Jounalmatenals的加工技術(shù)881-88663(1997年)關(guān)于焊接滾輪架軸向竄動的實驗研究沈峰剛，希德潘，錦雪焊接研究機(jī)構(gòu)所，西安交通大學(xué).西安.陜西省710049.p.r.中國摘要文章引入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?zāi)Ｐ蜕线M(jìn)行了試驗研究.結(jié)果表明,焊接滾輪架軸向竄動的主要原因在于工件的翻轉(zhuǎn)存在著螺旋夾角.軸向相對運(yùn)動產(chǎn)生螺旋運(yùn)動,彈性滑動與摩擦滑動.其中有與理論相符的內(nèi)容以及和理論不符合的內(nèi)容,文中了軸向運(yùn)動滾筒.他是相對于軸運(yùn)動的圓筒形工件.相對軸的運(yùn)動包括滾輪與工件相互協(xié)調(diào)的彈性滑動和摩擦滑動。關(guān)鍵詞:焊接滾輪架；圓筒工件；滾輪；軸向運(yùn)動；螺旋角1介紹在焊接生產(chǎn)中,常會遇到旋轉(zhuǎn)焊接圓形工件的情況。如焊接鍋爐、石油化工壓力容器等,就必須用到焊接滾輪架.進(jìn)行旋轉(zhuǎn)焊接時，由于制造、裝配公差，焊接滾輪和工件的表面平滑與否等因素(理想的旋轉(zhuǎn)工件表面是平滑的)，使焊接不可能理想化的進(jìn)行，工件必然會產(chǎn)生軸向竄動。研究提供了當(dāng)圓形工件焊接時，軸向竄動的機(jī)制.這項研究成果將有利于研究與設(shè)計反竄動焊接滾輪架.尤其是應(yīng)用于滾輪架之上,并確定了制造及滾輪架的裝配公差，為通過機(jī)械調(diào)節(jié)的方式，避免軸向竄動的方法供理論依據(jù)。調(diào)整模式采用閉環(huán)控制電路,并推選有價值的提案。2理論分析2.1焊接滾輪架一般由四個滾輪組成.由主動滾輪驅(qū)動,滾筒勻速繞軸旋轉(zhuǎn)(例1),其間放圓形焊接工件（如圖1）,其中,s為滾輪支架距離,L同列兩滾輪距離.Ve是圓形工件滾動的線速度,也被稱為焊接速度圖1焊接滾輪架同行的滾輪的的軸并不平行,從某個角度看,滾輪架的四輥所在的頂點組成一個簡單的四邊形但如果四滾輪所在頂點不在同一平面或因為制造及裝配滾輪的圓柱是不規(guī)則的圓形.那么.工件就會在軸轉(zhuǎn)動時竄動。滾輪架的滾輪與工件有一個接觸點.假設(shè)P為這個接觸點.工件的標(biāo)準(zhǔn)平面的定義是一個平滑的平面,平面A為圓柱母線與軸的切入點組成的平面,與工件相切點不在此平面內(nèi),一平面垂直于平面A切線，過P和所在平面B就是滾輪的切線過相同點P,一般說來,被定義為滾輪軸和圓柱行工件的軸線的偏斜夾角!定義螺旋夾角母線N和M.如圖2、圖3所示，其射影線取得的突出輥母線橫跨點P。B定義為N和M線的投影夾角。如例3其中三個角度關(guān)系tan=tan2*tan2軸向偏差位移矢量和射影位移矢量它們的關(guān)系是:圖2滾輪和工件幾何關(guān)系圖3個角度矢量和位移矢量的關(guān)系2.2軸向相對關(guān)系(1)螺旋運(yùn)動因為滾輪軸線與中線不平行,在Vr和Vc之間就有一個螺旋角存在,如圖2.當(dāng)輥筒圍繞自己的軸線轉(zhuǎn)動時,使在切線上產(chǎn)生摩擦力.因為滾輪和工件各個線速度在不同的方向，由于螺旋效應(yīng)也就是竄動就會發(fā)生在點p-滾輪和工件的接觸點(圖4).式中：VC是圓柱的線速.是工件的軸向分量,1.2.3.4,分別代表四個滾輪.(2)彈性滑動由于存在一種螺旋角,在工件上產(chǎn)生軸向力Faj.當(dāng)力量小于最大軸向摩擦力fnj(其中f是摩擦系數(shù),單滾和工件正常的壓力)工件會下滑超過滾輪軸23mm的下滑速度為：式中e是金屬滾輪的彈性滑動系數(shù)：e=ool0.005.(3)摩擦滑動時faj大于最高摩擦力fnj,工件將在滾輪之上做摩擦滑動.滑動阻力為fnj3.工件的摩擦滑動速度的大小和方向可確定由環(huán)球關(guān)系工件和四滾輪摩擦滑動導(dǎo)致滾輪表面的磨損.這是意料之外的,在焊接進(jìn)行時,工件發(fā)生漂移。以上三種運(yùn)動不同時發(fā)生。工件的軸向漂移速度不是代數(shù)的三個組成部分的速度.發(fā)生摩擦滑動的軸向速度2.3工件滾輪的軸向運(yùn)動2.3.1與理論相符的部分在理想的條件下,工件和四滾輪之間的當(dāng)螺旋角j都是一樣時,即:1=2=3=4工件的運(yùn)動將與理論值相同.可以將兩個范疇對比分析:(1)由于重力不存在軸向分量.工件的軸向竄動速度:Va=Vc*tan(2)當(dāng)存在一個有重力Ga因素，軸向竄動速度存在一個軸力.現(xiàn)在,四滾輪有相同的方向與重力G等效的軸向竄動速度是：2.3.2.與理論不同的關(guān)于軸向竄動的內(nèi)容.工件與四滾輪之間螺旋角j大小和方向不相等.工件和四滾輪的幾何關(guān)系也不相同時,工件和四滾輪之間的軸向竄動是個不相同的.工件與滾輪軸向速度應(yīng)該是同樣的,因為工件被作為一個整視為一個剛體體,.然而.有些滾輪和工件的實際上軸向速度是不完全相同的,所以軸向摩擦力幾乎肯定