CN109648173A - 轴和孔用磨损面修补设备 - Google Patents

Abstract

轴和孔用磨损面修补设备，用于对轴和孔上的磨损面进行机械化的自动补焊，属于轴和孔的专用维修设备，其具有芯管、电动力装置，芯管中装有丝杠，丝杠与芯管螺纹连接，芯管上套有套管，套管与芯管周向固连、轴向滑动连接，套管上套有转管，转管与套管轴向固连、周向转动连接，转管上固装有焊枪支架和齿圈，齿圈上啮合有转管齿轮，电动力装置具有两个动力输出轴，其中一个动力输出轴与转管齿轮动力联接、另一个动力输出轴与丝杠动力联接，电动力装置的壳体与套管固连；焊枪支架上装有焊枪，焊枪在轴和孔的被修补面上可进行螺旋式的补焊，从而自动修补整个磨损面，且补焊的质量好，效率高，省时省力。

Description

轴和孔用磨损面修补设备

技术领域

本发明涉及轴和孔的专用维修设备，具体是一种轴和孔用磨损面修补设备。

背景技术

轴和孔长时间工作后，其配合面会产生一定量的磨损，导致两者的间隙超差，需要对轴或孔的磨损面进行焊接修补，再打磨至轴的设计尺寸，以往在修补轴上的磨损面时，需要先将轴拆下放在修轴架上，一边转动一边进行人工补焊，但很多大型设备上的轴，拆卸非常困难，其拆轴的过程不仅繁琐，而且拆装的周期长，导致设备停产周期长、修补的成本高；所以在修补大型设备上的轴时，为了缩短工期、降低修补成本，只拆卸轴上磨损部位的周边部件(例如：轴瓦)，使轴的磨损面暴露后，再采用人工补焊的手段修补磨损面，由于被修补轴大多是不能转动的，所以采用人工沿轴的圆周补焊的难度大、劳动强度高、修补的进度慢。在对大型设备的孔进行修补时同样面临上述问题。

发明内容

本发明提供一种轴和孔用磨损面修补设备，该设备安装后能对轴或孔上的磨损面进行机械化的自动补焊，且补焊的质量好，效率高，省时省力。

本发明的技术方案是：轴和孔用磨损面修补设备，其特征在于：具有芯管、电动力装置，芯管中装有丝杠，丝杠与芯管螺纹连接，芯管上套有套管，套管与芯管周向固连、轴向滑动连接，套管上套有转管，转管与套管轴向固连、周向转动连接，转管上固装有焊枪支架和齿圈，齿圈上啮合有转管齿轮，所述的电动力装置具有两个动力输出轴，其中一个动力输出轴与转管齿轮动力联接、另一个动力输出轴与丝杠动力联接，电动力装置的壳体与套管固连。

还具有气体保护焊机、自动控制电源、焊枪管、第一导电滑环、第二导电滑环；其中，气体保护焊机中保护气体输出口和焊丝输出口通过带旋转接头的软管与焊枪管物料连接，焊枪管的头端装有枪头，焊枪管的管体固连在焊枪支架上，自动控制电源通过电线与气体保护焊机和第一导电滑环的转子端电联接，第一导电滑环的定子端固装在焊枪管上，第一导电滑环的定子端通过电线与第二导电滑环的转子端电联接，第二导电滑环的定子端固装在电动力装置的壳体上，第二导电滑环的定子端通过电线与电动力装置电联接；第一、第二导电滑环之间装有连杆，连杆一端与第一导电滑环的定子端固连、另一端与第二导电滑环的转子端固连。

在焊枪支架相对侧的转管上固装有配重支架，配重支架上装有若干个配重块。

所述电动力装置具有壳体，壳体上装有驱动电机，壳体内装有第一轮轴、第二轮轴、第三轮轴，各轮轴与壳体转动连接，第一轮轴与驱动电机的电机轴固连，第一轮轴上固装有第一减速齿轮，第二轮轴上固装有第二减速齿轮和第三减速齿轮，第三轮轴上固装有第四减速齿轮，第一、第二减速齿轮啮合连接，第三、第四减速齿轮啮合连接，所述的第二轮轴是电动力装置中与转管齿轮动力联接的动力输出轴，第三轮轴是电动力装置中与丝杠动力联接的动力输出轴。

