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1、44吨混合式焊接滚轮架的设计目录1、焊接滚轮架分析22、方案的选择与确定32.1驱动方案的拟定32.2传动方案的确定32.3滚轮的直径确定32.4偏心系数的确定43、计算与校核53.1焊接滚轮架的设计计算83.2电机型号的确定103.3传动比分配及减速器选择103.4滚轮架滚轮设计113.5主动滚轮轴的设计计算123.6蜗杆轴的设计计算123.7蜗轮蜗杆传动设计计算133.8 V带设计计算154、滚轮架零部件结构设计选择154.1轴承端盖的设计164.2键及联轴器的选择164.3机架的设计174.4表面粗糙度185、小结及参考资料1944吨混合式焊接滚轮架的设计1 焊接滚轮架分析1.1课程设计
2、题目分析焊接滚轮架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。焊接滚轮架主要用于筒形焊件的装配与焊接。焊接滚轮架按结构形式分为两类：第一类是长轴式滚轮架，第二类是组合式滚轮架。本次设计的就是组合式滚轮架，它的主动滚轮架，从动滚轮架，混合式滚轮架都是独立的，使用时可根据焊件的重量和长度进行任意组合，其组合比例也不是1与1的组合。因此，使用方便灵活，对焊件的适应性很强。本次课程设计即是组合式滚轮架，草图如下 图1-1组合滚轮架草图1.2 给定参数 吨位：44T G=441039.8=4.31105N 焊接滚轮的圆周速度：V=660m/h范围内无级可调。 中心角： 主要计算结果及参数2
3、方案的选择与确定2.1滚轮驱动方案的拟定 为使焊接滚轮架的滚轮间距调节方便可靠，组合便利，采用主动轮单独驱动的设计方案，即每个主动轮单独利用一台电动机和减速机构驱动。不过要注意解决好各主动轮的同步问题，在选用电动机和减速机结构上要尽量选用特性一致且经过实测的使用。2.2 传动方案的确定整个传动过程实质上是一个减速过程，且总的传动比比较大，可以采用三级减速：一级皮带轮减速；一级摆线针轮减速器减速；一级蜗轮蜗杆减速。传动方案简图如下图所示 图2-1 传动方案简图2.3滚轮的直径的确定 由表1可知本次设计的44t滚轮架选取滚轮直径Dr=500mm；工件筒体直径Dmin=500mm，Dmxa=4000
4、mm。当中心角的130时支反力和圆周力急剧增大，相反，当角太小时，滚轮架上的筒体焊件放置有可能不稳定。因此在实际应用中为使焊件在滚轮架上获得可靠的稳定性，并保证焊件可以平稳的转动应小于40度我国制定的焊接滚轮架行业标准（ZBJ/T33003-1990）中规定中心角应在45度到110度之间。 滚轮直径Dr=500mm工件筒体直径Dmin=500mmDmxa=4000mm 滚轮的转速：n=1000V/（Dr）/60=1000*（660）/（500）/60 =（0.06370.637）r/min 式中Drmm ，Vm/s表2-1 焊接滚轮架技术参数 当工件直径为500mm时，带入数据得两滚轮间距为8
5、19.15mm 当工件直径为4000mm时，带入数据得两滚轮间距为1722.08mm。因此两滚轮间距的调节范围选定为：810mm1730mm之间2.4偏心系数的确定中心角的使用下限，主要受焊件静载稳定性的制约，当给定后，偏心距只有满足滚轮的转速n：（0.06370.637）r/min焊件才不致于从滚轮架上掉下而破坏其稳定性，则：=，式中Dmm取=0.023 计算与校核3.1焊接滚轮架的设计计算3.1.1 驱动圆周力和摩擦力的计算图3-1焊接滚轮架受力简图 1焊件 2主动滚轮 3从动滚轮图3所示为焊件滚轮架及焊件的受力简图，图中2为一列主动滚轮，3为一列从动滚轮。当重量为G、其偏心距e=0的筒体
