焊接滚轮架胶轮撕裂磨损分析及改造.pdf

焊接滚轮架廞轮撕姴损分析及改造
刘峰李希臣
天津港航安装工程有限公司天津300459
摘要:对焊接滚轮架进行受力建模,分析了胶轮撕裂磨损的原因,并提出改造方案,明显提高了滚轮架
的使用寿命,消除了影响生产进度的因素。
关键词:焊接;滚轮架;胶轮;撕裂;磨损
中图分类号:TC431文献标识码:A文章编号:1001-0785(2011)02-0084-03
Abstract: This paper performs stress modeling for the welding roller frame, analyzes the cause of tear and wear of the
rubber rollers, and provides the improved scheme so that the service life of the roller frame can be improved clearly and the
factors affecting the working schedule can be eliminated.
Keywords: welding; roller frame; rubber roller; tear; wear
焊接滚轮架是利用主动滚轮与焊件之间的摩
E+ sin
擦力带动焊件原地旋转的装置。它主要用于圆筒
1+
形焊件的装配和焊接,若对滚轮接口做适当调整
sin
2ig/(2
也可用于锥体、分段不等径回转体的装配和焊接。
它的主要特点是结构简单,使用方便灵活,可以
8+9n
很好地适应各种筒(锥)形焊件,满足焊接的变
F,=t\6t bina +cosa
(3
位要求。
我公司使用的焊接滚轮架,吨位从10t到150
Et Sin
t不等,出于电绝缘的考虑,滚轮外圈都挂着1层
=G sina +cos
(4)
胶轮,实际使用吨位只有设计吨位的13~1/2,
可是胶轮用不了多长时间就被撕裂,有的从胶轮
式中:8为偏心系数
和滚轮的粘合面处撕裂,有的从胶轮内部撕裂,
令b为与滚轮几
这种情况在大吨位滚轮架中尤为突出。作业人员
何尺寸和材料有关的系数,b。D,
d,为滚轮
需要经常为滚轮挂胶,费时、费力、费钱,给生
d,+2
产带来诸多不便。本文从滚轮架的设计人手,逐轴径;∫为滚轮与滚轮轴的摩擦因数;ル为滚轮与
项分析、排查原因,反馈到现场,指导解决问焊件表面之间的滚动摩擦因数。
1建模
图1所示为焊接管静止在滚轮槊上时焊接管
的受力图。焊接管在圆周力F1的作用下逆时针转
动。由图1可知,当焊接管在滚轮架上静止时,
滚轮受到的正压力和圆周力分别为
s+ sin
G
cc
(1)
1.焊接管2.主动滚轮3.被动滚轮
sin c bco?-si
图1焊接管受力模型
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前提下,挂胶层的厚度ん増大,可以减小胶轮的
2原因分析
拉应力,但粘合胶的剥离强度会增加,如果超出
根据以上对焊接管的受力建模,初步认为胶粘合胶的许用剥离强度,必然会产生脱胶现象
轮的撕裂主要是由于受到了过大的拉力和正压力,这种现象可以通过增加滚轮与胶轮的接触面积米
磨损则是由胶轮的材质表面不耐磨造成的,而脱适当改善,如改变接触面的形状、增加滚轮长度
胶则是粘合胶受到的实际强度大于剥离强度所致。等;同时,α越大,胶轮和粘合胶所承受的强度越
为此,从胶轮和胶的受力和胶轮的材质2个方面小,但意味着胶轮的弹性变形越大,说明胶轮的
进行分析。
许用强度越小,a的大小与胶轮的弹性和外径密切
2.1胶轮及粘合胶的受力分析
相关,必须综合考虑这些因素,从中选取最优的
胶轮与焊接管为弹性变形接触,接触面可近数值。现场用的是天然胶轮,与天然胶相比,聚
似认为是方形截面,建立胶轮接触面处的局部受氨酯机械强度更高(为天然橡胶的2~3倍),耐
力图如图2所示。
磨性更加卓越(为天然橡胶的5~10倍),抗压缩
性更突出,在高硬度下仍具有高弹性,表面光洁
度高,机械加工性能优越,与金属粘合性也比天
Fi
然胶高得多,适合在一定的线速度和压力下使用。
从理论上分析,聚氨酯比天然胶有更好的使用
性能。
2.2焊件定位角度
从式(1)~(4)中可以看出,正压力、圆
周力的大小与滚轮、焊件中心线形成的a角有关,
也可按图3所示的平行四边形法来粗略计算正压
力的大小,基本走势见参考文献[1]中第2章第
2节,当角为20°~70°时,正压力和圆周力变
图2胶轮局部受力分析
化较平稳,但焊接管稳定性较差;当&角为70°
由图可知,胶轮受到2个方向的外力:垂直
130°时,正压力和圆周力变化平稳,焊接管稳
接触面方向,受到由M、MW形成的挤压力;平行定性较好;当a角为130°以上时,正压力和圆周
接触面方向,受到由”、F"形成的拉力,要维持
力急剧増大。正压力和圆周力越大,对胶轮的挤
胶轮的稳定,这4个力必须平衡,因此,W=N
压也越大,就越容易造成胶轮撕裂。一般来说,
设计都按3个点形成的角度在70°~120°之间来
=MY,鬥==F。由此计算胶轮的压应力和拉考虑,但由于现场采用的都是可调式滚轮架,在
应力分别为
使用时不一定能保证这个角度范围,经过核査,
5)发现部分小吨位滚轮架存在角度过大的现象,这
些胶轮撕裂程度更严重,焊接管的磨损也更厉
公人粘合胶的剥离强度为局部受弯矩因「)害,有的焊接管在接触周边已经出现整圈的压
痕
入
2.3主动滚轮架和从动滚轮架的数量
应力为
对于滚轮架而言,正压力的计算承载力为焊
接管重力在各支承点的分力,圆周力要驱动焊接
管旋转,计算承载力为焊接管的总重,因此正压
WW
力与圆周力形成的附着系数根据支承点的数量而
式中:为滚轮的长度,W为抗弯截面系数。变化,支承点数量越多,分担到主动滚轮上的正
由上式可知,在正压力和圆周力大小一定的压力就会越小,圆周力不变,附着系数越小,焊
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