喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=====================喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=====================喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=====================
河南理工大學萬方科技學院
畢
業(yè)
實
習
報
告
專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班 級：08機制3班
學 號：0828070061
姓 名： 段亞斌
指導老師： 秦 歌
前言
畢業(yè)實習是機械專業(yè)學生在完成課程之后進行最后的綜合實習，是貫徹理論聯(lián)系實際的原則，實現(xiàn)院校培養(yǎng)目標不可缺少的教學模塊，其目的是讓學生學習了解機械工程及自動化類企業(yè)常規(guī)操作模式，熟悉一般的機械操作手段和方法；了解機械行業(yè)現(xiàn)狀，應用所學理論知識，提出改進建議；在真實的工作環(huán)境下，認識自我，磨煉意志，鍛煉心態(tài)，考慮就業(yè)方向的選擇。實習生應端正態(tài)度，克服實習過程中出現(xiàn)的困難和挫折，真正做到理論與實際相結(jié)合。
短期的實習，讓我學到了不少東西，除了淺層次地學習了有關(guān)專業(yè)的技能外，我還感受和體會到了很多技能之外的東西。首先是公司里同事的敬業(yè)和那種生機蓬勃的工作氛圍。走進這樣的一個集體中，你的心會不由自主地年輕起來，你的腳步會不由自主地跟著大家快起來，而你的工作態(tài)度更會變得努力、認真，再認真一些，再努力一點。但當你深入了解后，才發(fā)覺，他們大多都只是初中畢業(yè)，沒有大學文憑?，F(xiàn)在他們的能力，完全源于公司的培訓和自強不息的學習。也許，這就是一個集體的凝聚力，一個企業(yè)寫在書面之外的“特殊文化”吧。
通過實習，不僅讓我獲得了裝配的基礎(chǔ)知識,了解裝配一般操作過程、生產(chǎn)方式和工藝過程,熟悉了主要機械加工方法及其所用主要設(shè)備的工作原理和典型結(jié)構(gòu)、安全操作技術(shù)，而且加強了理論聯(lián)系實際的鍛煉,提高了實踐能力,培養(yǎng)了向工人及現(xiàn)場技術(shù)人員學習的工程素質(zhì)。在專業(yè)方面：鞏固已學專業(yè)基礎(chǔ)課和部分專業(yè)課程的有關(guān)知識，并為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計作了必要的知識準備；通過實習，學習本專業(yè)的實際生產(chǎn)操作技能，了解更多的專業(yè)技術(shù)知識及應用狀況，拓寬專業(yè)知識面;培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的工作作風，樹立安全第一的生產(chǎn)觀念，提高分析問題、解決問題的獨立工作能力。
二、實習內(nèi)容
門式起重機的介紹
門式起重機也是在固定跨間內(nèi)搬運和裝卸物料的機械設(shè)備，被廣泛應用于車間、倉庫、或者露天場地。其與橋式起重機的區(qū)別在橋架部分，它在主梁的兩端有兩個高大的支撐腿，大車行走車輪就裝載支撐腿的底梁上，沿著鋪設(shè)在地面上的軌道做縱向運行，分為：通用、電站、造船門式、岸邊集裝箱裝卸橋、形架裝卸橋等。
1、門式起重機的類型
門式起重機一般根據(jù)門架結(jié)構(gòu)形式、主梁形式、吊具形式來進行分類。
⑴按門框結(jié)構(gòu)形式分
a、全門式起重機：主梁無懸伸，小車在主跨度內(nèi)進行。
b、半門式起重機：支腿有高低差，可根據(jù)使用場地的土建要求而定。
c、雙懸臂門式起重機：最常見的一種結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)的受力和場地面積的有效利用都是合理的。
d、單懸臂門式起重機：這種結(jié)構(gòu)形式往往是因場地的限制而被選用。
⑵按主梁結(jié)構(gòu)形式分
單主梁門式起重機：
單主梁門式起重機結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便，自身質(zhì)量小，主梁多為偏軌箱形架結(jié)構(gòu)。與雙主梁門式起重機相比，整體剛度要弱一些。因此，當起重量Q≤50t、跨度S≤35m時,可采用這種形式。單主梁門式起重機門腿有L型和C型兩種形式。L型的制造安裝方便，受力情況好,自身質(zhì)量較小，但是，吊運貨物通過支腿處的空間相對小一些。C型的支腳做成傾斜或彎曲形，目的在于有較大的橫向空間，以使貨物順利通過支腳。
雙梁起重機的表示方法：
雙梁橋式起重機承載能力強、跨度大、整體穩(wěn)定性好，但自身質(zhì)量與相同起重機的單主梁門式起重機相比要大些，造價也較高，根據(jù)主梁結(jié)構(gòu)不同，又可分為箱型梁和形架兩種形式，目前一般采用箱型結(jié)構(gòu)。
2、門式起重機的表示方法
用代號、額定起重量、跨度。工作級別4個主要素特征表示門式起重機的型號。
⑴代號含義
M：表示門式類型，M后一個符號為雙梁門式起重機。共符號有：MG、ME、MZ、MC、MP、MS，加兩個符號為單主梁門式起重機，其符號有：MDG、MDZ、MDN、MDP、MDS。
MG—雙梁單小車吊鉤門式起重機；
ME—雙梁雙小車吊鉤門式起重機；
MDN—單主梁單小車抓斗吊鉤門式起重機；
MDS—單主梁小車三用門式起重機。
3、門式起重機的應用
⑴單主梁和雙主梁門式起重機的選用
一般情況下，起重機在50t以下，跨度在35m以內(nèi)，無特殊使用要求，宜選用單主梁式。如果要求門腿寬度大，工作速度較高，或者經(jīng)常吊運重件、長大件，則宜選雙梁門式起重機。
⑵跨度和懸臂長度
門式起重機的跨度是影響起重機自身質(zhì)量的重要因素。選擇中，在滿足設(shè)備使用條件和符合跨度系列標準的前提下，應該盡量減少跨度。