所述电动力装置具有壳体，壳体装有转管电机和丝杠电机，转管电机的电机轴是电动力装置中与转管齿轮动力联接的动力输出轴，丝杠电机的电机轴是电动力装置中与丝杠动力联接的动力输出轴。

还具有保持架，保持架的一端与芯管固连、另一端为轴连接端或固连有孔支架。

本发明的工作原理是：通过工装或测量工具找到被修补轴的轴心线，将芯管的轴心线与被修补轴的轴心线重合，并固定芯管(可采用焊接方式将芯管固定在被修补轴的端面上)，将气体保护焊机的焊枪装在焊枪支架上，将焊枪的枪头定位在轴上磨损部位的远端，调节焊枪嘴与被修补面的间距，先启动电动力装置，转管齿轮通过齿圈带动转管转动，与此同时，与芯管螺纹连接的丝杠转动通过壳体带动套管进行轴向位移，再启动气体保护焊机，使焊枪在被修补轴面上进行螺旋式的补焊，从而自动修补整个磨损面；在修补轴孔时，通过工装或测量工具找到被修补轴孔的轴心线，将芯管的轴心线与被修补轴孔的轴心线重合，并固定芯管重复上述步骤即可。

本发明的优点是：通过上述工作原理，本设备能对轴或轴孔上的磨损面进行机械化的自动补焊，且补焊的质量好，效率高，省时省力。自动控制电源能根据预先编写的程序控制整个补焊过程，其自动化程度高，能进一步提高焊接质量和焊接效率，其中，导电滑环能避免电线缠绕，旋转接头避免输送物料的软管缠绕，特别适合对轴、孔上较宽的磨损面进行补焊。用一部转管电机通过两组啮合的减速齿轮组能同时驱动丝杠和转管旋转，机体结构紧凑，易于布置；齿轮齿圈相啮合的齿牙之间存在配合间隙，转管在旋转时，焊枪的重量会带动转管加速转动至间隙消除，非匀速旋转会导致补焊的焊缝不匀，而所述的配重块能抵消该加速转动的有害现象，进一步提高补焊质量；使用两部电机直接驱动丝杠和转管转动，位置给进精准，补焊的精度高，焊接质量好。采用气体保护焊，导电的焊丝从枪嘴伸出后接触到被修补面后进行电熔焊接，所以枪嘴与被修补面之间的间隙要求并非特别严格，对芯管与被修补轴或被修补轴孔的轴心线重合度允许具有一定范围的尺寸超差，能使本设备易于布置安装。保持架作为易耗件可随时更换，能降低修补成本。所述的连杆能牵引第一导电滑环的定子端围绕第二导电滑环的转子端公转，保护两者间连接的电线。

附图说明

图1是本发明轴和孔用磨损面修补设备的结构示意图。

图2是本发明轴和孔用磨损面修补设备的另一种结构示意图。

图3是本发明轴和孔用磨损面修补设备的又一种结构示意图。

图中1枪头、2焊枪管、3芯管、4套管、5转管、6焊枪支架、7转管齿轮、8电动力装置的壳体、9第二轮轴、10第三减速齿轮、11第二减速齿轮、12第一导电滑环的定子端、13第一导电滑环的转子端、14软管、15连杆、16电线、17第二导电滑环的定子端、18第二导电滑环的转子端、19驱动电机、20第一轮轴、21第一减速齿轮、22第三轮轴、23第四减速齿轮、24丝杠、25齿圈、26保持架、27配重支架、28配重块、29工装、30被修补轴、31转管电机的电机轴、32转管电机、33丝杠电机、34丝杠电机的电机轴、35孔支架、36被修补轴孔、37旋转接头、38焊丝输出口、39保护气体输出口、40压缩气瓶、41气体保护焊机、42自动控制电源。

具体实施方式

轴和孔用磨损面修补设备，具有芯管3、电动力装置，芯管中装有丝杠24，丝杠与芯管螺纹连接，芯管上套有套管4，套管与芯管周向固连、轴向滑动连接，套管上套有转管5，转管与套管轴向固连、周向转动连接，转管上固装有焊枪支架6和齿圈25，齿圈上啮合有转管齿轮7，所述的电动力装置具有两个动力输出轴，其中一个动力输出轴与转管齿轮动力联接、另一个动力输出轴与丝杠动力联接，电动力装置的壳体8与套管固连。

