大型焊割回转变位机的结构设计

中国有色（沈阳）冶金机械有限公司 （辽宁 110141） 刘红枫 黄 浩

1.概述

球磨机、混合机适用于大型黑色金属矿石破碎及筛选。球磨机是选矿过程中的主体设备，可将大块的矿石粉碎成可以用来筛选的小规格矿石。球磨机主要由进料部、进料端部、筒体部、主轴承部、出料部、出料端部及传动部等部分组成，其中筒体部是烧结机的重要组成部分；混合机是选矿的重要设备，它主要是由大齿圈装配、挡辊装置、托辊装置、滚筒装配及小齿轮装配等组成部分。球磨机是通过筒体与法兰，再将法兰与端盖连接起来；混合机的筒体和齿圈架也是通过焊接完成连接，所以焊接质量的好坏直接影响着球磨机及混合机的使用寿命。

以往我公司在生产过程中，很多筒体的坡口都是利用刨边机刨成。但由于刀具行程问题，混合机的部分带过渡坡口的筒节、齿圈架及磨机法兰等无法在刨边机上刨出；而人工切割的质量无法达到均匀度，故选择立式车床进行加工保证坡口质量。但由于立车的选择，不但使加工成本及周转的费用大大提高，增加了大量的成本，而且操作者在焊接过程中需一边焊接一边绕着筒体、法兰、齿圈架旋转，因焊接位置为横焊，增加了焊接难度，故导致焊缝处会出现气孔、夹渣，甚至出现裂纹等重大焊接缺陷，严重影响产品质量及使用寿命。

焊割回转变位机的研发成功，有效解决了筒体法兰基齿圈架焊接过程中的回转、焊接及坡口的焊割问题，为筒体加工的高质、高效提供了技术保障。

2.变位机结构设计

变位机采用座式结构，由底座、液压倾翻机构、机械倾翻机构、齿轮传动机构、回转工作台、机架、定位锁紧机构、导电装置和电控系统等部分组成。整机设计承载和驱动能力为25t，采用液压、机械双举升倾翻结构形式，工作台最大可倾翻角度20°，工作台360°回转，满足φ5000～φ6000mm筒体及齿圈架周圈焊接需要，图1为焊割变位回转机结构示意。

图1

（1）机架和底座设计 机架和底座设计为框架式结构，由优质钢板及型钢焊接而成，焊后经整体退火去应力处理再进行机械精加工，以保证整体刚性、强度和长期使用不变形。机架起支撑变位机自身重量和承载工件负荷的作用，并将重量分散、均匀地传递给地面。

（2）回转工作台设计 工作台为结构钢件，盘面为基本盘面加支撑腿结构，可满足最大φ5500mm工件焊接变位使用。工作台具有足够的强度和刚性，通过回转支承固定在翻转支架上。回转支承选用德国HRS公司合资生产的重载型带齿圈的专业回转体，承载能力大，可以承受较大的冲击载荷；回转支承带有齿圈，可通过齿轮与之啮合进行传动，将电动机输出转矩传递给回转支承，实现工作台带动工件旋转，且回转精度高。工作台面加工有放射性的8条T型槽，用于安装固定工件支承架或相关工装夹具。图2为工作台结构示意。

图2

（3）倾翻装置的设计 工作台翻转采用液压系统驱动，利用液压缸推动工作台支架绕翻转铰链机构旋转实现工作台部件（包含工作台、回转支撑、回转驱动系统等）绕固定支点翻转，已达到变换工件位置的目的。翻转转轴端部还设有量角器，以便操作工观测、调节工件倾斜角度。液压和机械双重锁紧，在液压缸将工件举升至20°时，通过把机械支承臂的插销插上，起到安全双重锁紧的目的，图3为倾翻机构结构示意。

图3

（4）回转驱动装置的设计 回转驱动系统由驱动电动机、减速机、回转小齿轮及回转支承等部分组成；减速机安装于工作台背面，在翻转过程中随工作台一起翻转；回转动作设计为变频调速回转，操作工可通过手控盒进行翻转、回转方向控制，回转速度调节和观测，以保证焊接过程顺畅进行。减速系统采用摆线针轮减速机和蜗轮蜗杆减速机组合而成。既体现减速系统的高效率，又具有良好的自锁定位功能。驱动电动机选用制动电动机，在工厂突然断电时可有效防止在断电情况下工作盘的自锁；多重保险能在较大程度上保障人员安全及设备安全。

（5）定位夹紧装置设计 工装夹具是工件与变位机相连的中间过渡连接部件，一端与变位机的回转盘固定，另一端用于装夹固定工件。工装夹具采用丝杆螺母副结构形式，该套夹具安装在变位机工作盘面的T型槽内，可根据需要在T型槽内滑动并固定，以满足工件直径范围的变化和对工件的装夹。夹具双重保护，通过插销和预留孔可防止夹具滑块因丝杆失效在轴线方向的窜动，图4为定位夹紧装置结构示意。

图4

3.结语

该大型焊割回转变位机结构设计缜密，操作使用方便，符合现代化生产中筒体直径大、坡口切割形式复杂、焊割质量高标准需求，使原来球磨机筒体法兰、混合机筒节、齿圈架只能通过大型立车才能完成的精度，现在可以利用焊切割来完成，降低了生产成本。采用该焊割回转变位机，使原来操作者绕工件旋转、调整角度焊接，改为工件旋转、翻转，不仅保证了焊接质量，而且满足了快节奏的产品加工需要。现该变位机应用于公司的焊接车间，取得良好的加工效果。（20131010）