⑶輪距的確定原則
a、能滿足門架沿起重機軌道方向的穩(wěn)定性要求；
b、貨物的外形尺寸要能順利通過支腿平面鋼架；
c、注意使輪距B與跨度S成一定比例，一般取輪距B=（1/4-1/6）S。
按主梁結(jié)構(gòu)形式分類，有如下幾種類型的起重機：
1. 單主梁門式起重機：
單主梁門式起重機結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便，自身質(zhì)量小，主梁多為偏軌箱形架結(jié)構(gòu)。與雙主梁門式起重機相比，整體剛度要弱一些。因此，當起重量Q≤50t、跨度S≤35m時,可采用這種形式。單主梁門式起重機門腿有L型和C型兩種形式。L型的制造安裝方便，受力情況好,自身質(zhì)量較小，但是,吊運貨物通過支腿處的空間相對小一些.C型的支腳做成傾斜或彎曲形，目的在于有較大的橫向空間,以使貨物順利通過支腳。
2. 雙梁橋式起重機：
雙梁橋式起重機承載能力強，跨度大、整體穩(wěn)定性好，品種多，但自身質(zhì)量與相同起重量的單主梁門式起重機相比要大些，造價也較高。根據(jù)主梁結(jié)構(gòu)不同，又可分為箱形梁和桁架兩種形式。目前一般多采用箱形結(jié)構(gòu)。
按用途形式匪類，有如下幾種起重機：
1.普通龍門起重機：
這種起重機多采用箱型式和桁架式結(jié)構(gòu)，用途最廣泛。可以搬運各種成件物品和散狀物料，起重量在100噸以下，跨度為4～39米。用抓斗的普通門式起重機工作級別較高。普通門式起重機主要是指吊鉤、抓斗、電磁、葫蘆門式起重機，同時也包括半門式起重機。
2.水電站龍門起重機：
主要用來吊運和啟閉閘門，也可進行安裝作業(yè)。起重量達80～500噸，跨度較小，為8～16米；起升速度較低，為1～5米／分。這種起重機雖然不是經(jīng)常吊運，但一旦使用工作卻十分繁重，因此要適當提高工作級別。
3.造船龍門起重機：
用于船臺拼裝船體，常備有兩臺起重小車：一臺有兩個主鉤，在橋架上翼緣的軌道上運行；另一臺有一個主鉤和一個副鉤，在橋架下翼緣的軌道上運行，以便翻轉(zhuǎn)和吊裝大型的船體分段。起重量一般為100～1500噸；跨度達185米；起升速度為2～15米／分，還有0.1～0.5米／分的微動速度。
4.集裝箱龍門起重機：
用于集裝箱碼頭。拖掛車將岸壁集裝箱運載橋從船上卸下的集裝箱運到堆場或后方后，由集裝箱龍門起重機堆碼起來或直接裝車運走，可加快集裝箱運載橋或其他起重機的周轉(zhuǎn)?？啥逊鸥?～4層、寬6排的集裝箱的堆場，一般用輪胎式，也有用有軌式的。集裝箱龍門起重機與集裝箱跨車相比，它的跨度和門架兩側(cè)的高度都較大。
為適應港口碼頭的運輸需要，這種起重機的工作級別較高。起升速度為8～10米／分；跨度根據(jù)需要跨越的集裝箱排數(shù)來決定，最大為60米左右相應于20英尺、30英尺、40英尺長集裝箱的起重量分別約為20噸、25噸和30噸。
造船門式起重機的介紹
實習過程中，主要了解了造船門式起重機。造船門式起重機是工作在造船廠的船塢或船臺上的專用起重設(shè)備，造船門式起重機在英語中有時被稱作Goliath crane，Goliath 是《圣經(jīng)》中一個巨人的名字，后被引申為“移動式巨型起重機”，其特點就是跨度大、高度高， 跨度一般大于40 m，最大可達到約200 m，主梁底面的高度在40～80 m 之間。由于跨度大，門架采用一側(cè)剛性腿一側(cè)柔性腿的型式，即一側(cè)剛性腿與主梁固接，另一側(cè)柔性腿通過柔性鉸與主梁連接[1]。
根據(jù)造船工藝要求，造船門式起重機應具有單吊、雙鉤抬吊、三鉤抬吊、船體分段空中翻身和空中微量旋轉(zhuǎn)等多種功能，特別應滿足船體分段的翻身和合攏作業(yè)要求。為完成上述功能，造船門式起重機一般設(shè)有上、下2 個小車，上、下小車分別在各自的軌道上行駛，下小車可在上小車下穿行。上小車設(shè)有兩個起重量相同的起升機構(gòu)， 吊點分別跨于主梁外側(cè)，兩起升機構(gòu)可以分別動作也可聯(lián)合動作，可完成船體分段的雙鉤抬吊和轉(zhuǎn)動。兩鉤設(shè)有橫移機構(gòu)，可分別橫移，一般橫移距離為1.5 m 或2 m，以完成工件的微動和微量旋轉(zhuǎn)，在合攏時可準確對位。下小車上設(shè)有主鉤和副鉤，兩鉤置于主梁中心位置，主鉤可以單獨起吊，也可與上小車的兩鉤聯(lián)合動作完成三鉤抬吊。副鉤一般起重量很小而起升速度很快，進行一些小件的起吊工作。通過上小車兩鉤和下小車主鉤及上、下小車運行機構(gòu)的協(xié)同動作，可完成船體分段空中翻身動作。
具體翻身過程見圖1，首先是三鉤吊起船體分段，通過三鉤升降調(diào)整和上下小車的平移運動，使整個分段都由上小車來承受（圖1-a）。這時空載的下小車由上小車的下面穿過去并重新吊起分段的另一側(cè)（圖1-b），這時通過上小車吊具的下降和上下小車的平移運動，從而完成分段的180°翻身作業(yè)（圖1-c）。
1、主梁
造船門式起重機主梁常用的有三種形式[1]，見圖2，圖2-a 與圖2-b 為單梁形式，圖2-c為雙梁形式，圖2-a 所示形式由于下小車占用了一部分主梁的空間，一般用于起重量小的情況，如20世紀70 年代太重集團為天津新港造船廠生產(chǎn)的國內(nèi)第一臺200 t 造船門式起重機就采用這種形式的主梁。后兩種形式的主梁都采用了梯形截面，是由于船體分段形狀不規(guī)則，鋼絲繩會出現(xiàn)斜拉的狀況（在允許的角度內(nèi)），這時梯形形狀能夠避免鋼絲繩與下翼緣板的摩擦現(xiàn)象。另外各種形式的主梁由于跨度很大，依據(jù)等強度設(shè)計的原則，根據(jù)彎矩的需要來改變翼緣板及腹板的厚度，能夠使材料得到充分利用，降低自重。
2、剛性腿
