方案9 4、滾輪的設(shè)計(jì)11 5、軸的設(shè)計(jì)12 6、軸承的選擇12 7、絲桿的設(shè)計(jì)13三、計(jì)算與校核15 1、驅(qū)動(dòng)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(jì)算17 3、電動(dòng)機(jī)的選取20 4、軸的校核21 5、鍵的校核22 6、軸承的壽命計(jì)算22 7、軸承的強(qiáng)度計(jì)算24四、結(jié)語(yǔ)24一、全焊接球閥的選取與焊接工藝的選取1、全焊接球閥的特性： 1、整體式

2、焊接球閥，不會(huì)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(gòu)成的，所以對(duì)壓力和溫度的變化適應(yīng)能力強(qiáng)，在標(biāo)注壓力和溫度范圍內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生任何泄滑。 3、球體的加工過(guò)程有先進(jìn)的計(jì)算機(jī)檢測(cè)儀跟蹤檢測(cè)，所以球體的加工精度高。 4、由于閥體材料跟管道材質(zhì)一樣，不會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力不均，也不會(huì)由于地震及車(chē)輛經(jīng)過(guò)地面時(shí)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(zhì)，保障完全無(wú)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(mén)井，只需在地面上設(shè)置小型淺井，大大節(jié)省施工費(fèi)用及工程時(shí)間。 7、可根據(jù)管道的施工及設(shè)計(jì)要求，調(diào)整閥體的長(zhǎng)短和閥桿的高度

3、。 8、球體的加工精度非常精密，操作輕便，無(wú)不良干涉。 9、采用高級(jí)的原材料，能保pn25以上的壓力。 10、與同類(lèi)行業(yè)的同種規(guī)格產(chǎn)品相比，閥體小，而且外型美觀。 11、在保證閥門(mén)正常操作、使用情況下，質(zhì)保20年。2、全焊接式結(jié)構(gòu)球閥閥體由6部分鍛造的殼休裝配后焊接而成，結(jié)構(gòu)緊湊、整個(gè)球閥揮然一體目前日內(nèi)生產(chǎn)使用的大口徑球閥多為分體三片式構(gòu)造，各部分之間采用螺栓連接。與三片式球閥相比，在強(qiáng)度相同的情況下全焊接式球閥鍛件的壁厚可做得很薄。閥門(mén)重量可減輕四分之一，而日對(duì)管道彎曲和擠壓的抵抗力增強(qiáng)；由于取消了閥體法蘭和螺栓。外形尺寸電減小。同叫還消除了潛在的外漏通道。另外，鬧體焊接結(jié)構(gòu)內(nèi)部曲線(xiàn)流暢保

4、持了與管道的潤(rùn)滑連接無(wú)死角，介質(zhì)流動(dòng)性好。3、閥體與焊接材料分析 1. 閥體材料成分分析全焊接球閥閥體材料通常采用碳素鋼或低合金鋼，如 astm a105、a694、a350、a516 等，其化學(xué)成分對(duì)焊接時(shí)結(jié)晶裂紋的形成有著重要影響。焊接時(shí)，焊縫中的 s、p 等雜質(zhì)在結(jié)晶過(guò)程中形成低熔點(diǎn)共晶。其中硫?qū)π纬山Y(jié)晶裂紋影響最大，但其影響又與鋼中其他元素含最有關(guān)，如 mn 與 s 結(jié)合成 mns 而除硫，從而對(duì) s 的有害作用起抑制作用。mn 還能改善硫化物的性能、形態(tài)及其分布等。因此，為了防止產(chǎn)生結(jié)晶裂紋，對(duì)焊縫金屬中的 mn/s 值有一定要求。mn/ss 值多大才有利干防止結(jié)晶裂紋，還與含碳量有