所述的套管与芯管周向固连、轴向滑动连接，是指套管的管内壁和芯管的管外壁上沿轴向各设有键槽，两键槽相对，键槽中装有键块，在键块的限位下，套管与芯管之间无相对的周向转动、套管与芯管之间可轴向相对位移；或在芯管的管外壁设有轴向延伸的花键，套管的管内壁上设有与芯管花键对应的花键槽，花键与花键槽滑动连接，从而使套管与芯管周向固连、轴向滑动连接；所述的转管与套管轴向固连、周向转动连接，是指在转管与套管两端的相对面上沿周向各设有环槽，两相对环槽内装有一个卡簧，卡簧的内沿簧体卡在套管的环槽内，卡簧的外沿簧体卡在转管的环槽内，通过卡簧可使套管与转管之间无轴向相对运动、套管与转管之间可周向转动，或者在转管两端处的套管管体上固连有限位套或限位销或限位圈，通过上述部件对转管进行轴向限位，本申请中，则使用了两个轴承，两轴承的外环面分别与转管两端的管内壁固连，两轴承的内环面与管套的管外壁固连，从而使转管与套管轴向固连、周向转动连接，两轴承与转管和管套之间的固连方式可采用过盈配合连接或焊接或粘接等常规固定手段。

还具有气体保护焊机41、自动控制电源42、焊枪管2、第一导电滑环、第二导电滑环；其中，气体保护焊机中保护气体输出口39和焊丝输出口38通过带旋转接头37的软管14与焊枪管物料连接，焊枪管的头端装有枪头1，焊枪管的管体固连在焊枪支架上，自动控制电源通过电线与气体保护焊机和第一导电滑环的转子端13电联接，第一导电滑环的定子端12固装在焊枪管上(即环状的定子端套在焊枪管上并通过顶丝、插销、键槽等连接件与焊枪管固连)，第一导电滑环的定子端通过电线16与第二导电滑环的转子端18电联接，第二导电滑环的定子端17固装在电动力装置的壳体上(即环形或柱形的定子端通过焊接、粘接、卡接等方式固定在该壳体上)，第二导电滑环的定子端通过电线与电动力装置电联接；第一、第二导电滑环之间装有连杆15，连杆一端与第一导电滑环的定子端固连、另一端与第二导电滑环的转子端固连，本申请中，连接杆的两端与对应的定子端、转子端螺纹固连，该连接杆由两个杆体组成，两杆体的相对端转动连接，两杆体的另一端是与定子端和转子端对应的螺纹杆，该结构易于拆装。

所述的导电滑环为现有技术产品，可将旋转端的电力传输给固定端，所以导电滑环通常安装在设备的旋转中心，主要由旋转的转子端与静止的定子端组成。转子端可自由旋转用来连接电线，定子端用于连接设备的固定结构；转子端和定子端之间通过多片导电滑环和与各导电滑环一一对应的多个导电刷或导电压片或导电触点来传导电力或电信号。

所述的气体保护焊机为现有技术产品，其主要包括：焊接电源、送丝机构、焊枪、控制系统、气路系统(包括气瓶、顶热器、干燥器、减压器、流量计、气阀、胶管等)。焊接电源提供焊接使用的电流和电压；送丝机构将焊丝盘中的焊丝送到焊枪出口处；焊枪由焊枪管和枪头组成，用于输出保护气体和导电的焊丝；供气系统是将压缩气瓶40内的液体转为气体，经过降压后通过软管进入焊枪，以一定的流量从枪头的枪嘴中射出。控制系统用于控制焊接启动和停止、调节电弧电压和焊接电流、控制和调节收弧电流和收弧电压、焊前检查气体的输送和焊丝的给送等。本申请中所述的气体保护焊机采用二氧化碳气体保护焊机。

在焊枪支架相对侧的转管上固装有配重支架27，配重支架上装有若干个配重块28。所述配重块与配重支架可拆卸的安装在配重支架上，用于调节配重块的重量，配重块和配重支架的总重量约等于焊枪支架和焊枪及软管的重量，或者在修补的过程中目视焊缝的外观质量，增加或减少配重量，使焊缝均匀即可。

