波紋管焊接設(shè)備的研制.pdf

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文 章 編 號(hào) 100225855 2007 0520038203 作 者 簡(jiǎn) 介 何 克 明 1947 男 高 級(jí) 工 程 師 從 事 閥 門 用 金 屬 波 紋 管 的 設(shè) 計(jì) 研 制 工 作 波 紋 管 焊 接 設(shè) 備 的 研 制 何 克 明 沈 陽(yáng) 儀 表 科 學(xué) 研 究 院 遼 寧 沈 陽(yáng) 110043 摘 要 介 紹 了 金 屬 波 紋 管 在 閥 門 中 的 應(yīng) 用 并 敘 述 了 一 種 簡(jiǎn) 便 高 效 的 波 紋 管 焊 接 設(shè) 備 的 研 制 過(guò) 程 提 出 了 簡(jiǎn) 化 設(shè) 計(jì) 的 一 些 方 法 關(guān) 鍵 詞 金 屬 波 紋 管 閥 門 環(huán) 縫 焊 接 機(jī) 床 中 圖 分 類 號(hào) TG43919 文 獻(xiàn) 標(biāo) 識(shí) 碼 A A study of simple and high2eff icient bellows welding equipment HE Ke2ming Shenyang Academy of Instrumentation Sciences Shenyang 110043 China Abstract This paper introduces the application of metal bellows in the valve field and also presents a research process of bellows welding equipment which is very simple and high2efficient It shows some methods to simplify designation Key words metal bellows valve girth welding machine tool 1 概 述 金 屬 波 紋 管 具 有 在 壓 力 軸 向 力 橫 向 力 或 彎 矩 作 用 下 均 能 產(chǎn) 生 相 應(yīng) 位 移 的 特 點(diǎn) 并 具 有 耐 壓 真 空 密 封 耐 腐 蝕 溫 度 穩(wěn) 定 和 使 用 壽 命 長(zhǎng) 等 性 能 因 此 它 在 許 多 工 業(yè) 領(lǐng) 域 中 得 到 越 來(lái) 越 多 的 廣 泛 應(yīng) 用 2 應(yīng) 用 圖 1 為 波 紋 管 作 為 密 封 隔 離 元 件 在 閥 門 中 的 應(yīng) 用 在 各 種 波 紋 管 閥 門 中 無(wú) 論 是 截 止 閥 節(jié) 流 閥 調(diào) 節(jié) 閥 還 是 減 壓 閥 等 閥 門 波 紋 管 都 是 作 為 閥 桿 的 無(wú) 填 料 密 封 隔 離 元 件 在 閥 門 工 作 過(guò) 程 中 波 紋 管 與 閥 桿 一 起 進(jìn) 行 軸 向 位 移 和 復(fù) 位 同 時(shí) 它 還 承 受 流 體 的 壓 力 并 保 證 密 封 與 填 料 密 封 閥 門 相 比 波 紋 管 閥 門 具 有 更 高 的 可 靠 性 和 使 用 壽 命 因 此 波 紋 管 閥 門 在 核 工 業(yè) 石 油 化 工 醫(yī) 藥 及 航 空 航 天 等 工 業(yè) 領(lǐng) 域 得 到 了 廣 泛 的 應(yīng) 用 在 實(shí) 際 應(yīng) 用 中 波 紋 管 經(jīng) 常 與 其 他 元 器 件 如 法 蘭 接 管 和 閥 桿 等 焊 為 一 體 組 成 波 紋 管 類 組 件 焊 接 成 為 波 紋 管 類 組 件 生 產(chǎn) 中 不 可 缺 少 的 一 道 重 要 工 序 隨 著 科 研 和 生 產(chǎn) 的 發(fā) 展 對(duì) 波 紋 管 焊 接 工 裝 及 設(shè) 備 提 出 了 新 的 要 求 根 據(jù) 這 些 要 求 需 要 研 制 新 的 波 紋 管 焊 接 設(shè) 備 3 研 制 311 波 紋 管 環(huán) 縫 焊 接 工 序 流 程 根 據(jù) 具 體 使 用 情 況 焊 接 工 藝 提 出 了 實(shí) 現(xiàn) 波 紋 管 組 件 半 自 