船舶導(dǎo)軌垂直雙面角焊機(jī)設(shè)計(jì)

船舶導(dǎo)軌垂直雙面角焊機(jī)設(shè)計(jì),船舶,導(dǎo)軌,垂直,雙面,角焊機(jī),設(shè)計(jì) 分 類(lèi) 號(hào) 密 級(jí) 寧 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 船舶導(dǎo)軌垂直雙面角焊機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 所在學(xué)院 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 11機(jī)自x班 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 2015 年 3 月 31 日 摘要：運(yùn)輸油氣運(yùn)輸中最主要的最快捷、經(jīng)濟(jì)、可靠的方法可以用于運(yùn)輸?shù)乃?，石油，天然氣，石油等，輸量，距離長(zhǎng)，安全性高，低成本的優(yōu)勢(shì)，在各國(guó)快速發(fā)展。運(yùn)輸業(yè)的主體，工程的核心工作是管口焊接。所以研究高效、性能可靠全自動(dòng)焊接機(jī)的位置具有十分重要的意義。 野外工作解決建設(shè)的自動(dòng)焊接的難題，開(kāi)發(fā)了一種軌道式焊接機(jī)，它的主要技術(shù)開(kāi)發(fā)，包括：新型走的機(jī)構(gòu)，焊頭揮桿機(jī)關(guān)，和機(jī)卡車(chē)，焊頭機(jī)械手。介紹的軌道式焊接機(jī)的構(gòu)造設(shè)計(jì)和焊接機(jī)控制，重點(diǎn)其結(jié)構(gòu)的特征，動(dòng)作原理，設(shè)計(jì)要點(diǎn)的設(shè)計(jì)分析和說(shuō)明。在現(xiàn)場(chǎng)，使用該功能向?qū)椒€(wěn)，可靠性高一直走，位置全焊接，其操作，低成本，適合我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)和勞動(dòng)者的技術(shù)水平保證的焊接質(zhì)量，提高了效率勞動(dòng)。 關(guān)鍵詞：軌道式焊接機(jī) ；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； ；機(jī)械手 Abstract: Pipeline transportation is the most important, quickest, economical and reliable method in petroleum transportation. It can transport water, crude oil, natural gas, oil product etc. It has a number of advantages: high transmission volumes, long distance, safety and cost-effectiveness, which is rapid developed in all the world. The subject of pipeline transportation is pipeline; the core of pipeline project is nozzle welding. So, it has very important significance to develop high efficient and reliable performance pipeline all-position automatic welding machine. An orbit pipeline welding robot has been developed to solve the problem of automatic welding during pipeline construction in the fields. Its key techniques consist of developing a new type of travel unit, welding torch as cillating unit, robot orbit and intelligent control system etc. The development work of the orbit pipeline welding robot mechanic system is introduced in the paper. The main illustration is about the system's structure，action principle，key points of design and machining technies and verifying calculation for selecting reduction gearbox with the wire feeder motor and the diameter of the wire-feed wheel. The application in fieldwork shows that the robot can trave1 along the orbit stably and reliably and carry through all-position welding. The welding is easy with low cost that is fit for fieldwork and worker in our country，guarantees the welding quality and improve working efficiency. Keywords: Orbital welding machine ；construction design ；pipeline； Manipulator Signature of supervisor: 目 錄 摘要 1 Abstract 2 1. 緒 論 5 1.1課題背景及研究意義 5 1.2船舶導(dǎo)軌垂直雙面角焊機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用 5 1.2.1焊接機(jī)的發(fā)展歷程 5 1.2.2焊接機(jī)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀 6 1.2.3焊接機(jī)技術(shù)展望 7 1.3船舶導(dǎo)軌垂直雙面角焊機(jī)的研究現(xiàn)狀 8 1.3.1船舶導(dǎo)軌垂直雙面角焊機(jī)國(guó)外研究現(xiàn)狀 8 1.3.2船舶導(dǎo)軌垂直雙面角焊機(jī)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 9 2.船舶導(dǎo)軌垂直雙面角焊機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 2.1自動(dòng)焊接機(jī)總體要求和技術(shù)指標(biāo) 11 2.2 自動(dòng)焊接機(jī)總體方案的確定 11 2.3 自動(dòng)焊機(jī)的設(shè)計(jì)基本思路 12 2.4小車(chē)行走機(jī)構(gòu) 12 2.4. 1 基本工作原理 12 2.4.2 行走機(jī)構(gòu)車(chē)體設(shè)計(jì)要點(diǎn) 13 2.4.3 行走機(jī)構(gòu)滾動(dòng)組件的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 13 2.5 焊絲送進(jìn)機(jī)構(gòu) 14 2.6 焊槍擺動(dòng)機(jī)構(gòu) 15 2.7 焊接軌道 15 2.8行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 16 2.8.1 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算 17 2.8.2 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 18 3 焊接小車(chē)行走機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng) 19 3.1 電機(jī)的選擇 20 3.2 減速器的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)比 21 3.3 送絲機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng) 21 3.3.1 送絲電機(jī)的選擇 21 3..3.2 減速器 23 3.4 焊槍姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng) 23 3.4.1 電機(jī)的選擇 23 4. 