5、關(guān)。含 c 量愈高，要求 mn/s 值也愈高。si、ni 及雜質(zhì)的過(guò)多存在也會(huì)增加 s 的有害作用。嚴(yán)格控制閥體材料采購(gòu)時(shí)的化學(xué)成分，制定相關(guān)的材料采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，是有效避免閥門(mén)焊接時(shí)產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的有效途徑之一。 2. 焊絲與焊劑選擇（1）焊絲材料選擇： 焊絲主要作為填充金屬，向焊縫添加合金元素，直接參與焊接過(guò)程中的冶金反應(yīng)，其化學(xué)成分和物理性能不僅影響焊接過(guò)程中的穩(wěn)定性、焊接接頭性能和質(zhì)量，同時(shí)還影響著焊接生產(chǎn)率。焊絲材料的選擇主要根據(jù)閥體材料來(lái)進(jìn)行。對(duì)常用閥體材料，通常所選用的焊絲材料有碳素鋼焊絲如 h08mna、低合金鋼焊絲如 h10mn2。同時(shí)，焊絲直徑的選擇對(duì)焊縫形狀也有著較大影響，在焊接

6、電流、電弧電壓、焊接速度一定時(shí)，焊縫熔深與焊絲直徑成反比，熔寬與焊絲直徑成正比。對(duì)于全焊接球閥常采用的埋弧自動(dòng)焊，其焊絲直徑一般為 2.56mm。（2）焊劑材料選： 擇焊劑在焊接過(guò)程中起隔離空氣、保護(hù)焊縫金屬不受空氣浸害和參與熔池金屬冶金反應(yīng)的作用。當(dāng)焊絲確定后，配套用的焊劑則成為關(guān)鍵材料，它直接影響焊縫金屬的力學(xué)性能（特別是塑性及低溫韌性）、抗裂性能、焊接缺陷發(fā)生率及焊接生產(chǎn)率等。這就要求焊劑必須具有良好的冶金性能和工藝性能；顆粒度符合要求（普通焊劑顆粒度為 0.452.50mm，0.45mm 以下的細(xì)粒不得大于 5%，2.50mm 以上的粗粒不得大于 2%；細(xì)顆粒度焊劑粒度為 0.281.

7、425mm，0.28mm 以下的細(xì)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(jī)械夾雜物的含量不得大于 0.30%（質(zhì)量分?jǐn)?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(xué)成分，焊劑多選用高硅型熔煉焊劑或高堿度燒結(jié)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(dāng)其他條件不變時(shí)，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(guò)大，熔深大，余高過(guò)大，易產(chǎn)生高溫裂紋。2）電弧電壓。電弧電壓與電弧長(zhǎng)度成正比，在相同的電弧電壓和焊接電流時(shí)，如果選用的焊劑不同，電弧

8、空間電場(chǎng)強(qiáng)度不同，則電弧長(zhǎng)度不同。當(dāng)其他條件不變時(shí)，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(shí)，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(zhǎng)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(duì)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(duì)焊縫斷面形狀也有影響，一般焊接速度過(guò)小，熔化金屬量多，焊縫成形差；焊接速度較大時(shí)，熔化金屬量不足，容易產(chǎn)生咬邊。實(shí)際焊接時(shí)，為了提高生產(chǎn)率，在提高焊接速度的同時(shí)必須加大電弧功率，才能保證焊縫質(zhì)量。4）焊絲直徑。焊接電流、電弧電壓和焊接速度一定

9、時(shí)，熔深與焊絲直徑成反比關(guān)系，但這種反比關(guān)系隨電流密度的增加而減弱。 （2）工藝條件對(duì)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(shí)，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(yīng)保證在絲極周?chē)褡‰娀?，一般?2540mm。當(dāng)使用黏結(jié)焊劑或燒結(jié)焊劑時(shí)，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(duì)焊縫成形也有較大的影響。在全焊接球閥焊接過(guò)程中，應(yīng)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(xiàn)范圍內(nèi)的金屬面積。焊縫面積越大 ,冷卻時(shí)收縮引

10、起的塑性變形量越大 ,焊縫面積對(duì)縱向、橫向及角變形的影響趨勢(shì)是一致的 ,而且是起主要的影響 ,因此 ,在板厚相同時(shí) ,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(shí) ,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(jié)構(gòu)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 ,手工電弧焊居中 ,2氣體保護(hù)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(shí) ,不同的接頭形式對(duì)縱向、橫向、角變形量有不同的影響。常

11、用的焊縫形式有堆焊、角焊、對(duì)接焊。1)表面堆焊時(shí) ,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(shí)受到板厚、深度、母材方面的約束 ,因此 ,變形相對(duì)較小。2)形角接接頭和搭接接頭時(shí) ,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(duì)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(shí)坡口角度大 ,板厚上、下收縮量差別大 ,因而角變形較大。雙面焊時(shí)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(shí)角變形也減小。全焊接球閥采用埋弧自動(dòng)焊，配合以空冷或風(fēng)冷方式進(jìn)行焊接。 （8