6、焊件1静置在主、从动滚轮座上时，则主、从动滚轮上的支反力相等，即式中 中心角；D焊件直径； Dr滚轮直径； L主、从动滚轮之间的横向距离；当即时，Ffmax=4.31105/2/cos55=3.76105N=0.02Ffmax=3.76105N当即时，Ffmin=4.31105/2/cos22.5=2.33105N当焊件的偏向距不为零时，在主动滚轮圆周力F1的作用下，逆时针转动，则焊件是受力情况如图2所示。图中F2是焊件借助摩擦力带动从动滚轮转动时，滚轮作用到焊件上的反力。此时 (1) (2) (3) (4)与主动滚轮轴搭配的轴承圆锥滚子轴承，故f=0.02，滚轮采用组合轮（钢轮与橡胶轮相结合
7、），故=，橡胶面和钢轮面各占一半，故取=1.65。初定滚轮轴径 dr=95mm，则 b=Dr/(fdr+2u)=500/(0.02*95+2*1.65) 取b=96当时：Ffmin=2.33105Nf=0.02u=1.65初定滚轮轴径dr=80mm =N当时：时，F1=1.119104F2=2.568103NFf1=2.257105NFf2=2.465105N时，F1=0.127105F2=0.041105N通过比较上述两组计算结果，可发现第组的计算结果较大，故后续计算应采用第组的计算结果进行计算。3.1.2滚轮轴上的载荷的计算由于同一列上的滚轮数量为2，即，所以载荷作用不均匀系数。则作用在一
8、个主动滚轮上的载荷 作用在一个从动滚轮上的载荷3.1.3滚轮轴径大小的计算设主动滚轮轴上两轴承中点间的距离L=355mm，则在的作用下，主动滚轮轴的弯曲力矩 Mw=P1*L/4=1.92105355/4=170.400105Nmm由于是独立驱动的主动滚轮，所以每一轮轴所承受的扭矩Ff1=3.847105NFf2=3.907105NMw=170.400105NmmMn=20.879105Nmm所以主动滚轮所受的当量弯矩 该主动滚轮轴采用45钢制造，查机械设计P354其b=590Mpa安全系数取，则= b/nb=590/2=295Mpa, 则主动滚轮轴的计算直径 因为，所以试设计成功。为了维修的方
9、便，及简化设计工作，从动滚轮的轴径也取同一数值，即d、=95mm。3.1.4附着力验算 为了保证焊件在主动滚轮上不打滑，焊件在滚轮上的有效摩擦因数f应满足 在滚轮上的有效摩擦因数； 焊件在滚轮上的许用摩擦因数，采用钢轮时，取=0.5。 因为f=F1/Ff1=0.127105/3.847105=0.033fp=0.5 故实际的附着力满足设计要求3.2 焊接滚轮架的电动机驱动功率的确定及型号选择3.2.1 焊接滚轮架的电动机驱动功率的确定 焊接滚轮架的电动机驱动功率 N=Mn*n/9550/=2087.90.637/9550/0.4 =0.348KW式中 N每个主动滚轮电动机的驱动功率（kw）；
10、主动滚轮轴的传递扭矩（Nm）； n主动滚轮的转速，即许用最高转速（r/min）； Mxd=171.674105Nmm 主动滚轮轴的计算直径d=83.49mm 传动机构的总效率，因为机构中有一级蜗轮蜗杆传动，故=0.4。3.2.2电动机型号的确定 上面计算的电动机功率为0.269kw，但根据目前厂家生产的44T滚轮架的实际产品，电动机功率应进行放大。这是因为滚轮或工件不能做到绝对的平滑，尤其是许多筒状工件都有横向焊缝，当横向焊缝通过滚轮是会产生很大的附加力矩。由于滚轮的转速很低，且减速机构只有三级，所以不宜选用转速过大的电动机，考虑上诉因素功率应留足够余量才能使滚轮架稳定工作。另外1990年颁布了焊接滚轮架的行业标准（ZBJ/T33003
