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1、沈阳工学院毕业论文摘 要随着石油、锅炉、化工工业的发展，对各类容器的要求明显增多，其主体大多是由钢板卷成圆筒，埋弧焊接成筒节，再由两端的封头和许多筒节焊接而成。这类筒节在焊接过程中刚性非常差，由于自重问题至于滚轮架上就会发生严重变形，并且沿轴线各部位椭圆度也会各不相同，尤其稍遇外力就会发生严重颤动。与厚壁大直径筒节相比较，焊接时有其特殊困难，用现有的焊接设备并不能获得优良的焊接质量，本文主要设计一种专门用于小直径密封罐体内外纵缝焊接的操作机和小直径密封罐体纵缝焊接系统。在小直径密封罐体内外纵缝焊接操作机设计中，主要设计了伸缩臂减速器和回转机构，两个机构设计思路基本相同。首先通过计算得出两个机构
2、所需电动机的功率分别为0.18KW和0.16KW后进行电动机的选择；计算得出两个机构所需传动比i分别为1917和1500及两个机构传动装置的运动和动力参数；然后通过确定设计功率Pd、选择V带型号、带轮直径D1:D2、确定中心距a和带长Ld、初拉力F0等来完成V带轮的设计；计算高、低速级蜗轮蜗杆几何尺寸；最后进行轴及轴上键强度等的校核、轴承寿命的计算等。最终完成了两个机构的设计。在小直径密封罐体纵缝焊接系统中，两个内外纵缝焊接操作机组成一个加工生产线，各专项技术配套，功能齐全而实用，各加工工序实现了一体化，是一种适用于批量生产、先进的、理想的专用焊接系统。总之，本文通过对小直径密封罐体内外纵缝焊
3、接机构的设计，可解决并改善小直径密封罐体薄壁容器焊接出现的变形问题，从而提高生产质量，同时也能提高生产率。关键词：小直径密封罐体，纵缝焊接，操作机，变形IAbstractDiscusses the small diameter and thin wall cylinder longitudinal seam welding special difficulty and production status, this paper introduces a kind of suitable for batch and production of special welding machine. A
4、s the boiler, chemical industry, petroleum industry, for all types of container requirements increasing, Its main body is usually made of steel rolled into a cylinder, automatic submerged arc welded into a cylindrical section, a plurality of cylinder heads and ends welded. This kind of cylinder in w
5、elding stage rigid range, as the roller frame by the dead weight of large deformation occurs along the axis, and each part of ellipticity varies slightly, especially in external force can cause a severe fibrillation. With thick wall cylinder section compares, welding has its special difficulties, wi
6、th the existing welding equipment often cannot obtain good welding quality. So I want to design a special seal for small diameter tank outside longitudinal seam welding machine. The small diameter longitudinal seam welding research automatic welding mechanism, the research design knowledge is wider,
7、 circuit design, automatic control, electromagnetic induction, reducer, mechanical transmission, the processing technology, manipulator design, CAD drawing, etc. To develop and consolidate knowledge The small diameter longitudinal seam welding research automatic welding mechanism, the research desig
8、n knowledge is wider, circuit design, automatic control, electromagnetic induction, reducer, mechanical transmission, the processing technology, manipulator design, CAD drawing, etc. To develop and consolidate knowledgeKey words： Small diameter；Longitudinal seam；Operation machine；Deformation；II目 录摘
