防竄焊接滾輪架：竄動檢測及防竄控制系統(tǒng)設計【含圖紙】

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重慶理工大學 畢業(yè)設計（論文）任務書 題目 防竄焊接滾輪架：竄動檢測及防竄控制系統(tǒng)設計 （任務起止日期2013年2月25日～2013年6月14日） 機 械 工 程 學 院 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 109040205 班 學生姓名 方 敏 學 號 10904020506 指導教師 系（教研室）主任 院 長 課題內容： 1、完成防竄滾輪架整體方案的制定； 2、完成傳感器和控制器的選擇； 3、完成竄動檢測裝置設計； 4、完成防竄控制系統(tǒng)設計； （機械部分設計包括裝配圖和零件圖；控制部分設計包括硬件和軟件設計） 課題任務要求： 1、針對課題內容撰寫文獻綜述； 2、完成一篇與設計相關的英文文獻翻譯； 3、完成指定的課題內容； 4、在完成上述工作基礎上，撰寫設計說明書； 5、畢業(yè)答辯準備。 主要參考文獻（由指導教師選定）： 1. 焊接工裝設計。機械工業(yè)出版社 2. 根據關鍵詞《滾輪架》查閱[維普]中文科技期刊全文數據庫和[cnki]中文學術期刊全文數據庫 同組設計者 注：1、此任務書應由指導教師填寫。 2、此任務書最遲必須在畢業(yè)設計開始前一周下達給學生。 學生完成畢業(yè)設計（論文）工作進度計劃表 序 號 畢業(yè)設計（論文）工作任務 工作進度日程安排 2013學期 周次 1~6 1~8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 資料收集，完成開題報告等 2012.12~2013.1 2 正式設計 3 撰寫畢業(yè)論文和準備答辯 4 畢業(yè)答辯 5 6 7 8 9 注：1、此表由指導教師填寫； 2、此表每個學生一份，作為畢業(yè)設計（論文）檢查工作進度之依據； 3、進度安排請用“—”在相應位置畫出。 畢業(yè)設計（論文）階段工作情況檢查表 時間 第一階段 第二階段（1～14周） 第三階段（15～17周） 內容 組織紀律 完成任務情況 組織紀律 完成任務情況 組織紀律 完成任務情況 檢 查 情 況 教師簽字 簽字 日期 簽字 日期 簽字 日期 注：1、此表應由教師認真填寫； 2、“組織”紀律一欄根據學生具體執(zhí)行情況如實填寫； 3、“完成任務情況”一欄按學生是否按進度保質保量完成任務的情況填寫； 4、對違紀和不能按時完成任務者，指導教師可根據情節(jié)輕重對該生提出警告或不能參加答辯的建議。 重 慶 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計（論文）開 題 報 告 題 目 防竄焊接滾輪架：竄動檢測及防竄控制 系統(tǒng)設計 二級學院 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 109040205 姓 名 方敏 學 號 10904020506 指導教師 系 主 任 時 間 2013年3月 1、 本課題的研究目的及意義 目前在機械焊接行業(yè)中，焊接滾輪架的軸向竄動問題一直是各大企業(yè)及各使用者所關心的重要問題，由于要加工復雜不規(guī)則的工件，工件在旋轉的過程中會出現不同程度的竄動，若不進行防竄處理，出現的竄動量大便無法進行焊接。本課題就上述問題進行防竄控制系統(tǒng)的設計和竄動的檢測，希望通過此次的討論與分析、查閱資料、找出其竄動的原因，提出解決方案，能夠更好的制造出無竄動的滾輪架，使得防竄動滾輪架在生產技術上和綜合指標上都有進一步發(fā)展，以更好的防止工件在旋轉過程中出現軸向竄動，增加焊接的精度和質量，降低成本，同時也提高我們自己個人對于這方面的知識。 2、 本人對課題任務書提出的任務要求及實現目標的可行性分析 任務要求：1、針對課題內容撰寫文獻綜述； 2、完成一篇與設計相關的英文文獻翻譯； 3、完成防竄滾輪架整體方案的制定； 4、完成傳感器和控制器的選擇； 5、完成竄動檢測裝置設計； 6、完成防竄控制系統(tǒng)設計；（機械部分設計包括裝配圖和零件圖；控制部分 設計包括硬件和軟件設計） 7、在完成上述工作基礎上，撰寫設計說明書； 可行性分析：本課題是為了完成防串焊接滾輪架竄動檢測及控制系統(tǒng)的設計。根據所學的專業(yè)課程(機電一體化，機械傳動控制，機械制圖，機械原理，機械設計，數控技術等)，以及自己查閱的各種文獻和相關書籍，結合原來所做過的課程設計完成所需實現的目標是可行的。 3、 本課題的關鍵問題及解決問題的思路 關鍵問題： （1）由于側面檢測和端面檢測都有較大誤差，尋找一種竄動檢測誤差最小甚至為零的竄動檢測方式，并彌補控制理論的缺點。 （2）如何選擇合適的傳感器及控制器，使整個調節(jié)過程迅速和誤差小。 （3）設計一種簡單易行靈敏度高和誤差小的調節(jié)機構。 解決思路： 側面檢測是由于工件本身所引起的誤差，端面檢測是由于端面的不平行度的引起的誤差，因此，解決思路是檢測工件的軸心，這樣能避免端面檢測所引起的誤差。