超窄间隙钢轨现场维修自动化焊接装置的研制
发布时间：2021-08-27 17:42
随着无缝铁路的大量铺设和长时间服役,钢轨损伤的频率也在增加。受损钢轨根据损伤程度有不同的处理方法,对于一般的表面磨损和变形等,通过打磨进行修正和控制,即可延长50%100%的使用寿命。对于较严重的断裂、内部核伤等情况,就需要直接更换钢轨或在原位锯切并拉伸后再进行焊接。传统的钢轨焊接方法存在着设备庞大、效率低、接头质量不理想等问题,而超窄间隙焊接由于其线能量低、生产效率高、接头强度好等优点受到关注,但这种方法尚无广泛使用的设备。因此,本文基于焊剂带约束电弧超窄间隙焊接方法,研制了一套钢轨现场原位焊接自动化装置。钢轨铺设现场恶劣的环境条件,对装置的机械结构设计提出了更高的要求。经过多种方案的论证,本文最终采用悬臂梁式的结构,并将设备安装固定位置选择在轨枕上。这种结构及安装方法的优点是使设备体积较小,便于移动,而且使用后可随即通过旋转机构将机械臂旋转到钢轨外侧,为焊后打磨、清渣等工作预留更多的空间和时间。装置的基本控制思想是:在原模拟焊机的基础上,借助PLC控制器提高参数设置效率和焊枪自主运行程度,进而提高自动化水平及焊接效率。围绕该核心思想,本文对原模拟焊机进行了改造...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 无缝线路钢轨焊接的现状
1.2.1 常用无缝线路的焊接方法及研究现状
1.2.2 焊剂片约束电弧钢轨超窄间隙焊接方法
1.2.3 钢轨焊接自动化装置的发展现状
1.3 主要研究内容与章节安排
第2章 自动化焊接装置机械机构的设计与实现
2.1 引言
2.2 自动化焊接装置机械结构设计
2.2.1 机械臂的设计
2.2.2 装置固定底座的设计
2.2.3 焊枪的改进
2.2.4 旋转自由度的实现
2.2.5 悬臂梁结构的实现
2.2.6 约束电弧强迫成型块介绍
2.3 本章小结
第3章 自动化焊接装置控制系统的设计与实现
3.1 引言
3.2 控制系统总体设计方案
3.2.1 控制系统总体设计方案
3.2.2 控制器的选择
3.2.3 控制系统工作流程
3.3 控制系统硬件电路设计
3.3.1 按键输入模块
3.3.2 PLC输出控制模块
3.3.3 焊接数据实时采集模块
3.3.4 PLC输入输出接线图
3.4 控制系统软件设计
3.4.1 按键输入子程序设计
3.4.2 焊枪运行轨迹子程序设计
3.5 本章小结
第4章 焊接工艺试验及数据分析
4.1 引言
4.2 焊接工艺试验
4.2.1 装置调试
4.2.2 焊接试验实施
4.3 焊接数据分析
4.3.1 坡口宽度对焊缝成型和电参数的影响
4.3.2 超窄间隙焊接过程熔滴过渡分析
4.3.3 讨论
4.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
附录B 单道焊接部分PLC程序
【参考文献】：
期刊论文
[1]窄间隙/超窄间隙焊接技术（四） 超窄间隙MAG/MIG焊接技术[J]. 张富巨,郭嘉琳,张国栋,王宇飞. 电焊机. 2017(08)
[2]窄间隙焊接的研究进展[J]. 陈超. 焊接技术. 2017(07)
[3]原位焊在核伤钢轨处理中的运用[J]. 朱德稳. 铁道运营技术. 2017(03)
[4]窄间隙/超窄间隙焊接技术（三） 窄间隙气体保护焊相关关键技术[J]. 张富巨,郭嘉琳,张国栋. 电焊机. 2017(07)
[5]浅谈无缝线路养护与维修[J]. 包生辉. 中国新技术新产品. 2017(13)
[6]焊接裂纹无损检测方法[J]. 曾慧敏,高向东,张南峰,李秀忠. 热加工工艺. 2017(11)
[7]新型钢轨固定式闪光焊接头焊后热处理设备及监控系统[J]. 詹新伟. 铁道建筑. 2017(05)
[8]浅谈移动式大型气压焊轨车的行业优势[J]. 郑瑶. 科技经济导刊. 2017(11)
[9]摆动电弧窄间隙GMAW熔滴过渡规律[J]. 徐望辉,林三宝,杨春利,范成磊. 焊接学报. 2017(02)
[10]无缝线路钢轨焊接技术发展现状及趋势[J]. 张琪,李力,宋宏图,丁韦. 热加工工艺. 2017(03)
博士论文
[1]厚板超窄间隙光纤激光焊接理论及实验研究[D]. 张国伟.北京工业大学 2014
硕士论文
[1]钢轨超窄间隙焊接电弧控制方法研究[D]. 潘俊衡.兰州理工大学 2017
