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哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（論文）
摘 要
重型壓力容器馬鞍形自動(dòng)焊機(jī)是用來焊接筒體與接管的智能化焊接設(shè)備。很多重大技術(shù)裝備，如百萬千瓦級(jí)核電機(jī)組設(shè)備、超超臨界火力發(fā)電機(jī)組的成套設(shè)備、百萬噸級(jí)大型乙烯的成套設(shè)備等，都要實(shí)現(xiàn)大厚度、大直徑的筒體與接管焊接。其中它們之間的馬鞍形曲線焊縫的焊接是制造這些裝備的關(guān)鍵所在。馬鞍形自動(dòng)焊機(jī)就是針對現(xiàn)有焊接裝備難以實(shí)現(xiàn)大筒體與接管的自動(dòng)化焊接而開發(fā)研制的，它能夠?qū)崿F(xiàn)大厚度、窄坡口三維復(fù)雜焊縫的焊接。
本文根據(jù)國內(nèi)外焊接技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況，在深入了解和分析國內(nèi)外現(xiàn)有大型焊接裝備的前提下，借鑒它們的成功經(jīng)驗(yàn)，提出了對于窄坡口馬鞍形焊縫多層多道循環(huán)焊接技術(shù)方案。
關(guān)鍵詞 重型壓力容器；馬鞍形曲線；自動(dòng)焊機(jī)；運(yùn)動(dòng)仿真
Abstract
The heavy pressure vessel saddle automatic welding machine is used for welding of tube and intelligent pipe welding equipment. A lot of major technical equipment, such as the million kilowatt class nuclear power generating equipment, ultra supercritical thermal power generating units, complete sets of equipment megaton large ethylene equipment, want to realize cylinder thickness, diameter and pipe welding. The welding of saddle shaped seam between them is the key equipment of producing these. Saddle automatic welding machine for welding equipment is available to the cylinder body and the control of automatic welding and welding is developed, it can achieve large thickness, narrow groove weld of 3D complex.
In this paper, according to the practical application of welding technology at home and abroad, in the in-depth understanding and analysis of the existing domestic and foreign large welding equipment under the premise, to learn from the experience, put forward to narrow groove saddle shape weld multipass circular welding technology scheme. Based on this scheme is determined the overall design, the heavy pressure vessel for saddle shaped curve automatic welding machine kinematic and dynamic parameters, and complete the detailed design of each part of the mechanical structure.
Automatic welding machine for saddle shaped curve of heavy pressure vessel designed by this paper has good versatility, high control precision, stable operation, compact structure, simple operation, convenient maintenance, can be very good to meet the large cylinder and pipe welding requirements. Automatic heavy pressure vessel welding, improve production efficiency, to fill the gaps in domestic related fields.In this paper, according to the practical application of welding technology at home and abroad, in the in-depth understanding and analysis of the existing domestic and foreign large welding equipment under the premise, to learn from the experience, put forward to narrow groove saddle shape weld multipass circular welding technology scheme.