結(jié) 論 25 參考文獻(xiàn) 25 致 謝 26 1. 緒 論 1.1課題背景及研究意義 船舶焊接技術(shù)是我國(guó)的現(xiàn)代造船模式中的關(guān)鍵技術(shù)之一，船舶工業(yè)造船周期縮短永遠(yuǎn)的主題是“造船周期縮短一定提高生產(chǎn)效率，古人“工欲善那個(gè)事，首先利そ器”，先進(jìn)的造船效率焊接技術(shù)提高，船舶建造效率、降低成本、提高質(zhì)量的造船造船上的作用是不可輕視的，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效率的有效途徑。 采用先進(jìn)的船舶焊接技術(shù)也有效的船舶技術(shù)的設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)數(shù)控下料，小、中、閉閉上大，配合平面區(qū)分，曲面區(qū)分，平滑立體區(qū)分，管道法蘭焊接，型材零件裝焊接等工序和工程的焊接工程，同時(shí)也會(huì)影響的關(guān)系，焊接的產(chǎn)業(yè)鏈，鋼、金屬加工、金屬熱切割，焊材，溶劑，保護(hù)氣體，非破壞檢查，焊接接頭的性能和品質(zhì)評(píng)價(jià)，焊接電源，焊接能源，電子控制系統(tǒng)、焊接自動(dòng)化工裝，焊接輔器具和環(huán)境保護(hù)，焊接技能訓(xùn)練，焊接質(zhì)量管理和控制，焊接接頭的設(shè)計(jì)，焊接標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等，船舶焊接技術(shù)，船舶中占有重要的地位，是一項(xiàng)技術(shù)，專(zhuān)業(yè)性很高的系統(tǒng)工程。因此，我的兩個(gè)船舶的集團(tuán)公司的領(lǐng)導(dǎo)下，1986年結(jié)成了的船舶工業(yè)效率焊接技術(shù)指導(dǎo)小組，進(jìn)行了計(jì)劃，決策，指導(dǎo)，和諧，咨詢(xún)和信息交流等方面的有效的活動(dòng)順利結(jié)束的“十五”提出焊接技術(shù)的普及應(yīng)用效率的各項(xiàng)指標(biāo)，提高了我國(guó)的造船焊接技術(shù)水平?，F(xiàn)在，造船二氧化碳?xì)怏w保護(hù)半自動(dòng)焊接技術(shù)造船廠廣泛，它應(yīng)用率60～65 %。 1.2船舶導(dǎo)軌垂直雙面角焊機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用 1.2.1焊接機(jī)的發(fā)展歷程 1959年發(fā)售美國(guó)世界首次的Ultimate型飛機(jī)以來(lái)，工業(yè)機(jī)的數(shù)量在世界性的增加，通常焊接、涂裝、變薄拉伸、裝配、采集搬運(yùn)，檢測(cè)中，其中的半數(shù)，焊接機(jī)。重工業(yè)的很多領(lǐng)域中，大直徑環(huán)縫焊高勞動(dòng)強(qiáng)度的手工焊接，操作者來(lái)說(shuō)是嚴(yán)格要求的技能和集中力。由于人們焊接柔性與焊接生產(chǎn)量高的需求和高的要求，自動(dòng)焊接機(jī)很多工業(yè)領(lǐng)域，焊接速度提高，特別焊接質(zhì)量提供的可能性。到現(xiàn)在為止，焊接機(jī)，大致分為三代：第一代的基礎(chǔ)上再現(xiàn)一樣工作方式的焊接機(jī)，操作簡(jiǎn)單，不需要環(huán)境模型，示教修正的機(jī)械結(jié)構(gòu)誤差等特征，焊接生產(chǎn)大量使用，第二代一定傳感器信息基脫線編程焊接機(jī)；第三代，多種的傳感器進(jìn)入了，接受工作指令根據(jù)客觀環(huán)境編程的高智能手機(jī)。焊接機(jī)主要弧焊接作業(yè)。電弧焊接機(jī)被使用，二氧化碳和二氧化碳混合氣體保護(hù)和氬氮。焊接機(jī)的構(gòu)造型式，主要是多關(guān)節(jié)型，直角坐標(biāo)型，極坐標(biāo)型圓柱座標(biāo)型的4種。點(diǎn)焊機(jī)是直角坐標(biāo)型多；弧焊接機(jī)多關(guān)節(jié)型多。電弧焊接機(jī)機(jī)關(guān)一般比較焊接的復(fù)雜的工作，通常是5個(gè)以上的自由度?，F(xiàn)在的功能比較完善的焊接機(jī)是7個(gè)自由度。我國(guó)目前開(kāi)發(fā)的焊接機(jī)，一般都是在5個(gè)自由度。海外的提高工作（特別是大型工件）的焊接生產(chǎn)性十分重視，輔助設(shè)備自動(dòng)化水平，例如配備自動(dòng)更換噴嘴，供給電線，監(jiān)視弧和過(guò)程的異常等的機(jī)能的機(jī)構(gòu)。 早期的焊接機(jī)“柔性”，焊接途徑以及焊接參數(shù)實(shí)際工作條件的裝置，工作時(shí)存在明顯的缺點(diǎn)。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，人工智能的技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)也單一的單機(jī)大街再現(xiàn)型教導(dǎo)智能化為核心的很多傳感、智能化的柔性加工單位（系統(tǒng)）的方向。 1.2.2焊接機(jī)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀 最近20年來(lái)，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展顯著的焊接。世界范圍內(nèi)焊接是一種發(fā)生數(shù)兆美元的利潤(rùn)，廣泛的制造工業(yè)建筑、橋、汽車(chē)、航空、能源、造船、電子工業(yè)。還有更多的商業(yè)性工業(yè)機(jī)廣泛，制造業(yè)和裝配任務(wù)，例如材料過(guò)程，時(shí)/弧焊接、涂裝，機(jī)械零件裝配、噴漆處理及宇宙和海底促進(jìn)了焊接業(yè)的快速發(fā)展。近10年，日本，美國(guó)，俄羅斯，英國(guó)，法國(guó)等國(guó)也投入了大量的人力、物力焊接機(jī)的開(kāi)發(fā)工作，其中日本焊接機(jī)的進(jìn)展驚人的速度。日本從1978年開(kāi)始開(kāi)發(fā)點(diǎn)焊機(jī)，1980年開(kāi)發(fā)成功的第一個(gè)弧焊機(jī)。1981年日本生產(chǎn)的1500個(gè)焊機(jī)生產(chǎn)額達(dá)到了145億日元，是日本工業(yè)機(jī)的第6位到第2位?，F(xiàn)在，10家工廠每年1000以上的焊接機(jī)的能力。日本的發(fā)展和普及焊接機(jī)，1982年成立了全國(guó)機(jī)焊接研究委員會(huì)。另外，很多日本大企業(yè)，比如大阪變壓器公司在大阪，名古屋等，東京設(shè)立的焊接機(jī)的培訓(xùn)學(xué)校。1984年，豐田汽車(chē)公司對(duì)作業(yè)線1300的桌子安排了。2000年慶應(yīng)義塾大學(xué)M . Muramatsu等開(kāi)發(fā)的管轄內(nèi)微焊接機(jī)，90°彎曲內(nèi)走完成的焊接作業(yè)。日本原子力研究中心東芝公司共同開(kāi)發(fā)的內(nèi)激光焊接和切斷機(jī)。臺(tái)灣國(guó)立大學(xué)開(kāi)發(fā)的一個(gè)維修維護(hù)金屬焊接視覺(jué)傳導(dǎo)移動(dòng)焊接機(jī)。而且CCD相機(jī)能夠檢測(cè)出焊縫的位置測(cè)量數(shù)據(jù)操作指導(dǎo)焊接。目前世界上已經(jīng)70多種多萬(wàn)的焊接機(jī)在各種生產(chǎn)線焊接作業(yè)從事。數(shù)量和智能化的程度來(lái)看，日本的焊接機(jī)在世界上明顯的優(yōu)勢(shì)，占上美國(guó)和英國(guó)等的大量出口。