剛性腿采用箱型結(jié)構(gòu),同樣為了節(jié)省材料,整根剛腿也是變截面的,沿著高度方向,其鋼板厚度不斷變化,越往下其截面越小,選取的板厚則越大。根據(jù)結(jié)構(gòu)有限元分析的結(jié)果,在剛性腿下部圓弧過渡處的應力最大,故在此處進行適當?shù)募訌?。腿?nèi)還設(shè)有三層電氣室和自上而下的走梯平臺,同時在剛腿內(nèi)還設(shè)有一臺吊重為300kg 的電梯,以供門吊操作人員上、下之用。造船門式起重機剛性腿常用的有兩種種形式，整體“Ⅰ”字形箱型結(jié)構(gòu)和“人”字形箱型雙柱結(jié)構(gòu)，剛性腿采用整體“Ⅰ”字形箱型結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)點：電梯可像通常標準的電梯一樣垂直升降而“人”字形結(jié)構(gòu)中傾斜升降的電梯需要特殊設(shè)計，剛性腿中的梯子、欄桿、走臺有充足的空間，而且可以有充足的空間在剛性腿的上部放置電氣設(shè)備。“人”字形箱型雙柱結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)點：避免了整體“Ⅰ”字形結(jié)構(gòu)剛性腿根部非常大的受力，另外單根腿自重減輕，降低制作難度。
3、柔性腿
柔性腿從美觀和節(jié)省材料角度出發(fā),采用了管狀三角形鋼架結(jié)構(gòu),其鋼管外徑、管內(nèi)每隔一段設(shè)有一加強環(huán),以防鋼管局部失穩(wěn),柔性腿通過柔性鉸與主梁連接。造船門式起重機柔性腿通常采用焊接圓管結(jié)構(gòu)，呈“人”字布置，其頂部通過柔性鉸與主梁連接，選用圓管結(jié)構(gòu)是因為其風阻力小。
4、上小車
上小車由于其吊點分別跨于主梁外側(cè)，所以通常有兩種形式： 一種為機構(gòu)所有的部件都在小車軌距的外側(cè)，橫移時所有部件一起橫移。另一種為機構(gòu)的電機、減速器、卷筒裝置放在小車軌距以內(nèi)，只有滑輪組放在軌距外側(cè)，鋼絲繩通過導向滑輪纏繞到滑輪組上，橫移時滑輪組橫移。置將集塵罩與除塵干管相連通。上部件機構(gòu)位于三層平臺鋼結(jié)構(gòu)上面，檢修方便。爐前煙通過大功率的風機強制吸煙。頭尾焦裝置將開門時從爐膛散落的焦炭和清框時散落的余料收集并倒入導焦柵內(nèi)。位于焦爐前部，導焦柵下部。非工作狀態(tài)時焦斗收起，翻轉(zhuǎn)90°，使焦斗豎起并靠近導焦柵前部。工作時，在取門機和導焦柵未移動之前，焦斗翻轉(zhuǎn)90°，焦斗處于水平，前進至爐柱淌焦板下等待接料。在取門、導焦、清框完成后，導焦柵退到后限，焦斗才后退、翻轉(zhuǎn)、倒余料。焦斗采用不銹鋼材質(zhì)。倒入導焦柵里的頭尾焦將在下一個推焦過程6 m 焦罐車的要求。采用電機和減速機外掛的安裝方式，為設(shè)備檢修提供方便。熄焦車配合電機車和除塵攔焦車設(shè)計，滿足定點接熄焦的要求；采用標準轉(zhuǎn)向架運行機構(gòu)，對耐熱板、鋼結(jié)構(gòu)和車門加強設(shè)計，解決長期使用中的破損、變形問題。搖動給料機采用往復式給料、單臺獨立驅(qū)動、且能集中操縱控制。給料行程：80 mm，100 mm，120 mm，140 mm，160 mm。給料量0.3～1.0 t/min（可調(diào)）。液壓交換機用于驅(qū)動交換拉條，以完成煤氣、空氣、廢氣定時換向。焦爐煤氣系統(tǒng)油缸額定拉力70 kN，拉條行程460 mm；廢氣系統(tǒng)油缸額定拉力90 kN，拉條行程700 mm。當煤氣壓力≤500 Pa 時， 接到信號可實現(xiàn)自動切斷煤氣，焦爐停止加熱。交換機由PLC 控制， 完成煤氣、廢氣全程循環(huán)自動交換。油泵故障或停電時可以實現(xiàn)手動操作，手動操作交換時間10 min。
計算分析
1、荷載
作用在起重機結(jié)構(gòu)上的荷載分為三類[1 ,2 ] ,即基本荷載、附加荷載與特殊荷載。基本荷載是始終和經(jīng)常作用在起重機結(jié)構(gòu)上的荷載,包括自重荷載PG 、起升荷載PQ 及由于機構(gòu)的起(制) 動所引起的水平荷載PH 。自重荷載由于起升荷載在不穩(wěn)定運動時對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的沖擊作用, 用起升沖擊系數(shù)φ1考慮。起升荷載在不穩(wěn)定運動時對結(jié)構(gòu)所引起的垂直附加運動荷載,用起升荷載動載系數(shù)φ2考慮。附加荷載是起重機在正常工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)所受到的非經(jīng)常性作用的荷載, 包括作用在結(jié)構(gòu)上的最大風荷載PWi,懸吊物品受風荷載作用時對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平荷載PHW、起重機偏斜運行引起的側(cè)向力PS ,及根據(jù)實際情況決定而考慮的溫度荷載、冰雪荷載及某些工藝性荷載。特殊荷載是起重機處于非工作狀態(tài)時結(jié)構(gòu)可能受到的最大荷載或者在工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)偶然受到的不利荷載。前者如結(jié)構(gòu)受到的非工作狀態(tài)的風荷載PWo 、試驗荷載及根據(jù)實際情況而考慮的安裝荷載、地震荷載和某些工藝性荷載; 后者如起重機在工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)受到的碰撞荷載及帶剛性起升導架的起重小車的傾翻水平力。
2、計算模型與工況