12、)焊接層數(shù)的影響1)橫向收縮 :在對(duì)接接頭多層焊接時(shí) ,第一層焊縫的橫向收縮符合對(duì)接焊的一般條件和變形規(guī)律 ,第一層以后相當(dāng)于無(wú)間隙對(duì)接焊 ,接近于蓋面焊道時(shí)與堆焊的條件和變形規(guī)律相似 ,因此 ,收縮變形相對(duì)較小。2)縱向收縮 :多層焊接時(shí) ,每層焊縫的熱輸入比一次完成的單層焊時(shí)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(duì)下層焊縫形成約束 ,因此 ,多層焊時(shí)的縱向收縮變形比單層焊時(shí)小得多 ,而且焊的層數(shù)越多 ,縱向變形越小4、焊接過(guò)程及分析1. 焊接及分析焊接試驗(yàn)采用圓筒進(jìn)行，材料 a105。其主要目的是試驗(yàn)驗(yàn)證和確定閥體原材料、焊絲直徑、焊劑牌號(hào)，

13、優(yōu)化焊接坡口結(jié)構(gòu)及焊接參數(shù)，預(yù)測(cè)和控制焊接時(shí)溫度變化、變形量和焊接殘留應(yīng)力，為全焊接球閥的生產(chǎn)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。焊接試驗(yàn)系統(tǒng)由電流電壓測(cè)量系統(tǒng)、位移變形測(cè)量系統(tǒng)、溫度測(cè)量系統(tǒng)三部分組成。1）焊接時(shí)溫度側(cè)定。根據(jù)溫度測(cè)定的結(jié)果（如圖 1 所示），在球閥焊接時(shí)，控制層間溫度不超過(guò)閥座密封圈的安全使用溫度 150，不會(huì)對(duì)閥門(mén)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(xiàn)圖2）焊接變形的測(cè)定。圓筒焊接采用內(nèi)徑為 600mm，厚度 50mm 左右的圓簡(jiǎn)進(jìn)行。焊接時(shí)圓筒兩端無(wú)束縛，焊接完成后，測(cè)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(shè)計(jì)過(guò)程中，需考

14、慮此焊接變形對(duì)球閥密封性能的影響，適當(dāng)調(diào)整閥座與閥體之間的配合間隙。焊接時(shí)可采用不同的輔助方式如風(fēng)冷、振動(dòng)，改善焊接時(shí)工件的變形。通常情況下，振動(dòng)焊接時(shí)變形較小，風(fēng)冷其次。3）焊接殘留應(yīng)力的測(cè)定。焊后通過(guò)不通孔法測(cè)量焊接殘留應(yīng)力。焊接殘留應(yīng)力分布曲線(xiàn)如圖 2 所示。圖 2 殘留應(yīng)力分布圖側(cè)定結(jié)果表明，距離焊縫中心位置越遠(yuǎn)，殘留應(yīng)力越小。對(duì)球閥閥體焊縫結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，可有效降低閥體焊接后因變形而產(chǎn)生的殘留應(yīng)力。同時(shí)，焊接時(shí)采用不同的輔助方式如振動(dòng)、風(fēng)冷，可不同程度上降低焊接后殘余應(yīng)力。通常情況下，振動(dòng)焊接可有效釋放焊接后的殘留應(yīng)力。焊接完成后，x 射線(xiàn)探傷和超聲波探傷完全合格；力學(xué)性能評(píng)定，

15、拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)和側(cè)彎試驗(yàn)合格；焊縫熱影響區(qū)按 jb4708 測(cè)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 17，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(dá)窄坡底層，需設(shè)計(jì)能插人坡口內(nèi)的專(zhuān)用窄焊嘴，焊絲向下伸長(zhǎng)度常取 4575mm，以獲得較高熔敷速率。焊接時(shí)采用專(zhuān)用焊劑，其顆粒度一般較細(xì)，脫渣性應(yīng)特好，并滿(mǎn)足高強(qiáng)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(shí)須采用自動(dòng)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(dòng)滾輪間的摩擦力來(lái)帶

