張占哲，程鵬波

(1.華北水利水電學(xué)院，河南 鄭州 450011；2.鄭州宇通重工有限公司，河南 鄭州 450051)

裝載機(jī)鏟斗焊接轉(zhuǎn)胎設(shè)計(jì)及應(yīng)用

張占哲1，程鵬波2

(1.華北水利水電學(xué)院，河南 鄭州 450011；2.鄭州宇通重工有限公司，河南 鄭州 450051)

裝載機(jī)鏟斗部件中耳座、墊板、筋板等零件較多，造成焊縫多、短、雜；又因鏟斗體積、質(zhì)量較大，焊接過程中需要翻轉(zhuǎn)，使得人工焊接比較困難，因此設(shè)計(jì)了焊接轉(zhuǎn)胎，實(shí)現(xiàn)焊接過程自動(dòng)變位，以降低人工操作強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。

鏟斗；焊接轉(zhuǎn)胎；提高；生產(chǎn)效率；質(zhì)量

0 前言

鏟斗焊接轉(zhuǎn)胎(見圖1、圖2)實(shí)際上是焊接變位機(jī)和轉(zhuǎn)胎的結(jié)合體，是通過工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)使焊接件施焊焊縫處于最理想的位置進(jìn)行焊接。在焊接鏟斗背部的長(zhǎng)直焊縫時(shí)是焊接變位機(jī)，在焊接耳板和弧板的焊縫時(shí)是轉(zhuǎn)胎，所以速度必須可調(diào)。焊接轉(zhuǎn)胎的應(yīng)用，不僅大大減輕了焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度，還提高了焊縫質(zhì)量和美觀度，提高了勞動(dòng)效率。

1 鏟斗焊接轉(zhuǎn)胎組成

鏟斗焊接轉(zhuǎn)胎由傳動(dòng)部分、電器部分和機(jī)械部分組成。傳動(dòng)部分主要由主動(dòng)齒輪、雙蝸桿減速機(jī)及回轉(zhuǎn)支承(兩個(gè))組成；電器部分由變頻調(diào)速電機(jī)、變頻器及控制系統(tǒng)組成；機(jī)械部分由主動(dòng)框架、從動(dòng)框架和夾具組成。

2 焊接轉(zhuǎn)胎設(shè)計(jì)[1]

由于生產(chǎn)的30和50系列裝載機(jī)的鏟斗大小區(qū)別比較大，因此將從動(dòng)框架設(shè)計(jì)成軌道滑動(dòng)結(jié)構(gòu)，可以通過從動(dòng)框架的滑動(dòng)來調(diào)節(jié)焊接狀態(tài)。

2.1 轉(zhuǎn)矩計(jì)算

(1)夾具的偏心力矩。

夾具質(zhì)量約250 kg／個(gè)，共2個(gè)，按500 kg計(jì)算，偏心距按最大估計(jì)為200 mm，則此力矩為

500 kg×0.2 m＝100 kg·m＝1 000 N·m

(2)鏟斗旋轉(zhuǎn)需要的力矩。

鏟斗質(zhì)量1 400 kg，按1 500 kg計(jì)算；回轉(zhuǎn)支承滾動(dòng)摩擦系數(shù)0.002～0.008，按最大0.008計(jì)算；回轉(zhuǎn)支承滾道半徑200 mm，則此力矩為

1 500 kg×0.2 m×0.008＝2.4 kg·m＝24 N·m

可見鏟斗旋轉(zhuǎn)需要的力矩遠(yuǎn)小于夾具的偏心力矩，可忽略不計(jì)。

(3)鏟斗偏心力矩。

鏟斗重心基本上在回轉(zhuǎn)中心，考慮其底部可能會(huì)重一些，其偏心力矩約為800 N·m。

綜上所述，要使鏟斗正常旋轉(zhuǎn)需要的力矩必須大于1 800 N·m。

電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)，其額定輸出轉(zhuǎn)矩1 575 N·m，再加上一級(jí)齒輪減速傳動(dòng)(速比3.2)其力矩將會(huì)增大到1 575 N·m×3.2×90%＝4 536 N·m＞18 00 N·m，故力矩完全滿足需求。

圖2 鏟斗焊接轉(zhuǎn)胎立體圖

2.2 速度計(jì)算及選擇

變頻電機(jī)功率1.5kW，輸出軸同步轉(zhuǎn)速1500r／min。變頻器為變頻電機(jī)供電，通過改變交流電頻率改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而保證焊接需要的速度。減速機(jī)選用速比為900的雙蝸桿減速機(jī)，加上一級(jí)齒輪減速，系統(tǒng)的整體速比為900×3.2＝2 880，則轉(zhuǎn)胎輸出的最大轉(zhuǎn)速為1 500／2 800≈0.52 r／min，即電源沒有變頻時(shí)其回轉(zhuǎn)的速度為0.52 r／min。當(dāng)轉(zhuǎn)胎以此速度回轉(zhuǎn)時(shí)與其對(duì)應(yīng)的50鏟斗耳板焊縫的回轉(zhuǎn)速度為：0.52 r／min×2×3.14×430 mm／r≈1 404 mm／min，而耳板焊縫的焊接速度大約為300 mm／min，因此這時(shí)就需要用變頻電機(jī)改變電源頻率，從而改變輸出速度，即300×50／1404≈10.5Hz。

變頻器在選購時(shí)預(yù)設(shè)了六檔位(100 Hz、10.5 Hz、11 Hz、11.5 Hz、12 Hz、13 Hz)，對(duì)應(yīng)的鏟斗回轉(zhuǎn)線速度如表1所示。

表1 變頻器頻率與對(duì)應(yīng)的鏟斗回轉(zhuǎn)線速度

3 應(yīng)用及效果

目前鄭州宇通重工有限公司共投產(chǎn)三臺(tái)鏟斗焊接轉(zhuǎn)胎，能滿足年產(chǎn)5 000多臺(tái)的產(chǎn)能，通過兩年多的生產(chǎn)應(yīng)用，不僅大大提高了勞動(dòng)效率、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且提高了裝載機(jī)鏟斗的焊接質(zhì)量。

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第五版)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

Design and application of welding positioner for loader's bucket

ZHANG Zhan-ze1，CHENG Peng-bo2
(1.North Chian University of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou 450011，China；2.Zhengzhou Yutong Group Co.，Ltd.，Zhengzhou 450051，China)

When producing loaders，due to more loader's bucket parts such as pad，tendons，ear plate etc，leading to more，miscellaneous welding questions，and also due to big bucket volume，weight，the manual welding process is hard when bucket necessary for overturn.so designing the welding positioner，realize welding process to be automatic positioning，to reduce labor intensity，improve the production efficiency and the quality of welding.

bucket；the welding turn tire；improve；production efficiency；quality

TG457.2

B

1001-2303(2011)12-0021-02

2011-07-10

張占哲(1978—)，男，河南鄭州人，講師，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)方面的研究工作。