所述的电动力装置是指以电机作为动力源、通过链轮链条、皮带皮带轮等动力传递机构驱动转管齿轮和丝杠进行转动的装置，本申请中所述电动力装置有两种主要结构。

结构一：所述电动力装置具有壳体8，壳体上装有驱动电机19，壳体内装有第一轮轴20、第二轮轴2、第三轮轴22，各轮轴与壳体转动连接，第一轮轴与驱动电机的电机轴固连，第一轮轴上固装有第一减速齿轮21，第二轮轴上固装有第二减速齿轮11和第三减速齿轮10，第三轮轴上固装有第四减速齿轮23，第一、第二减速齿轮啮合连接，第三、第四减速齿轮啮合连接，所述的第二轮轴是电动力装置中与转管齿轮动力联接的动力输出轴，第三轮轴是电动力装置中与丝杠动力联接的动力输出轴。根据补焊的焊道宽度计算各减速齿轮的齿轮比以及丝杠的螺纹螺牙宽度，使驱动电机通过两组啮合的齿轮组同步驱动转管和丝杠，使补焊呈现部分重叠状的螺旋式焊道；该结构中，如驱动电机安装在所述的壳体外部，那么驱动电机的机壳作为壳体的延伸部分也属于所述电动力装置的壳体的一部分。

结构二：所述电动力装置具有壳体8，壳体装有转管电机32和丝杠电机33，转管电机的电机轴31是电动力装置中与转管齿轮动力联接的动力输出轴，丝杠电机的电机轴34是电动力装置中与丝杠动力联接的动力输出轴。所述的转管电机和丝杠电机为伺服电机或减速电机或伺服减速电机，可根据被修补面的磨损深度设置两电机的转速，驱动转管和丝杠相配合给进，目的也是使补焊呈现部分重叠状的螺旋式焊道。调节电机的转速可调节堆焊的高度以及相邻焊道的重叠量，该结构中如两电机安装在所述的壳体外部，两电机的机壳也属于所述电动力装置的壳体的一部分。

本设备中将芯管或保持架与被修补轴30对接时，先通过工装29或测量工具找到被修补轴的轴心线，将芯管的轴心线与被修补轴的轴心线重合(保持在设计公差范围内即可)，所述的工装种类很多，可根据被修补轴及客户的要求定制，如被修补轴允许焊接，工装则可制成盘形体，在盘形体的四周设有翻边，翻边的内径与被修补轴的外径相等，盘形体的中心开有通孔，通孔的尺寸与芯管或保持架的外端面相同，通孔边沿设有多个对称的缺口，将盘形体的翻边套在被修补轴的端头，将芯管或保持架的外端面插入通孔内，通过缺口将芯管或保持架焊接在被修补轴的端面(必要时，取下盘形体对连接部位进行加固焊接)，即完成了对接，修补后，再用角磨机磨掉焊口，即可取下芯管；也可通过在被修补轴的端面上画辅助线的方式找到被修补轴的轴心(或通过激光尺测得轴心)，在轴心处钻孔，在孔内壁上用丝锥铣出螺纹，装入螺杆，在芯管或保持架的轴心处设螺孔，该螺孔与所述的螺杆旋接紧固，即完成了对接，加工后，取下芯管，再取下螺杆或切掉被修补轴端处多余的螺杆即可。