16、動(dòng)圓筒形（或圓錐形）焊件旋轉(zhuǎn)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(dòng)絲桿可調(diào)式、手動(dòng)螺栓移位式和電動(dòng)滑板移位式三種。通過(guò)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(chē)式、可傾斜式、防軸向竄動(dòng)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)，螺釘分檔調(diào)節(jié)等，采用交流變頻器控制，線(xiàn)速度為數(shù)字顯示，先進(jìn)可靠1）自調(diào)式滾輪架 自調(diào)式滾輪架以主付機(jī)兩組為一套，即主動(dòng)滾輪架和被動(dòng)滾輪架自調(diào)型系列主被動(dòng)架各組為四個(gè)滾輪，滾輪采用內(nèi)鐵芯，外橡膠的結(jié)構(gòu)制成。經(jīng)久耐用

17、，使用時(shí)無(wú)震動(dòng)。主動(dòng)滾輪架的運(yùn)轉(zhuǎn)由調(diào)速電機(jī)通過(guò)二個(gè)蝸輪減速箱同步傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，采用調(diào)速控制器實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。機(jī)械傳動(dòng)噪聲低，工件回轉(zhuǎn)穩(wěn)定，工件回轉(zhuǎn)線(xiàn)速度為5-70m/h(為無(wú)極變速)各組鉗形架在工件直徑達(dá)一定范圍內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，在最小直徑時(shí)，各組鉗形架的下輪在同一水平線(xiàn)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(guò)最大直徑尺寸 。自調(diào)式滾輪架2）可調(diào)式滾輪架 可調(diào)式滾輪架是借助主動(dòng)滾輪與焊件之間的摩擦力，帶動(dòng)焊件旋轉(zhuǎn)的變位機(jī)械?？烧{(diào)式滾輪架只有一個(gè)滾輪部件是主動(dòng)滾輪部件，而另一個(gè)是從動(dòng)滾輪部件。驅(qū)動(dòng)裝置均采用變頻調(diào)速電機(jī)，通過(guò)減速機(jī)來(lái)拖動(dòng)滾輪部件，并帶動(dòng)焊件做焊接回轉(zhuǎn)。每個(gè)

18、滾輪架中的滾輪部件間距調(diào)整，是通過(guò)手動(dòng)，根據(jù)焊件情況，利用定位栓來(lái)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(shí)，其合理性和經(jīng)濟(jì)性是主要考慮的因素。當(dāng)焊件的焊接方法及工藝確定后，所選夾具結(jié)構(gòu)，首先要能保證焊接工藝的實(shí)施。同時(shí)，焊件結(jié)構(gòu)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(zhǔn)和夾緊機(jī)構(gòu)方案的重要依據(jù)。 綜合分析：1）焊件的整體尺寸和制造精度以及組成焊件的各個(gè)坯件的形狀、尺寸和精度。其中，形狀和尺寸是確定夾具設(shè)計(jì)方案、夾緊機(jī)構(gòu)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式的主要依據(jù)，并且直接影響其幾何尺寸的大小；制造精度是選擇定位器結(jié)構(gòu)形式和定位器配置方案以及確定定位器本身制造精

19、度和安裝精度的重要依據(jù)。 2）裝焊工藝對(duì)夾具的要求。例如以裝配工藝有關(guān)的定位基面裝配次序、夾緊方向?qū)A具結(jié)構(gòu)提出的要求。例如，不同的焊接方法對(duì)夾具提出的要求，像埋弧焊，可能要求在夾具上設(shè)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(dú)設(shè)計(jì)裝固夾具和焊接夾具，本次設(shè)計(jì)采用組合式滾輪架進(jìn)行設(shè)計(jì)。組合式滾輪架特點(diǎn) 1）主從動(dòng)滾輪架各自獨(dú)立，可根據(jù)焊件的重量，長(zhǎng)度任意組合，使用方便靈活滾輪架靠滾輪對(duì)自由擺動(dòng)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(wú)級(jí)調(diào)速，焊速范圍大