在未來(lái)幾年，日本的焊接機(jī)的生產(chǎn)額飛速成長(zhǎng)。 我國(guó)在20世紀(jì)70年代末到研究焊接機(jī)，開(kāi)始慢。20多年的發(fā)展，焊接機(jī)技術(shù)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，積極地推進(jìn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近幾年我國(guó)工業(yè)機(jī)急速增加，年平均增長(zhǎng)率也在40%以上，焊接機(jī)的增長(zhǎng)率60%以上；2004年國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)突破1400臺(tái)、進(jìn)口機(jī)數(shù)量超過(guò)9000輛，其中大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域焊接；2005年我國(guó)機(jī)，超過(guò)了5000臺(tái)，亞洲人數(shù)僅占6%，遠(yuǎn)處的韓國(guó)的占15%，日本占69 %未滿(mǎn)遠(yuǎn)方。這是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度、經(jīng)濟(jì)總量明顯不一致的，這表明，中國(guó)的制造業(yè)的自動(dòng)化程度提高。并且，另一方面也反映了我國(guó)勞動(dòng)力成本低廉，制造業(yè)的自動(dòng)化水平以及工業(yè)機(jī)應(yīng)用程度的提高受到限制?，F(xiàn)在的焊接機(jī)的應(yīng)用難得的發(fā)展機(jī)遇。另一方面，隨著技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)的價(jià)格不斷下降，性能不斷提升；另一方面，勞動(dòng)成本持續(xù)上升，我國(guó)制造大國(guó)強(qiáng)國(guó)向上向制造，加工手段，質(zhì)量的提高和企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力，增強(qiáng)，這一切都預(yù)示著機(jī)應(yīng)用及發(fā)展前景空間巨大。 1.2.3焊接機(jī)技術(shù)展望 工業(yè)生產(chǎn)為了適應(yīng)系統(tǒng)的大，復(fù)雜的，動(dòng)態(tài)和開(kāi)放的方向發(fā)展的需求，發(fā)達(dá)國(guó)家加大力度，機(jī)的技術(shù)深入研究。技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，智能化控制技術(shù)技術(shù)發(fā)展的主要方向焊接機(jī)。現(xiàn)在焊接機(jī)是第一代重復(fù)操作型機(jī)第二代，傳感器的知覺(jué)判斷機(jī)發(fā)展，即現(xiàn)在的固定式飛機(jī)逐漸有調(diào)節(jié)器，肌肉的感覺(jué)和認(rèn)識(shí)機(jī)能的雙腳步行型機(jī)開(kāi)發(fā)活動(dòng)。多傳感器對(duì)情報(bào)的技術(shù)的應(yīng)用智能焊接機(jī)。早在1981年，第一次美國(guó)的HILARE很多傳感器信息應(yīng)用的世界的模型的移動(dòng)機(jī)，它充分利用視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、激光距離傳感器得到的信息，以確保其穩(wěn)定工作的未知的環(huán)境。韓國(guó)的Park Joong - Jo開(kāi)發(fā)的智能傳感器和處理的6個(gè)自由度數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)傳感器的自由度只測(cè)量數(shù)據(jù)的功能相比，性能。韓國(guó)漢陽(yáng)大學(xué)開(kāi)發(fā)了激光光學(xué)傳感器自由焊縫示教式自動(dòng)焊接機(jī)。隨著海洋石油和天然氣工業(yè)的發(fā)展和中國(guó)的海洋工程深海，水下干式焊接技術(shù)發(fā)展必須。挪威Sintef高壓焊接中心開(kāi)發(fā)了一套水中高壓干式保守系統(tǒng)，能夠從事1000m水深焊接，焊直徑8～42英寸，采用全自動(dòng)的軌道TIG焊接機(jī)，目前已完成334 m膝蓋上的焊接。英國(guó)的OTTO系統(tǒng)主要是焊接室和軌道TIG焊接機(jī)組成，整個(gè)系統(tǒng)采用光傳導(dǎo)和電腦監(jiān)視，135米水深實(shí)驗(yàn)，取得了滿(mǎn)意的焊接質(zhì)量，焊縫斷裂強(qiáng)度550 Mpa。焊縫跟蹤系統(tǒng)焊接機(jī)急速發(fā)展，越來(lái)越多的應(yīng)用去毛刺加工、粘合焊接。視覺(jué)控制技術(shù)，模糊控制技術(shù)、智能化控制技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，嵌入式控制技術(shù)等是未來(lái)發(fā)展焊機(jī)解決一些重要的技術(shù)。 1.3船舶導(dǎo)軌垂直雙面角焊機(jī)的研究現(xiàn)狀 1.3.1船舶導(dǎo)軌垂直雙面角焊機(jī)國(guó)外研究現(xiàn)狀 焊接廣泛應(yīng)用于各工序的領(lǐng)域，比如：油氣產(chǎn)業(yè)，原子力和熱能的工廠和化學(xué)工廠。船舶導(dǎo)游垂直兩面角焊接機(jī)采用熔化極外圓焊接技術(shù)，最早是20世紀(jì)60年代末期。MIG金屬ワイヤイナートガス保護(hù)焊接美國(guó)制造業(yè)40種焊接中的一種，它是一種連接的兩個(gè)不同的材料，特別是碳材料的經(jīng)濟(jì)的方法。美國(guó)CRC公司率先開(kāi)發(fā)成功了一種高效焊機(jī)系統(tǒng)，即CRC長(zhǎng)氣自動(dòng)焊接系統(tǒng)，保護(hù)1972年，該技術(shù)的應(yīng)用工程成功。最初只是焊槍車(chē)子走，焊接參數(shù)（焊接電流電壓，焊接速度等）全部手動(dòng)控制?，F(xiàn)在，生產(chǎn)外圓自動(dòng)焊接設(shè)備的美國(guó)CRC是公司外，德國(guó)VIETZ公司，美國(guó)MAGNATECH公司，荷蘭VERAWELD公司，英國(guó)Noreast公司，法國(guó)SERIMER DASA公司，意大利PWT公司等。CRC公司的智能化的P - 500，P - 600型和SERIMER DASA公司的雙槍焊機(jī)系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)的高技術(shù)水準(zhǔn)。到現(xiàn)在為止，CRC公司生產(chǎn)的P 300，P 400，標(biāo)準(zhǔn)普爾500和P 600 4機(jī)種的自動(dòng)焊接機(jī)。在標(biāo)準(zhǔn)普爾500和P 600雙焊頭自動(dòng)焊接機(jī)采用了以外，水冷式焊槍?zhuān)_(kāi)推絲線帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)和式焊接的過(guò)渡單元（CDT）的脈沖焊接電源，焊接參數(shù)編程儲(chǔ)藏方便交換控制卡片，根據(jù)焊接技術(shù)，以及焊接材質(zhì)變化的要求，隨時(shí)脫機(jī)程序。標(biāo)準(zhǔn)普爾500和P 600適用狹重疊焊接和廣闊的間隙列焊接，完成根焊接。提高生產(chǎn)效率的外單焊頭自動(dòng)焊接機(jī)40～50%。缺點(diǎn)是焊頭強(qiáng)制冷卻水，采用實(shí)際應(yīng)用許多不便。法國(guó)SERIMER DASA公司生產(chǎn)的Satur 2 nax Bug雙焊頭焊接機(jī)采用了其他、風(fēng)冷焊頭，開(kāi)推線式絲機(jī)構(gòu)和專(zhuān)用的脈沖焊接電源，電腦焊接程序控制單元和焊接車(chē)運(yùn)動(dòng)控制單元分置，網(wǎng)絡(luò)編程可以進(jìn)行，結(jié)束成根焊接，狹窄的縫隙重疊焊接和廣闊的間隙列的焊接。整體的性能和CRC的標(biāo)準(zhǔn)普爾500和P 600類(lèi)似。其缺點(diǎn)是雙焊接頭的樣子是單獨(dú)控制，計(jì)算機(jī)焊接程序控制單元和焊接車(chē)運(yùn)動(dòng)控制單位體積大一點(diǎn)。