反复焊接、切割会破坏芯管的端部完整性，更换芯管成本较高，本申请中还具有保持架26，保持架的一端与芯管固连、另一端为轴连接端或固连有孔支架35。所述的保持架作为可更换的易耗件，一端与芯管固连、另一端为轴连接端或固连有孔支架，轴连接端用于与被修补轴相连接，可以反复焊接、切割，每次使用后，将保持架的轴连接端加工打磨平整即可；孔支架则用于将芯管固定在被修补轴孔36的轴心线上，所述的孔支架的结构也具有多样性，根据被修补轴孔的特点定制，以一般的被修补轴孔为例，所述孔支架的轴心处设有标记或通孔，利用测量工具找到被修补轴孔的中心点，将孔支架的中心点与测量到的轴孔中心点相重合，孔支架上设有多个固定支脚，将各支脚搭接在与被修轴孔的侧壁上并焊接固定，或，孔支架上设有多个伸缩支脚(例如螺纹结构的伸缩支脚，气压或液压结构的伸缩支脚)，调各伸缩支脚顶压在被修补轴孔的内壁上固定，再将保持架固定在孔支架的轴心上，最后将芯管装在保持架上即可，芯管与保持架之间可采用法兰盘连接或轴孔固定连接，通过预先机加手段，装配后的芯管与保持架的轴心线相互重合；由于采用气体保护焊，导电的焊丝从枪嘴伸出后接触到被修补面后进行电熔焊接，所以枪嘴与被修补面之间的间隙要求较为宽泛，即对芯管与被修补轴或被修补轴孔的轴心线重合允许具有一定范围的尺寸超差，不会影响修补质量。所述的轴或轴孔修补后，拆除本申请设备，对补焊后的修补面打磨至设计尺寸，完成对轴或孔的修复。

Claims (6)

1.轴和孔用磨损面修补设备，其特征在于：具有芯管(3)、电动力装置，芯管中装有丝杠(24)，丝杠与芯管螺纹连接，芯管上套有套管(4)，套管与芯管周向固连、轴向滑动连接，套管上套有转管(5)，转管与套管轴向固连、周向转动连接，转管上固装有焊枪支架(6)和齿圈(25)，齿圈上啮合有转管齿轮(7)，所述的电动力装置具有两个动力输出轴，其中一个动力输出轴与转管齿轮动力联接、另一个动力输出轴与丝杠动力联接，电动力装置的壳体(8)与套管固连。

2.根据权利要求1所述的轴和孔用磨损面修补设备，其特征在于：还具有气体保护焊机(41)、自动控制电源(42)、焊枪管(2)、第一导电滑环、第二导电滑环；其中，气体保护焊机中保护气体输出口(39)和焊丝输出口(38)通过带旋转接头(37)的软管(14)与焊枪管物料连接，焊枪管的头端装有枪头(1)，焊枪管的管体固连在焊枪支架上，自动控制电源通过电线与气体保护焊机和第一导电滑环的转子端(13)电联接，第一导电滑环的定子端(12)固装在焊枪管上，第一导电滑环的定子端通过电线与第二导电滑环的转子端(18)电联接，第二导电滑环的定子端(17)固装在电动力装置的壳体上，第二导电滑环的定子端通过电线与电动力装置电联接；第一、第二导电滑环之间装有连杆(15)，连杆一端与第一导电滑环的定子端固连、另一端与第二导电滑环的转子端固连。

3.根据权利要求1所述的轴和孔用磨损面修补设备，其特征在于：在焊枪支架相对侧的转管上固装有配重支架(27)，配重支架上装有若干个配重块(28)。

4.根据权利要求1所述的轴和孔用磨损面修补设备，其特征在于：所述电动力装置具有壳体(8)，壳体上装有驱动电机(19)，壳体内装有第一轮轴(20)、第二轮轴(2)、第三轮轴(22)，各轮轴与壳体转动连接，第一轮轴与驱动电机的电机轴固连，第一轮轴上固装有第一减速齿轮(21)，第二轮轴上固装有第二减速齿轮(11)和第三减速齿轮(10)，第三轮轴上固装有第四减速齿轮(23)，第一、第二减速齿轮啮合连接，第三、第四减速齿轮啮合连接，所述的第二轮轴是电动力装置中与转管齿轮动力联接的动力输出轴，第三轮轴是电动力装置中与丝杠动力联接的动力输出轴。

5.根据权利要求1所述的轴和孔用磨损面修补设备，其特征在于：所述电动力装置具有壳体(8)，壳体装有转管电机(32)和丝杠电机(33)，转管电机的电机轴(31)是电动力装置中与转管齿轮动力联接的动力输出轴，丝杠电机的电机轴(34)是电动力装置中与丝杠动力联接的动力输出轴。

6.根据权利要求1所述的轴和孔用磨损面修补设备，其特征在于：还具有保持架(26)，保持架的一端与芯管固连、另一端为轴连接端或固连有孔支架(35)。