大型篩網(wǎng)焊接機(jī)的研究設(shè)計(jì)

張麗娜，李建功

(河北聯(lián)合大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，河北唐山 063009)

不同類型的不銹鋼焊接篩網(wǎng)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于煤炭、石油、食品、化工、冶金、造紙等工業(yè)部門，各行各業(yè)的篩分、脫水和過(guò)濾等設(shè)備都在朝著大型化方向發(fā)展，必然要求配套安裝的不銹鋼焊接篩網(wǎng)產(chǎn)品尺寸足夠大、剛度足夠高，傳統(tǒng)式焊接機(jī)無(wú)法完全滿足這一要求，煤炭科學(xué)研究總院唐山研究院和河北聯(lián)合大學(xué)聯(lián)合設(shè)計(jì)制造的大型焊接機(jī)是焊接大直徑焊接篩網(wǎng)、大型濾管及造紙圓網(wǎng)籠的專用設(shè)備，自投入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)證明，該設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎、合理，自動(dòng)化程度較高，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程平穩(wěn)可靠，焊接的篩網(wǎng)產(chǎn)品完全符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。

1 大型焊接機(jī)主要結(jié)構(gòu)、工作原理和設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.1 結(jié)構(gòu)組成

大型篩網(wǎng)焊接機(jī)床主要由以下幾部分組成。

1)工作部分:工作部分由電極調(diào)整裝置、穿絲盤和卡絲盤組成;

2)傳動(dòng)部分:傳動(dòng)部分由主軸部分、傳動(dòng)進(jìn)給箱1、傳動(dòng)箱2、花鍵軸、雙絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副等部分組成;

3)機(jī)體部分:包括雙床身、安裝液壓卡緊機(jī)構(gòu)的托板、冷卻系統(tǒng)、焊接機(jī)直屬件等;

4)潤(rùn)滑系統(tǒng):本機(jī)除了主軸部分采用油脂潤(rùn)滑外，其他部分主要是稀油循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)，潤(rùn)滑油從泵站經(jīng)濾油器進(jìn)入經(jīng)主壓油管進(jìn)入多支油管，再經(jīng)三個(gè)分支油管進(jìn)入各潤(rùn)滑點(diǎn)，供給上述各潤(rùn)滑點(diǎn)的全部潤(rùn)滑油，經(jīng)回油管返回油箱;

5)電氣控制部分:直流焊接電源、電控箱。

1.2 工作原理

本次設(shè)計(jì)的大型焊接機(jī)就是依據(jù)焊接篩網(wǎng)連續(xù)焊接的原理設(shè)計(jì)的，傳動(dòng)系統(tǒng)圖見(jiàn)圖1。

圖1 傳動(dòng)原理示意圖

由圖1可以看出，主電動(dòng)機(jī)通過(guò)一級(jí)三角皮帶將動(dòng)力傳遞至變速箱(2)中主傳動(dòng)鏈的各級(jí)齒輪，將扭矩經(jīng)花鍵軸輸送給主軸，從而帶動(dòng)安裝其上的支撐條穿絲盤旋轉(zhuǎn)，變動(dòng)不同的操作手柄，可改變傳動(dòng)齒輪的速比，使主軸獲得不同的轉(zhuǎn)速，同時(shí)主傳動(dòng)系統(tǒng)再通過(guò)進(jìn)給傳動(dòng)鏈的各級(jí)齒輪又將動(dòng)力輸送給變速箱(1)的中間齒輪，然后由這個(gè)中間齒輪以相同的減速比向兩側(cè)傳遞相同的動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)雙絲杠和螺母?jìng)鲃?dòng)副帶動(dòng)安裝有液壓卡緊機(jī)構(gòu)的托板(卡絲盤安裝其上)同步按設(shè)定螺距沿軸向向右運(yùn)動(dòng)，按照上述焊接篩網(wǎng)連續(xù)焊的原理，完成整個(gè)網(wǎng)筒的焊接。

1.3 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1)主軸部分設(shè)計(jì)采用組合式軸承的結(jié)構(gòu)形式，并沒(méi)有選用標(biāo)準(zhǔn)的軸承，因?yàn)檫x用標(biāo)準(zhǔn)軸承不但造價(jià)高，而且體積很大，于是跳出了常規(guī)的設(shè)計(jì)思路，把主軸和主軸支撐分別作為推力球軸承死、活套圈和向心圓柱滾子軸承的內(nèi)、外圈，還自行設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝制造的軸承保持架，使一盤推力軸承和二盤單列向心短圓柱滾子軸承有機(jī)結(jié)合，縮小了設(shè)備的總體外形尺寸，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)，由于選用的是滾動(dòng)軸承，摩擦系數(shù)小，可以降低傳遞扭矩，減少動(dòng)力損耗，其具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖2。

