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焊接變位機在焊接工業(yè)中發(fā)揮的作用越來越重要，隨著技術的進步，變位機的性能也在不斷改善，下面焊接變位機廠家--濟南鑫浩焊接技術有限公司為大家講述焊接變位機的設計計算的一些內容，大家可以簡單了解一下。
2.1 設計流程
焊接變位機作為一種非標產(chǎn)品，其設計具有較大的靈活性，主要設計依據(jù)是焊接工件及焊縫的形狀特征信息，在設計過程中還需綜合考慮多方面的因素，如工件的焊接方法及其工藝規(guī)范等。作為傳統(tǒng)的非標設備一般遵循的流程如圖1所示。
焊接變位機
此流程適用于大多非標設備的設計，但實際應用時不可能完全拘泥于此，這也是后續(xù)需要論證的設計方法問題。
2.2 設計計算
圖2為一種典型的雙持雙軸變位機結構，本研究暫不考慮其水平回轉，只針對其垂直回轉進行設計計算，對其一些關鍵參數(shù)給與校核并闡述其設計過程，提出設計中的一些容易忽視的問題點。
焊接變位機
此結構為一種典型的雙持雙軸變位機結構，伺服電機直連減速機，再通過二級齒輪減速機構，經(jīng)由機架、軸承固定連接大回轉結構，整個回轉結構由M1～M7七部分組成，分別為配重1、2，托架3、4，工件5，水平回轉軸6及工作臺7。整個回轉結構借助三維設計軟件Pro/E完成造型，通過設定回轉中心坐標等操作，可自動計算生成整個回轉機構的質量屬性：總質量M=M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7=6 586 kg，質心位置即偏心距L=0.054 m。
根據(jù)工件外形尺寸及質量，基于經(jīng)驗選濟南焊接變位機的電機、減速機型號并確定大小齒輪參數(shù)：
電機為3.5 kW伺服電機。
減速機為住友F2C系列F2C-T555-171（減速比i=171）。
大小齒輪為齒數(shù)比114∶62。
電機輸出額定扭矩
T1=Ti1i2=16.6×171×114/62=5 219 N·m
工作系統(tǒng)扭矩
T2=MLg=6 586×0.054×9.8＝3 485 N·m
負載率
η=T2/T1=3 485/5 219=67％
此負載率為變位機設計時的一個硬性參數(shù)，必須在許用范圍內。根據(jù)實際使用經(jīng)驗，此值需要賦予一個安全系數(shù)，即并不是算出來的負載率在100％之內就滿足使用，一般而言，對于較小電機系統(tǒng)（2 kW以內），負載率一般不要超過70％，大些的電機（3.5 kW以上）可以適當提高，一般不超過100％。
變位結構設計中的另一個重要參數(shù)即慣性扭矩，除了系統(tǒng)運轉時所承受的額定扭矩外，系統(tǒng)在啟動和停止時，整個回轉機構的自身質量慣性會對電機、減速機等系統(tǒng)元件產(chǎn)生一個慣性沖擊，稱之為慣性扭矩或者慣性力矩。慣性扭矩是在系統(tǒng)設計時很容易被忽視的一個校核參數(shù)。此時，需要電機、減速機等系統(tǒng)主要元件在滿足負載率的前提下還要能承受系統(tǒng)的慣性扭矩，在此對電機進行校核：
系統(tǒng)額定扭矩
焊接變位機
整個回轉機構轉動慣量
焊接變位機
通過查閱相關參數(shù)表得到電機、減速機自身轉動慣量，通過計算得到大小齒輪自身轉動慣量，通過不同減速級換算到電機軸上的等價轉動慣量，加之計算得到的回轉機構轉動慣量，得出總的轉動慣量I，如表1所示。
焊接變位機
角加速度
此處加速時間設定為0.5 s，在一些較大變位結構中此時間值可設置大一些，這樣可以降低系統(tǒng)對電機、減速機等元件的慣性沖擊。如在一些厚板變位結構中可以將啟動或停止時間設定為1 s，此設定在控制器中完成。
圖3展示了變位機在啟動-運轉-停止的整個過程中，系統(tǒng)電機速度、扭矩隨時間變化的情況。
圖3 變位機扭矩變化示意
焊接變位機
慣性扭矩
焊接變位機
電機所承受最大扭矩
焊接變位機
獲得的結論：系統(tǒng)的額定扭矩13.6 N·m≤電機額定扭矩16.6 N·m；系統(tǒng)的最大扭矩15.28 N·m≤電機最大扭矩50 N·m。滿足使用要求。
在校核電機承載力的過程中，除需要考慮回轉機構，即工件和夾具平臺的轉動慣量外，電機、減速機及大小齒輪等系統(tǒng)元件的轉動慣量也不容忽視。在計算實例中并未體現(xiàn)出系統(tǒng)慣性扭矩對電機承載能力有多大的影響，但節(jié)構稍加變動，將極大體現(xiàn)出慣性扭矩校核的重要性。
從表1可以看出，電機、減速機自身質量轉動慣量對電機扭矩影響占比較大，小齒輪之后包含小齒輪由于存在一個減速比平方的因子，而使轉換到電機軸上的轉動慣量都相對較小。假設一：如果改用一個自身質量慣量較大的減速機，如帝人RD系列減速機，其自身質量慣量將提升一個數(shù)量級，達到現(xiàn)在數(shù)值的10～20倍，慣性對系統(tǒng)的影響將會明顯加大；假設二，如果本結構采用的是電機直連齒輪結構再連接減速機，則齒輪結構對電機軸的等價轉動慣量將是一個很大的數(shù)值，慣性力矩變大，導致系統(tǒng)啟動或停止時電機的最大扭矩大幅提升，很有可能超出電機的最大扭矩值，可見慣性扭矩校核的重要性。
依據(jù)同樣的思路需要對減速機、軸承等關鍵件負載相關參數(shù)進行校核。
基于具體實例完整的論述了焊接變位機在設計過程中一些關鍵參數(shù)的設計計算過程，通過思路轉換強調了慣性扭矩校核的重要性，并結合實際經(jīng)驗提出電機負載相關的安全系數(shù)參考值及變位機啟動停止時間的經(jīng)驗值。
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