管道外圆自动焊接机结构设计

管道外圆自动焊接机结构设计

摘要：管道运输是油气运输中最主要、最快捷、经济、可靠的方式，可用于输送水、原油、天然气、成品油等，具有输量大、距离长、安全性高、成本低等优点，在各国发展迅速。管道运输业的主体是管道，管道工程的核心工作是管口的焊接。因此研究高效率、性能可靠的管道全位置自动焊接机具有十分重要的意义。

为解决管道建设野外作业的自动化焊接的难题，研制了一种导轨式管道焊接机器人，其关键技术包括：研制新型的行走机构、焊枪摆动机构、及机器人轨道、焊枪机械手。介绍了导轨式焊接机结构的设计和焊接机控制，着重对其结构特点、动作原理、设计要点进行设计分析和说明。现场应用表明，该机器人能沿导轨平稳、可靠的行走，进行管道外圆全位置焊接，其操作简便，成本低，适合我国现场施工作业及工人的技术水平，既保证了焊接质量，又提高了劳动效率。

关键词：轨道式焊接机；结构设计；管道；机械手

指导老师签名：

Cylindrical pipe automatic welding machine design Abstract:Pipeline transportation is the most important, quickest, economical and reliable method in petroleum transportation. It can transport water, crude oil, natural gas, oil product etc. It has a number of advantages: high transmission volumes, long distance, safety and cost-effectiveness, which is rapid developed in all the world. The subject of pipeline transportation is pipeline; the core of pipeline project is nozzle welding. So, it has very important significance to develop high efficient and reliable performance pipeline all-position automatic welding machine.

An orbit pipeline welding robot has been developed to solve the problem of automatic welding during pipeline construction in the fields. Its key techniques consist of developing a new type of travel unit, welding torch as cillating unit, robot orbit and intelligent control system etc. The development work of the orbit pipeline welding robot mechanic system is introduced in the paper. The main illustration is about the system's structure，action principle，key points of design and machining technies and verifying calculation for selecting reduction gearbox with the wire feeder motor and the diameter of the wire-feed wheel. The application in fieldwork shows that the robot can trave1 along the orbit stably and reliably and carry through all-position welding. The welding is easy with low cost that is fit for fieldwork and worker in our country，guarantees the welding quality and improve working efficiency.

Keywords:Orbital welding machine ；construction design ；pipeline；

Manipulator

Signature of supervisor:

管道外圆自动焊接机结构设计

摘要：管道运输是油气运输中最主要、最快捷、经济、可靠的方式，可用于输送水、原油、天然气、成品油等，具有输量大、距离长、安全性高、成本低等优点，在各国发展迅速。管道运输业的主体是管道，管道工程的核心工作是管口的焊接。因此研究高效率、性能可靠的管道全位置自动焊接机具有十分重要的意义。

为解决管道建设野外作业的自动化焊接的难题，研制了一种导轨式管道焊接机器人，其关键技术包括：研制新型的行走机构、焊枪摆动机构、及机器人轨道、焊枪机械手。介绍了导轨式焊接机结构的设计和焊接机控制，着重对其结构特点、动作原理、设计要点进行设计分析和说明。现场应用表明，该机器人能沿导轨平稳、可靠的行走，进行管道外圆全位置焊接，其操作简便，成本低，适合我国现场施工作业及工人的技术水平，既保证了焊接质量，又提高了劳动效率。

关键词：轨道式焊接机；结构设计；管道；机械手

指导老师签名：

Cylindrical pipe automatic welding machine design

Student name: Liu Min Class: 0781053

Supervisor: Gao Yan Feng

Abstract:Pipeline transportation is the most important, quickest, economical and reliable method in petroleum transportation. It can transport water, crude oil, natural gas, oil product etc. It has a number of advantages: high transmission volumes, long distance, safety and cost-effectiveness, which is rapid developed in all the world. The subject of pipeline transportation is pipeline; the core of pipeline project is nozzle welding. So, it has very important significance to develop high efficient and reliable performance pipeline all-position automatic welding machine.

An orbit pipeline welding robot has been developed to solve the problem of automatic welding during pipeline construction in the fields. Its key techniques consist of developing a new type of travel unit, welding torch as cillating unit, robot orbit and intelligent control system etc. The development work of the orbit pipeline welding robot mechanic system is introduced in the paper. The main illustration is about the system's structure，action principle，key points of design and machining technies and verifying calculation for selecting reduction gearbox with the wire feeder motor and the diameter of the wire-feed wheel. The application in fieldwork shows that the robot can trave1 along the orbit stably and reliably and carry through all-position welding. The welding is easy with low cost that is fit for fieldwork and worker in our country，guarantees the welding quality and improve working efficiency.

