大型筛网焊接机的研究设计

张丽娜，李建功

(河北联合大学机械工程学院，河北唐山 063009)

不同类型的不锈钢焊接筛网产品广泛应用于煤炭、石油、食品、化工、冶金、造纸等工业部门，各行各业的筛分、脱水和过滤等设备都在朝着大型化方向发展，必然要求配套安装的不锈钢焊接筛网产品尺寸足够大、刚度足够高，传统式焊接机无法完全满足这一要求，煤炭科学研究总院唐山研究院和河北联合大学联合设计制造的大型焊接机是焊接大直径焊接筛网、大型滤管及造纸圆网笼的专用设备，自投入产业化生产以来，经过实际运转证明，该设备结构设计新颖、合理，自动化程度较高，运转过程平稳可靠，焊接的筛网产品完全符合质量标准，达到国内先进水平，属国内首创。

1 大型焊接机主要结构、工作原理和设计特点

1.1 结构组成

大型筛网焊接机床主要由以下几部分组成。

1)工作部分:工作部分由电极调整装置、穿丝盘和卡丝盘组成;

2)传动部分:传动部分由主轴部分、传动进给箱1、传动箱2、花键轴、双丝杠螺母传动副等部分组成;

3)机体部分:包括双床身、安装液压卡紧机构的托板、冷却系统、焊接机直属件等;

4)润滑系统:本机除了主轴部分采用油脂润滑外，其他部分主要是稀油循环润滑系统，润滑油从泵站经滤油器进入经主压油管进入多支油管，再经三个分支油管进入各润滑点，供给上述各润滑点的全部润滑油，经回油管返回油箱;

5)电气控制部分:直流焊接电源、电控箱。

1.2 工作原理

本次设计的大型焊接机就是依据焊接筛网连续焊接的原理设计的，传动系统图见图1。

图1 传动原理示意图

由图1可以看出，主电动机通过一级三角皮带将动力传递至变速箱(2)中主传动链的各级齿轮，将扭矩经花键轴输送给主轴，从而带动安装其上的支撑条穿丝盘旋转，变动不同的操作手柄，可改变传动齿轮的速比，使主轴获得不同的转速，同时主传动系统再通过进给传动链的各级齿轮又将动力输送给变速箱(1)的中间齿轮，然后由这个中间齿轮以相同的减速比向两侧传递相同的动力，驱动双丝杠和螺母传动副带动安装有液压卡紧机构的托板(卡丝盘安装其上)同步按设定螺距沿轴向向右运动，按照上述焊接筛网连续焊的原理，完成整个网筒的焊接。

1.3 设计特点

1)主轴部分设计采用组合式轴承的结构形式，并没有选用标准的轴承，因为选用标准轴承不但造价高，而且体积很大，于是跳出了常规的设计思路，把主轴和主轴支撑分别作为推力球轴承死、活套圈和向心圆柱滚子轴承的内、外圈，还自行设计了结构简单，便于安装制造的轴承保持架，使一盘推力轴承和二盘单列向心短圆柱滚子轴承有机结合，缩小了设备的总体外形尺寸，降低了生产成本，同时，由于选用的是滚动轴承，摩擦系数小，可以降低传递扭矩，减少动力损耗，其具体结构详见图2。

图2 主轴结构示意图

2)支撑条卡紧机构采用液压自动卡紧方式，取代螺栓、螺母锁紧式机械手工操作，动作迅速可靠，效率高。

3)在焊接不同直径的网筒时，电极调整装置需要上、下移动，以往采用的是螺栓、螺母紧固式机械手工操作，操作费时费力，为此专门设计了由齿轮、齿条传动的升降装置，上下调整方便、准确，工作效率高。

4)主轴变速箱和进给箱的设计也打破了传统的模式，采用主轴部分和主轴变速箱分离的布置形式，其优点是变速箱里的振动和热量不至于传给主轴，保证了主传动的精度，还把主轴变速箱和进给箱合二为一，即变速箱(2)，在其主传动变速设计当中，当传递功率一定时，为了减少传动件外形尺寸，设计时遵循变速组的传动副要“前多后少”，变速组的传动线要“前密后疏”，变速组的降速要“前慢后快”，使箱体结构非常紧凑，另外，各变速控制手柄布置集中，便于操作，同时可以缩短传动链，提高传动效率。

5)为了保证焊接机有足够大的牵引力而采用双丝杠驱动同步方式，由于床身跨距较大，为降低生产成本，保证加工精度，采用分体式结构，导规形状为双90°的燕尾，丝杠分布在燕尾导轨的两侧，保证了卡紧机构受力合理，运动平稳。

6)托板双燕尾槽与床身导轨之间采用2.5 mm厚的聚四氟乙烯软润滑动摩擦，在软带上加工出油槽，引入润滑油，在导轨上形成均匀的润滑膜，由于聚四氟乙烯对铸铁的摩擦系数低，可以有效减少动力消耗和避免托板低速爬行，还可以定期更换，消除铸铁导轨长期磨损的高度损失，保证传动精度。

7)双丝杠的随动支撑，有效避免了较长丝杠因自重引起的弯曲变形，它可以随拖板移动，当拖板运行超过床身中间位置时，它则停留在中间位置起到丝杠辅助支撑作用。

8)由传统的交流电源改为直流电源，使焊接过程热影响区小，电流更平稳，降低不必要的损耗。

1.4 新旧筛网焊接机主要技术参数对比

大型焊接机作为专用焊网接机相对于传统的焊网机床除了在传动方式和结构设计上有较大的突破外，还提高了焊接机的整体刚度、配电容量以及综合机械性能，具体参数对比见表1。

表1 焊机参数对比

2 经济效益

大型筛网焊接机自投入运行以来，经济效益显著，作为大型焊接设备，先后焊接生产了造纸用不锈钢焊接圆网笼、大规格离心机筛篮用网片、各种大尺寸、大截面筛条的跳汰机、直线振动筛板以及弧形筛用网片，创造的产值累计合同额1000余万元，保证了焊接筛网产品能够不断开拓新的市场领域，并在激烈的市场竞争中立于不败之地。

3 结束语

该焊接机的研制成功，填补了我国焊接大直径、大横断面筛条焊接和长筛筒焊接设备的空白，至今其设计水平仍处于国内领先地位，不仅可以满足煤炭洗选行业的使用要求，而且还可以给冶金、化工、造纸、环保等行业提供更多有益的产品，对提高我国大型选煤设备配套能力亦有重要意义，从而产生更大的经济效益。

［1］顾熙棠，迟建山，胡宝珍.金属切削机床(下册)［M］.上海科学教育出版社，1998.

［2］机械设计手册编写组.机床设计手册［K］.机械工业出版社，1986.

［3］张其枢，堵耀庭.不锈钢焊接［M］.机械工业出版社，2000.