閱讀傳感器及控制器相關手冊，選擇誤差小靈敏度高的傳感器和控制器就行。 對于調節(jié)機構，目前比較好的就升降式調節(jié)，在此基礎上將其結構該進，使其靈敏度高，反應快，調節(jié)誤差小就行。 4、 完成本課題所需的工作條件（如工具書、計算機、實驗、調研等）及解決辦法 （1）計算機：用于Auto CAD 繪圖和查閱電子文獻資料等，利用自備的筆記本電腦或者上學校機房所開放的電腦； （2） 工具書：其中包括書籍著作文獻、機械設計手冊和期刊報紙等，可以運用以前的上課教輔資料、圖書館的資源、網上查詢的資料和購買所需相關書籍； （3） 若需要實驗和調研等，可以向學校申請利用學校實驗室等資源。 5、 工作方案分析及進度計劃 （1）工作方案 首先，確定課題題目，針對課題任務書進行資料收集并熟悉課題相關內容， 完成開題報告、文獻翻譯和文獻綜述；其次，在上一個基礎上完成具體的整體方案 設計的制定及論證，并選擇好傳感器和控制器及竄動檢測裝置的設計，進行控制系統(tǒng)的軟件和硬件設計；最后完成資料整理及準備畢業(yè)答辯。 （2）進度計劃 1--4周完成資料收集、開題報告、文獻綜述和外文翻譯等任務，做好準備工作； 5周完成防竄滾輪架整體方案的制定； 6周完成傳感器的選擇； 7周完成控制器的選擇； 8--9周完成竄動檢測裝置設計； 10--12完成防竄控制系統(tǒng)設計控制部分硬件設計； 12--14完成防竄控制系統(tǒng)設計控制部分軟件設計； 15--16周撰寫畢業(yè)論文和準備答辯； 17周畢業(yè)答辯。 報告人： 年 月 日 指導教師意見 指導教師： 　　 年 月 日 開題報告應根據教師下發(fā)的設計（論文）任務書，在指導教師的指導下由學生獨立撰寫。 重慶理工大學畢業(yè)論文 文獻綜述 關于防竄焊接滾輪架的發(fā)展現狀 方敏 摘要：簡述防竄焊接滾輪架的軸向竄動原因，各種竄動檢測方式的優(yōu)缺點，防竄控制系統(tǒng)原理，防竄機械執(zhí)行機構和未來的發(fā)展趨勢。 關鍵詞：竄動原因 竄動檢測 控制理論 執(zhí)行機構 發(fā)展趨勢 1.焊件產生軸向竄動的主要原因 影響焊件做軸向竄動的主要原因是滾輪各軸線與焊件軸線的平行度。焊接滾輪架的制造安裝誤差已有行業(yè)標準規(guī)定，誤差的具體內容有滾輪的跨距、支承距、對角線長度、高度和偏角等允差，最終表現為螺旋角，因此筒體的軸向運動往往是不可避免的。由于制造、安裝等原因，滾輪和工件之間存在的螺旋角是工件產生軸向運動的內在因素。因此，在制造和使用焊接滾輪架時，首先要盡量做到：①主、從滾輪架都位于同一中心線上。②各滾輪的軸線都在一個水平面內且相互平行。③滾輪間距相等。 2.焊件軸向竄動的檢測 我們的目的是要檢測出焊件在軸線方向上的竄動位移，從原理上說，可以采取在焊件筒壁側面檢測方式和在焊件端面檢測方式。筒壁側面檢測方式可以不受焊件端面誤差的影響，但這種檢測方式由于要去除筒壁的垂直旋轉分量，再加上打滑、筒體表面粗糙、污物的影響，因此要制造出可靠的傳感器來是不容易的。在焊件端面檢測方式是目前貫用的檢測方式，這種檢測方法簡單、易行，只要讓傳感器利用彈簧力頂住筒體端面，跟隨焊件的軸向竄動即可。但這種檢測方式不可避免地受到焊件端面與其軸心線垂直方向上凹凸不平的影響，因此要求對焊件的受測端面進行加工。但對大型焊件來講，這種加工要求的精度越高，其困難和費用也就越大。能否降低對端面加工的要求，就顯得重要起來。比如，工藝要求焊件的軸向竄動量不大于±2mm，可是焊件的受測端面不平度卻大于±2mm，在這種條件下能否做到防止焊件的軸向竄動是衡量防竄滾輪架是否實用的重要指標之一。對滾輪架本身來說，在端面誤差很大的情況下，檢測裝置檢測到的數據即使能保證防竄在允許波動的范圍以內，但如果使用焊接設備機頭部分沒有自動跟蹤裝置的話，最終焊接出來的焊縫是“S” 形的，這種結果我們只能判定為不合格，所以我們要盡最大可能消除端面誤差。 為此提出了檢測工件中心位置的方案。要解決這一問題并不困難，在檢測焊件中心位置不變的前提下，只要在檢測的過程中能避免如上所說的端面加工誤差造成的影響就可以了。因此我們可以采用簡單加工固定法，即使用一個小的平板。至于平板面積只需要根據焊件實際情況來定，設法固定在焊件的中心位置即可。當然條件是要使平板和焊件的軸線基本垂直。總的來說，使檢測裝置檢測的是一個基本垂直于焊件軸線的平面，而不是在加工的圓周上就基本可以了。 3. 控制理論 (1)模糊控制 對于一個焊件，尤其對于一個大型焊件來說，要想確切地知道其檢測端面相對于其軸心線的垂直度和不平度是比較困難的。硬性規(guī)定其端面加工誤差不超過某值有時是不太現實的。在這種條件下，如何做到對不同的焊件都能達到防竄目的，甚至是零竄動，是關鍵之所在。對于像防竄滾輪架這類控制系統(tǒng)來講，在影響焊件軸向竄動的不確定因素很多的情況下，我們可以借助于模糊控制這種手段來達到控制目的。模糊控制就是利用計算機模擬人的思維方式，按照人的操作規(guī)則進行控制，也就是利用計算機來實現人的控制經驗。模糊數學可以用來描述過程變量和控制作用量這類模糊概念及它們之間的關系，再根據這些模糊關系及每一時刻過程變量的檢測值用模糊邏輯推理的方法得出該時刻的控制量。