膜式壁焊机的设计与相关技术研究

发布时间：2017-03-30 17:24

  本文关键词：膜式壁焊机的设计与相关技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：膜式壁管屏是锅炉主要受压部件,其成形多采用焊接方法,但在其焊制过程中,焊接收缩变形是不可避免的。如何减小变形,提高管屏焊接质量,一直困扰着锅炉生产企业。因此,研制一种结构简单、焊接质量好、性能稳定、效率高的膜式壁焊机具有十分重要的意义。首先,本文对焊接自动化和焊接数值模拟技术进行研究,并在此基础上,结合膜式壁管屏的工程技术要求,对其焊接工艺展开研究,确定了合理的管屏焊接方式方法,进而设计出一台满足管屏焊接工艺要求的膜式壁焊机,完成了焊机的总体方案设计及管屏夹紧输送机构、传动机构、焊枪调节机构等的详细设计。其次,本文结合数值模拟技术,采用反变形法确定管屏夹紧机构中的滚轮间距。对管屏试样焊接过程进行焊接模拟和实验,对比数值模拟和焊接实验的结果,验证了该数值模拟方法在分析管屏收缩量中的可行性和准确性。进而,将该方法应用到膜式壁焊机的设计中,即通过模拟膜式壁焊机焊接管屏的实际工况,得到管屏收缩变形量,最终确定焊机滚轮间距的补偿值。最后,采用有限元软件对焊机主要部件进行有限元分析。完成了管屏夹紧输送机构中滚轮和管子的接触分析、滚轮的疲劳分析,获得了滚轮的安全系数,并确保其足够的使用寿命。另外,对托辊主轴进行了强度校核,保证其安全可靠。焊机设计过程中充分运用了数值模拟技术,可有效缩短焊机研发周期、节约研发成本、有利于保证管屏的焊接质量和焊接效率。
【关键词】：膜式壁 自动焊机 有限元 数值模拟 管屏
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG43;TK226.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 焊接自动化的发展现状10-11
• 1.2.1 焊接自动化的发展及走向10-11
• 1.2.2 膜式壁焊机的发展历程11
• 1.3 焊接数值模拟技术11-12
• 1.4 课题的研究意义及主要研究内容12-14
• 1.4.1 课题研究意义12
• 1.4.2 课题的主要研究内容12-14
• 2 管屏焊接工艺研究14-20
• 2.1 管屏焊接主要技术要求14-15
• 2.2 管屏焊接生产工艺流程15-16
• 2.3 焊接工艺方法选择16-18
• 2.3.1 管屏材质分析16-17
• 2.3.2 焊接方法选择17
• 2.3.3 MAG焊及其双面焊接特点17-18
• 2.4 焊枪枪群的布置研究18-19
• 2.5 本章小结19-20
• 3 焊机结构方案设计20-37
• 3.1 焊机总体方案的确定20-21
• 3.2 管屏夹紧输送机构设计21-32
• 3.2.1 托辊传动机构设计22-27
• 3.2.2 辊子轴承的组合设计27
• 3.2.3 托辊链传动的设计计算27-29
• 3.2.4 托辊的结构设计29-30
• 3.2.5 压辊结构设计30-32
• 3.3 焊枪调节机构设计32-36
• 3.3.1 焊枪调节机构方案确定32-33
• 3.3.2 焊枪调节机构结构设计33-36
• 3.4 本章小结36-37
• 4 焊接数值模拟37-51
• 4.1 焊接数值模拟相关问题37-39
• 4.1.1 反变形法37
• 4.1.2 焊接热传导基本方程37-38
• 4.1.3 焊接模拟有限元模型简化38-39
• 4.1.4 热源加载模型39
• 4.2 管屏试样焊接数值模拟39-42
• 4.3 试样模拟结果42-46
• 4.3.1 温度场42-45
• 4.3.2 应力场45-46
• 4.4 管屏试样焊接实验46-48
• 4.4.1 焊接过程46-47
• 4.4.2 实验数据测量47-48
• 4.5 焊接实验与焊接模拟结果比对分析48
• 4.6 模拟焊机工况下管屏焊接过程48-50
• 4.7 本章小结50-51
• 5 焊机关键结构有限元分析51-60
• 5.1 滚轮和管屏的接触分析51-54
• 5.1.1 接触分析过程51-53
• 5.1.2 接触结果分析53-54
• 5.2 滚轮疲劳分析54-56
• 5.2.1 定义S-N曲线54-55
• 5.2.2 滚轮的结构分析55-56
• 5.2.3 寿命分析56
• 5.3 托辊主轴的强度校核56-59
• 5.4 本章小结59-60
• 6 结论60-61
• 参考文献61-63
• 攻读硕士期间发表学术论文情况63-64
• 致谢64-65
• 附录1 焊接数值模拟APDL命令65-74
• 附录2 装配图74-78

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