對該起重機采用ANSYS 軟件進行仿真分析[3 ,4 ] ,各板件均采用殼單元SHELL63 模擬,起重小車運行軌道采用BEAM188 模擬。主梁跨度方向為y 軸,與其垂直方向為x 軸,豎向為z 軸。為驗證該起重機設(shè)計的可靠性和合理性,按照起重機設(shè)計規(guī)范[ 1 ](以下簡稱規(guī)范) 要求的三類荷載組合對結(jié)構(gòu)進行加載計算。組合Ⅰ,只考慮基本荷載組合, 即在該機上施加荷載φ1 PG +φ2 PQ + PH 。其中,PG 作用位置為最不利加載位置,即起重小車1 中心距主梁端部10. 55m ,起重小車2 中心距同側(cè)梁端16.15 m; PQ 為最大吊重11 000 kN;φ1 及φ2 按照規(guī)范取值為1.1 。組合Ⅱ,考慮基本荷載與附加荷載組合, 即施加荷載φ1 PG +φ2 PQ + PH + PWi 。經(jīng)計算,x 向風荷載較y 向風荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響更為不利, 因此取x 向風荷載為結(jié)構(gòu)風載工況; 其余荷載取值與組合Ⅰ相同。組合Ⅲ, 考慮基本荷載與特殊荷載組合, 即施加荷載PG + PWo 經(jīng)計算, x 向風荷載較y 向風荷載對結(jié)構(gòu)更為不利, 因此也取x 向風荷載為結(jié)構(gòu)風載工況。
2. 1 起升工況理論計算
2. 1. 1
離地起升啟動工況計算分析整個起升過程,在起升機構(gòu)剛起動的瞬間,繩索系統(tǒng)是松弛的,因此起升機構(gòu)運動的第1階段是在空轉(zhuǎn),這時松弛的繩索被收緊;當繩索開始受力時,這一階段結(jié)束,這時m1 具有一定的速度,而m0、m2 還處于靜止狀態(tài)。從繩索受力開始直至滑輪組的彈性張力等于荷載重力Q 為止,這是運動的第2階段。在這一階段中,m2還處于靜止狀態(tài),而m1和m0 則在滑輪組彈性力和門架主梁彈性力的作用下產(chǎn)生振動,這一階段鋼絲繩的彈性力將從零增大Q[ 1 ] 。第3階段從吊重離地瞬間開始[ 2、3 ] 。它的計算模型簡化為圖4。圖4中m0 為小車系統(tǒng)的推算質(zhì)量; k0 為主梁的剛度系數(shù); m1 為電動機轉(zhuǎn)子和機構(gòu)中所有運動部分的推算質(zhì)量; m2 為吊重的質(zhì)量; k為鋼絲繩的剛度系數(shù); P為電動機的驅(qū)動力; s0、s1、s2 分別表示質(zhì)量m0、m1、m2 的位移。
圖（起升機構(gòu)的計算模型）
由拉格朗日方程[ 4 ]可以得到m0、m1、m2 的3個運動微分方程:
求解該方程組可以計算出該三質(zhì)量二自由度的完整解。但考慮到m0 的動變形與靜變形相差很少,故不考慮m0 的運動方程,系統(tǒng)簡化為二質(zhì)量一自由度系統(tǒng)。在吊重離地的瞬間,m1的速度為v,
m2 的速度為零,可解得鋼絲繩(及傳動系統(tǒng))的力F為:
其中:
離地起升工況中鋼絲繩的受力情況可以用以下方程組表示:
其中, [0, t1 )為離地之前的時間; s ( t)為離地之前鋼絲繩隨時間的伸長量; [ t1 , t2 )為從離地開始到平穩(wěn)上升之間的時間; [ t2 , t3 )為平穩(wěn)上升的時間; [ t3 ,t4 )為從制動開始到靜止的時間。該方程組的曲線形式見圖。
2. 1. 2 起升制動工況計算
下面討論起升機構(gòu)在上升平穩(wěn)后制動工況時系統(tǒng)的動載荷計算。起重機在這種工況時,受到起升機構(gòu)中電動機的制動力Pz 的作用。同樣可解得鋼絲繩(包括傳動系統(tǒng))的力為:
2. 2 起升工況的仿真分析[ 5 ]
對于門式起重機的離地起升工況,在ADAMS所建虛擬樣機中實現(xiàn)方法是,首先吊重靜止放在地面上,地面與吊重之間施加接觸力,初始接觸力等于吊重重力,即鋼絲繩尚未提供拉力,然后拉動起升鋼絲繩上端將其提起,平穩(wěn)上升后,對其制動。根據(jù)實際情況給鋼絲繩上端施加描述起升運動的函數(shù)。
2. 2. 1 模型的相關(guān)參數(shù)設(shè)置
根據(jù)電機選型后的起制動時間驗算,得到啟動過程為0. 98 s,制動過程為1.01s。起升運動函數(shù)的加速度曲線見圖
鋼絲繩的剛度則可以通過虎克定律計算得到。
2. 2. 2 起升工況仿真結(jié)果
在仿真起始時首先做靜平衡分析。然后模擬起升運動的運動副拉動鋼絲繩上端將吊重拉離地面,得到平穩(wěn)上升中的變形云圖和應力云圖,可知起升工況中門架的最大應力為129.06MPa。門架的變形曲線圖和應力曲線圖見圖。
3、大車運行機構(gòu)動力學仿真
大車運行機構(gòu)在啟動和制動時,懸吊著的吊重將會擺動。吊重擺動時,將會對起重機產(chǎn)生附加的水平力。
3. 1 大車運行工況計算理論
3. 1. 1 大車運行啟動工況計算
圖為大車運行機構(gòu)運行時的示意圖和所示的三質(zhì)量二自由度的彈性系統(tǒng)為大車運行機構(gòu)的簡化系統(tǒng)。
計算模型中的參數(shù)說明如下: m0 為起重機大車的推算質(zhì)量; m1 為大車傳動系統(tǒng)的推算質(zhì)量; m2 為吊重的質(zhì)量; k01為大車運行機構(gòu)高速部分的剛度系數(shù); l為吊重起升時鋼絲繩的長度; k20為吊重擺動的剛度系數(shù)，；P為大車運行機構(gòu)的電動機的驅(qū)動力;W 為大車的運行靜阻力; s0、s1、s2 分別為質(zhì)量m0、m1、m2 的位移。由于高速部分的剛性系數(shù)k01比吊重擺動的剛性系數(shù)k20大得多。因此可以用一個二質(zhì)量一自由度的系統(tǒng)來解決吊重的擺動問題,見圖。
由拉格朗日方程得到運動微分方程組:
已知s0 - s2 為吊重與大車之間的相對擺幅,因此可以解得擺動的水平力為:
式中,
3. 1. 2 大車運行制動工況計算
門式起重機在大車運行制動時,受到運行機構(gòu)中電動機的制動力Pz的作用。此處亦將系統(tǒng)簡化為二質(zhì)量一自由度系統(tǒng),見圖。
同樣,解得擺動的水平力為:
大車運行工況中的水平動載荷,可以用以下方程組表示:
其中, [0, t1 )為大車運行起動的時間; [ t1 ,t2 )為大車平穩(wěn)運行的時間; [ t2 ,t3 ]為大車運行制動的時間。該方程組的曲線形式見圖。
4、計算結(jié)論