20、，速度穩(wěn)定。 3）為了便于調(diào)節(jié)滾輪架間的距離，以適應(yīng)不同長(zhǎng)度焊件的裝焊要求，有的滾輪架上安有機(jī)動(dòng)或非機(jī)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)，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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，降壓調(diào)速。這種方式沿用已久，技術(shù)很成熟，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性較硬，啟動(dòng)力矩較大，是目前滾輪架使用最廣的拖動(dòng)調(diào)速方式。缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)速范圍較窄，一般恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍為1:10左右低速時(shí)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(dòng)機(jī)拖動(dòng)，變頻調(diào)速。 為了焊接滾輪架日益增多。但是每一主動(dòng)滾輪均由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，應(yīng)解決好各滾輪之間的同步問(wèn)題。由于制造工藝，材料性能等因素的影響，其額定轉(zhuǎn)速實(shí)際上并不一致，因此

21、，要把實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較為接近的一組電動(dòng)機(jī)做為焊接滾輪架的拖動(dòng)電機(jī)。另外，對(duì)重型焊接滾輪架，還應(yīng)考慮以測(cè)速發(fā)動(dòng)機(jī)為核心的速度反饋裝置來(lái)保證各滾輪轉(zhuǎn)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(qū)動(dòng)方案 為使焊接滾輪架的滾輪間距調(diào)節(jié)方便可靠，組合便利，采用主動(dòng)輪單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方案，即每個(gè)主動(dòng)輪單獨(dú)利用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)和減速器結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。不過(guò)要注意解決好各主動(dòng)輪的同步問(wèn)題，在選用電動(dòng)機(jī)和減速結(jié)構(gòu)上要盡量選用特性一致且經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)的使用。本次設(shè)計(jì)采用組合式設(shè)計(jì)他的主動(dòng)滾輪架，從動(dòng)輪架是獨(dú)立的，使用時(shí)可根據(jù)焊件的重量和長(zhǎng)度進(jìn)行任意組合

22、，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(jī)構(gòu)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(lèi)。本次采用圓弧圓柱蝸桿減速器，蝸桿傳動(dòng)時(shí)傳遞交錯(cuò)軸之間的動(dòng)力常用的交錯(cuò)角。它具有單級(jí)傳動(dòng)比大工作平穩(wěn)，震動(dòng)小，噪音低及可以做到自鎖燈光特點(diǎn)。減速器選用標(biāo)準(zhǔn)件，其型號(hào)的選定是根據(jù)傳動(dòng)比和中心距綜合考慮選定的。中心距不能超過(guò)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。再根據(jù)工件條件：工作荷載平穩(wěn)無(wú)沖擊，每日工作8小時(shí)，每小時(shí)啟動(dòng)10次，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為輸出轉(zhuǎn)矩的2.5倍。根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)裝置選用手冊(cè)與滾輪相連的減速器選擇型號(hào)：cwu 100-30-i jb/

23、t7935-95 外形尺寸查看了機(jī)械傳動(dòng)裝置選用手冊(cè)，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(shí)當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)150-300h后需更換潤(rùn)滑油，在以后的使用中應(yīng)定期檢查有的質(zhì)量，對(duì)于混入雜質(zhì)或變質(zhì)的油需及時(shí)更換。一般情況下，對(duì)于長(zhǎng)期連續(xù)工作的減速器，沒(méi)500-1000h必須更換一次。應(yīng)加入原牌號(hào)的油。 減速器應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)制造。2）聯(lián)軸器的選用 聯(lián)軸器是用來(lái)聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成

24、，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。 本次采用彈性元件，不僅具有吸收震動(dòng)和緩解沖擊的能力，而且能夠通過(guò)彈性元件變形來(lái)補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。其常用類(lèi)型有-彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器、彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器和輪胎式聯(lián)軸器等。 根據(jù)以上特點(diǎn)： 1、與電動(dòng)機(jī)相連的聯(lián)軸器采用nz繞性爪型聯(lián)軸器，再根據(jù)軸徑大小查,機(jī)械設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)選用代號(hào)為qzb110.2.00型號(hào)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(lèi)名稱(chēng)公稱(chēng)扭矩范圍軸徑范圍最大轉(zhuǎn)速范圍特點(diǎn)應(yīng)用條件凸緣聯(lián)軸器10-2000010-1801400-13000結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低可傳動(dòng)較