其中，CRC公司生產(chǎn)的自動(dòng)焊接機(jī)焊接50000公里。這些廠商的設(shè)備是各自的特點(diǎn)是形狀，控制方面，無(wú)非是計(jì)算機(jī)控制焊接參數(shù)和人工控制焊接參數(shù)的2個(gè)方法。 1.3.2船舶導(dǎo)軌垂直雙面角焊機(jī)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 近年來(lái)，工業(yè)不同部門(mén)等的化學(xué)工業(yè)、石油化學(xué)、原子能和石油的基礎(chǔ)性作用。我國(guó)建設(shè)始于20世紀(jì)70年代，焊接施工很長(zhǎng)一段時(shí)間都只是停留手工焊接，半自動(dòng)焊接的水平。這個(gè)自動(dòng)焊接機(jī)不位置功能焊縫。那是操作者必須觀察焊槍位置調(diào)整。如果操縱者不正確，焊接缺陷操作。所以焊縫位置追蹤全自動(dòng)焊接機(jī)出生。我國(guó)的事業(yè)發(fā)展很快，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自動(dòng)焊接機(jī)少。國(guó)內(nèi)的典型的自動(dòng)焊接機(jī)吸收國(guó)外先進(jìn)的自動(dòng)焊接機(jī)的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)的一些單位成功開(kāi)發(fā)出適用長(zhǎng)輸環(huán)焊縫工程的外周自動(dòng)焊接機(jī)，其中中國(guó)天然氣集團(tuán)公司工程技術(shù)研究院開(kāi)發(fā)了APW -Ⅱ型外圓自動(dòng)焊接機(jī)，石油的特殊施工機(jī)具研究所開(kāi)發(fā)的PAW 2000自動(dòng)焊接機(jī)代表。APW -Ⅱ型外圓自動(dòng)焊接機(jī)直流脈沖寬度流量調(diào)整后的基礎(chǔ)上，位移傳感檢測(cè)閉環(huán)控制為核心的硬件控制電路，自動(dòng)焊接過(guò)程中，焊接參數(shù)一樣的電流，電壓，焊接速度，焊頭的擊球速度，擺動(dòng)寬度，兩端逗留時(shí)間雙方的預(yù)先設(shè)定，各自實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。焊接機(jī)的性能更加適用輸組長(zhǎng)管道現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜情況，溝槽存在的同時(shí)，幅度沒(méi)錯(cuò)狀況等，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，都會(huì)獲得優(yōu)良的焊縫。APW -Ⅱ型外圓自動(dòng)焊接機(jī)使用，大口徑環(huán)焊接熱焊縫，填充，涵蓋面堆焊焊縫。PAW 2000套設(shè)備自動(dòng)電焊機(jī)焊接轎車(chē)，環(huán)狀可拆式的軌道，電腦自動(dòng)控制柜，手操作箱，計(jì)算機(jī)和其他一些輔助零件構(gòu)成。車(chē)一輛焊接工事根焊接的功能，填充覆蓋，熱焊焊接面焊接的功能。 2.船舶導(dǎo)軌垂直雙面角焊機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1自動(dòng)焊接機(jī)總體要求和技術(shù)指標(biāo) 全自動(dòng)焊接位置相對(duì)固定的情況下，借助機(jī)械、電氣的方法焊接設(shè)備焊槍沿著焊縫環(huán)繞管壁運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接。自動(dòng)焊接機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)平焊，立焊接，水平和仰焊的焊接全位置和大型的全位置焊接。設(shè)計(jì)書(shū)自動(dòng)焊接機(jī)的基本要求應(yīng)滿(mǎn)足滿(mǎn)足預(yù)期功能的前提下，性能好，效率高、重量輕、低成本、使用預(yù)定期間內(nèi)安全可靠，操作方便、維修簡(jiǎn)單和造型等。全位置自動(dòng)焊接機(jī)要求緊湊的構(gòu)造，同時(shí)要求控制精密，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)焊接是機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的高度集成。這個(gè)自動(dòng)焊接機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)如下： （1）行走機(jī)構(gòu)速度范圍：200毫米/ min～2000毫米/ min；調(diào)整交貨增量：10毫米/ min；調(diào)整精度：設(shè)定值的±1%或±20毫米/ min的最大值， （2）橫模塊調(diào)整速度：30～300毫米/ min， （3）高度模塊調(diào)整速度：20 ~ 180毫米/ min， （4）傾角模塊調(diào)整速度：±5～45°/ s， （5）夾角模塊調(diào)整速度：±0.25～500°/ s， （6）線機(jī)關(guān)速度范圍：5000～15000毫米/ min， （7）機(jī)械行程：橫模塊100毫米，高度模塊100毫米，而設(shè)置的> 60毫米的 手動(dòng)調(diào)節(jié)范圍傾角模塊±90°；夾角模塊±0.5～30° 2.2 自動(dòng)焊接機(jī)總體方案的確定 全位置自動(dòng)焊接機(jī)是機(jī)械系統(tǒng)和微電腦智能控制系統(tǒng)組成，機(jī)械系統(tǒng)是全位置自動(dòng)焊接機(jī)的執(zhí)行系統(tǒng)。焊接施工現(xiàn)場(chǎng)施工也野外作業(yè)，而且環(huán)境比較惡劣，一般施工周期也比較長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)的要求，以滿(mǎn)足，達(dá)到焊接質(zhì)量的提高以及勞動(dòng)效率，本設(shè)計(jì)自動(dòng)焊接機(jī)要求重量、體積小，操作簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試和維護(hù)方便，已故的全位置自動(dòng)焊接機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，焊接和轎車(chē)軌道兩部分，其中以下的模塊：焊接轎車(chē)走機(jī)構(gòu)，橫向調(diào)整機(jī)構(gòu)，高度調(diào)整機(jī)構(gòu)，角度調(diào)整機(jī)構(gòu)，焊頭揮桿機(jī)構(gòu)、送絲機(jī)構(gòu)。焊接轎車(chē)安裝焊接夾具機(jī)構(gòu)軌道上沿著驅(qū)動(dòng)焊頭管壁外徑作圓周運(yùn)動(dòng)，車(chē)，橫搖機(jī)構(gòu)和高度調(diào)整機(jī)構(gòu)焊頭的旁邊實(shí)現(xiàn)揮桿跟蹤和上下移動(dòng)。絲送裝置也是作弊焊接車(chē)，并與焊接車(chē)絕緣，方便交換絲，提高工作效率。機(jī)床采用主要部件，強(qiáng)度高，輕巧的鋁合金2 A 16加工，從而滿(mǎn)足機(jī)器重量輕，強(qiáng)度。 2.3自動(dòng)焊機(jī)的設(shè)計(jì)基本思路 自動(dòng)焊接機(jī)的設(shè)計(jì)采用以下的基本的考方： 移動(dòng)車(chē)①焊接：焊槍自動(dòng)車(chē)走，而且實(shí)現(xiàn)的焊頭的位置的上下左右調(diào)整及焊槍角度調(diào)整。導(dǎo)軌②：焊接車(chē)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)行車(chē)軌道。軌道進(jìn)行簡(jiǎn)單的等，安裝時(shí)的正確定位。③焊接機(jī)械手：焊接機(jī)械手的支持實(shí)現(xiàn)焊炬。穿脫方便，穩(wěn)定性。 2.4小車(chē)行走機(jī)構(gòu) 2.4. 1 基本工作原理 行走機(jī)構(gòu)采用齒輪驅(qū)動(dòng)方式。