焊接滚轮架结构、性能、特点比较

焊接滚轮架结构、性能、特点比较

郑怀云, 孟海丰

青海西钢建筑安装工程有限责任公司

摘要：目前，世界各地的许多自动焊接设备制造商正在生产焊接辊架。商品型号和规格很多，结构也不同。它们适用于不同的主要用途，并且每种用途都有自己的特点。中国超重型焊轮架的主要客户集中在大中型石化设备、电力设备和重型设备加工制造业的生产和制造。使用的焊轮架来自不同的国家。

关键词：焊接滚轮架；结构；性能；特点比较

1焊接滚轮架结构和工作原理

大中型焊轮架主要由主动架、从动架、机械设备和防窜设备组成。根据工件孔径的不同，可以使用滚轮组来调整滚轮的中心距，以满足工件的要求。主动滚轮架和从动滚轮架都是独立的。主动辊架和从动辊架可以根据工件的净重和长度随机组合。它们的组成比例可以构成一主一从、一主两从、一主三从等等，应用方便，对焊接零件的适用性强。

主动架主要由底座、滚轮、传动装置、自动控制系统等组成，底座与槽钢采用电焊方式焊接而成，具有良好的刚度和运行可靠性。主动架上的两个辊子组采用包钢带，其承载能力非常大，驱动能力强。大中型焊轮架的原理主要是基于传动装置和自动控制系统。机架上的两个滚轮由两个蜗轮减速器驱动以产生旋转驱动力，自动控制系统用于管理和调整操作中的速度和精度。

2几种重型焊接滚轮架的比较

2.1速度控制系统

德国PEMA300吨辊架现阶段采用时尚的通讯交流电机调速系统软件，速度精度高；西班牙安萨尔多企业采用调速系统，具有速度反馈；Isaacenterprise采用带速度反馈的直流数据调速系统；直流电机的运行参数可以在直流数据调速系统中预设，速度精度较高。在Isaac企业，旧型号和规格的速度自动控制系统采用传统的反馈调速系统。

2.2机械转动系统

德国PEMA300吨辊道架采用行星减速器直联式，行星减速器输出轴与辊道直接连接。由于采用高性能行星减速器，传动机构体积小、重量轻、焊接质量稳定。Ansaldo采用带同步皮带的直流电机，通过与制动系统组装的减速箱，根据传动链将驱动力传递给滚筒。机械系统简单，具有足够的驱动力。同步带具有安全装置功能，可靠性不高。Isaac使用主干和分支电机立即驱动齿轮以驱动减速器。最终传动齿轮与滚筒同轴，减速器通过升降装配。机械系统简单可靠，尤其是带有偏心轮的工件（如国外高级工程师的技术锅炉汽包和带有管道接头的化工设备），但旋转系统的体积过大。

2.3防偏移结构

PEMA300吨防偏机构由液压驱动，滚轮支架在平面内晃动。这种结构简单有效，调节范围相对有限，应用领域小。此外，问题是，在重载下，支架的晃动将旋转滚轮与工件之间的线接触变为接触力，从而增加了工件表面的接触应力，这可能会直接影响商品表面的质量。安萨尔多的防偏移机构使用液压伺服推动偏心轴，以推动辊子在垂直平面上晃动。该结构简单有效，调整范围受轴向力组织的限制。调节量越大，调节量越大，轴向力半子午线，应用领域越小。Isaac的防偏转机构使用杠杆，电机推动滚轮支架在垂直平面上摇晃。结构复杂，但它是一种具有防偏移功能的滚筒，调整量大，应用领域广。

2.4滚筒中心距调整方式

Fama300tm和Isaac均采用中径调整，即在底座上钻等中径孔，不同中径可以代替不同的辊中心距。根据电焊工件的孔径，调整滚轮支架并固定在配合孔部位。焊接不同孔径的工件时，务必根据数据表选择中径。每次调整都有一个可移动的滚轮支架。Ansaldo在滚柱支架下配备滚珠丝杠和螺母。调整时，松开挡块，旋转滚珠丝杠，调整滚轮中心距离后锁定挡块。

