浅谈焊接滚轮架轴向窜动

西安技师学院 10G 焊接预备技师班 毕业论文 题目：浅谈焊接滚轮架轴向窜动 姓 名： 牛文垚 专 业： 焊接技术及自动化 学 号： 10JHG114 指导教师： 贾靖 时 间： 第 1 页 共 9 页1 目录 1 引言2 1.1 本课题研究意义 3 2.1 焊接滚轮架的轴向窜动 4 2.11 焊件产生轴向窜动的主要原因4 2.1.2 解决筒体轴向窜动的措施.5 3 实际验证6 4 结论7 参考文献8 致谢8 第 2 页 共 9 页2 浅 谈 焊 接 滚 轮 架 轴 向 窜 动 摘 要 依据焊接滚轮架上工件轴向运动的理论基础，提出了筒体在焊接中出现轴 向窜动的问题和分析了产生轴向窜动的主要原因，提出了防止工件轴向窜动的 防止措施。 关键词：焊接；主动轮；滚轮架；从动轮；窜动；电机，正反丝杠。 1 1 引言引言 焊接滚轮架在焊接生产中与焊接工序相配合，有利于实现焊接生产机械化， 自动化，有利于提高装配焊接质量，促使焊接生产效率提高的一种辅助装置和 设备。焊接滚轮架是借助主动滚轮与焊件之间的摩接力带动焊件旋转的变位机 械。 近年来，在筒形工件内外环缝的焊接中，组合式焊接滚轮架取代长轴式、 固定式等焊接滚轮架，获得了广泛的应用，但如何合理的控制其焊接时的轴向 窜动及主动轮的转速仍值得分析。组台式焊接滚轮架主要由主动轮座、从动轮 座、支架三部分组成。支架相当于机座，轮座坐在其上对工件起支承作用，其 中主动轮座还起驱动作用。这三部分自成独立单元，人们可利用其数量的协调 变化组合成能驱动各种长度、各种直径、不同重量筒形工件的焊接滚轮架。但 是，作为标准组台，是由两个支架和四个轮座组成的，其中至少有一个轮座是 主动轮座。 如图一所示： 第 3 页 共 9 页3 （图一） 我国颁布的焊接滚轮架的行业标准（ZBJ/T33003-1990）中规定：主动滚轮 的圆周速度应在 660m/h 范围内无级可调（无级调速就是转速平滑连续的变化， 而且可以在整个转速的调节范围内的任意一点都可以稳定运行） ，速度波动量按 不同的焊接工艺要求，要低于510，滚轮转速应稳定、均匀，不允许 有爬行现象（爬行 ： 在滑动摩擦副中从动件在匀速驱动和一定摩擦条件 下产生的周期性时停时走或时慢时块的运动现象。爬行是机械振动中自 激振动的一种形式。每一个爬行周期都分两个阶段:一个是能量的 贮存 ,另一个是能量达到临界值时的立即释放） 。按 GB150 规定制造的 筒体类工件在防轴向窜动滚轮架上进行焊接时，在整个焊接过程中允许工件的 轴向窜动量为3mm。 国外推出的防止焊件轴向窜动焊接滚轮架，能将焊件的窜动量控制在2mm 以内。我国近年来也有个别工厂生产过防窜动滚轮架，但在实用性和可靠性方 面，与国外产品相比还存在着差距。 1.1 本课题研究意义 焊接滚轮架的轴向窜动问题一直是各大企业及各使用者所关心的重要问题， 希望通过此次的讨论与分析、查阅资料、找出其窜动的原因，提出解决方案， 能够更好的制造出无窜动的滚轮架，同时也提高我们自己个人对于这方面的知 识，通过我们或者有这方面知识的师傅一起来分析、研究，提出更好的解决方 案或者更好的意见，有利于他人借鉴或者帮助分析。 第 4 页 共 9 页4 2.1 焊接滚轮架的轴向窜动 2.11 焊件产生轴向窜动的主要原因 如果滚轮和焊件都是理想的圆柱体，且各滚轮尺寸一致，并且其转动轴线 都在同一水平面内并与焊件轴线平行时，放在滚轮架上的焊件是不会产生轴向 窜动的，这是理想情况。但实际上是不可能做到的，尤其是焊件就不可能做到 理想中的圆柱体。 国内一些工厂采用在焊件端头硬顶的办法，这种办法对设备和焊件都有损 害，实属无奈。国外制作的防窜滚轮架，虽能满足要求，可惜价格较昂贵。 在焊接时容易出现的四个问题： 当筒体的形状为规则的圆柱体，但滚轮架的主动轮和从动轮没有安 装在同一水平线上时，滚轮也会对筒体产生轴向外力的作用，使筒 （图二） （图二） （图三） 体向安装水平面低的方向窜动。如图二所示，主动轮、从动轮的两 轴线不在同一水平面上，产生高度差 。 当筒体的形状为规则的圆柱体，但滚轮架的两个主动轮和从动轮的 轴线在水平面内不平行（呈圆锥形） ，两个滚轮也会对筒体产生轴 向的作用力使筒体产生窜动，如图三所示，其从动轮和主动轮就不 在一平面，互相不平行。 