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪主要來(lái)自旋轉(zhuǎn)，介輪和軌道上的齒輪嚙合，導(dǎo)游是固定待焊接的外徑使沿著走下去轎車(chē)外徑滾動(dòng)。走轎車(chē)確保導(dǎo)游行走的時(shí)候，經(jīng)常軌道邊緣平行，其車(chē)輪接觸面軸尺寸和接觸面設(shè)計(jì)軌道幅度和同尺寸間隙配合方式。這樣一旦作為導(dǎo)游的坡口焊位置確定，行駛的車(chē)也相對(duì)位置固定錐。 夾緊機(jī)車(chē)走在鐵軌一起動(dòng)態(tài)連接布。如圖1所示，夾緊機(jī)構(gòu)的固結(jié)軸壓緊輪和幻燈片和車(chē)身的連接，和螺母位置設(shè)置高度尺寸成為固定，使模塊，夾緊螺絲通過(guò)滑動(dòng)板忍受擋，從而滑塊驅(qū)動(dòng)壓緊輪軸方向運(yùn)動(dòng)，并且它與鐵軌端面的內(nèi)錐面一直是固結(jié)狀態(tài)。 圖2-1 夾緊機(jī)構(gòu)示意圖 2.4.2 行走機(jī)構(gòu)車(chē)體設(shè)計(jì)要點(diǎn) 轎車(chē)是前、后2套導(dǎo)游同時(shí)滾動(dòng)車(chē)輪套件，如果后面車(chē)輪和軌道密切接觸的，那么前一套輥可以離開(kāi)導(dǎo)游滾動(dòng)面（3個(gè)從平面點(diǎn)確定），這點(diǎn)分析，安裝前輪部分的車(chē)身設(shè)計(jì)活動(dòng)的車(chē)身，如圖2所示。現(xiàn)在的輪確實(shí)沒(méi)有軌道滾動(dòng)面接觸的時(shí)候，能調(diào)整的前輪部分的活動(dòng)不同，車(chē)身，前輪也接觸良好，保證齒輪的間隙，另外的設(shè)計(jì)要求滿(mǎn)足。 圖2-2 行走機(jī)構(gòu)示意 2.4.3 行走機(jī)構(gòu)滾動(dòng)組件的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 走路的機(jī)關(guān)車(chē)組裝，滾動(dòng)模塊圖3一樣的結(jié)構(gòu)形式。這樣組裝時(shí)，首先車(chē)輪，輥軸，間隔的組套和側(cè)軸承組裝成音響，對(duì)面軸承饢車(chē)身體，并且，那個(gè)孔的軸承組件壓入（注意：車(chē)輪的最大直徑不超過(guò)軸承的外徑）。這個(gè)方式組裝容易，保證前后輪的位置，精度；車(chē)體的軸承倉(cāng)損害（車(chē)身材料的選擇鋁合金），下降了勞動(dòng)強(qiáng)度簡(jiǎn)化裝配工藝。 圖2-3 行走機(jī)構(gòu)滾動(dòng)組件示意 2.5 焊絲送進(jìn)機(jī)構(gòu) 一般可分為兩朵進(jìn)給機(jī)構(gòu)和四輪進(jìn)給機(jī)構(gòu)，整個(gè)空間的限制，采用二輪送糸機(jī)構(gòu)。級(jí)機(jī)關(guān)主要南送絲電機(jī)、固結(jié)機(jī)構(gòu)，電線管等構(gòu)成的導(dǎo)游。它的工作原理：送絲馬達(dá)驅(qū)動(dòng)主要送線輪和其主要通過(guò)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，主要，從鹵輪嚙合中壓緊輪，電線經(jīng)管通過(guò)導(dǎo)游兩輪的中間，焊頭的線被整備比較重，所以焊接過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)的卡絲現(xiàn)象。鋼絲進(jìn)給機(jī)構(gòu)圖4所示。 圖2-4 焊絲送進(jìn)結(jié)構(gòu)示意 焊接技術(shù)要求不同，一般的進(jìn)給速度v =線12 . 5米/ min；備用線電機(jī)輸入速度選擇n 1 = 9 390 r / min；額定輸出P = 11 kW；假設(shè)走線輪直徑D = 20毫米；放緩減速比 i = 1 / n n n 1 / 2 = v /（πD）= 9 390 r / min÷[ 12 500毫米/ min÷（π×20毫米）”47.2？ 電機(jī)說(shuō)明書(shū)配減速箱的減速比比較近的規(guī)格只有1 : 33和1 : 53。如果選i = 1 : 53減速箱， 實(shí)際上進(jìn)給速度v =線1 / i n /（πD）= 9歲/ min 390 + [ 53÷（π×20毫米），11132毫米/ min，28 . 2米/ min，滿(mǎn)足使用要求。 2.6 焊槍擺動(dòng)機(jī)構(gòu) 的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)主要是一個(gè)擊球中心傳感器，高速步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)和焊頭支持機(jī)構(gòu)的構(gòu)成。性能的好壞直接影響焊縫成形。焊接技術(shù)要求不同，焊頭揮桿到兩端時(shí)一定的時(shí)間，逗留時(shí)間短（通常O . 5秒）。擺動(dòng)機(jī)構(gòu)其實(shí)是一個(gè)空閑的往返直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，采用高速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，那個(gè)間隙，電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)。 擺動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)原理，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)接頭的滾珠絲杠，電機(jī)到口機(jī)器底座固定行駛的車(chē)，已故的螺絲回轉(zhuǎn)在幻燈片螺絲螺母作軸直線運(yùn)動(dòng)，焊頭支持機(jī)構(gòu)和幻燈片，導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)焊頭的樣子運(yùn)動(dòng)。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的焊頭的鐘擺幅度±25毫米，確定滑動(dòng)的有效行程60毫米。 2.7 焊接軌道 沿著軌道外周管卡槍口，其作用支座焊接轎車(chē)，導(dǎo)游利用齒輪傳動(dòng)原理焊接轎車(chē)的運(yùn)動(dòng)。 軌道進(jìn)入卡管，車(chē)的行車(chē)和位置焊接的專(zhuān)用機(jī)構(gòu)。其軌道結(jié)構(gòu)直接影響到焊接的轎車(chē)走平穩(wěn)度和位置度，甚至影響焊接質(zhì)量，軌道結(jié)構(gòu)下列要求應(yīng)滿(mǎn)足： （1）的裝拆方便，易于定位， （2）的結(jié)構(gòu)合理，重量輕， （3）一定的強(qiáng)度和硬度、耐磨、耐腐蝕。 現(xiàn)在，在國(guó)內(nèi)外的軌道設(shè)計(jì)無(wú)非兩種；剛性軌道和柔性軌道。剛性的軌道，軌道的主機(jī)剛度很大，不易變形。撓性軌道相對(duì)剛性軌道來(lái)說(shuō)。剛性軌道定位準(zhǔn)確，裝卡時(shí)變形小，焊接轎車(chē)可以確保走平穩(wěn)，焊槍徑向調(diào)整小，重量很大，裝拆不航班。柔性軌道拆方便，重量輕，精度相對(duì)高剛性軌道。 焊接轎車(chē)和軌道的驅(qū)動(dòng)方式，齒輪傳動(dòng)鏈傳動(dòng)，摩擦傳動(dòng)。一般鏈傳動(dòng)鏈抖動(dòng)造成運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性無(wú)法保證也說(shuō)不定，摩擦傳動(dòng)比驅(qū)動(dòng)，不容易旋轉(zhuǎn)。這兩種驅(qū)動(dòng)要求不能滿(mǎn)足，所以使用齒輪傳動(dòng)為宜。 具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，軌道上的牙齒，牙齒的加工方面相當(dāng)于齒輪傳動(dòng)，貨架，將其加工外，牙齒的軌道，就像大直徑的固定齒輪。上述分析和實(shí)際工程必要，選擇合適的柔性軌道，驅(qū)動(dòng)方式選擇齒輪齒條（側(cè)歯）傳動(dòng)。這樣，在軌道上側(cè)歯加工容易和安裝，也走機(jī)構(gòu)的方案合。