重型壓力容器的研制
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目 錄
摘 要 I
第1章 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 國外研究現(xiàn)狀 4
1.3本文研究內(nèi)容 6
第2章 總體設(shè)計(jì) 8
2.1設(shè)計(jì)要求 8
2.2 設(shè)計(jì)原則與總體布置 10
2.1.1 設(shè)計(jì)原則 10
2.1.2 總體布置 10
2.3 主要參數(shù)的確定 13
2.3.1 傳動(dòng)原理 13
2.3.2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定 14
2.3.3動(dòng)力參數(shù)確定 15
2.4 本章小結(jié) 17
第3章 主要部件設(shè)計(jì) 18
3.1 電動(dòng)機(jī)選擇 18
3.2 集電裝置 19
3.3 進(jìn)給裝置 22
3.4 非任務(wù)的主要部件的設(shè)計(jì) 25
1.1 本章小結(jié) 32
結(jié) 論 33
參考文獻(xiàn) 34
致 謝 37
附錄I 38
附錄II 46
INDEX
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第1章 緒論
1.1 課題背景
隨著社會(huì)的發(fā)展和焊接技術(shù)的進(jìn)步，對核電與石化設(shè)備等筒體與接管的焊接自動(dòng)化程度的需求日益提高。因而迫切要求焊接設(shè)備快速發(fā)展，以滿足不斷增長的生產(chǎn)力發(fā)展的需求。一方面在電力、石油、化工、鍋爐等行業(yè)中,經(jīng)常遇到筒體與相應(yīng)的接管焊成的相貫線接縫。而這類零件的加工大多采用手工焊接,這使結(jié)構(gòu)制造周期長、成本高、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大,焊接質(zhì)量難以保持穩(wěn)定。有些廠家從國外引進(jìn)管、板自動(dòng)焊機(jī)、機(jī)器人等，但這些機(jī)器人價(jià)格非常昂貴,同時(shí)對零部件的備料,要求綜合尺寸精度高、形位公差小,往往由于幾個(gè)尺寸不合格就使得焊槍偏離焊縫,嚴(yán)重影響了焊縫的內(nèi)部和外部質(zhì)量。還有的廠家由于機(jī)器人出現(xiàn)故障無法修復(fù),使我國引進(jìn)的機(jī)器人中有60%以上不能很好地用于生產(chǎn)。為了降低成本,縮短生產(chǎn)周期,需要研制專用的焊接裝備。另一方面馬鞍形曲線焊機(jī)也是加工各種具有筒體與接管焊接的重要技術(shù)裝備，而重大技術(shù)裝備國產(chǎn)化作為提升裝備制造業(yè)的重點(diǎn)是黨中央國務(wù)院的戰(zhàn)略決策，是國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要的重點(diǎn)領(lǐng)域。在國家發(fā)改委提出的“十一五”國家重大技術(shù)裝備中明確提出“百萬千瓦級(jí)核電機(jī)組與超臨界火力發(fā)電機(jī)組成套設(shè)備”、“大型煤制氣成套設(shè)備”、“百萬噸級(jí)大型乙烯成套設(shè)備”,等重大技術(shù)裝備的國產(chǎn)化。在這些大、重型裝備中，如大型火力發(fā)電的鍋爐汽包，核電設(shè)備中的壓力殼、大型煤制氣成套設(shè)備中煤液（汽）化反應(yīng)器、大型乙烯設(shè)備中的加氫反應(yīng)器等，焊接是主要制造技術(shù)手段。而且裝備的關(guān)鍵零部件制造中均涉及三維規(guī)則或復(fù)雜焊縫的自動(dòng)化焊接。一個(gè)重型壓力容器需要焊接上幾十個(gè)甚至上百個(gè)接管，焊縫為空間馬鞍形（包括標(biāo)準(zhǔn)馬鞍形與非標(biāo)準(zhǔn)馬鞍形），且根據(jù)不同的坡口形式，需要多層多道連續(xù)焊接。這些焊縫往往成為整個(gè)產(chǎn)品制造質(zhì)量的關(guān)鍵與瓶頸。要實(shí)現(xiàn)此類焊縫的自動(dòng)化焊接，具有一定的技術(shù)難度。因此提高焊接自動(dòng)化水平是保證產(chǎn)品質(zhì)量與提高生產(chǎn)效率，進(jìn)而提升企業(yè)國際市場競爭力的根本所在。
目前，我國在上述重型壓力容器的生產(chǎn)制造中，其主環(huán)縫和筒體內(nèi)壁堆焊已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接，而對于接口管的馬鞍形焊接和90°彎管內(nèi)壁堆焊，尚無現(xiàn)成的自動(dòng)焊設(shè)備可以采用, 主環(huán)縫的焊接自動(dòng)化與智能化水平還較低。國內(nèi)大多數(shù)廠家還在采用手工焊接，個(gè)別廠家雖然采用了焊接專機(jī)，但自動(dòng)化程度不高，焊接過程中需要人工調(diào)節(jié)，且焊槍沿馬鞍形運(yùn)動(dòng)軌跡靠機(jī)械方式調(diào)節(jié)，效率低，焊接質(zhì)量難以保證，而且一旦發(fā)生焊接缺陷，大厚度截面難以修復(fù)。因而研制重型壓力容器馬鞍形自動(dòng)焊機(jī)對滿足我國鍋爐、核電及石化設(shè)備制造的需求，提高其自動(dòng)焊接水平，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。