模糊化和精確的控制是辯證的關系，計算機仿照人的思維進行模糊控制，而人的大腦中的控制經驗是由模糊條件語句構成的模糊控制規(guī)則。因此，需要把輸入信號由精確量轉化為模糊量。模糊化首先把輸入信號的采樣值轉化到相應論域上的一個點(量程變換)，然后再把它轉化為該論域上的一個模糊子集。與模糊化相反，解模糊化過程就是將推理過程中得到的模糊控制作用轉化為精確的控制量。不過，對于受控焊件的檢測端面誤差大于防竄精度的控制系統(tǒng)來說，要實現焊件的防竄目的，僅用模糊控制論的方法來解決問題顯然是不夠的。因為焊件的端面誤差已經大于防竄精度的要求，由傳感器送來的偏移量究竟是由于焊件端面的誤差造成的，還是由于焊件的軸向竄動引起的，計算機僅從送來的信號上是無法區(qū)別的，況且不同焊件的誤差尺寸和形狀都是不一樣的。為此，在這里我們引入了自適應控制方法。 (2)自適應控制 自適應控制具有修正本身特性參數以適應被對象和擾動的動態(tài)特性變化的能力。在自適應系統(tǒng)中，我們采用的算法是“參數追蹤算法”。即計算機對送來的信號進行自動追蹤和預設動做閥值，這些參數在控制過程中都不是固定不變的。通俗一點說，就是先讓計算機記住焊件的端面形狀，然后再分辨出真正的竄動量。這樣一來問題就簡單了，只要做到對竄動量進行控制而對端面誤差不與理睬即可。順著這一思路，經過一段時間的調節(jié)，我們就可以做到焊件在其軸向上的“零竄動”自適應過程的時間長短視焊件端面誤差而定，對于端面誤差在5mm的焊件，大約15min后即可把竄動量限制在±2mm以內，大約經過0.5h后即可做到使焊件保持“零竄動”。 (3)控制理論的實現 我們是在可編程序控制器PLC上實現上述控制理論的。雖說PLC編程語句和相應的函數功能不夠豐富，但從原理上說，只要具備記憶功和判斷功能，就能實現我們想要的控制算法。我們之所以選擇PLC，就是能因為PLC這一產品已適應于工業(yè)控制，況且它也具備計算機所應具備的一些基本功能。實踐也證明了這一選擇是正確的。 綜上所述：竄動檢測采用檢測筒體中心位置，借助模糊控制理念，通過位移傳感器，實時將焊件的軸向竄動情況反饋給PLC，然后由PLC根據通過D/A轉換過來的數字量，同時以外在給定的一些條件,如：主動輪和被動輪之間的間距、主動輪轉速、安全區(qū)設定值等條件來判斷給出多少脈沖量、調整頻率的快慢，進行糾偏裝置的調整。通過不斷的實時判斷和調整，使竄動趨勢減弱。在調整過程中根據實際的竄動趨勢，PLC進行著該不該給出調整量這一控制。直至焊件回竄進入安全區(qū)域的時候，將近零位時進行一次適量的反調整，以保證工件不至于進入另一方向的反竄情況。經過幾次反復調整來回震蕩，最終使焊件在一定的范圍內穩(wěn)定運轉，也就達到了最終的控制目的。 4、防竄機械執(zhí)行機構 實際上，焊件在滾輪架上的軸向竄動，其焊件本身是在作螺旋運動，如能采取措施，把焊件的左旋及時地改為右旋或將右旋改為左旋，直至焊件不再作螺旋運動為止。 目前，已有三種執(zhí)行機構可完成此任務： （1）頂升式執(zhí)行機構 從動滾輪架的一側滾輪可以做升降運動，使焊件軸線發(fā)生偏移，同時也使焊件自重產生的軸向分量發(fā)生變化，從而實現螺旋角的改變的，其調節(jié)量為： β0′= (1 + cosα)oo′/(2l) Δβ′= (1 - cosα)oo′/l 式中， l為跨距，以上兩式說明在升降式調節(jié)的調節(jié)量中，存在協(xié)調與非協(xié)調兩種成分。這種調節(jié)方式其優(yōu)點是調節(jié)靈敏度較高，缺點是制造成本高，體積大。 （2）偏移式執(zhí)行機構 　從動滾輪架的兩側滾輪沿其垂直中心線可做同向偏移，以此改變滾輪與焊件的軸向摩擦分力。其調節(jié)量為 β0′=oo′cos(α/2)/l Δβ′= 0 因此平移式調節(jié)產生的調節(jié)量全部由協(xié)調成分構成這種調節(jié)方式其優(yōu)點是靈敏度高，但最大的缺點是對滾輪的磨損太大。 （3）平移式執(zhí)行機構 　通過偏轉機構使某一從動滾輪繞AA′軸轉過一定的角度，從而達到調節(jié)焊件軸心線以及調節(jié)滾輪軸線夾角的目的。若安裝時滿足下列關系：β+ (α/2) =π/2 則偏轉角即為螺旋角,其調節(jié)量為 β0′=β′′/4 Δβ′=β′′ 上式說明在偏轉式調節(jié)的調節(jié)量中,主要由非協(xié)調成分構成. 這種調節(jié)方式其優(yōu)點是穩(wěn)定性好，制造成本低，結構簡單，不占用額外的安裝空間。 升降式調節(jié) 平移式調節(jié) 偏轉式調節(jié) 調節(jié)方式的比較 由于調節(jié)所產生的非協(xié)調成分將導致筒體與滾輪間的軸向力和摩擦滑動,容易使筒體擦傷,并加劇滾輪輪面的磨損.因此從調節(jié)量的組成來看,在三種調節(jié)方式中以平移式為優(yōu),而且平移式機構的橫向尺寸較小,適于工作場地受限制的場合.但平移式調節(jié)要求兩個從動滾輪同步水平移動,滾輪架的噸位不能太大. 從調節(jié)的靈敏度來看,由于筒體重力可自然消除舉升機構傳動鏈上的往復運動間隙,因此在三種調節(jié)方式中以升降式為優(yōu),而平移式和偏轉式機構均需采取專門措施來消除其傳動鏈上的往復間隙,特別是低速級的間隙.