通過對門式起重機的起升工況和大車運行工況進行動力學仿真,得到了整機的動位移、動應力以及各連接件之間的作用力等,較真實地反映了門式起重機的動態(tài)特性。通過對比,小車運行工況的水平動載荷仿真曲線和理論曲線基本相似,表明運用虛擬樣機方法模擬門式起重機的實際操作是可行的。根據(jù)仿真獲得的各構(gòu)件及各連接副的實時位移、速度、加速度和應力狀況,可對起重機的動態(tài)性能進行評價和改進。同時該方法還可以對門式起閉機進行虛擬實驗,解決現(xiàn)場因砝碼問題無法實驗的問題。
造船門式起重機三維模型
實習體會
隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展、生產(chǎn)規(guī)模的擴大以及自動化程度的提高，作為無聊搬運重要設(shè)備的起重機械在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中的作用越來越大，應用越來越廣，需求量不斷增加，對起重機的要求也越來越高，科學技術(shù)的飛速發(fā)展推動了現(xiàn)代設(shè)計和制造能力的提高，激烈的國際市場競爭也越來越依賴于技術(shù)的競爭，這些都促使國內(nèi)外各種起重機制造企業(yè)在生產(chǎn)中更多的采用各種先進幾聲以縮短生產(chǎn)和設(shè)計周期，增強市場競爭力。
因此，通過這次的畢業(yè)設(shè)計實習，我學到了許許多多課本上學不到的知識，尤其在工廠里，我看到了國產(chǎn)、進口的諸多先進的設(shè)備，諸多設(shè)備所采用的原理和機構(gòu)，我們在課本上都從沒接觸過，讓我打開眼界，拓展了我的知識面。并不是否定了課本上的知識，我們還是應該注重專業(yè)基礎(chǔ)知識的學習，只有學好了基礎(chǔ)知識才有可能進一步的去接受新的先進的理論和方法，通過理論，來聯(lián)系實際，設(shè)計出更好更新的工業(yè)產(chǎn)品。
新世紀機械制造業(yè)的重要性表現(xiàn)在他的全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造等。一種機器設(shè)備的設(shè)計生產(chǎn)已經(jīng)不是單一的實驗某一種功能，而是要兼顧他的各方面效益與特性，當然這就更要要求我們扎實地學習專業(yè)知識，提升自己，武裝自己，還要時刻更新自己的思想，與時俱進，努力地使自己跟上世界先進技術(shù)發(fā)展的步伐。
另外，通過這次實習，我看到了我國機械加工水平與發(fā)達國家的差距。在車間里，我看到的大多數(shù)先進設(shè)備都是從外國進口的，而且去多還是在西方國家?guī)缀跆蕴募夹g(shù)。由此說明我國機械加工對西方國家的依賴性太高。所以我們要學好專業(yè)知識，同時參與一些生產(chǎn)實習，理論結(jié)合實際，設(shè)計出更具創(chuàng)新意義的機械工業(yè)產(chǎn)品。
中文翻譯
起重機歷史
就起重機工業(yè)而言，二十世紀四十年代的一個重要詞匯是“鐵路”，因為起重機對于鐵路行業(yè)來說仍然十分重要。例如，在1949年9月7日，Deutsche Bundesbahn（聯(lián)邦德國鐵路公司）成立。公司需要大載重量起重設(shè)備，將火車的一部分吊到工地現(xiàn)場。他們從Ardelt訂購了四臺起重量各57噸的蒸汽驅(qū)動起重機。1950年，出現(xiàn)了一種特殊的帶有懸臂設(shè)計的起重機，用于在高架電線下工作。這種起重機帶有一個連接到起重裝置上的配重附著系統(tǒng)。這種創(chuàng)新設(shè)計被證明并不成功，但它于1955/56年被一種類似的液壓機制所取代。也是在德國，MAN公司一直以來不僅積極制造港用、造船廠用和自走式起重機，還制造柴油動力驅(qū)動的帶有汽動轉(zhuǎn)向的旋臂式起重機。這種起重機自1946年起就開始制造（圖204），它由70千瓦六缸卡車引擎驅(qū)動，起重量6噸，起重半徑7米，自重48噸。公司還為了安全性作了一些小妥協(xié)而推出了一種裝置，其宣傳冊上寫著："這種載荷矩安全裝置內(nèi)置于懸臂機制內(nèi)，從而與起重機制相連，在載荷矩超過允許值時斷開"。宣傳冊的作者認識到設(shè)備在負載超過極限時需要有所動作的重要性，而非"... 如十年前那樣，上層構(gòu)造已經(jīng)到了翻倒的臨界點!"。盡管這種載荷矩安全裝置只是整臺起重機的一小部分，但在起重機的發(fā)展過程中起著非常重要的作用。
橋式起重機
橋式起重機是橫架于車間、倉庫和料場上空進行物料吊運的起重設(shè)備。由于它的兩端坐落在高大的水泥柱或者金屬支架上，形狀似橋。橋式起重機的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運行，可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設(shè)備的阻礙。它是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機械。
橋式起重機是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和起重運輸中實現(xiàn)實現(xiàn)生產(chǎn)過程 機械化、自動化得重要工具和設(shè)備。所以橋式起重機在室內(nèi)外工礦企業(yè)、鋼鐵化工、鐵路交通、港口碼頭以及物流周轉(zhuǎn)等部門和場所均得到廣泛的運用。