25、大 扭矩，但不等消除沖擊。對(duì)所連兩軸間的偏移缺乏補(bǔ)償能力經(jīng)常用于荷載平穩(wěn)有輕度沖擊的條件下，連接低速和剛性不大的兩軸。nz繞性爪型聯(lián)軸器25-60015-653800-10000外形尺寸小，飛輪力矩小用于小功率，高轉(zhuǎn)速，沒(méi)有急劇沖擊載荷的條件下4、滾輪設(shè)計(jì)表二、滾輪的分類(lèi)類(lèi)型特點(diǎn)使用范圍鋼輪承載能力強(qiáng)，制造簡(jiǎn)單。一般用于重型焊件和需要預(yù)熱處理的焊件以及穩(wěn)定載荷大于60t的滾輪架。膠輪鋼輪外包橡膠，摩擦力大，傳動(dòng)平穩(wěn)但橡膠易壓壞。一般用于10t以下的焊件和有色金屬容器。組合輪鋼輪與橡膠輪結(jié)合，承載能力比橡膠輪高，傳動(dòng)平穩(wěn)。一般多用于10-60t的焊件 由于本次的焊件不超過(guò)10t，所以我選用膠輪結(jié)

26、構(gòu)。橡膠輪緣的滾輪常因結(jié)構(gòu)不合理，或橡膠質(zhì)量不佳或掛膠工藝不完善，使用不久就會(huì)發(fā)生擠裂，脫膠而破壞。為此。設(shè)計(jì)滾輪時(shí)，尺寸在橡膠輪緣兩側(cè)開(kāi)出15度的倒角，以留出承載后橡膠變形的空間，避免開(kāi)裂。另外，常在橡膠輪緣與金屬的結(jié)合部，將金屬輪面開(kāi)出多道溝槽，一增加橡膠與金屬的接觸面，強(qiáng)化結(jié)合牢度，避免脫膠。如下圖2-1圖 2-1 滾輪結(jié)構(gòu)尺寸及加工工藝5、 軸的設(shè)計(jì) 我選用45號(hào)鋼來(lái)制造軸承，45號(hào)鋼為 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼 ,硬度不高易切削加工。圖2-2為本次設(shè)計(jì)的軸類(lèi)機(jī)構(gòu)。圖2-26、 軸承的選擇 軸承分為滾動(dòng)軸承，滑動(dòng)軸承兩類(lèi) 滾動(dòng)軸承工作時(shí)，軸與軸承之間存在滾動(dòng)摩擦。其缺點(diǎn)是摩擦損耗較大，使用維護(hù)

27、較復(fù)雜。而滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)是（1） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhǎng)。 因此滑動(dòng)軸承在高速、精密結(jié)構(gòu)和低速重載、床、沖壓機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械中如高速精密機(jī)、沖壓機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用較多。7、絲桿設(shè)計(jì) 在機(jī)床上有一種部件是由細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)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(jī)床上面有螺紋的，叫絲杠。 按照國(guó)標(biāo)gb/t17587.3-1998及應(yīng)用實(shí)例： 滾珠絲桿（目前已基本取代梯形絲杠，已俗稱(chēng)絲杠）是用來(lái)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；或?qū)⒅本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，并具有傳動(dòng)效率高，定位準(zhǔn)確等特點(diǎn)；當(dāng)絲杠作為主動(dòng)體

28、時(shí)，螺母就會(huì)隨絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)角度按照對(duì)應(yīng)規(guī)格的導(dǎo)程轉(zhuǎn)化成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，被動(dòng)工件可以通過(guò)螺母座和螺母連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 滾珠絲杠螺母間因無(wú)間隙，直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)精度較高，尤其在頻繁換向時(shí)無(wú)需間隙補(bǔ)償。滾珠絲杠絲母間摩擦力很小，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)非常輕松。 滾珠絲杠與電機(jī)連接時(shí)中間必須加裝聯(lián)軸器以達(dá)到柔性連接。同步帶則可以直接用同步輪與電機(jī)出力軸連接。 滾珠絲杠副依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t17587.3-1998, 分為定位滾珠絲杠副(p)和傳動(dòng)滾珠絲杠副(t)兩大類(lèi).精度等級(jí)共分七個(gè)等級(jí),即1.2.3.4.5.7.10級(jí),1級(jí)精度最高.依次降低. 滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)一周螺母移動(dòng)的距離為一個(gè)螺距距離,如果是絲杠每轉(zhuǎn)一周螺母

