张占哲，程鹏波

(1.华北水利水电学院，河南 郑州 450011；2.郑州宇通重工有限公司，河南 郑州 450051)

装载机铲斗焊接转胎设计及应用

张占哲1，程鹏波2

(1.华北水利水电学院，河南 郑州 450011；2.郑州宇通重工有限公司，河南 郑州 450051)

装载机铲斗部件中耳座、垫板、筋板等零件较多，造成焊缝多、短、杂；又因铲斗体积、质量较大，焊接过程中需要翻转，使得人工焊接比较困难，因此设计了焊接转胎，实现焊接过程自动变位，以降低人工操作强度，提高生产效率和焊接质量。

铲斗；焊接转胎；提高；生产效率；质量

0 前言

铲斗焊接转胎(见图1、图2)实际上是焊接变位机和转胎的结合体，是通过工作台的旋转使焊接件施焊焊缝处于最理想的位置进行焊接。在焊接铲斗背部的长直焊缝时是焊接变位机，在焊接耳板和弧板的焊缝时是转胎，所以速度必须可调。焊接转胎的应用，不仅大大减轻了焊工的劳动强度，还提高了焊缝质量和美观度，提高了劳动效率。

1 铲斗焊接转胎组成

铲斗焊接转胎由传动部分、电器部分和机械部分组成。传动部分主要由主动齿轮、双蜗杆减速机及回转支承(两个)组成；电器部分由变频调速电机、变频器及控制系统组成；机械部分由主动框架、从动框架和夹具组成。

2 焊接转胎设计[1]

由于生产的30和50系列装载机的铲斗大小区别比较大，因此将从动框架设计成轨道滑动结构，可以通过从动框架的滑动来调节焊接状态。

2.1 转矩计算

(1)夹具的偏心力矩。

夹具质量约250 kg／个，共2个，按500 kg计算，偏心距按最大估计为200 mm，则此力矩为

500 kg×0.2 m＝100 kg·m＝1 000 N·m

(2)铲斗旋转需要的力矩。

铲斗质量1 400 kg，按1 500 kg计算；回转支承滚动摩擦系数0.002～0.008，按最大0.008计算；回转支承滚道半径200 mm，则此力矩为

1 500 kg×0.2 m×0.008＝2.4 kg·m＝24 N·m

可见铲斗旋转需要的力矩远小于夹具的偏心力矩，可忽略不计。

(3)铲斗偏心力矩。

铲斗重心基本上在回转中心，考虑其底部可能会重一些，其偏心力矩约为800 N·m。

综上所述，要使铲斗正常旋转需要的力矩必须大于1 800 N·m。

电机带动减速机，其额定输出转矩1 575 N·m，再加上一级齿轮减速传动(速比3.2)其力矩将会增大到1 575 N·m×3.2×90%＝4 536 N·m＞18 00 N·m，故力矩完全满足需求。

图2 铲斗焊接转胎立体图

2.2 速度计算及选择

变频电机功率1.5kW，输出轴同步转速1500r／min。变频器为变频电机供电，通过改变交流电频率改变电机转速，从而保证焊接需要的速度。减速机选用速比为900的双蜗杆减速机，加上一级齿轮减速，系统的整体速比为900×3.2＝2 880，则转胎输出的最大转速为1 500／2 800≈0.52 r／min，即电源没有变频时其回转的速度为0.52 r／min。当转胎以此速度回转时与其对应的50铲斗耳板焊缝的回转速度为：0.52 r／min×2×3.14×430 mm／r≈1 404 mm／min，而耳板焊缝的焊接速度大约为300 mm／min，因此这时就需要用变频电机改变电源频率，从而改变输出速度，即300×50／1404≈10.5Hz。

变频器在选购时预设了六档位(100 Hz、10.5 Hz、11 Hz、11.5 Hz、12 Hz、13 Hz)，对应的铲斗回转线速度如表1所示。

表1 变频器频率与对应的铲斗回转线速度

3 应用及效果

目前郑州宇通重工有限公司共投产三台铲斗焊接转胎，能满足年产5 000多台的产能，通过两年多的生产应用，不仅大大提高了劳动效率、降低了劳动强度，而且提高了装载机铲斗的焊接质量。

[1]成大先.机械设计手册(第五版)[M].北京：化学工业出版社，2008.

Design and application of welding positioner for loader's bucket

ZHANG Zhan-ze1，CHENG Peng-bo2
(1.North Chian University of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou 450011，China；2.Zhengzhou Yutong Group Co.，Ltd.，Zhengzhou 450051，China)

When producing loaders，due to more loader's bucket parts such as pad，tendons，ear plate etc，leading to more，miscellaneous welding questions，and also due to big bucket volume，weight，the manual welding process is hard when bucket necessary for overturn.so designing the welding positioner，realize welding process to be automatic positioning，to reduce labor intensity，improve the production efficiency and the quality of welding.

bucket；the welding turn tire；improve；production efficiency；quality

TG457.2

B

1001-2303(2011)12-0021-02

2011-07-10

张占哲(1978—)，男，河南郑州人，讲师，主要从事机械设计方面的研究工作。