此外,兩個舉升機構組合起來還可作為裝配滾輪架使用. 從對焊接過程的影響來看,則以偏轉式為優(yōu),因為升降式和平移式機構在調節(jié)時均要改變筒體軸線的位置,特別是當焊縫位于從動滾輪一側時,影響更大.偏轉式調節(jié)的缺點是,由于希望能夠對支承距s進行無級調節(jié),以所要求的關系,從而增加了機構的復雜性;否則在調節(jié)過程中,偏轉滾輪將直接對筒體產生方向不定的軸向推力,加劇滾輪輪面的磨損,并增大偏轉機構的功率.其次是在調節(jié)量中非協(xié)調成分占的比例大,對于滾輪架的制造安裝誤差要求更嚴格. 防軸竄焊接滾輪架三種機械調節(jié)方式的綜合比較 比較內容 升降式調節(jié) 偏轉式調節(jié) 平移式調節(jié) 調節(jié)方式特點 通過一個滾輪的 升降改變螺旋角 通過一個滾輪的 偏轉改變螺旋角 通過兩個滾輪的 平移改變螺旋角 調節(jié)性質 含有協(xié)調與非協(xié) 調分量兩種成分 只含有非協(xié)調 分量一種成分 只含有協(xié)調分 量一種成分 軸向力 調節(jié)產生一定的軸向力 調節(jié)產生較大的軸向力 調節(jié)不產生軸向力 輪面與筒體的磨損 居中 較大 較小 機械往復運動間隙 筒體重力自然消 除往復運動間隙 需采取專門措施 消除往復間隙 需采取專門措施 消除往復間隙 機構橫向尺寸 較大 居中 較小 支承距的調節(jié) 不必無級調節(jié) 必需無級調節(jié) 不必無級調節(jié) 對焊接過程的影響 從動輪一側稍有影響 無影響 從動輪一側稍有影響 其它用途 組合后可用作對 接裝配滾輪架 無 無 5、當代世界焊接裝備的發(fā)展水平和趨勢 （1）精密化! 精密化的內涵包括高精度、高質量和高可靠性。 （2）大型化! 焊接裝備的大型化是焊接結構向高參數、重型化和大型化發(fā)展的需要。 （3）多功能化! 為充分發(fā)揮自動化焊接設備的效率，一臺焊接裝備可按工藝要求裝備各種焊頭，如單絲和多絲埋弧焊，單絲或雙絲窄間隙埋弧焊頭。 參考文獻 ［1］李佳慧．防軸向位移焊接滾輪架控制系統(tǒng)的設計與研究[J]．長春大學學報.1999． ［2］顏平錄.如何制造焊件軸向零竄動的焊接滾輪架［J］.無錫陽通機械有限公司技術中心.2003 ［3］馬杭 ,朱亮等.關于防軸竄焊接滾輪架的研究［J］.焊接學報.1998 ［4］羅生梅，陳利.焊接滾輪架上工件軸向竄動防竄機理研究［J］.機床與液壓.2007 ［5］沈風剛，薛錦.焊接滾輪架上工件軸向運動調節(jié)機理研究［J］.西安交通大學學報.1998 ［6］馬杭，王政.防軸竄焊接滾輪架的進一步研究［J］.甘肅工業(yè)大學學報.1997 ［7］段樹桐.GLF-160防竄滾輪架微機控制系統(tǒng)的研究［J］.甘肅科學學報.1997 ［8］張愛華等.防軸竄焊接滾輪架微機控制系統(tǒng)［J］.甘肅工業(yè)大學學報.1994 ［9］曹旋戰(zhàn).《滾輪架》地方標準的修訂與再修訂［N］.標準化報道.1992 ［10］王永初．自動調節(jié)系統(tǒng)工程設計[M]．北京：機械 .2001 ［11］于寶玲，沈永文.預防筒體竄動的焊接滾輪架［C］.東方電氣評論.1992 ［12］朱亮.焊接滾輪架的合理使用及其功率計算［J］.成都大學學報（自然科學版）.1994 ［13］唐志新.頂升式防竄焊接滾輪架的控制和應用［J］.焊接與切割.2008 ［14］劉峰，李希臣.焊接滾輪架膠輪撕裂磨損分析及改造［J］.《起重運輸機械》.2011 ［15］于有生.自調式焊接滾輪架的一個幾何約束條件［J］.焊接設計與材料.2001 5 重 慶 理 工 大 學 文 獻 翻 譯 二級學院 機械工程學院 班 級 109040205 學生姓名 方敏 學 號 10904020506 防竄焊接滾輪架軸向竄動實驗研究 摘要：簡述焊接滾輪架軸向竄動的基本理論,并同時在焊接滾輪架的實驗模型上進行了試驗研究。 結果表明, 焊接滾輪架軸向竄動的主要原因在于工件的翻轉存在著螺旋夾角， 本文主要分析了螺旋角和工件的圓周速率對竄動的影響。 關鍵詞:焊接滾輪架 軸向運動 螺旋角 筒體線速度 1.簡介 在大厚壁、大型化、高容量、耐磨蝕的鍋爐、石油、化工壓力容器的焊接生產中，由于焊接滾輪架的制造安裝誤差以及筒體幾何形狀的不規(guī)則（偏離理想回轉體）等原因，筒體在滾輪架上轉動時，會不可避免的沿其軸向發(fā)生竄動，從而影響環(huán)縫的焊接質量。若不進行防竄處理，出現的竄動量大便無法進行焊接。本課題研究提供了當圓形工件焊接時，軸向竄動的機制.設計反竄動焊接滾輪架. 尤其是應用于滾輪架之上。 2. 實驗 2.1.實驗描述 在圖1中試驗表明,初步的試驗研究了兩個因素:螺旋角和工件的線速度-影響軸向竄動的主要因素。 在實驗過程， 軸向位移Sa和軸向竄動速度Va測量方法如圖1。而進行的方法是將軸向位移傳感器安裝到的圓筒的一端，與傳感器相連的X-Y記錄器記錄工件的軸向位移,每5s記錄一次,平均竄動速度Va在每個角度可以計算出數據。在試驗階段，實驗模型是如下:一、調節(jié)四滾輪高度在同 一個水平線上，并在矩形的四個頂點，那么滾輪與旋轉工件相對平衡，工件在一段很長的時間不竄動，或定期竄動一個很小的范圍。 