以上通過(guò)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)功能作出的。 本研究設(shè)計(jì)的軌道采用或環(huán)狀軌道分，其結(jié)構(gòu)形式圖5表示。軌道裝卡管奉獻(xiàn)走路和位置焊接轎車(chē)專(zhuān)用的機(jī)構(gòu)，軌道結(jié)構(gòu)直接影響到焊接的轎車(chē)行走的穩(wěn)定性和位置度到焊接質(zhì)量的影響。其軌道的基本要求是：裝拆方便，容易位置，結(jié)構(gòu)合理，光的質(zhì)量；一定的強(qiáng)度和硬度、耐磨、耐腐蝕。 軌道對(duì)稱(chēng)的3個(gè)位置待焊管徑塊，通過(guò)走車(chē)卡齒輪嚙合圈操軌道上，以確保焊接丸管同心，另外的管直徑為了適應(yīng)。軌道2小時(shí)半環(huán)組成，其連接方式是如圖5所表示。考慮到2小時(shí)半環(huán)組式樣的位置要準(zhǔn)確，各自在破碎的方面距離兩端面軸26毫米的圓周上制作定位銷(xiāo)，各自的距離兩端麗軸距離14毫米的圓周上六角螺栓連接。雙方的加工容易，而且保證裝卡方便。 圖2-5 軌道結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 2.8行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 最大行走速度 2400mm/min 平均焊接速度 300mm/min 2.8.1 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算 圖2-6 行走機(jī)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖 按整個(gè)焊接小車(chē)全部質(zhì)量施加于行走齒輪考慮，w=15kg，行走齒輪為17齒，模數(shù)為l.5mm。分度園直徑為 d=mz=17×1.5=25.5mm 因此，焊接小車(chē)的重力矩為 摩擦力情況: 當(dāng)行走小車(chē)處于水平位置時(shí)摩擦阻力主要來(lái)源于四個(gè)支撐在軌道體上的支撐輪。滾動(dòng)摩擦系數(shù)為0.03，軌道本體寬度為140mm，那么滾動(dòng)摩擦負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 美國(guó)見(jiàn)塞德公司生產(chǎn)的減速器，其恒定轉(zhuǎn)矩為24N·m，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:，效率為93%，減速比 因此換算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩T為 2.8.2 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 由于焊接小車(chē)的行走齒輪與齒圈嚙合實(shí)際上等效于焊接小車(chē)上的行走齒輪固定不動(dòng)，而驅(qū)動(dòng)質(zhì)量為15kg的齒條。那么此時(shí)，當(dāng)量齒圈的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算方法如下:行走齒輪的周長(zhǎng)L=πd=80mm，由于減速比為1:100，電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，行走齒輪轉(zhuǎn)0.01圈，其線位移為0.01×80=0.8mm，根據(jù)線位移脈沖當(dāng)量的定義可知，電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，齒條前進(jìn)的位移為: 因此焊接小車(chē)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 根據(jù)動(dòng)能定律，換算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 而與電機(jī)直聯(lián)的減速器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 因此換到電機(jī)軸上的等數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 3 焊接小車(chē)行走機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng) 常用的機(jī)械傳動(dòng)零件螺旋運(yùn)動(dòng)、齒輪、時(shí)機(jī)腰帶，皮帶傳動(dòng)和各種非線性高速驅(qū)動(dòng)部件等。其主要功能是傳達(dá)和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。所以，實(shí)際上是一種扭矩，速度變換器，其目的是致動(dòng)器之間轉(zhuǎn)矩控制和旋轉(zhuǎn)方向匹配。機(jī)械傳動(dòng)元件伺服系統(tǒng)的伺服特性有很大的影響，特別是驅(qū)動(dòng)的類(lèi)型，驅(qū)動(dòng)方式、傳動(dòng)剛性和驅(qū)動(dòng)的信賴(lài)性是機(jī)電一體化系統(tǒng)的精度，安定性和高速反應(yīng)性影響巨大，因此，設(shè)計(jì)和選擇傳動(dòng)間隙較小，精度高，體積小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、接力扭矩大的驅(qū)動(dòng)部件。對(duì)工作機(jī)中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，要求實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的變換，要求能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的變換。也就是說(shuō)是可以實(shí)現(xiàn)的圓周運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)，來(lái)回?cái)[動(dòng)的轉(zhuǎn)換，可以實(shí)現(xiàn)又圓周運(yùn)動(dòng)和扭矩和線性驅(qū)動(dòng)力的轉(zhuǎn)換。信息機(jī)中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，主要的要求是運(yùn)動(dòng)的變換功能只克服，慣性力和各種摩擦阻力和小規(guī)模的負(fù)荷只。司空見(jiàn)慣的傳動(dòng)：螺桿螺母、齒輪、齒輪齒條、連鎖連鎖，帶驅(qū)動(dòng)，滾床，杠桿機(jī)構(gòu)，鏈接機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，摩擦輪、方向節(jié)、車(chē)軸，蝸輪蝸桿或間歇機(jī)構(gòu)等。 近年來(lái)，不通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)而直接的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)荷的“D·D”廣泛應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用，這個(gè)技術(shù)低速高扭矩伺服電機(jī)考慮負(fù)荷的非線性和禍綜合性等因素的影響，執(zhí)行電機(jī)。但是，從整體，機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求有以下幾個(gè)方面。 精密性：①機(jī)電一體化產(chǎn)品，按照其性能的適當(dāng)?shù)木芏鹊奶岢鲆螅? 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求越來(lái)越高精密度。 ②高速化：產(chǎn)品的工作效率高，直接與機(jī)械傳動(dòng)零部件的運(yùn)動(dòng)的速度相關(guān)，所以機(jī) 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精度要求高速運(yùn)動(dòng)能適應(yīng)。 ③小型化，輕量化機(jī)電一體化精細(xì)化、高速化的發(fā)展必須追尋那個(gè)傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)小型化，輕量化的靈敏度提高運(yùn)動(dòng)，縮小沖擊，能源消費(fèi)減少。 機(jī)械電子機(jī)器驅(qū)動(dòng)的基本要求：精密化、高速化，小型化，輕量化，因此設(shè)計(jì)自動(dòng)焊接機(jī)各部分傳動(dòng)時(shí)，滿(mǎn)足使用要求的前提下，盡量上述的基本符合要求。 焊接車(chē)輛的簡(jiǎn)稱(chēng)，實(shí)現(xiàn)其焊接車(chē)沿著走機(jī)構(gòu)焊頭管周運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力機(jī)關(guān)，焊接點(diǎn)焊接速度焊接車(chē)的行車(chē)速度。因此，焊接車(chē)步行十分平穩(wěn)且機(jī)關(guān)完成后，焊接過(guò)程后，要求從車(chē)行程快速焊接。 3.1 電機(jī)的選擇 焊接車(chē)設(shè)計(jì)要求和軌道裝拆比較方便，這樣，焊接的車(chē)的質(zhì)量要求自然是輕的，如果不考慮，焊接工較為輕松的車(chē)搬運(yùn)焊接，本身的質(zhì)量不超過(guò)l 0公斤左右，加上考慮線盤(pán)的品質(zhì)（1.0的線一盤(pán)質(zhì)量5kg）所以，焊接車(chē)總質(zhì)量約15公斤左右。各行走電機(jī)減速齒輪 圖3-1 行走機(jī)構(gòu)示意圖 前面說(shuō)的己焊接車(chē)的行車(chē)走在其軌道上的牙齒咬合中，為了實(shí)現(xiàn)圈，全體的行車(chē)裝置的最后的輸出元件齒輪。選定齒輪的模塊m = 1.5毫米（利用齒輪驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)度理論，這個(gè)模塊絕對(duì)滿(mǎn)足使用要求），滿(mǎn)足根切的前提下任意的選定齒輪齒數(shù)，這里選Z = 20，齒輪分度圓直徑： mz = = 30毫米德 如果最大的焊接速度是30米的S的話，走的齒輪的轉(zhuǎn)速為n /πd = v = 60 19.1 r / min。v——焊接耐次的速度（毫米/ 如果焊接時(shí)，整個(gè)焊接車(chē)的質(zhì)量完全走齒輪傳動(dòng)，無(wú)需摩擦阻力和電克服 纜繩的重力，齒輪的輸出扭矩走： k———安全系數(shù) 取k=2 d0———行走輪分度圓直徑(mm) G一一一焊車(chē)質(zhì)量(kg) g—重力加速度，9.8m/s2 因此上行走齒輪的輸出力矩為4.41N·m，轉(zhuǎn)速為19.lr/min，行走齒輪與減速器的輸出軸相聯(lián)，則減速器的輸出轉(zhuǎn)速為19.lr/min，輸出力矩為4.4lN·m。 電機(jī)的輸出軸與減速器相聯(lián)。一般的交、直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，中間需要配有較大降速比的減速器。交流步進(jìn)電機(jī)一般體積較小，價(jià)格低，工作可靠，可做成全密封式，之所以在工業(yè)領(lǐng)域得以大量應(yīng)用，還在于交流變頻技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。 直流電機(jī)控制簡(jiǎn)單，低速性能好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，存在碳刷需要經(jīng)常的維護(hù)?；诮涣魉欧姍C(jī)的優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)選用了松下生產(chǎn)的交流伺服電機(jī)，通過(guò)查產(chǎn)品樣本，符合要求的交流伺服電機(jī)功率為50W，額定轉(zhuǎn)速為3000r/min，額定輸出力矩為0.16N·m。 3.2 減速器的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)比 由上述計(jì)算知，減速器的輸出轉(zhuǎn)速為19.lr/min，而電機(jī)轉(zhuǎn)速為3000r/min。若選擇減速器的傳動(dòng)比為i=100:1，那么減速器的輸入轉(zhuǎn)速為1900r/min，所以對(duì)電機(jī)需進(jìn)行變頻調(diào)速控制，使其工作轉(zhuǎn)速在1000r/min一2000r/min之間。減速器的傳動(dòng)比為100:1，又要求其體積較小，可選擇美國(guó)貝塞德公司生產(chǎn)的行星輪減速器。電機(jī)的輸出力矩為0.16Nm，那么減速器的輸出力矩為: η——減速器傳動(dòng)效率，選90% i——傳動(dòng)比 M——電機(jī)的輸出力矩，M電機(jī)=0.16N·m M=0.9×0.16×100=14.4N·m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于4.41N·m。 3.3 送絲機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng) 3.3.1 送絲電機(jī)的選擇 這里選擇送絲機(jī)構(gòu)安裝在焊車(chē)上，隨焊車(chē)一同相對(duì)于管口運(yùn)動(dòng)，送絲機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)性直接影響焊接電弧的穩(wěn)定。送絲轉(zhuǎn)壓緊轉(zhuǎn)減速番送絲電機(jī)捍絲出口岸絲人口 圖3一2送絲機(jī)構(gòu)示意圖 焊接電流電壓的大小和線徑問(wèn)題，目前市場(chǎng)上一般的實(shí)心焊絲直徑0.8毫米，1.0、1.2mm。線徑較大，必要的焊接電壓高，焊接電流比較大，水滴狀過(guò)渡，焊接滴太大了，熔深大，不易控制。焊絲直徑時(shí)間，低電壓、電流，轉(zhuǎn)移矩路，電弧不斷電弧，電弧，消去弧的循環(huán)中，焊縫熔池同時(shí)也有熔化、擴(kuò)張，凝固的交替反復(fù)中，因此，流熔池困難，而且燈絲的自己節(jié)的作用弧和弧焊接作業(yè)的重復(fù)燃燒，把握全位置焊接。但是如果鋼絲細(xì)致，能量低的線，可能會(huì)出現(xiàn)局部未溶融現(xiàn)象。因此，使用1 . omm直徑的電線合適。 φ1.0的鋼絲選用，如果焊接電流220一230 A的場(chǎng)合，進(jìn)給速度約8米/ min線。如果選線輪直徑d = 30毫米（直徑小貿(mào)易磨損），線速度V2信號(hào)噪聲口min，那么送線輪的旋轉(zhuǎn)速 焊絲在行進(jìn)過(guò)程中，會(huì)受到來(lái)自于送絲管、導(dǎo)電嘴、送絲盤(pán)的摩擦阻力，一般情況下整個(gè)阻力之和約為ΣF =12N，考慮到還有其它不可遇見(jiàn)的因素，那么阻力矩 M—阻力矩K K—安全系數(shù)，K=2 ΣF—阻力和 d一送絲輪直徑 這樣可以計(jì)算出，送絲輪的轉(zhuǎn)速為84.88r/min，轉(zhuǎn)矩為0.36N·m，從控制的角度出發(fā)，同樣選擇松下50W，額定轉(zhuǎn)速為3000r/mln，額定轉(zhuǎn)矩0.16N·m的電機(jī)。 3..3.2 減速器 減速器輸出端子線輪環(huán)環(huán)相扣，輸入終端和電動(dòng)機(jī)聯(lián)想的話，那定轉(zhuǎn)矩區(qū)電機(jī)通過(guò)工作，頻率控制技術(shù)，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)達(dá)到1000歲/ min。為此首次定減速器的傳動(dòng)比12.5：l i =這樣的傳動(dòng)比減速機(jī)也滿(mǎn)足使用要求又小型尺寸只有，自己設(shè)計(jì)，定型產(chǎn)品的選項(xiàng)。選擇二級(jí)齒輪傳動(dòng)，齒輪的模塊選擇o . 5毫米（滿(mǎn)足強(qiáng)度要求）設(shè)計(jì)的減速器速比12.5 - 1。全體絲機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，要求焊接時(shí)為了避免干涉整個(gè)系統(tǒng)必須焊接電源絕緣，以此為機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要重視。 