[2]超窄间隙焊接坡口宽度与工艺参数适应性研究[D]. 周超.兰州理工大学 2014
[3]钢轨线上铝热焊新技术与新设备研究[D]. 江俊志.西南交通大学 2014
[4]焊剂带约束电弧超窄间隙焊接装置的研制[D]. 张巨莉.兰州理工大学 2013
[5]超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接的实现[D]. 李德福.兰州交通大学 2011
[6]管道全位置超窄间隙焊机的研制[D]. 刘须收.兰州理工大学 2010
本文编号：3366801
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 无缝线路钢轨焊接的现状
1.2.1 常用无缝线路的焊接方法及研究现状
1.2.2 焊剂片约束电弧钢轨超窄间隙焊接方法
1.2.3 钢轨焊接自动化装置的发展现状
1.3 主要研究内容与章节安排
第2章 自动化焊接装置机械机构的设计与实现
2.1 引言
2.2 自动化焊接装置机械结构设计
2.2.1 机械臂的设计
2.2.2 装置固定底座的设计
2.2.3 焊枪的改进
2.2.4 旋转自由度的实现
2.2.5 悬臂梁结构的实现
2.2.6 约束电弧强迫成型块介绍
2.3 本章小结
第3章 自动化焊接装置控制系统的设计与实现
3.1 引言
3.2 控制系统总体设计方案
3.2.1 控制系统总体设计方案
3.2.2 控制器的选择
3.2.3 控制系统工作流程
3.3 控制系统硬件电路设计
3.3.1 按键输入模块
3.3.2 PLC输出控制模块
3.3.3 焊接数据实时采集模块
3.3.4 PLC输入输出接线图
3.4 控制系统软件设计
3.4.1 按键输入子程序设计
3.4.2 焊枪运行轨迹子程序设计
3.5 本章小结
第4章 焊接工艺试验及数据分析
4.1 引言
4.2 焊接工艺试验
4.2.1 装置调试
4.2.2 焊接试验实施
4.3 焊接数据分析
4.3.1 坡口宽度对焊缝成型和电参数的影响
4.3.2 超窄间隙焊接过程熔滴过渡分析
4.3.3 讨论
4.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
附录B 单道焊接部分PLC程序
【参考文献】：
期刊论文
[1]窄间隙/超窄间隙焊接技术（四） 超窄间隙MAG/MIG焊接技术[J]. 张富巨,郭嘉琳,张国栋,王宇飞. 电焊机. 2017(08)
[2]窄间隙焊接的研究进展[J]. 陈超. 焊接技术. 2017(07)
[3]原位焊在核伤钢轨处理中的运用[J]. 朱德稳. 铁道运营技术. 2017(03)
[4]窄间隙/超窄间隙焊接技术（三） 窄间隙气体保护焊相关关键技术[J]. 张富巨,郭嘉琳,张国栋. 电焊机. 2017(07)
[5]浅谈无缝线路养护与维修[J]. 包生辉. 中国新技术新产品. 2017(13)
[6]焊接裂纹无损检测方法[J]. 曾慧敏,高向东,张南峰,李秀忠. 热加工工艺. 2017(11)
[7]新型钢轨固定式闪光焊接头焊后热处理设备及监控系统[J]. 詹新伟. 铁道建筑. 2017(05)
[8]浅谈移动式大型气压焊轨车的行业优势[J]. 郑瑶. 科技经济导刊. 2017(11)
[9]摆动电弧窄间隙GMAW熔滴过渡规律[J]. 徐望辉,林三宝,杨春利,范成磊. 焊接学报. 2017(02)
[10]无缝线路钢轨焊接技术发展现状及趋势[J]. 张琪,李力,宋宏图,丁韦. 热加工工艺. 2017(03)
博士论文
[1]厚板超窄间隙光纤激光焊接理论及实验研究[D]. 张国伟.北京工业大学 2014
硕士论文
[1]钢轨超窄间隙焊接电弧控制方法研究[D]. 潘俊衡.兰州理工大学 2017
[2]超窄间隙焊接坡口宽度与工艺参数适应性研究[D]. 周超.兰州理工大学 2014
[3]钢轨线上铝热焊新技术与新设备研究[D]. 江俊志.西南交通大学 2014
[4]焊剂带约束电弧超窄间隙焊接装置的研制[D]. 张巨莉.兰州理工大学 2013
[5]超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接的实现[D]. 李德福.兰州交通大学 2011
[6]管道全位置超窄间隙焊机的研制[D]. 刘须收.兰州理工大学 2010
本文编号：3366801
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