2.2實驗結果的討論 2.2.1螺旋角的影響 (1)例如圖2所示。Va的變化檢測條件是: vc=35m/h L=422mm , α=60" Va是與tanβ4成正比的，β4 是與(1~~~6c )相關的，坡度線為3. 06毫米/秒,Va不再正比tanβ4時, 當β4大于6c,軸向竄動是隨著β4逐漸減小 。 由于只有一個驅動滾輪(roller No.4)的影響, β4可以改變的,而其他的仍然是零,工件作出了協(xié)調的運動。當β4的比例較小,Va也小。 圓柱體軸向摩擦力,滾輪最大軸向摩擦力,汽缸產生彈性滑針對滾輪， 軸向運動之間各滾輪和工件協(xié)調彈性滑動。因此Va是: 理論曲線的斜率k可以按下列公式計算: k=3.06mm/s的實驗曲線。因此,在考慮到各方面的實驗,兩個斜坡上可被認為是大致相等。 當β4 比較大, 滾輪與工件之間最大軸向摩擦力大于最大摩擦力, 工件產生的摩擦滑動抵抗?jié)L輪存在的滑動摩擦力，由于竄動的存在,Va不再隨著tanβ4的增加而增加,而是逐漸減小。 (2)以下三個實驗,工件的不協(xié)調軸向竄動隨之改變。由同一螺旋角度來衡量的一個主動滾輪及兩個，三個主動滾輪 。三曲線之間的Sa和Va研究結果顯示如上圖，隨著滾輪數量的增加,Va逐漸增大。 Va 3 > Va 2 > Va1 當驅動滾輪的數量變化時, 度氣缸的非兼容軸向運動將會有所改變. 隨著同一螺旋角影響下滾輪數量的增加。兼容的分量越來越大,但互不兼容的分量越來越小。換句話說,工件的軸運動將轉化為是否兼容的問題。 因此,最大軸向竄動Va由β角所決定，四輪有相同的螺旋角時Va為: 2.2.2 筒體線速度的影響 螺旋角從平衡位置+2’對4號驅動滾輪的影響。工件將影響軸向竄動（例如下圖）所顯示va-VC的曲線,后者表明Va是與Vc成正比的, 曲線的斜率大約是0.00708。因為β4=+2實在太小, 工件相對每一滾輪沒有形成軸向竄動。 因此,軸滾輪和工件之間的相對運動是完全協(xié)調的彈性滑動，Va為： Va正比于Vc。理論曲線的斜率k可以按下列方程 K"=0.25tan4=0.25tan2'=0.00873wherek=0.00708mm/s. 因此,在考慮到各方面的實驗,協(xié)調的兩個斜坡上可被認為是大致相等. 3.結論 （1）因為制造及裝配的偏差，工件的中心線與滾輪軸線不平行，沒有在同一平面,因此形成螺旋角β，存在β是發(fā)生軸向竄動的主要原因。工件軸線方向重力的分量影響,也是軸向竄動的一個原因。 （2）合理調整軸運動,使不兼容的分量盡可能小和兼容分量盡可能大從而減小軸向竄動。 （3）隨著滾輪數量的增加相同β角下的軸向竄動將增大,但不兼容的部分減少。隨著兼容部分的增加工件的軸向竄動速度將增加，當軸向滑動摩擦發(fā)生在滾輪和工件之間時， 軸向竄動將被彈性摩擦和滑動摩擦所協(xié)調，但Vc并不與β成正比，關系如下： 參考文獻： (1) Z Wang. 焊接機械設備教材，甘肅蘭州工業(yè)大學， 張培源(1992)pp85-98 (2)武漢材料技術研究所，南京化工研究所,與華南工學院，水泥生產機械設備, 建筑工業(yè)出版社，中國北京,(1981)pp,184-187 (3) J . Halling(ed.)， 麥克米倫出版社,(1975)pp. 174-200 Experiment and study into the axial drifting of the cylinder of a welding rollerbe Abstract ：The basic theory of the axial drifting of the cylinder of a welding roller bed is introduced in the paper,and at the same time experiment and study on the mechanism of the axial drifting of the cylinder have been done on an experimental model of the welding roller bed . It is shown that the main cause of the axial drifting of the cylinder lies in the existence of a spiral angle between the cylinder and the cylinder and the roller.This article mainly analyzes the spiral Angle and circumferential velocity's influence on the channeling motion artifacts. Keywords:welding roller bed axial motion spiral angle Cylinder linear velocity 1 Introduction The Welding and Production in the big Thick-Cliff、The Large-Scale、High-Content、Endure-Ablation of the pressure