环形焊机在煤矿滚筒中的研制与应用

焦方超 张继彪 张超 刘磊 宋明

摘 要： 焊接装备就是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，促使焊接生产过程加速进行的各种辅助装置和设备。大型滚筒焊件旋转装置是借助主动滚轮与焊件之间的摩接力带动焊接旋转的变位机械，主要用于筒形焊件的装配与焊接。本次设计主要对滚筒焊件旋转装置进行设计，并对轴、键等主要构件进行了校核。结果表明各主要部件符合要求。该旋转装置结构简单，使用方便灵活，对焊件的适应性很强。设计中充分的考虑了滚轮架的合理性和经济性等因素。

关键词： 环形焊机;煤矿;滚筒

【中图分类号】TE935     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）01-0241-01

1 环形焊机具备的性能

1）焊件变位机械和焊机变位机械要有较宽的调速范围焊接运行速度，以及良好的结构刚度。

2）对尺寸和形状各异的焊件，要有一定的适用性。

3）在传动链中，应具有一级反行程自锁传动，以免动力源突然切断时，焊件因重力作用而发生事故。

4）与焊接机器人和精密焊接作业配合使用的焊件变位机械，视焊件大小和工艺方法的不同，其到位精度（点位控制）和運行轨迹精度（轮廓控制）应控制在0.1-2mm之间，最高精度应可达0.01mm。

5）回程速度要快，但应避免产生冲击和振动。

6）有良好的接电、接水、接气设施，以及导热和通风性能。

7）整个结构要有良好的密闭性。以免焊接飞溅物的损伤，对散落在其上的焊渣、药皮等脏物应易被清除。

8）焊接变位机械要有联动控制接口和相应的自保护功能集中控制和相互协调动作。

9）工作台面上应刻有安装基线，井设有安装槽孔，能方便的安装各种定位器件和夹紧机构。

10）兼作装配用的焊件变位机械，其工作台面要有较高的强度和抗冲击性能。

11）用于电子束焊、等离子弧焊、激光焊和钎焊的焊件变位机械，应满足导电、隔磁、绝缘等方面的特殊要求。

2 课题意义

焊接变位机就是移动工件，使待焊部位处于合适易焊接的位置的焊接辅助设备。选择合适的焊接变位机能提高焊接质量及生产效率，降低工人的劳动强度及生产成本，加强安全文明生产，有利于现场管理。特别是入世的冲击，工程机械市场竞争将会越来越激烈，国内企业必须适应形势，通过焊接变位机等基础设备投入达到生产能力的革命，不仅要求装备的制造精度高、成套性好，而且还要求全集成自动化控制一体化。

焊接滚轮架的特点

2.1 焊接滚轮架是借助主动滚轮和工件之间的摩擦力带动筒形工件旋转的焊接变位机械。

2.2 焊接滚轮架主要用于筒形焊件的转配与焊接。若对主、从动滚轮的高度作适当的调整，也可以进行锥体、分段不等径回转体的装配于焊接。对于一些非圆长焊件，若将其装卡在特制的环形卡箍内，也可以在焊接滚轮架上进行装焊作业。

2.3 课题设计的机器是焊接大型滚筒旋转的机器，是一种适合于大型回转体的焊接设备，它可以用于输油管道焊接或大型矿山机械回转体的焊接等。

研究意义

2.4 在工业生产中间，焊件旋转装置可以使大型滚筒旋转而使焊枪不动，从而使焊缝更加均匀，焊接滚轮架的使用能大大提高焊缝质量，减轻劳动强度，提高生产效率。

3 方案设计

3.1 回转方案的确定

大型滚筒焊件旋转装置用来完成圆柱焊件，辅助焊接设备。焊接过程中焊枪固定不动，旋转装置使圆柱形焊件旋转，来完成焊接。主动滚轮架的摩擦滚轮运动是通过滚轮回转，以摩擦力驱动滚筒旋转。所以回转方案采取电动机驱动。

3.2 工作条件

焊接滚轮架不仅要有好的承载能力，还要有高的定位精度，在焊接过程中，我们经常会遇到焊接变位以及选择合适的焊接位置的情况，为了解决这一问题，焊接变位机也就理所应当的出现了。它可以通过工作台的回转和翻转，使待焊处置于合适位置，很好的和焊接设备结合使用，实现焊接的自动化，机械化，提高生产效率和焊接质量。

3.3 原动机类型的选择

滚轮转动采用电机驱动交流电机驱动。优点有（1）良好的速度控制特性，在整个速度区内可实现平滑控制，几乎无振荡;高效率，90%以上，不发热;高速控制;高精确位置控制。⑵定子绕组散热比较方便。⑶惯量小，易于提高系统的快速性。⑷适应于高速大力矩工作状态。⑸同功率下有较小的体积和重量。

3.4 旋转装置减速方案确定

由于工件转速为60m/h，滚轮转速为0.64r/min，传动比较大。

本次设计采取一级蜗轮蜗杆减速器，单级传动，传动比大，震动小，传递平稳。

结语：本次的设计要求先了解国内焊接设备的发展状况以及现状，了解各种焊接操作机，然后确定为设计焊接滚轮架。然后根据设计要求设计相应的执行机构，动力传动零件并确定尺寸，然后校核强度以及刚度。再对要实现的运动设计相应的运动机构，根据要达到的速度要求算出功率，选择适当的电动机，然后得出传动比，根据传动比选择对应的减速器。最后设计其他主要部分的结构，包括旋转机构，滚轮机构，回转机构等。通过一系列的设计，得出的结论有以下几点：

1）焊件变位机械和焊机变位机械要有较宽的调速范围焊接运行速度，以及良好的结构刚度。

2）对尺寸和形状各异的焊件，要有一定的适用性。

3）在传动链中，应具有一级反行程自锁传动，以免动力源突然切断时，焊件因重力作用而发生事故。

4）与焊接机器人和精密焊接作业配合使用的焊件变位机械，视焊件大小和工艺方法的不同，其到位精度（点位控制）和运行轨迹精度（轮廓控制）应控制在0.1-2mm之间，最高精度应可达0.01mm。

5）回程速度要快，但应避免产生冲击和振动。

参考文献

[1] 赵立钧，刘晓龙，赵燕燕，《采煤机滚筒参数对装煤效果的影响》，2012年.

[2] 王俊生，《采煤机截割滚筒截齿排列问题的分析》，《煤矿机械》，2009年.

[3] 刘春生，《斜切进刀时采煤机滚筒力学分析》，《工程设计学报》。2015年.