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      船用焊接輔助裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用

      2020-09-10 07:22:44陳宏宇
      內(nèi)燃機(jī)與配件 2020年14期

      摘要:焊接是船舶與海洋工程建造領(lǐng)域的重要工作。船舶構(gòu)件較大,焊機(jī)常常需要較長的接線才能滿足船體構(gòu)件焊接的需求。在施工過程中較長的接線容易打結(jié)纏繞,這樣在理順的過程中就降低了生產(chǎn)效率,而且還存在引起火災(zāi)和絆倒等安全隱患。文章介紹了船舶結(jié)構(gòu)以及焊接方法,并且設(shè)計(jì)了一種焊接輔助裝置可以避免焊機(jī)較長接線的打結(jié)問題。

      關(guān)鍵詞:船舶結(jié)構(gòu);船舶焊接;焊線收納

      0 ?引言

      在船舶與海洋工程建造領(lǐng)域存在著大量的焊接工作,加上船舶的構(gòu)架體型龐大,焊機(jī)需要接長線,以便焊接工作的順利進(jìn)行。這樣就容易出現(xiàn)焊機(jī)電線打結(jié)纏繞的現(xiàn)象,需要人工進(jìn)行線組的理順,浪費(fèi)了大量的時(shí)間,降低了生產(chǎn)效率。除此之外,焊機(jī)線組混亂時(shí)還存在著安全隱患,例如電火以及絆倒摔傷的現(xiàn)象。本文提出的解決方案能夠理順焊機(jī)的長線組,并且纏繞規(guī)矩不打結(jié),提高了生產(chǎn)效率,改善了施工現(xiàn)場的工作環(huán)境,避免了電火以及摔拌跌倒的安全隱患。具體的措施是通過收線軸、轉(zhuǎn)盤和把手之間的配合,便于對電源線進(jìn)行收納,通過第一錐齒輪、第二錐齒輪、傳動(dòng)軸、固定軸、第一齒輪、第二齒輪、轉(zhuǎn)輪、固定柱、連接板、限位板、支撐柱和滑槽之間的配合,可以保證電源線在收線軸上均勻的纏繞,避免了電源線的雜亂。

      1 ?船舶結(jié)構(gòu)及焊接方法介紹

      現(xiàn)代的船舶與海洋工程是一個(gè)復(fù)雜的海上鋼質(zhì)建筑物,承受著來自裝載貨物、海水、風(fēng)等外界環(huán)境給予的復(fù)雜載荷。為了適應(yīng)其工作環(huán)境和滿足使用要求,船舶需要設(shè)計(jì)出特殊的結(jié)構(gòu)??偟膩碚f船舶的結(jié)構(gòu)分為外板和內(nèi)部結(jié)構(gòu),隨著船舶大型化的進(jìn)程,雙層殼體的結(jié)構(gòu)被應(yīng)用的越來越多。外板主要是為船舶提供一個(gè)封閉的水密空間,供船舶的營運(yùn)、設(shè)備布置等功能使用。單獨(dú)的外板不能適應(yīng)復(fù)雜的載荷情況,在外板的內(nèi)部還要增加骨架是船舶獲得較好的強(qiáng)度。船舶內(nèi)部的骨架主要分為兩類,一類是成框架布置的,另一類局部布置的??蚣懿贾玫氖谴暗闹饕Y(jié)構(gòu)起到加強(qiáng)整體強(qiáng)度的作用,共有三個(gè)方向上的框架,分別是水平框架、橫向框架和縱向框架,這三種框架分別于船舶的基線面、中橫剖面、中縱剖面相平行。水平框架的結(jié)構(gòu)有舷側(cè)縱行、首柱、尾柱;橫向框架的主要結(jié)構(gòu)有,甲板橫梁、肋骨、肋板;縱向的框架主要有甲板縱行,龍骨(船底桁)。構(gòu)件與構(gòu)件用肘板或腹板升高等方式過度連接。局部構(gòu)件起到局部加強(qiáng)的作用,比如加強(qiáng)筋、扶強(qiáng)材等,主要布置在承受局部載荷的位置,例如機(jī)械設(shè)備的下方、人孔周圍。為了分隔船體內(nèi)部功能區(qū)域,在船體內(nèi)部還設(shè)有艙壁結(jié)構(gòu),橫向布置的稱為橫艙壁,縱向布置的稱為縱艙壁。船體上的結(jié)構(gòu)又有強(qiáng)弱之分,不同部位的構(gòu)件有著不同的叫法,圖1是一艘雜貨船的剖面,介紹了船舶主要構(gòu)件的名稱和形式。圖中標(biāo)號:1船底板、2中底桁、3旁底桁、4內(nèi)底邊板、5船底縱骨、6內(nèi)底板、7肋板、8內(nèi)底縱骨、9加強(qiáng)筋、10減輕孔、11上甲板、12甲板強(qiáng)橫梁、13甲板橫梁、14甲板縱骨、15甲板縱行、16支柱、17下甲板、18肘板、19主肋骨、20甲板間肋骨、21強(qiáng)肋骨、22舷側(cè)外板、23舭肘板、24甲板橫梁、25橫艙壁、26艙口圍板、27肘板、28舷墻、29扶強(qiáng)肘板、30舭龍骨。