動(dòng) 焊 接 的 程 序 將 工 件 置 于 機(jī) 床 主 軸 夾 盤 上 夾 緊 機(jī) 床 尾 座 頂 緊 工 件 焊 槍 調(diào) 整 到 位 調(diào) 整 線 位 移 萬(wàn) 向 旋 轉(zhuǎn) 角 位 移 焊 接 電 源 開(kāi) 啟 起 弧 機(jī) 床 啟 動(dòng) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 工 件 轉(zhuǎn) 動(dòng) 速 度 可 調(diào) 正 反 轉(zhuǎn) 瞬 時(shí) 可 調(diào) 機(jī) 床 關(guān) 閉 焊 接 電 源 關(guān) 閉 焊 接 結(jié) 束 卸 下 工 件 312 焊 接 機(jī) 床 的 技 術(shù) 要 求 實(shí) 現(xiàn) 相 應(yīng) 程 序 環(huán) 縫 焊 接 機(jī) 床 應(yīng) 達(dá) 到 相 應(yīng) 的 技 術(shù) 要 求 床 頭 可 轉(zhuǎn) 換 角 度 90 主 軸 旋 轉(zhuǎn) 速 度 011 11r min 無(wú) 級(jí) 調(diào) 速 主 軸 中 心 高 200mm 床 身 焊 接 長(zhǎng) 度 500mm 焊 槍 調(diào) 節(jié) 范 圍 垂 直 方 向 0 500mm 水 平 方 向 0 500mm 旋 轉(zhuǎn) 方 向 萬(wàn) 向 旋 轉(zhuǎn) 313 焊 接 設(shè) 備 焊 接 機(jī) 床 的 技 術(shù) 要 求 主 要 有 主 軸 旋 轉(zhuǎn) 速 度 范 圍 011 11r min 且 實(shí) 現(xiàn) 無(wú) 級(jí) 調(diào) 速 為 一 設(shè) 計(jì) 難 點(diǎn) 這 一 條 技 術(shù) 要 求 是 依 據(jù) 焊 接 機(jī) 床 使 用 范 圍 通 用 化 這 一 出 發(fā) 點(diǎn) 而 提 出 的 主 軸 的 中 心 高 是 200mm 這 就 意 味 著 凡 是 直 徑 小 于 400mm 的 工 件 都 可 以 在 該 設(shè) 備 上 實(shí) 現(xiàn) 自 動(dòng) 焊 接 的 要 求 對(duì) 工 件 實(shí) 施 的 是 83 閥 門 2007 年 第 5 期 TIG 鎢 極 亞 弧 焊 焊 接 技 術(shù) 焊 接 線 速 度 是 有 一 定 規(guī) 范 的 這 就 要 求 在 焊 接 大 直 徑 工 件 時(shí) 夾 持 工 件 的 主 軸 夾 盤 的 旋 轉(zhuǎn) 速 度 要 低 焊 接 小 直 徑 工 件 時(shí) 夾 持 工 件 的 主 軸 夾 盤 的 旋 轉(zhuǎn) 速 度 相 對(duì) 要 高 因 為 工 件 直 徑 變 化 覆 蓋 范 圍 大 所 以 主 軸 旋 轉(zhuǎn) 速 度 的 變 化 范 圍 也 相 應(yīng) 很 大 為 操 作 上 的 需 要 且 要 求 主 軸 能 在 此 范 圍 內(nèi) 無(wú) 級(jí) 調(diào) 速 圖 1 波 紋 管 密 封 閥 1 機(jī) 床 主 軸 調(diào) 速 方 案 的 確 定 和 設(shè) 計(jì) 實(shí) 施 實(shí) 現(xiàn) 主 軸 無(wú) 級(jí) 調(diào) 速 的 方 法 一 般 有 2 種 小 功 率 交 流 電 機(jī) 配 以 交 流 變 頻 調(diào) 速 器 的 交 流 變 頻 調(diào) 速 系 統(tǒng) 該 系 統(tǒng) 的 工 作 原 理 是 依 據(jù) 交 流 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 n 60 fp 式 中 n 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 r min f 三 向 交 流 電 的 頻 率 Hz p 交 流 電 機(jī) 的 極 對(duì) 數(shù) 如 果 改 變 交 流 電 的 頻 率 f 就 實(shí) 現(xiàn) 了 電 機(jī) 輸 出 軸 的 無(wú) 級(jí) 變 速 對(duì) 于 一 般 的 交 流 電 機(jī) 它 只 可 在 10 50Hz 的 范 圍 內(nèi) 變 速 而 不 喪 失 帶 載 能 力 對(duì) 