橋式起重機可分為普通橋式起重機、簡易梁橋式起重機和冶金專用橋式起重機三種。普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組 成。起重小車又由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架三部分組成。起升機構(gòu)包括電動機、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機通過減速器，帶動卷筒轉(zhuǎn)動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)等部件的機架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。起重機運行機構(gòu)的驅(qū)動方式可分為兩大類：一類為集中驅(qū)動，即用一臺電動機帶動長傳動軸驅(qū)動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅(qū)動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機驅(qū)動。中、小型橋式起重機較多采用制動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一”驅(qū)動方式，大起重量的普通橋式起重機為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動裝置常采用萬向聯(lián)軸器。起重機運行機構(gòu)一般只用四個主動和從動車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來降低輪壓。當車輪超過四個時，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機的載荷均勻地分布在各車輪上。橋架的金屬結(jié)構(gòu)由主梁和端梁組成，分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。主梁與端梁剛性連接，端梁兩端裝有車輪，用以支承橋架在高架上運行。主梁上焊有軌道，供起重小車運行。橋架主梁的結(jié)構(gòu)類型較多比較典型的有箱形結(jié)構(gòu)、四桁架結(jié)構(gòu)和空腹桁架結(jié)構(gòu)。 箱形結(jié)構(gòu)又可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等幾種。正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本形式，主梁由上、下翼緣板和兩側(cè)的垂直腹板組成，小車鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適于成批生產(chǎn)，但自重較大。偏軌箱形雙梁和偏軌箱形單主梁的截面都是由上、下翼緣板和不等厚的主副腹板組成，小車鋼軌布置在主腹板上方，箱體內(nèi)的短加勁板可以省去，其中偏軌箱形單主梁是由一根寬翼緣箱形主梁代替兩根主梁，自重較小，但制造較復雜。四桁架式結(jié)構(gòu)由四片平面桁架組合成封閉型空間結(jié)構(gòu)，在上水平桁架表面一般鋪有走臺板，自重輕，剛度大，但與其他結(jié)構(gòu)相比，外形尺寸大，制造較復雜，疲勞強度較低，已較少生產(chǎn)?？崭硅旒芙Y(jié)構(gòu)類似偏軌箱形主梁，由四片鋼板組成一封閉結(jié)構(gòu)，除主腹板為實腹工字形梁外，其余三片鋼板上按照設(shè)計要求切割成許多窗口，形成一個無斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺板，起重機運行機構(gòu)及電氣設(shè)備裝在橋架內(nèi)部，自重較輕，整體剛度大，這在中國是較為廣泛采用的一種型式。普通橋式起重機主要采用電力驅(qū)動，一般是在司機室內(nèi)操縱，也有遠距離橋式起重機控制的。起重量可達五百噸，跨度可達60米。
簡易梁橋式起重機又稱梁式起重機，其結(jié)構(gòu)組成與普通橋式起重機類似，起重量、跨度和工作速度均較小。橋架主梁是由工字鋼或其他型鋼和板鋼組成的簡單截面梁，用手拉葫蘆或電動葫蘆配上簡易小車作為起重小車，小車一般在工字梁的下翼緣上運行。橋架可以沿高架上的軌道運行，也可沿懸吊在高架下面的軌道運行，這種起重機稱為懸掛梁式起重機。冶金專用橋式起重機在鋼鐵生產(chǎn)過程中可參與特定的工藝操作，其基本結(jié)構(gòu)與普通橋式起重機相似，但在起重小車上還裝有特殊的工作機構(gòu)或裝置。這種起重機的工作特點是使用頻繁、條件惡劣，工作級別較高。主要有五種類型。橋式起重機的安全檢查為了保證橋式起重機的安全運行，在起重機運行期間需進行一些安全常規(guī)檢查，檢查項目及要點如下：（1） 起升高度限位器、行程限位開關(guān)及各聯(lián)鎖機構(gòu)性能正 橋式起重機常，安全可靠。（2）各主要零部件符合安全要求：開口增大小于原尺寸的15%，扭轉(zhuǎn)變形小于10%；板鉤襯套磨損小于原尺寸的50%，板鉤心軸磨損小于5%，無剝落、毛刺、焊補。吊鉤掛架及滑輪無明顯缺陷。鋼絲繩表面鋼絲磨損、腐蝕量小于鋼絲直徑的40%，斷絲在一個捻距內(nèi)小于總絲數(shù)的10%，無斷頭，無明顯變細，無芯部脫出、死角扭擰、擠壓變形、退火、燒損現(xiàn)象。鋼絲繩端部連接及固定的卡子、壓板、鍥塊連接完好，無松動，壓板不少于2個，卡子數(shù)量不少于3個。卷筒無裂紋，連接、固定無松動；筒壁磨損小于原壁厚的20%；安全卷不少于2圈，卷筒與鋼絲繩直徑比例符合要求。平衡輪固定完好，鋼絲繩應符合的要求。制動器無裂紋，無松動，無嚴重磨損，制動間隙兩側(cè)相等尺寸合適，有足夠的制動力，制動帶磨損小于原厚度的50%。通過對橋式起重機的安全常規(guī)檢查，對杜絕人身事故，減少設(shè)備事故，提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率，降低檢修費用等均起到了顯著作用。
焊接機械裝備和焊接滾輪架