9、要IAbstractII第1章 绪论31.1 小直径密封罐体概况31.2 小直径密封罐体焊接方法31.2.1 埋弧焊31.2.2 二氧化碳气体保护焊61.3 小直径密封罐体焊接的研究方向71.3.1 焊接变形71.3.2焊接设备81.4 本文研究的内容意义及内容11第2章 小直径密封罐体纵缝自动焊接机构设计122.1 专用焊接操作机的总体方案确定及设计要求122.2 伸臂旋转减速器的设计132.2.1 伸臂旋转减速器的传动方案简图132.2.2 选择电动机132.2.3 确定传动比142.2.4 计算传动装置的运动和动力参数152.2.5 V带轮的设计计算162.2.6 高速级蜗轮蜗杆设计18
10、2.2.7 低速级蜗轮蜗杆设计202.2.8 轴的校核222.2.9 轴承寿命的计算242.2.10 较核轴上的键的强度252.3 回转机构的设计262.3.1 总体传动方案简图262.3.2 选择电机262.3.3 确定传动比272.3.4 计算传动装置的运动和动力参数272.3.5 V带轮的设计计算282.3.6 高速级蜗轮蜗杆设计312.3.7 低速级蜗轮蜗杆设计322.3.8 轴的校核342.3.9 轴承寿命的计算362.3.10 校核轴上的键的强度37第3章 小直径密封罐体纵缝自动焊接系统393.1罐体内外纵缝专用焊接生产线393.1.1 内纵缝焊接系统403.1.2 外纵缝焊接系统
11、413.2 焊接操作机伸缩臂升降过程423.3滚轮架44第4章 结 论45致 谢46参考文献47第1章 绪论1.1 小直径密封罐体概况随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，能源消耗急剧增长，石油和成品油的需求剧增。目前我国已变成石油进口大国，石油已成为国家重要的战略物资，它直接关系到我国的经济发展、社会稳定和国家安全，增加原油储备迫在眉睫，因此，我国对国家石油储备库和成品油库的建设给予了高度重视，我国2010年已建成数千万立方米的石油战略储备能力，分期进行建设，大连国家石油储备库30台10万大型立式钢制储罐是石油化工行业非常重要的储运设备，越来越多地用于原油、成品油等储运工程。焊接是储罐
12、建造的主要工序，对储罐的施工质量具有决定性意义。储罐的类型有很多，但在各类油库的建造中，广泛应用的是中小型立式钢制圆筒形拱顶储罐和浮顶储罐，它引领着当今中小型储罐建造技术的发展。总而言之,国产小直径密封罐体制造业起步晚，发展慢，与国外一些发达国家相比存在着很大的差距,诚望同行业间多多开展技术交流，加强合作，潜心研究，共同发展，为我国小直径密封罐体的制造事业的发展提供优质的产品和优良的服务。 1.2 小直径密封罐体焊接方法小直径密封罐体焊接方法中，埋弧焊是一种极其重要的焊接方法，其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点，使其成为压力容器、箱型梁柱、海洋结构、起重机械等钢结构制作
13、中的主要焊接方法。当然，对于薄壁筒节的焊接，二氧化碳气体保护焊也是一种非常普遍的焊接方法。二氧化碳气体保护焊具有经济适用，操作简单、生产效率高的特点。以上两种焊接方法都适用于小直径密封罐体的焊接。1.2.1 埋弧焊埋弧焊作为比较常用的焊接方法，应用范围非常广泛，其应用的范围如表1.1。表1.1 埋弧焊的应用范围应用方面应用范围板厚适用于38mm，850mm经济效果最佳。其中320mm可不开坡口，1030mm 开V形坡口，2540mm开X形坡口，40mm以上开U形坡口，大于40mm或工艺需要开双V 形或双U形坡口，40mm以上了用窄间隙工艺。小于3mm时采用细丝或细颗粒焊剂。材料种类碳钢、低合金
14、钢、不锈刚、耐热钢、低温钢、铜及铜合金、铝及铝合金、镍基合金、钛及钛合金。产品对象容器、锅炉、船舰、桥梁、起重电站设备、大型管件和金属结构的平、横 、环焊缝以及长焊缝。1、 原理及特点当焊丝和焊件之间引燃电弧后，电弧的热量使周围的焊剂熔化形成熔渣，部分焊剂分解、蒸发成气体，气体排开熔渣形成一个气泡，电弧就在这个气泡中燃烧。连续送入的电弧的焊丝在电弧高温作用下加热熔化，与熔化的母材混合形成金属熔池。熔池上覆盖着一层熔渣，熔渣外层是未熔化的焊剂，他们一起保护着熔池，使其与周围空气隔离，并使有碍操作的电弧光辐射不能散射出来。电弧向前移动时，电弧力将熔池中的液态金属排向后方，则熔池前方的金属就暴露在电
15、弧的强烈辐射下而熔化，形成新的熔池，而电弧后方的熔池金属则冷却凝固成焊缝，熔渣也凝固成焊渣覆盖在焊缝表面。熔渣除了对熔池和焊缝金属起机械保护作用外，焊接过程中还与熔化金属发生冶金反应，从而影响焊缝金属的化学成分。由于熔渣的凝固温度低于液态金属的结晶温度，熔渣总是比液态金属凝固迟一些。这就使混入熔池的熔渣、溶解在液态金属中的气体和冶金反应中产生的气体能够不断地逸出，使焊缝不易产生夹渣和气孔等缺陷。为熔化的焊剂不仅具有隔离空气、屏蔽电弧光的作用，也提高了电弧的热效率。2、 埋弧焊的主要优点（1）生产效率高 这是因为，一方面焊丝导电长度缩短，电流和电流密度提高，因此电弧的熔深和焊丝熔敷效率都大大提高。另一方面由于焊剂和熔渣的隔热作用，电弧上基本没有热的辐射散失，飞溅也少，虽然用于熔化焊剂的热量损耗较大，但总的热效率仍然大大增加。因此使埋弧焊的焊接速度大大提高，最高可达60150m/h,而焊条电弧焊则不过68m/h，故埋弧焊与焊条电弧焊相比有更高的生产率。 （2）焊缝质量高 埋弧焊时的电弧及熔池均处在焊剂与熔渣的保护之中，保护效果比焊条电弧焊好。焊剂的存在也使熔池金属凝固速度减缓，液态金属与熔化的焊剂之间有较多的时间进行冶金反应，减少了焊缝中产生
