刮板输送机中部槽焊接专机的设计

2016-09-07立河南能源化工集团重型装备有限公司

科学中国人 2016年12期

刘　立河南能源化工集团重型装备有限公司

刮板输送机中部槽焊接专机的设计

刘立
河南能源化工集团重型装备有限公司

刮板输送机是我国煤炭输送的主要设备之一，其中刮板输送机的机身由中部槽组成，中部槽总体长度占总长度的80%左右，数量较多，因为中部槽数量较多，生产制造周期相对较长，特别对于焊接质量要求高，人工手工焊接繁重并且质量难以控制，针对这样的问题，我们研究一种中部槽焊接专机来弥补人工焊接的不足，同时提高生产效率。

焊接专机；中部槽

前言

煤炭是我国不可或缺的重要资源之一，并且地下储量较为丰富，在国民经济中发挥着极其重要的作用。其中对煤炭资源的开采也较为重要，目前综采模式在我国及其普遍，综采模式主要采用三级配套的形式开采，三机中的刮板输送机是输送煤炭不可或缺的运输设备，主要担负着把工作面采煤机采挖下来的煤炭运走的工作任务，是煤炭运输的一线设备，因此刮板输送机的设计和制造非常重要。刮板输送机主要结构由机头传动部、机尾传动部、过渡槽、左右偏转槽、电缆槽、中部槽、刮板、刮板链等多种零部件组成，其中中部槽组件是刮板输送机中数量最多的重要部件，按重量或总长度计算，占整个刮板输送机的80%左右，一般每台刮板机包含100多节中部槽，每节槽长为1.5米或1.75米，主要焊道集中在挡板槽帮、铲板槽帮与高强度耐磨中板和底板的焊道上，若底板两边掏焊不算的话，每件也有六条焊缝，其焊接工作量占到整机焊接的80%以上，焊接任务较为繁重，中部槽的生产直接决定着刮板机的生产质量和使用寿命，这种传统的生产方法主要采用人工拼焊的形式，这种形式的焊接外观及内在质量不稳定，与工人自身的焊接水平息息相关，这里我们研究设计一种自动焊接中部槽的焊接设备以达到弥补人工手工焊的不足及提高生产效率，下边对这种自动焊接专用设备进行介绍。

1.刮板输送机中部槽的结构及制造工艺方法

1.1刮板机中部槽结构主要包含：挡板槽帮、铲板槽帮、高强度耐磨中板、封底板、齿轨座、立板等零件，基本形成箱体结构，刚性较好，结构简单。

1.2刮板机中部槽的工艺方法：与高强度耐磨板、铸件连接处焊缝采用二氧化碳气保焊，焊丝规格GHS-70、φ1.6，焊接电流270-320，焊接电压28-32V,焊丝伸出长度15-20mm，保护气体流量20-25L/min；一次拼组，把铲板、挡板槽帮倒置于工作台上，拉方对角线≤2，找正合适后，按图纸定位尺寸，拼组中板,在槽子两端距端头处打拉筋，长度不小于1000mm，定位焊每侧至少四段，每段长度为60-70mm，保证两端槽帮测点尺寸及中板定位尺寸；工件翻转，加固定位焊缝，整体进入预热炉进行预热，预热温度达到150-170℃，一次焊接，中板采用分中退焊法，然后上下交替对称施焊，正面二遍完成，背面一遍完成；具体焊接顺序为:正面打底焊→背面焊成→正面焊成；矫正槽宽和焊接变形,去除拉筋并修磨平该处，拼组封底板，保证封底板以两槽帮分中点对；整体进入预热炉进行预热，预热温度达到150-170℃，长焊道采用分中退焊法，两头掏焊处尽量多焊。

2.刮板机中部槽专机的设计

了解了刮板输送机中部槽的结构及工艺方法，就可以根据这种特殊的结构和工艺方法对中部槽焊接专机进行设计。

2.1中部槽专机工作原理及主要参数确定

2.1.1工作原理：将拼组后的刮板机中部槽吊起平放于翻转工作台上面，用工作台上的定位夹紧螺丝将中部槽进行定位夹紧，注意：必须保证手柄搅动工作台翻转过程中，中部槽牢固不松动，避免翻转过程脱落造成意外伤害，将工作台搅动至水平状态，用定位销轴定位锁死；调整中部槽焊接专机枪头位置，垂直方向通过立柱升降机构调整枪头高度，水平方向通过横梁平移机构调整位置，焊道方向枪头移动通过焊枪伸缩机构实现。首先进行打底焊接，先焊中板上面，完成后焊接底板上面焊缝，焊完后退出枪头，取出工作台定位销轴，翻转旋转工作台180度，待水平后插入销轴锁死，焊接中板及封底板背面打底焊缝；同理进行填充盖面交替焊接。