vessel of the Boiler、Oil、chemical,because of reason of the error of the manufacture-installation and the abnormity of geometry-form of the cylinder(departure ideal gyration object),the cylinder wheel on the roller bed,inevitably it will occur axial drifting,so that affect the welding quality. If not take the anti-floating measure,the welding cannot going because of the large drifting. This topic research when the circular workpiece welding, axial drifting mechanisms. Design the dynamic welding roller frame. Especially applied to the roller frame. 2.Experiment 2.1 Descriphm of experment The experimental model is shown in Fig 1. Experiments were done to study two factors: the spiral angle and the cylinder’s circular linear velocity, which affect the axial drifting of the cylinder. In the experimenting process. the axial displacement Sa and the axial drifting velocity Va of the cylinder were measured by the variation of the two factors described above. The measuring method is shown in Fig. 1, and is carried out by means of bringing an axial displacement sensor into contact with one end of the cylinder. with the sensor being connected to an X-Y recorder to record the cylinder’s axial displacement every 5s. Linearly regressing the plot Sa--t (t expresses time), the average drifting velocity Va, at every deflecting angle can be calculated. Before experimenting. the experimental model is initialised as follows: first. the height of the four rollers is adusted by means of a level to put the centers of the four rollers in the same horizontal plane, and at the four vertexes of the rectangle. then the rollers are deflected so that the rotating cylinder is at the relative equilibrium position. Then the cylinder does not drift over a long time. or periodically drift over a very small axial range 2.2experiment results and discussion 2.2.1 Effect of spiral angle (I) Fig. 6 shows that change of Va with the variation ofThe testing condition is: positive rotalion, Vc=35m/h L=422mm, α=60” The Va-tanβ4 curve shows that Va is directly proportional to tanβ4 whenβ4 is relatively small (1~~~6c ). The slope of the line being 3. 