3.4 焊槍姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng) 焊接過(guò)程中，不斷地調(diào)整焊頭對(duì)焊縫的上下左右的位置。另外，焊縫的比較寬的焊頭，需要頻繁往返振幅，保證堆焊寬度。焊接結(jié)束的，旋轉(zhuǎn)焊槍角度清除放飛焊頭氣蓋內(nèi)的焊接渣。因此，設(shè)計(jì)焊槍姿勢(shì)調(diào)整機(jī)構(gòu)。 3.4.1 電機(jī)的選擇 焊頭需要頻繁往返擺動(dòng)，而且搖動(dòng)的頻率直接影響焊縫成形，外觀要求驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)秀的高速反應(yīng)性的快速啟動(dòng)，既能迅速停止要求驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是非常好的固定裝置性能，即在外力作用，所以工作時(shí)的移動(dòng)。那時(shí)的滾動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的慣性力矩?cái)?shù)值更高、步進(jìn)高頻率，不通電時(shí)，自由的目標(biāo)。通電運(yùn)行自鎖定位功能，每轉(zhuǎn)內(nèi)響應(yīng)誤差不會(huì)累積下旋轉(zhuǎn)。在動(dòng)態(tài)特性不求高時(shí)，直接開(kāi)環(huán)運(yùn)行，位置精度滿(mǎn)足要求，特別是五相，步進(jìn)電機(jī)、步距角小，起動(dòng)特性好，比較適合頻繁反轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)可以選擇日本Mycom公司生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)，那個(gè)靜力矩o點(diǎn)八三N?m，慣性力矩0.28公斤·厘米。焊頭的成色，輕，一般是在約o . 5公斤，從后面的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)ウオームド= 14毫米來(lái)說(shuō)，怎樣的原因，考慮其靜力矩足以滿(mǎn)足使用要求（左右旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制對(duì)另外焊頭焊縫的左右位置）。 焊頭的上下調(diào)整機(jī)構(gòu)控制焊頭口焊縫的半徑方向的距離，即控制焊絲干長(zhǎng)。焊槍的過(guò)程中，上下調(diào)整量大也沒(méi)有頻繁，同樣的要求調(diào)整機(jī)構(gòu)更好的高速啟動(dòng)和停止性能。這樣的場(chǎng)合，上下調(diào)整電機(jī)也選擇步進(jìn)電機(jī)，那個(gè)靜力矩為0.42 N?m，慣性力矩o . 11公斤·c㎡、。 焊槍角度調(diào)整的過(guò)程中，不需要，只要先預(yù)先設(shè)定好。不需要驅(qū)動(dòng)力，從結(jié)構(gòu)上滿(mǎn)足要求而已。 4. 結(jié) 論 船舶運(yùn)輸是一種經(jīng)濟(jì)、安全的運(yùn)輸方式，能使用的運(yùn)輸水，石油，天然氣，石油等，輸量，距離長(zhǎng)，安全性高，低成本的優(yōu)勢(shì)，各舊快速發(fā)展。我國(guó)是“石油天然氣的建設(shè)，形成運(yùn)輸網(wǎng)”的發(fā)展戰(zhàn)略，“十一五計(jì)劃”的發(fā)展。今后10年，我國(guó)建設(shè)l 4條油氣運(yùn)輸形成，兩縱兩橫，四，五氣樞紐，庫(kù)”，總長(zhǎng)超過(guò)萬(wàn)公里的油性管輸模式。建設(shè)地域跨度大，沿線的工程的嚴(yán)酷的環(huán)境，加上運(yùn)輸慢慢高壓（7.5 MPa），（大口徑φ1420 ram）方向發(fā)展，這對(duì)環(huán)堆焊提出了更高的要求，環(huán)堆焊制約整個(gè)工程質(zhì)量和建設(shè)期間的關(guān)鍵因素。野外焊接環(huán)境惡劣、焊工勞動(dòng)強(qiáng)度，技術(shù)，難度很高，所以工程迫切需要實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)焊接，提高生產(chǎn)性，焊接質(zhì)量保證降低，勞動(dòng)強(qiáng)度和施工成本，而且自動(dòng)焊接也大幅度降低操作技術(shù)難度解決困難，焊接工的培養(yǎng)，嚴(yán)重的問(wèn)題等流 本文設(shè)計(jì)了船舶導(dǎo)游垂直兩面角焊接機(jī)，機(jī)械全部采用模塊化設(shè)計(jì)，焊接和轎車(chē)軌道。焊接轎車(chē)走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)組成的線。軌道2小時(shí)半環(huán)的構(gòu)成，通過(guò)周?chē)墓潭ㄖc(diǎn)固定焊管被，不同管直徑和形狀的不同，其衣服拆方便。焊接轎車(chē)和軌道采用鏈條驅(qū)動(dòng)和摩擦輪驅(qū)動(dòng)的組合驅(qū)動(dòng)形式，大大焊接轎車(chē)在軌道上的安定性和正確性。二次元軟件利用CAD設(shè)計(jì)圖，那部品組裝圖。 本文設(shè)計(jì)的船舶導(dǎo)游垂直兩面角焊接機(jī)控制系統(tǒng)采用的是單片機(jī)控制，方便簡(jiǎn)單，易于程序控制。 所開(kāi)發(fā)的軌道式焊機(jī)，那個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，制造成本低，安全可靠經(jīng)濟(jì)。外周焊接時(shí)，行走平穩(wěn)無(wú)沖擊，焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性的高。 參考文獻(xiàn) 1機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004． 2 成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（機(jī)械傳動(dòng)）．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004． 3 焦向東等.球罐外圓焊接機(jī)智能控制系統(tǒng).焊接學(xué)報(bào)，2000,21(4):1~4． 4 朱進(jìn)滿(mǎn)．焊接機(jī)的應(yīng)用[J]．現(xiàn)代制造，2005，12：42~47． 5 W.-S Yoo，J.-D. Kim，S.-J. Na．A Study on A Mobile Platform-manipulator Welding System for Horizontal Fillet Joints[J]．Mechatronics，2001，11：853~868． 致 謝 值此本文提交之際，首先要向我的指導(dǎo)老師老師表示由衷的感謝。本文的全部設(shè)計(jì)工作都是在高老師的悉心指導(dǎo)和諄諄教誨下完成的。高老師學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)求實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)、待人處事平和溫雅，在整個(gè)課題研究和論文撰寫(xiě)的過(guò)程中給予了我極大的關(guān)懷幫助，支持和督導(dǎo)我的論文工作的完成。高老師自信豁達(dá)的人生態(tài)度也使我受益匪淺，并將激勵(lì)我在今后的工作、學(xué)習(xí)和生活中，時(shí)刻保持勤奮刻苦的工作態(tài)度和積極向上的生活信念。 感謝答辯組委員會(huì)各位老師對(duì)我的指導(dǎo)和幫助，正因?yàn)槔蠋焸兗皶r(shí)地糾正了我在設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些錯(cuò)誤，才使得我的論文工作能夠按時(shí)順利地完成。 感謝所有關(guān)心、支持、幫助和鼓勵(lì)過(guò)我的老師、同學(xué)、親戚和朋友們。 最后，感謝我的母校為我提供了一個(gè)勤于鉆研、規(guī)格嚴(yán)格的學(xué)習(xí)氛圍和團(tuán)結(jié)友好的生活環(huán)境，這使我終生難忘。 27