焊接是一種制造技術(shù)，它是適應工業(yè)發(fā)展的需要，以現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，并且直接服務(wù)于機械制造工業(yè)。焊接技術(shù)的發(fā)展與制造工業(yè)的需要緊密聯(lián)系，一般工業(yè)先進國家，鋼產(chǎn)量的一般左右需要采用焊接工藝才能形成產(chǎn)品，在石油華工、礦山冶金、金屬結(jié)構(gòu)、起重運輸、水陸交通、航空航天、橋梁建筑電腦感機械設(shè)備制造部門，焊接有著重要而廣泛的作用。許多設(shè)備中的大型結(jié)構(gòu)，幾乎都是焊接結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在隨著科學技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的日益擴大，焊接結(jié)構(gòu)正朝著超大型、高容量、高參數(shù)等的方向發(fā)展，這就不僅需要為焊接生產(chǎn)提供質(zhì)量更高、性能更好的各種焊機、焊接材料和焊接工藝，而且要提供各性能優(yōu)越的焊接工裝設(shè)備，使焊接生產(chǎn)實現(xiàn)機械化和自動化，減少人為因素的干擾，達到保證和穩(wěn)定焊接質(zhì)量、改善焊工勞動條件、提高生產(chǎn)率的目的。但是焊接生產(chǎn)是綜合性生產(chǎn)，在焊件制造過程中，出了焊接工序本身外還有還有很多工序的配合，，因此焊接生產(chǎn)的機械化、自動化，不僅僅局限于焊接工序本身，還包括焊接工序銜接的上下各種工序的機械化、自動化，只有各個工序?qū)崿F(xiàn)了機械化和自動化，才能實現(xiàn)焊接生產(chǎn)的綜合性機械化和自動化。
焊接機械裝備分為以下類型：焊接工裝夾具、焊接變位機械、焊件輸送機械和其他從屬裝置。從使用范圍來看，焊接機械裝備又分為通用和專用兩類。通用焊接機械裝備通用性強使用性廣,整臺機械能適應產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化重復使用。它們可以組合在一起使用，也可以組合在焊接生產(chǎn)線上，成為焊接生產(chǎn)的一個組成部分。專用焊接機械裝備為了適應但品種、大批量的焊接生產(chǎn)需要專門設(shè)計制造的。這種裝備專業(yè)性強、生產(chǎn)率高、控制系統(tǒng)先進，很好地滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、焊接工藝、生產(chǎn)批量的要求。
焊接機械裝備對焊接的生產(chǎn)的有利作用有如下幾個方面：
１）采用焊接工裝夾具，零件有定位器定位，不用劃線，不用測量就能得到準確的裝配位置，從而保證了裝配精度，加快了裝配作業(yè)的進度。
２）由于焊件在夾具中可以強行加固或預先給予反變形，所以能控制或者消除焊接變形。
３）采用焊接工裝夾具后，由于保證了焊接裝配精度，控制了焊接變形，所以能夠提高焊件的互換性能，焊件上的配合孔、配合槽等機械要素可由原來的先焊接后加工變?yōu)橄燃庸ず蠛附?，從而避免了大型焊接結(jié)構(gòu)焊接后加工所代來的困難，有利于縮短焊接的生產(chǎn)周期。
４）采用焊接變位機械，可縮短裝配和焊接過程中焊件反轉(zhuǎn)變位的時間，減少了輔助工時，提高了焊機利用率和焊接生產(chǎn)率。
５）采用焊接變位機械可使焊件處于最有利的焊接位置。這有利于操作，有利保證焊接質(zhì)量，而且可加大焊接工藝規(guī)范，充分發(fā)焊接方法的效能。
６）采用喊變位機可擴大焊機的焊接范圍。
７）采用焊接機械裝備后，可使手工操作變位機械操作，人僅處于控制的地位，減少了認為因素對焊接質(zhì)量的影響，也降低焊工操作水平的要求。
８）只有與焊接機械裝備相互配合，才能在條件困難、環(huán)境危險、不宜由人工直接操作的場合實現(xiàn)焊接作業(yè)。例如在高溫、深水、有放射性的環(huán)境中進行焊接作業(yè)，都需要與相應的焊接機械裝備相互配合才能實現(xiàn)。
９）欲使焊接工序本身實現(xiàn)機械化和自動化，或者使焊接生產(chǎn)過程實現(xiàn)綜合自動化，都需要有焊接機械裝備的配合才能實現(xiàn)。
總之，焊接機械裝備對焊接生產(chǎn)過程的有利作用是多方面的?？偫ǘ?，就是保證焊接質(zhì)量，提高焊接生產(chǎn)率，改善工人卒業(yè)環(huán)境，實現(xiàn)機械化和自動化焊接生產(chǎn)過程四個方面。因此，無論在焊接車間或是在施工現(xiàn)場，焊接機械裝備已經(jīng)成為焊接生產(chǎn)過程中不可缺少的裝備之一，從而獲得了廣泛應用。
焊接滾輪架是借助主動滾輪和焊件之間的摩擦力，帶動焊件旋轉(zhuǎn)的變位機械。焊接滾輪架主要用于筒形焊件的裝配和焊接。若對主、從動滾輪的高度做適當調(diào)整，也可以進行錐體、分段不等徑回轉(zhuǎn)體的裝配與焊接。一些非圓長形焊件，若將其裝卡在特制的環(huán)形卡器內(nèi)，也可在焊接滾輪架上進行焊接裝配作業(yè)。焊接滾輪架的結(jié)構(gòu)形式和分類如下：
第一類是長軸式滾輪架。滾輪沿兩平行軸排列，與驅(qū)動裝置相聯(lián)的一排為主動滾輪，另一排為從動滾輪，也有兩排均為知道滾輪的，主要用于細長薄形焊件的組對與焊接。
有的長軸式滾輪架其滾輪為一長形滾柱，直徑0.3~0.4ｍ、長度1~5ｍ。筒體置于其上不易軸向變形，適用于薄壁、小直徑、多筒節(jié)焊件的組隊和環(huán)縫的焊接。
有的長軸式滾輪架其滾輪為一長形滾柱，直徑、長度1~5。筒體置于其上不易變形，適用于薄壁、小直徑、多筒節(jié)焊件的組隊和環(huán)縫的焊接。長軸式滾輪架多是用戶根據(jù)焊件的特點自行設(shè)計制造的，市場可供選用的定型產(chǎn)品很少。
第二類是組合式滾輪架，它的主動滾輪架，從動滾輪架，混合式滾輪架（即在一個支架上有一個主動滾輪座和一個從動滾輪座）都是獨立的，使用時可根據(jù)焊件的重量和長度進行任意組合，其組合比例也不僅是1比1的組合。因此，使用方便靈活，對焊件的適用性很強，是目前應用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式。國內(nèi)外有關(guān)生產(chǎn)廠家，均有各自的系列產(chǎn)品供應市場。
若焊接壁厚較小而長度很長的焊件時，宜用幾臺混合式滾輪架的組合，這樣沿筒體長度方向均有主動滾輪驅(qū)動，使焊件不致打滑和扭曲。若裝焊壁厚較大、剛性較好的筒形焊件時，則常采用主動滾輪架和從動滾輪架的組合，這樣即使是主動滾輪架在筒體的一端驅(qū)動焊件旋轉(zhuǎn)，但是由于焊件的剛性好，仍能保持轉(zhuǎn)速均勻，也不致使扭曲變形。