06 mm/s, Va is no longer direclly proportional to tanβ4 when β4, is greater than 6C The curve is an arched curve. i. e . with the increment of β4,.Va, increases. but with the increment of Va gradually becoming smallet Because only one driven roller (roller No. 4) is deflected, i.e β4 can be changed whilst the others remain zero, the cylinder makes a non-compatible motion. When β4 is relatively small, Va is small also. The axial frictional forces between the cylinder and rollers are less than the maximum axial frictional force, and the cylinder produces an elastic sliding against rollers. Axial motion between each roller and the cylinder is coordinated by elastic sliding. thus Va is: in the theoretical curve, the slope K’ can be calculated by the following equation: K=3.06mm/s in the experimental curve. Thus, in taking account of the experimental tolerance, the two slopes can be considered to be approximately equal. When β4 is relatively large, the axial frictional forces between the cylinder and the rollers are larger than the maximum axial frictional Force, and cylinder produces frictional sliding against the rollers Because of Ihe existence of sliding frictional resistance. Va is no longer lincarty increased with the increment of tanβ4 With the increment of tanβ4 the increment of V a; with gradually become smaller (2) The following three experiments were arranged to study the cylinder’s non-compatible axial motion further, deflecting positively one roller. two rollers and three rollers by the same spiral angle to measure three curves between Sa and v The experimental results are shown in Fig 7. With the increment in the number of deflected rollers, Va becomes greater. i e Va 3 > Va 2 > Va1 When the number of driven rollers deflected is varied, the degree of the cylinder’s non-compatible axial motion will be changed. With the increment of the number of lollers deflected by the same spiral angle. the compatible component becomes greater, but the non-compatible component becomes smaller. In other words, the cylinder’s axial motion will be transformed from noncompatible motion to compatible motion. Thus, Va becomes greater also, ultimately, being equal to the compatible axial velocity determined by the spiral angle β Now. the four rollers have the same spiral anyle β. So that Va is: 2.2.2 effect of circular linear