2.1.2主要技术参数的确定：焊接的有效长度：2000mm（常用机型SGZ730系列、SGZ764系列、SGZ800系列、SGZ900系列，SGZ1000系列，中部槽长度一般为1500、1750mm，均在2000mm以下，考虑焊机工作长度余量，焊接有效长度定为2100mm）；焊接有效宽度：400-1000mm（根据常用机型槽宽确定）；焊接速度范围：120-1200mm/min，此速度可进行调整；水平平移机构：400-1100mm（根据焊接有效宽度确定）；立柱升降行程：500mm（根据旋转工作台及中部槽高度确定）；摆动器行程：100mm；摆动速度：0-3000mm/min；停留时间：0-2s；焊接电源：NBC-500Ⅲ逆变式CO2气体保护焊机。

2.2焊接专机的主要结构

本中部槽焊接专机的主要机构有翻转工作台和焊接专机

中部槽焊接专机示意图

2.2.1翻转工作台结构：中部槽翻转工作台主要由支撑架、工作台夹紧机构、操作杆等组成。其作用主要是将铆固好的刮板机中部槽固定、夹紧定位到翻转工作台上，同时人工搅动操作杆可将中部槽整体进行翻转，到位后用定位销轴锁死，便于后续焊接专机进行焊接。支撑架主要是用来支撑定位工作台夹紧机构，同时满足工作台夹紧机构翻转的高度要求；工作台夹紧机构，主要是通过螺栓来夹紧定位刮板机中部槽，方便翻转及焊接定位要求；操作杆方便人工搅动操作杆手柄进行翻转，到位后销轴锁死。（后续改进设计，可用电机带动工作台进行翻转）

2.2.2焊接专机，根据中部槽的结构形式及焊接工艺要求，设

计中部槽焊接专机，中部槽焊接专机主要是由底座、立柱、横梁、垂直升降机构、焊枪行走机构、横梁平移机构，焊枪摆动器、电控系统，两台焊接电源和送丝机构等机构组成。该专机采用活动悬臂梁结构，悬臂梁上分别安装两把弯头焊枪及其调整机构。

2.2.2.1底座采用钢板型材拼焊而成、立柱主体主要采用管材形式，焊接后去应力时效处理再进行机加工而成，机构简单刚性好，精度高且导向性好。

2.2.2.2立柱垂直升降机构，立柱垂直升降机构主要负责高度方向的调整，采用步进电机带动精密减速器并通过齿轮齿条沿导向缸筒行走，来实现整个横梁部分升降，当焊缝高度不同时可通过控制按钮使横梁达到合适的位置，从而控制枪头的高度到达合适位置；运动比较平稳可靠。

2.2.2.3焊枪行走机构，由步进电机带动滚珠丝杠，通过直线导轨导向，用于焊枪的前后移动调整，调节控制直线行走速度；焊枪调整采用手动形式，通过更换不同结构形式的焊枪装夹板来实现单、双枪及双枪焊缝宽度的调整，以适应不同宽度的要求。

2.2.2.4横梁平移机构，本部分是连接横梁和立柱的过渡部分，本设备通过安装在横梁上步进电机和减速机带动纵向丝杆配合滑座的螺母副实现平移运动；实现了运动平稳、可靠、精度高。

2.2.2.5焊枪摆动器，由步进电机带动滚珠丝杠运动，通过直线导轨导向，用于焊接时焊枪的摆动；由独立的PLC控制，摆动参数和摆动方式可调整、可独立操作也可与焊接专机配合使用，焊枪具有自动复位及回零位功能。

2.2.2.6控制系统概述，整机控制采用PLC作为主控单元，焊枪的摆动、提升，横梁的移动、立柱的升降均采用电动机控制，焊接过程自动完成，采用多种控制输出信号选择和输出接口，通过设定画面，可对焊接速度，焊枪摆动宽度、摆动速度等焊接参数进行数字化的设定。操作者通过显示器输入相关参数和指令，由PLC控制实现自动焊接工作。通过显示器进行人机交流，实现焊接过程参数和控制的修改。