于 變 頻 交 流 電 機(jī) 則 可 在 5 50Hz 范 圍 內(nèi) 變 速 由 此 看 來(lái) 這 種 方 式 的 最 大 調(diào) 速 范 圍 為 imax 505 10 小 功 率 永 磁 支 流 電 機(jī) 配 以 脈 沖 調(diào) 速 器 的 直 流 調(diào) 速 系 統(tǒng) 該 系 統(tǒng) 的 調(diào) 速 范 圍 不 超 過(guò) 1 20 超 出 后 電 機(jī) 無(wú) 帶 載 能 力 調(diào) 速 范 圍 仍 滿 足 不 了 實(shí) 際 要 求 如 焊 接 大 直 徑 工 件 需 工 件 慢 速 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) 電 機(jī) 輸 出 軸 經(jīng) 常 停 轉(zhuǎn) 難 以 實(shí) 現(xiàn) 正 常 焊 接 由 于 焊 接 工 藝 提 出 焊 接 機(jī) 床 主 軸 旋 轉(zhuǎn) 速 度 在 011 11r min 范 圍 內(nèi) 無(wú) 級(jí) 調(diào) 速 也 就 意 味 著 調(diào) 速 比 i 11011 110 采 用 通 常 的 電 子 調(diào) 速 手 段 是 難 以 實(shí) 現(xiàn) 的 需 要 設(shè) 計(jì) 變 速 裝 置 通 過(guò) 變 速 裝 置 的 幾 擋 變 速 輸 出 與 電 子 無(wú) 級(jí) 調(diào) 速 系 統(tǒng) 形 成 串 聯(lián) 結(jié) 構(gòu) 最 終 完 全 覆 蓋 要 求 的 i 110 的 傳 動(dòng) 比 若 按 此 方 案 設(shè) 計(jì) 將 使 整 個(gè) 焊 接 機(jī) 床 的 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 化 增 加 成 本 并 且 給 操 作 帶 來(lái) 不 便 經(jīng) 過(guò) 焊 接 工 藝 分 析 最 終 將 主 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 速 度 指 標(biāo) 定 為 0125 10r min 范 圍 內(nèi) 無(wú) 級(jí) 調(diào) 速 這 一 技 術(shù) 指 標(biāo) 滿 足 實(shí) 際 使 用 要 求 它 的 調(diào) 速 比 i 40 這 就 為 機(jī) 床 結(jié) 構(gòu) 的 簡(jiǎn) 化 提 供 了 條 件 經(jīng) 過(guò) 設(shè) 計(jì) 認(rèn) 真 論 證 決 定 采 用 一 種 調(diào) 速 范 圍 可 達(dá) 50 1 的 新 型 直 流 調(diào) 速 裝 置 KBM G 212D 超 小 型 再 生 式 驅(qū) 動(dòng) 器 作 為 主 軸 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) 的 調(diào) 速 器 它 的 使 用 使 得 主 軸 調(diào) 速 不 必 設(shè) 計(jì) 獨(dú) 立 的 機(jī) 械 變 速 裝 置 簡(jiǎn) 化 了 焊 接 機(jī) 床 的 結(jié) 構(gòu) KBM G為 一 種 超 小 型 全 波 再 生 驅(qū) 動(dòng) 器 能 夠 以 雙 向 方 式 控 制 直 流 永 磁 或 勵(lì) 磁 電 動(dòng) 機(jī) 其 四 象 限 運(yùn) 行 可 為 速 度 的 2 個(gè) 方 向 提 供 正 反 轉(zhuǎn) 力 矩 可 在 50 1 的 電 機(jī) 基 準(zhǔn) 速 度 范 圍 內(nèi) 提 供 負(fù) 載 能 力 圖 2 為 機(jī) 床 結(jié) 構(gòu) 主 軸 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) 選 用 型 號(hào) 為 M D K65 的 直 流 永 磁 式 電 機(jī) 電 機(jī) 的 功 率 為 65W 輸 出 轉(zhuǎn) 速 1 800r min 該 馬 達(dá) 輸 出 軸 與 減 速 比 為 75 的 齒 輪 箱 直 聯(lián) 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 