為了焊接不同直徑的焊件，焊接滾輪架的滾輪間距應能調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)方式 兩種：一種是自調(diào)式的；一種的非自調(diào)式的。自調(diào)式的可根據(jù)焊件的直徑自動調(diào)整滾輪的間距；非自調(diào)式的是靠移動支架上的滾輪座來調(diào)節(jié)滾輪的間距。非自調(diào)式的焊接滾輪架是靠移動支架上的滾輪座來調(diào)節(jié)滾輪間距的。
對重型滾輪架，多采用車間起重設(shè)備挪動滾輪座進行分段調(diào)節(jié)。對輕型滾輪架，多采用手動和電動絲杠—螺母機構(gòu)來移動滾輪座進行連續(xù)調(diào)節(jié)。
為了便于調(diào)節(jié)滾輪架之間的距離，以適應不同長度焊件的焊接裝配需要，有的滾輪架上還安裝有機動或非機動的行走機構(gòu)，沿軌道移行，以調(diào)節(jié)相互之間的距離。
焊接滾輪架多采用直流電動機驅(qū)動，降壓調(diào)速。但用于裝配作業(yè)的滾輪架則采用交流電動機驅(qū)動，恒速運行。
近幾年，隨著晶體閘流管變頻器性能的完善以及價格的降低，采用交流電動機驅(qū)動、變頻調(diào)速的焊接滾輪架也日趨增多。金屬滾輪架多用鑄鋼和合金球墨鑄鐵制作，其表面熱處理硬度約為50HRC，滾輪直徑200~700ｍｍ之間。
國外焊接滾輪架的品種很多，系列較全，承載量1~1500ｔ、適用焊件直徑1~8ｍ的標準組合式滾輪架（即兩個主動滾輪座與兩個從動滾輪座的組合）均成系列供應。其滾輪線速度多在6～90ｍ/ｈ之間無級可調(diào)，有的還有防止焊件軸向竄動的功能。我國已有不少廠家生產(chǎn)焊接滾輪架，最大承載量已達400ｔ、適用焊件直徑可達6ｍ，滾輪線速度多在6～60ｍ/ｈ之間無級調(diào)速。防止軸向竄動的焊接滾輪架已有生產(chǎn)，但性能質(zhì)量尚待提高。
1997年中國焊接年鑒統(tǒng)計，我國已有23家焊接輔助機生產(chǎn)廠制造各種型號和規(guī)格的焊接滾輪架，用戶需要時，應首先予以選用。選用時，除使焊接滾輪架滿足焊接重量、筒徑和焊接速度的要求外，還應使?jié)L輪架的驅(qū)動力矩大于焊件的偏心阻力矩。但目前國內(nèi)外生產(chǎn)廠家標示的滾輪架性能參數(shù)，均無此項數(shù)據(jù)，所以為使焊件轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，避免打滑或因偏重而造成的自行下轉(zhuǎn)，對大偏心矩焊件使用的滾輪架，進行驅(qū)動力矩和附著力的校驗是非常必要的。另外對薄壁大鎮(zhèn)靜焊件使用的滾輪架，為防止筒體軸向變形，宜選用多個混合式滾輪架的組合。焊件軸向竄動的原因及影響因素的思考，首先，問題的提出，焊接滾輪架驅(qū)動焊件饒其自身軸線旋轉(zhuǎn)時，往往伴有軸向竄動，從而影響焊接質(zhì)量和焊接過程的正常進行，嚴重時會導致焊接過程的中斷，甚至發(fā)生焊件顛覆等設(shè)備人身事故。因此，國內(nèi)一些工廠常采用在焊件端頭硬頂?shù)霓k法，強制制止焊件的軸向竄動。這種辦法對小噸位焊件還有效，但對大噸位焊件或?qū)嵤缚p位置精度喊焊速穩(wěn)定性要求很高的帶極堆焊和窄間隙焊等工作時采用硬性阻擋，則勢必使焊件旋轉(zhuǎn)阻力增大，引起轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，產(chǎn)生焊接缺陷，并可能使焊件端部已加工好的坡口因擠壓而破壞，有時甚至還會發(fā)生電動機過載燒壞事故。在此背景下，過開發(fā)了防軸向竄動技術(shù)，并于20世紀80年代中期推出了防止焊件竄動的焊接滾輪架，將焊件的竄動量控制在內(nèi)，滿足了各種焊接方法對施焊位置精度的要求。我國自20世紀80年代末期也開始了這項技術(shù)的研究，并研制出了樣機。20世紀90年代初期，國內(nèi)個別焊接輔機制造廠已有產(chǎn)品上市，但為形成規(guī)模。在防竄精度和使用可靠性方面，比瑞典意大利等國還存在差距。
然后，焊件發(fā)生軸向竄動的原因及其影響因素的研究
對焊接滾輪架而言，當焊件和滾輪都是理想圓柱體且各滾輪和焊件都是圓柱體，且各滾輪軸線都在同一水平面內(nèi)并平行于焊件軸線時，則從動滾輪驅(qū)動焊件作用在焊件上的力，和從動滾輪作用到焊件上的反力是，均為圓周力。此時，焊件饒自身軸線轉(zhuǎn)動，不會產(chǎn)生軸向竄動，但是當這一條件受到破壞，例如滾輪架制造安裝存在誤差、焊件幾何形狀不規(guī)則等，使前后排滾輪存在高差和滾輪軸線與焊件軸線不平行，從而導致焊件自重以及主動滾輪、從動滾輪與焊件接觸處存在軸向分力時便形成了焊件軸向竄動的條件，但是各軸向力的方向并不完全一致。在生產(chǎn)實踐中，由于前后排滾輪的高程精度很容易控制，且前后排滾輪的間距較大，因此焊件自重產(chǎn)生的軸向分量很少，不是產(chǎn)生軸向竄動的主要原因，而滾輪的安裝制造誤差、焊件幾何形狀偏離理想圓柱體等綜合因素的作用，使?jié)L輪軸線與焊件軸線不平行而產(chǎn)生空間交角，導致各滾輪都有軸向力作用于焊件，這才是發(fā)生軸向竄動的主要原因。
通過大量的實驗結(jié)果的分析表明：
1）滾輪軸線與焊件軸線越不平行，所形成的螺旋角越大，則焊件的軸向竄動的速度就越大。
2）焊件軸向竄動速度與其轉(zhuǎn)速成正比。
3）同向偏轉(zhuǎn)同一角度的滾輪數(shù)目越多，焊件的軸向竄動速度越快，成非線性增長關(guān)系。焊件的橢圓度和焊件的偏重都使焊件的軸向竄動速度成周期性變化。
4）各滾輪軸線在同一水平面的情況下，滾輪間距和滾輪之間的相互距離，對軸向竄動的速度沒有影響。
5）焊件重量的增加對焊件的軸向竄動速度幾乎沒有影響。
由此可見，滾輪各軸線與焊件軸線的平行度應該是焊件軸向竄動的最主要原因。因此在制造和使用焊接滾輪架的時，應注意做到以下三點：
滾輪軸線都在同一水平面內(nèi)，并相互平行；
滾輪間距應相等；
滾輪架都位于同中心線上。