      在當(dāng)代的船舶與海洋工程的建造過程中,焊接工作是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的施工步驟和工藝技術(shù),焊接工作不僅對船體的建造質(zhì)量有很大的影響,而且還涉及到船舶的建造周期與成本,還影響著生產(chǎn)過程的安全性。好的焊接方法和過程對提高生產(chǎn)率、縮短造船周期起著很大的作用。目前,焊接工時(shí)在整個(gè)船體建造周期中占40%左右,焊接成本占船體建造總成本的40%左右。因此,研究、改進(jìn)焊接技術(shù),對提高造船生產(chǎn)率有著重大的意義?,F(xiàn)代船舶建造中常用的焊接方法有兩類:電弧焊和電渣焊,其中電弧焊最為常用。電弧焊是利用電弧熱局部熔化焊體和填充金屬(焊條或焊絲),然后凝固成堅(jiān)實(shí)接縫的一種焊接方法。電弧焊分為手弧焊、埋弧焊(自動(dòng)和半自動(dòng)焊)、氣體保護(hù)焊和等離子焊等。電渣焊是利用電流通過液態(tài)熔渣(渣池)產(chǎn)生的電阻熱使焊件和填充金屬(電極)熔化,然后凝固成堅(jiān)實(shí)接縫的一種焊接方法。根據(jù)電極的不同,分為板極、絲極和熔嘴電渣焊。焊縫的形式主要取決于焊接接頭的形式。焊接接頭是指焊件相互連接需要焊接的部分。船體焊接中常見的焊接接頭形式有:對接接頭、T型接頭、角接接頭、搭接接頭和塞焊接頭等,焊縫是焊接接頭經(jīng)施焊后形成的接縫。常見的焊縫形式有:對接焊縫、角焊縫和塞焊縫。船體焊接中,角焊縫數(shù)量最多,對接焊縫次之,塞焊縫較少。

      2 ?設(shè)計(jì)內(nèi)容

      本文所設(shè)計(jì)的一種船用對接縫裝配及焊接輔助裝置,解決了現(xiàn)有技術(shù)中船用焊接機(jī)導(dǎo)線收納不方便的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本文設(shè)計(jì)了如下技術(shù)方案:

      一種船用對接縫裝配及焊接輔助裝置,包括收納盒和固定框,所述收納盒的一側(cè)開設(shè)有出線孔,收納盒的內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)連接有收線軸,收線軸的外部固定有兩個(gè)固定板和第一錐齒輪,第一錐齒輪位于兩個(gè)固定板的一側(cè),收線軸的一端延伸至收納盒的外部,且收線軸位于收納盒外部的一端固定有轉(zhuǎn)盤,收納盒的底部轉(zhuǎn)動(dòng)連接有傳動(dòng)軸和固定軸,傳動(dòng)軸位于固定軸的一側(cè),傳動(dòng)軸的頂部固定有第二錐齒輪,第二錐齒輪與第一錐齒輪相嚙合,傳動(dòng)軸的外部固定有第一齒輪,固定軸的頂部固定有轉(zhuǎn)輪,轉(zhuǎn)輪的頂部一側(cè)固定有固定柱,固定軸的外部固定有第二齒輪,第二齒輪與第一齒輪相嚙合,所述固定框的頂部開設(shè)有連接孔,固定框位于轉(zhuǎn)輪的頂部,固定柱的一端貫穿連接孔延伸至固定框的外部,固定框遠(yuǎn)離傳動(dòng)軸的一側(cè)固定有連接板,連接板的頂部固定有限位板,限位板的一側(cè)開設(shè)有限位孔,具體形式見圖2與圖3。