齒 輪 箱 的 輸 出 轉(zhuǎn) 矩 也 滿 足 使 用 要 求 齒 輪 箱 的 輸 出 軸 上 安 裝 了 齒 數(shù) z 1 72 的 主 動(dòng) 齒 輪 它 與 安 裝 在 主 軸 尾 部 的 齒 數(shù) z 2 30 的 被 動(dòng) 齒 輪 相 配 組 成 減 速 比 為 i 72 30 214 的 齒 輪 副 從 該 結(jié) 構(gòu) 可 知 主 軸 最 高 轉(zhuǎn) 速 nmax 1 800 75 214 10r min KBM G調(diào) 速 器 與 直 流 電 機(jī) 相 聯(lián) 可 在 50 1 的 調(diào) 速 范 圍 內(nèi) 使 直 流 電 機(jī) 無(wú) 級(jí) 變 速 從 而 實(shí) 現(xiàn) 主 軸 轉(zhuǎn) 速 在 0125 10r min 范 圍 內(nèi) 平 穩(wěn) 變 化 并 可 根 據(jù) 操 作 需 要 瞬 時(shí) 改 變 主 軸 的 正 反 向 運(yùn) 轉(zhuǎn) 93 2007 年 第 5 期 閥 門 11 主 軸 21 齒 輪 副 31 齒 輪 箱 41 電 機(jī) 51 卡 盤 61 尾 座 71 制 動(dòng) 板 81 導(dǎo) 軌 91 制 動(dòng) 座 101 床 身 圖 2 焊 接 機(jī) 床 2 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 由 圖 2 所 示 焊 接 機(jī) 床 除 了 主 軸 系 統(tǒng) 外 還 包 括 床 身 縱 向 運(yùn) 動(dòng) 導(dǎo) 軌 隨 機(jī) 制 動(dòng) 鎖 緊 裝 置 尾 座 焊 槍 固 定 架 等 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 中 采 用 了 由 標(biāo) 準(zhǔn) 直 線 軸 直 線 軸 支 撐 直 線 滾 動(dòng) 滑 塊 和 尾 座 基 板 組 成 的 直 線 滾 動(dòng) 導(dǎo) 軌 副 結(jié) 構(gòu) 使 得 尾 座 縱 向 運(yùn) 動(dòng) 輕 捷 快 速 尾 座 剛 性 好 尾 座 基 板 側(cè) 面 安 裝 了 制 動(dòng) 板 使 尾 座 可 以 在 需 要 的 位 置 鎖 緊 組 成 直 線 滾 動(dòng) 導(dǎo) 軌 副 的 直 線 軸 直 線 軸 支 撐 和 直 線 滾 動(dòng) 滑 塊 已 形 成 標(biāo) 準(zhǔn) 系 列 產(chǎn) 品 可 以 按 需 求 選 用 達(dá) 到 經(jīng) 濟(jì) 實(shí) 用 作 為 施 焊 器 件 的 焊 槍 在 對(duì) 不 同 工 件 作 業(yè) 時(shí) 一 般 要 求 工 作 前 必 須 作 6 個(gè) 自 由 度 的 調(diào) 整 以 滿 足 工 作 位 置 的 要 求 這 些 都 是 靠 焊 槍 固 定 架 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 的 因 而 焊 槍 固 定 架 必 須 具 備 6 個(gè) 自 由 度 的 調(diào) 整 功 能 通 常 在 自 制 設(shè) 備 中 焊 槍 固 定 架 是 自 行 設(shè) 計(jì) 的 功 能 上 的 要 求 導(dǎo) 致 了 它 的 設(shè) 計(jì) 上 的 相 對(duì) 復(fù) 雜 單 件 生 產(chǎn) 加 工 又 導(dǎo) 致 了 它 的 成 本 較 高 在 焊 接 機(jī) 床 設(shè) 計(jì) 加 工 中 采 用 單 獨(dú) 購(gòu) 買 焊 接 跑 車 設(shè) 備 上 的 焊 槍 固 定 架 總 成 保 證 其 質(zhì) 量 好 價(jià) 錢 便 宜 3 特 點(diǎn) 焊 接 機(jī) 床 可 以 連 續(xù) 焊 接 100 熔 透 焊 縫 可 隨 時(shí) 調(diào) 節(jié) 焊 接 參 數(shù) 正 反 轉(zhuǎn) 瞬 時(shí) 可 調(diào) 其 尾 座 定 位 機(jī) 構(gòu) 可 消 除 和 減 少 焊 接 工 件 的 定 位 誤 差 提 高 焊 接 質(zhì) 量 操 作 簡(jiǎn) 便 運(yùn) 動(dòng) 