圖2 主軸結(jié)構(gòu)示意圖

2)支撐條卡緊機(jī)構(gòu)采用液壓自動(dòng)卡緊方式，取代螺栓、螺母鎖緊式機(jī)械手工操作，動(dòng)作迅速可靠，效率高。

3)在焊接不同直徑的網(wǎng)筒時(shí)，電極調(diào)整裝置需要上、下移動(dòng)，以往采用的是螺栓、螺母緊固式機(jī)械手工操作，操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，為此專門設(shè)計(jì)了由齒輪、齒條傳動(dòng)的升降裝置，上下調(diào)整方便、準(zhǔn)確，工作效率高。

4)主軸變速箱和進(jìn)給箱的設(shè)計(jì)也打破了傳統(tǒng)的模式，采用主軸部分和主軸變速箱分離的布置形式，其優(yōu)點(diǎn)是變速箱里的振動(dòng)和熱量不至于傳給主軸，保證了主傳動(dòng)的精度，還把主軸變速箱和進(jìn)給箱合二為一，即變速箱(2)，在其主傳動(dòng)變速設(shè)計(jì)當(dāng)中，當(dāng)傳遞功率一定時(shí)，為了減少傳動(dòng)件外形尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)遵循變速組的傳動(dòng)副要“前多后少”，變速組的傳動(dòng)線要“前密后疏”，變速組的降速要“前慢后快”，使箱體結(jié)構(gòu)非常緊湊，另外，各變速控制手柄布置集中，便于操作，同時(shí)可以縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)效率。

5)為了保證焊接機(jī)有足夠大的牽引力而采用雙絲杠驅(qū)動(dòng)同步方式，由于床身跨距較大，為降低生產(chǎn)成本，保證加工精度，采用分體式結(jié)構(gòu)，導(dǎo)規(guī)形狀為雙90°的燕尾，絲杠分布在燕尾導(dǎo)軌的兩側(cè)，保證了卡緊機(jī)構(gòu)受力合理，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。

6)托板雙燕尾槽與床身導(dǎo)軌之間采用2.5 mm厚的聚四氟乙烯軟潤(rùn)滑動(dòng)摩擦，在軟帶上加工出油槽，引入潤(rùn)滑油，在導(dǎo)軌上形成均勻的潤(rùn)滑膜，由于聚四氟乙烯對(duì)鑄鐵的摩擦系數(shù)低，可以有效減少動(dòng)力消耗和避免托板低速爬行，還可以定期更換，消除鑄鐵導(dǎo)軌長(zhǎng)期磨損的高度損失，保證傳動(dòng)精度。

7)雙絲杠的隨動(dòng)支撐，有效避免了較長(zhǎng)絲杠因自重引起的彎曲變形，它可以隨拖板移動(dòng)，當(dāng)拖板運(yùn)行超過(guò)床身中間位置時(shí)，它則停留在中間位置起到絲杠輔助支撐作用。

8)由傳統(tǒng)的交流電源改為直流電源，使焊接過(guò)程熱影響區(qū)小，電流更平穩(wěn)，降低不必要的損耗。

1.4 新舊篩網(wǎng)焊接機(jī)主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比

大型焊接機(jī)作為專用焊網(wǎng)接機(jī)相對(duì)于傳統(tǒng)的焊網(wǎng)機(jī)床除了在傳動(dòng)方式和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有較大的突破外，還提高了焊接機(jī)的整體剛度、配電容量以及綜合機(jī)械性能，具體參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 焊機(jī)參數(shù)對(duì)比

2 經(jīng)濟(jì)效益

大型篩網(wǎng)焊接機(jī)自投入運(yùn)行以來(lái)，經(jīng)濟(jì)效益顯著，作為大型焊接設(shè)備，先后焊接生產(chǎn)了造紙用不銹鋼焊接圓網(wǎng)籠、大規(guī)格離心機(jī)篩籃用網(wǎng)片、各種大尺寸、大截面篩條的跳汰機(jī)、直線振動(dòng)篩板以及弧形篩用網(wǎng)片，創(chuàng)造的產(chǎn)值累計(jì)合同額1000余萬(wàn)元，保證了焊接篩網(wǎng)產(chǎn)品能夠不斷開(kāi)拓新的市場(chǎng)領(lǐng)域，并在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

3 結(jié)束語(yǔ)

該焊接機(jī)的研制成功，填補(bǔ)了我國(guó)焊接大直徑、大橫斷面篩條焊接和長(zhǎng)篩筒焊接設(shè)備的空白，至今其設(shè)計(jì)水平仍處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，不僅可以滿足煤炭洗選行業(yè)的使用要求，而且還可以給冶金、化工、造紙、環(huán)保等行業(yè)提供更多有益的產(chǎn)品，對(duì)提高我國(guó)大型選煤設(shè)備配套能力亦有重要意義，從而產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］顧熙棠，遲建山，胡寶珍.金屬切削機(jī)床(下冊(cè))［M］.上?？茖W(xué)教育出版社，1998.

［2］機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)［K］.機(jī)械工業(yè)出版社，1986.

［3］張其樞，堵耀庭.不銹鋼焊接［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2000.