      圖2、圖3的圖中標(biāo)號:

      1收納盒、2收線軸、3固定板、4第一錐齒輪、5轉(zhuǎn)盤、6把手、7第二錐齒輪、8傳動(dòng)軸、9第一齒輪、10轉(zhuǎn)輪、11第二齒輪、12固定軸、13固定柱、14滑槽、15支撐柱、16連接板、17限位板、18限位孔、19出線孔、20擋板、21固定框、22連接孔。

      成果設(shè)計(jì)還應(yīng)該注意以下問題:

      ①轉(zhuǎn)輪、固定框、連接板和限位板均位于收線軸的下方,固定柱位于連接孔外部的一端固定有擋板。

      ②擋板為圓柱形結(jié)構(gòu),連接孔為矩形結(jié)構(gòu),擋板的直徑大于連接孔的寬度。

      ③所述連接板的底部固定有支撐柱,收納盒的底部內(nèi)壁上開設(shè)有滑槽,支撐柱的一端延伸至滑槽的內(nèi)部。

      ④所述轉(zhuǎn)盤遠(yuǎn)離收納盒的一側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)連接有把手。

      ⑤兩個(gè)所述固定板之間設(shè)有距離,且兩個(gè)固定板之間的距離與轉(zhuǎn)輪的直徑相同。

      3 ?使用方法

      本文設(shè)計(jì)的焊接輔助裝置應(yīng)用時(shí)加裝在焊機(jī)上,將焊線收納于裝置上,具體的操作方法如下:

      本使用過程中,轉(zhuǎn)輪10、固定框21、連接板16和限位板17均位于收線軸2的下方,固定柱13位于連接孔22外部的一端固定有擋板20,擋板20為圓柱形結(jié)構(gòu),連接孔22為矩形結(jié)構(gòu),擋板20的直徑大于連接孔22的寬度,連接板16的底部固定有支撐柱15,收納盒1的底部內(nèi)壁上開設(shè)有滑槽14,支撐柱15的一端延伸至滑槽14的內(nèi)部,轉(zhuǎn)盤5遠(yuǎn)離收納盒1的一側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)連接有把手6,兩個(gè)固定板3之間設(shè)有距離,且兩個(gè)固定板3之間的距離與轉(zhuǎn)輪10的直徑相同。

      收線軸2上纏繞有電源線,電源線的一端穿過限位孔18和出線孔19延伸至收納盒1的外部,收線時(shí),握住把手6帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤5轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)盤5帶動(dòng)收線軸2轉(zhuǎn)動(dòng),從而將電源線收卷在收線軸2上,與此同時(shí),第一錐齒輪4帶動(dòng)第二錐齒輪7轉(zhuǎn)動(dòng),第二錐齒輪7帶動(dòng)傳動(dòng)軸8轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)軸8通過第一齒輪9帶動(dòng)第二齒輪11轉(zhuǎn)動(dòng),第二齒輪11進(jìn)而通過固定軸12帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪10轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)輪10進(jìn)而帶動(dòng)固定框21在水平方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng),固定框21進(jìn)而通過連接板16帶動(dòng)限位板17在水平方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng),從而保證了電源線均勻的纏繞在收線軸2上。

      4 ?結(jié)語

      本文介紹了船舶的結(jié)構(gòu)形式與焊接方法,設(shè)計(jì)了一種船用焊接輔助裝置,針對船用焊接機(jī)導(dǎo)線收納不方便的問題,現(xiàn)提出了方案。設(shè)計(jì)的輔助結(jié)構(gòu)合理,操作簡單,解決了現(xiàn)有技術(shù)中船用焊接機(jī)導(dǎo)線收納不方便的問題,避免了焊接機(jī)電源線的散亂,提高了生產(chǎn)效率,改善工作環(huán)境,避免焊接線纜發(fā)生火災(zāi),避免絆倒摔傷。

      參考文獻(xiàn):

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      [4]劉雪梅.船舶結(jié)構(gòu)與識圖[M].北京:人民交通出版社股份有限公司,2017,1:34-54.

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