部 件 運(yùn) 動(dòng) 輕 捷 剛 性 好 節(jié) 約 操 作 時(shí) 間 提 高 生 產(chǎn) 率 減 輕 操 作 強(qiáng) 度 3 結(jié) 語(yǔ) 波 紋 管 焊 接 機(jī) 床 使 用 情 況 良 好 做 到 了 設(shè) 計(jì) 和 制 造 周 期 短 投 入 使 用 快 通 過(guò) 這 次 設(shè) 計(jì) 可 以 對(duì) 今 后 的 設(shè) 計(jì) 工 作 以 一 些 啟 示 如 設(shè) 計(jì) 中 應(yīng) 慎 重 提 出 技 術(shù) 指 標(biāo) 要 求 和 慎 重 選 定 設(shè) 計(jì) 實(shí) 施 方 案 充 分 考 慮 設(shè) 計(jì) 周 期 和 加 工 成 本 關(guān) 注 技 術(shù) 市 場(chǎng) 關(guān) 注 實(shí) 用 技 術(shù) 的 發(fā) 展 將 一 些 需 自 行 設(shè) 計(jì) 制 造 的 零 部 件 代 之 以 購(gòu) 買 成 品 盡 量 采 用 可 利 用 的 功 能 部 件 這 既 可 以 節(jié) 約 制 造 成 本 又 可 縮 短 新 設(shè) 備 的 設(shè) 計(jì) 和 研 發(fā) 周 期 可 簡(jiǎn) 化 整 個(gè) 設(shè) 計(jì) 工 作 達(dá) 到 低 成 本 高 效 率 的 效 果 參 考 文 獻(xiàn) 1 徐 開(kāi) 先 1 波 紋 管 類 組 件 的 制 造 及 應(yīng) 用 M 1 北 京 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 19981 收 稿 日 期 2007108113 上 接 第 11 頁(yè) 的 變 形 首 先 對(duì) 套 筒 進(jìn) 行 粗 加 工 然 后 上 工 裝 對(duì) 套 筒 進(jìn) 行 精 加 工 在 加 工 時(shí) 要 采 取 合 理 的 進(jìn) 給 量 和 走 刀 量 等 保 證 套 筒 導(dǎo) 向 面 粗 糙 度 Ra 312 m 然 后 采 取 磨 削 加 工 使 其 表 面 粗 糙 度 Ra 116 m 以 保 證 閥 門 的 運(yùn) 動(dòng) 精 度 和 降 低 摩 擦 力 對(duì) 于 大 口 徑 閥 門 套 筒 要 增 加 時(shí) 效 工 序 降 低 因 加 工 引 起 的 零 件 變 形 6 結(jié) 語(yǔ) 合 理 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 和 加 工 工 藝 設(shè) 計(jì) 是 保 證 閥 門 密 封 的 重 要 前 提 隨 著 先 導(dǎo) 式 調(diào) 節(jié) 閥 在 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 越 來(lái) 越 多 的 應(yīng) 用 其 實(shí) 踐 經(jīng) 驗(yàn) 和 制 造 技 術(shù) 水 平 將 會(huì) 得 到 進(jìn) 一 步 的 完 善 和 提 高 參 考 文 獻(xiàn) 1 陸 培 文 調(diào) 節(jié) 閥 實(shí) 用 技 術(shù) M 北 京 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 2006 2 楊 源 泉 閥 門 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) M 北 京 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 1992 3 洪 勉 城 閥 門 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 手 冊(cè) M 北 京 中 國(guó) 標(biāo) 準(zhǔn) 出 版 社 1994 4 J W 哈 奇 森 調(diào) 節(jié) 閥 手 冊(cè) M 北 京 化 學(xué) 工 業(yè) 出 版 社 1984 5 彭 廷 紅 三 偏 心 蝶 閥 密 封 結(jié) 構(gòu) 啟 閉 性 能 分 析 J 閥 門 2003 1 收 稿 日 期 2007102101 04 閥 門 2007 年 第 5 期