当筒体的形状为规则的圆柱体，三个滚轮都安装在同一平面上，而 另一个滚轮却不在同一平面上滚轮架运行时，滚轮对筒体产生轴向 外力，使筒体产生窜动，如图四中从动轮 1. 第 5 页 共 9 页5 （图四） （图五） 当筒体在焊接时，由于电机的不稳定转动，转动不均匀也可以使筒 体发生轴向的窜动（如爬行现象，电机转动的时快时慢） 。 2.1.2 解决筒体轴向窜动的措施 理论和实践都证明：影响焊件做轴向窜动的主要原因是滚轮各轴线与焊件 轴线的平行度，简体在旋转过程中产生一个轴向分力推动简体轴向缓慢移动。 因此，在制造和使用焊接滚轮架时，首先要尽量做到：主、从滚轮架都位于 同一中心线上。各滚轮的轴线都在一个水平面内且相互平行。滚轮间距相 等。 实际上，焊件在滚轮架上的轴向窜动，其焊件本身是在作螺旋运动，如能 采取措施，把焊件的左旋及时地改为右旋或将右旋改为左旋，直至焊件不再作 螺旋运动为止。 目前，已有三种执行机构可完成此任务： （1）顶升式执行机构 从动滚轮架地一侧滚轮可以做升降运动，使焊件轴 线发生偏移，同时也使焊件自重产生地轴向分量发生变化。这种调节方式其优 点是调节灵敏度较高，缺点是制造成本高，体积大，如图五所示：当筒体向箭 头 1 方向移动时，可让从动轮向箭头 2 方向提升。 （2）偏移式执行机构 从动滚轮架的两侧滚轮沿其垂直中心线可做同向偏 移，以此改变滚轮与焊件的轴向摩擦分力。这种调节方式其优点是灵敏度高， 但最大的缺点是对滚轮的磨损太大，如图六所示，两从动轮同时向箭头 1 方向 移动。 第 6 页 共 9 页6 （图六） （图七） （3）平移式执行机构 从动滚轮架的两侧滚轮可以同时垂直于焊件轴心线 做水平移动，从而达到调节焊件轴心线以及调节滚轮轴线夹角的目的。这种调 节方式其优点是稳定性好，制造成本低，结构简单，不占用额外的安装空间， 如图六中所示，两从动轮同时向垂直筒体轴线水平方向移动。 还有一种情况是： 当筒体的在焊接时的窜动量不是很大（12） ，可采 取将滚轮架的上机架向上倾斜 510左右，使其筒体的自身重力的一个分力 来减少或者递减它轴向的窜动力，如图七所示： （4）在焊接过程中要做到使焊件无级调速的平稳旋转，一般采用两种驱动 方式：直流调速和交流变频调速。由于直流调速存在着故障率高且成本也高的 缺陷，因而我们选择了交流变频调速。随着电子技术的发展，交流变频调速已 经完全能够满足各种吨位焊接滚轮架的需求。 为使焊接滚轮架的滚轮间距调节方便可靠，组合便利，所选用的工作方式 有两种：第一种是采用一根动力传动长轴来同时带动连个主动轮。还有一种方 法就是：采用主动轮单独驱动的设计方案，即每个主动轮单独利用一台电动机 和减速机构驱动。但是，这里要注意解决好各主动轮的同步问题，在选用电动 机和减速机结构上要尽量选用特性一致且经过实测的使用。在驱动方式上建议 使用一套驱动源，各个主动轮电动机并联的方式。 3 实际验证 第 7 页 共 9 页7 通过实际操作验证，在焊接时通体的转动速度缓慢时，可以将上支架倾斜 510，这样焊件转动一圈之后的轴向窜动量为 12，基本达到预期效果， 对焊件焊接的影响非常小。 平移式执行机构通过转动从动轮下方的正反丝杠转轮，调节从动轮之间的 距离，调节距离的方向由焊接时焊件的轴向窜动方向确定，通过调节滚轮的间 距从而达到调节焊件轴心线以及调节滚轮轴线夹角的目的，使焊件在焊接时轴 向窜动量减小，但不可能消除。 4 结论 防止焊件的轴向窜动是衡量防窜滚轮架是否实用的重要指标之一。 筒体的轴向窜动解决办法最好采用平移式执行机构。 主动轮的应采用交流变频调速，每个主动轮单独利用一台电动机和减速 机构驱动。 第 8 页 共 9 页8 参考文献 1、 成都大学学报(自然科学版) 第 1 3 卷第 2 期 1994 年 6 月 2、 东方电气评论 第 6 卷第 2 期 1992 年 6 月 3、 李佳慧.防轴向位移焊接滚轮架控制系统的设计与研究J.长春大学学报,1999. 4、 马杭 王政 朱亮 等.焊接滚轮架上筒体的轴向运动J.甘肃工业大学报,1993,19(4):12-16. 致谢 论文的最后，我想对我的恩师贾靖老师、马江涛老师、程连达老师表 示深深的敬意和真挚的感谢！贾老师在学术上的成绩一直使我敬慕不已