velocity Deflecting driven roller No 4 to a spiral angle of +2”from the equilibrium position, the cylinder will suffer axial drifting, Fig. 8 shows the Va-Vc curve, which latter indicates that Va is directly proportional to Vc, the slope of the curve being approximately 0.00708 because β4=+2 is too small, the cylinder does not make frictional sliding against each roller. Thus, the relative axial motion between the roller and the cylinder is completely coordinated by their elastic sliding, so that Va is I. e .Va is directly proportional to Ve For the theoretical Curve the slope K * can be calculated by the following equation K”=0.25tanβ4= 0.25tan2'=0.00873 where K=0.00708mm/s in the experimental curve. Thus, in taking account of the experimental tolerance, the two slopes can be considered to be approximately equal. 3 Conclusions (1).Because of the deviations due to manufacturing and assembling. the cylinder’s central line and the roller’s axis are not parallel. i. e , they are not in the same plane, and there is a spiral angleβ at thc point of contact between the cylinder and the roller in the circular linear velocity direction. The existence of βis the basic reason for the occurrence of axial drifting. The effect of gravity in cylinder’s axial direction is also one of reasons for drifting. (2)The reasonable adjustment of the axial motion is to make the non-compatible component as small as possible and the compatible component as large as possible. (3)With the increment of the number of rollers deflected by the same value of βthe compatible component of axial velocity increases, but the non-compatible component decreases. With the increment of the compatible component, the velocity of axial drifting of the cylinder increases References: (1) Z Wang(ed ). teaching material on welding machinery Equipment Gansu university of Technology lanzhou P R china (1992) pp 85-98 (2)Wuhan lnstitulcof Buildins Materials and TechnologyI Tongi Universily. Nanjing Institute of Chemical Engineering, and Huanan Institute of Technology. Cement Producing machinery equipment, Architectural Industrial Publishing House of China, Beijing, (1981) pp, 184-187 (3)J . Halling(ed.). Principles of Trilrology The Macmillan Press, (1975) pp. 174-200