29、移動(dòng)四個(gè)（或五個(gè)）螺旋線(xiàn)的距離，那么表示該絲杠是四線(xiàn)（或五線(xiàn)）絲杠，俗稱(chēng)四頭（或五頭）絲杠。 一般小導(dǎo)程滾珠絲杠都采用單線(xiàn)，中，大或超大導(dǎo)程采用兩線(xiàn)或多線(xiàn)。 絲杠的高效加工方法旋風(fēng)銑削絲杠 絲杠的高效加工旋風(fēng)銑是安裝在車(chē)床上與車(chē)床配套的高速銑削螺紋裝置，將旋風(fēng)銑安裝在車(chē)床中拖板上車(chē)床夾持絲杠完成低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，旋風(fēng)銑帶動(dòng)外旋刀盤(pán)硬質(zhì)合金刀具高速旋轉(zhuǎn)，完成切削運(yùn)動(dòng)。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(dá)到400m/min）加工效率快。并采用壓縮空氣進(jìn)行排屑冷卻。加工過(guò)程中切屑飛濺如旋風(fēng)而得名-絲杠旋風(fēng)銑?；瑒?dòng)絲杠副特點(diǎn)：1） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易由于滑動(dòng)絲桿副為宜般的絲桿、螺母所組

30、成故其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。制造簡(jiǎn)單2） 減速傳動(dòng)比大3） 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn);由于絲桿與螺母的嚙合是連續(xù)的而且同時(shí)嚙合的圈數(shù)較多，所以其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無(wú)噪聲。但低速或微調(diào)時(shí)會(huì)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。圖2-3 為本次設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要求簡(jiǎn)體。圖2-33、 計(jì)算與校核 焊接滾輪架的設(shè)計(jì)計(jì)算包括驅(qū)動(dòng)圓周力與支反力的分析的確定1、驅(qū)動(dòng)圓周力與支反力的分析及中心角的確定 圖3-1是單位焊接重量圓周力與中心角的關(guān)系曲線(xiàn)。兩條曲線(xiàn)都是用滾輪直徑，滾輪軸徑的標(biāo)準(zhǔn)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(guān)系作出的，但曲線(xiàn)1所用為圓錐滾子軸承，軸承的誘導(dǎo)摩擦因數(shù)f=0.02，滾輪處的滾動(dòng)摩擦因數(shù)：曲線(xiàn)2所用為滾動(dòng)軸承，f=0.1，。圓周力f1

31、是根據(jù)圖3-1算出的，所以該曲線(xiàn)反應(yīng)的是e=0時(shí)角對(duì)應(yīng)的最大值。 圖3-2是單位焊件重量支反力與中心角的關(guān)系曲線(xiàn)，關(guān)系曲線(xiàn)的建立條件與圖3-1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(shí)角對(duì)應(yīng)的最大值。 分析圖3-1和圖3-2可得出如下結(jié)論： 1）當(dāng)g一定時(shí)，在范圍內(nèi)，支反力和驅(qū)動(dòng)圓周力的變化較小。對(duì)滾動(dòng)軸承，圓周力約等于0.01g：對(duì)滑動(dòng)軸承，約等于0.02g：支反力=（0.5-0.6）g。即滾輪軸承無(wú)論采用滾動(dòng)的或滑動(dòng)的，都對(duì)值影響不大，但對(duì)值的影響較大。 2）當(dāng)由70增加到130時(shí)，主動(dòng)滾輪的驅(qū)動(dòng)圓周力將增加1倍。對(duì)滾動(dòng)軸承，=0.02g，對(duì)滑動(dòng)軸承，=g：支反力也增大了1倍，=1.2g。 3）當(dāng)時(shí)，支反力和驅(qū)動(dòng)圓周力急劇增大，在時(shí)達(dá)到崩潰值，因此角的許用上限應(yīng)小于130，一般不超過(guò)120 4）在同一值的情況下，若將滾輪軸上的滾動(dòng)軸承改為滑動(dòng)軸承，則驅(qū)動(dòng)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(dāng)角給定后，偏心距只有滿(mǎn)足式中： e-偏心距 d-工件直徑 -中心角 焊件才不