3应用实例

1986年，企业引进ESABmrs120/240吨防偏焊辊架1台，随后引进安萨尔多350t防偏焊辊架1台，应用于国外高级工程师的技术分缸生产制造和化工设备的生产制造。工件净重约为270～280吨。众所周知，高级工程师的分缸设计结构不同于其他公司，关键区别在于分缸壁在一个圆内的厚度。在焊接气缸环焊缝时，由于厚度差异引起的偏心对焊接辊架的效率和可靠性、旋转系统的结构性能和驱动力性能提出了高要求。从该企业在这一阶段的具体生产经验来看，当焊接不对称和对称结构的工件时，偏心率（CE）组织气缸、化工设备与管道接头）将对传动装置产生影响。工件旋转时会出现“开始上坡”或“下坡”。在偏心率的影响下，当启动上坡时，驱动系统的负载将突然增加，当启动下坡时，负载将突然减少，同时，旋转将突然停止。这主要是因为传输系统。这样，传输装置将不稳定移动，中断时间将延长。此外，偏心引起的轴向力对固定传动装置有影响，其大到足以松开固定减速器的地脚螺钉，并且光耦电路的过流保护工作。同时，间歇旋转也影响焊接质量。然而，波动减速器的结构可以吸收偏心引起的轴向力，中断时间取决于减速器的制造过程。如果技术水平足够高，速度可以小到对电焊基本没有影响。在风力发电设备的生产和制造中，对表面质量的要求很高。因此，在选择防偏移功能时，应注意防偏移方法。

4改造方案及特点

4.1变频器预警自停保护系统

当一组焊机滚轮架电机因非正常负载或设备故障而过载烫伤，或电源插头损坏，导致生产中可能遇到的各种常见故障，如开关电源断相、短路故障等，然后，变频调速器将绘制常见故障报警系统（根据RA、Rb、RC完成）。此时，数据信号将在改造前由电磁阀（KA3、ka4）更新，通过三级操作自动断开实际操作控制电路，并停止所有生产线。此时，只有在维护人员检查故障原因并将其完全排除后，生产线才能再次运行。由于同一条操作线上有3个，因此控制柜的内部结构及其自动控制系统基本相同，分别负责操作生产线某一区段的日常任务。改造后，在维持生产线运行的情况下，3个任意一个控制柜都可以维持一条工作线。

4.2热过载继电器保护功能

热过载继电器通过注入热部件的电流产生热量，从而使具有不同热膨胀系数的电阻带变形。当变形达到一定距离时，它会推动曲轴位置断开控制电路，然后使交流接触器跳闸，主电路断开，从而完成电机的过电压保护。利用这一点，可以改进正在改造的设备中的热过载继电器。由于变频器本身会因各种原因引起常见故障，改造后，热过载继电器（FR1、FR2、FR3、FR4）在变频器下得到增强。维护和变频器在同一个控制电路中，彼此不冲突。当变频器的维护无效时，它可以起到二次保护的作用，避免因突然的高电流而破坏焊轮架的内部系统，从而提高稳定性和安全系数。

4.3电源开启确认保护功能

在现场的具体生产中，在旋转无缝钢管之前，必须打开设备的电源。如果一组焊轮架的开关电源异常，如果此时机器和设备实际运行，则未通过开关电源开启的一组焊轮架将不容易操作，然后锁定，这也将导致其他正常焊轮架的损坏。针对这一严重问题，在改造的情况下，增强了开关电源的锁定维护功能（根据KA3、ka4、ka5和ka6完成），即只有在所有开关电源接通后，才能连接每个控制电路，只有这样才能操作焊轮托辊的正反转。

4.4增加故障指示灯

为了更好地帮助现场检查人员在操作过程中检测焊接滚轮架的常见故障，必须采取对策，从视觉上给予提示。因此，在改造过程中，对故障警示灯1～3进行了增强。在顺时针旋转或转换过程中，一旦操作因其常见故障而突然中断，常见故障焊接滚轮架的警示灯将点亮，检查员可以快速检测并妥善处理。这样，故障点就会被清楚地标记出来，这也有利于生产车间员工快速发现问题，解决困难。

结论

一般来说，具有防偏移功能的焊轮架能够胜任电焊和对称工件的焊接。在选择焊接滚轮架时，我们必须注意未来激光焊接加工工件的技术条件。除了承载能力、速度范围和抗偏移性能外，还需要考虑驱动力性能。此外，防偏移焊轮和窄间隙焊接方法的结合可以大大提高焊接质量和效率。

参考文献：

[1]于有生,张旭明,邹泽明.自调式焊接滚轮架的一个几何约束条件[J].焊接技术,2020(04):31-32.

[2]王政,朱亮.焊接滚轮架的合理使用及其功率计算[J].成都大学学报(自然科学版),2020(02):17-21.

[3]马杭,王政,朱亮,赵文军.焊接滚轮架上筒体的轴向运动[J].甘肃工业大学学报,2020(04):12-16.