Keywords:Orbital welding machine ；construction design ；pipeline；

Manipulator

Signature of supervisor:

目录

摘要 (3)

Abstract (4)

1. 绪论 (7)

1.1课题背景及研究意义 (7)

1.2管道外圆自动焊接机的发展及应用 (8)

1.2.1焊接机器人的发展历程 (8)

1.2.2焊接机器人国内外应用现状 (9)

1.2.3焊接机器人技术展望 (10)

1.3管道外圆自动焊接机的研究现状 (11)

1.3.1管道外圆自动焊接机国外研究现状 (11)

1.3.2管道外圆自动焊接机国内研究现状 (12)

2.管道外圆自动焊接机总体结构设计 (13)

2.1自动焊接机总体要求和技术指标 (13)

2.2 自动焊接机总体方案的确定 (13)

2.3管道外圆自动焊机的设计基本思路 (14)

2.4小车行走机构 (14)

2.4. 1 基本工作原理 (14)

2.4.2 行走机构车体设计要点 (15)

2.4.3 行走机构滚动组件的设计要点 (15)

2.5 焊丝送进机构 (16)

2.6 焊枪摆动机构 (17)

2.7 焊接轨道 (17)

2.8行走机构的设计计算 (19)

2.8.1 等效负载转矩计算 (19)

2.8.2 等效转动惯量的计算 (20)

3 焊接小车行走机构的机械传动 (21)

3.1 电机的选择 (22)

3.2 减速器的结构及传动比 (23)

3.3 送丝机构的机械传动 (24)

3.3.1 送丝电机的选择 (24)

3..3.2 减速器 (25)

3.4 焊枪姿态调整机构的机械传动 (25)

3.4.1 电机的选择 (25)

4. 结论 (27)

参考文献 (28)

致谢 (29)

1. 绪论

1.1课题背景及研究意义

现代工业的飞速发展，不断对焊接技术提出更新更高的要求，而现代工业和科学技术的新成就又为焊接方法和焊接专用设备的发展提供了宽广和雄厚的技术基础。焊接工艺和焊接设备就是在现代工业和科学技术的推动下相辅相成地蓬勃发展起来的。而管道运输是油气运输中最主要的也是最快捷、经济、可靠的方式，可用于输送水、原油、天然气、成品油等，具有输量大、距离长、安全性高、成本低等优点，在各国发展迅速。据有关统计，国外一些发达国家管道油气运输方式的输油量约占油气运输总量的2/3之多，油气的管道运输对从原油、天然气的生产、精炼、储存及到用户的全过程起到了重要作用。

目前管道施工已逐渐从手工焊接向全自动焊接方向发展。管道建设地区跨度大，沿线施工环境恶劣，加之管道输送逐步向高压、大口径方向发展，这对管道环焊缝的焊接提出了更高的要求，管道环焊缝的焊接成为制约整个工程质量和建设周期的关键因素。野外焊接环境十分恶劣，焊工劳动强度大，技术难度高，因此，工程上迫切需要实现管道的自动焊接，用以提高生产率、保证焊接质量、降低劳动强度和施工成本，而且自动焊接还能大幅度降低操作技术难度，解决焊工培养困难，流失严重等问题。

本设计的目的是对管道建设野外作业的管道外圆自动焊接机进行结构设计以达到体积小、重量轻、加工成本低、运动精度高、操作简便并且满足各项性能指标的要求。

1.2管道外圆自动焊接机的发展及应用

1.2.1焊接机器人的发展历程

自1959年美国推出世界上第一台Ultimate型机器人以来，工业机器人的数量在世界范围内不断增长，通常他们用在焊接、喷涂、变薄拉伸、装配、拾取搬运、检测和测量中，其中有半数为焊接机器人。在重工业的很多领域中，大直径管道环缝焊需要高劳动强度的手工焊，这对操作者来说需要有严格的技能要求和集中力。由于人们对焊接柔性和焊接产量的高需求和高要求，自动焊接机器人就为很多工业领域提高焊接速度尤其是提高焊接质量提供极大的可能。到目前为止，焊接机器人大致可分为三代：第一代是基于示教再现工作方式的焊接机器人，由于操作简便，不需要环境模型，示教时可修正机械结构带来的误差等特点，在焊接生产中得到大量使用；第二代是基于一定传感器信息的离线编程焊接机器人；第三代是指装有多种传感器，接受作业指令后能根据客观环境自行编程的高度适应智能机器人。焊接机器人主要从事弧焊和点焊工作。弧焊机器人大多采用二氧化碳或二氧化碳与氩、氮混合气体保护。焊接机器人的结构型式，主要有多关节型、直角坐标型、极坐标型和圆柱坐标型四种。点焊机器人以直角坐标型较多；弧焊机器人以多关节型居多。弧焊机器人工作机构一般较点焊的复杂，通常具有五个以上的自由度。目前功能较完善的焊接机器人已具有七个自由度。我国目前研制的焊接机器人，一般均为五个自由度。国外为了提高工件（特别是大型工件）的焊接生产率，十分重视辅助设备的自动化水平，如配备自动更换喷嘴，供应焊丝，监视电弧和过程异常等功能的机构。

早期的焊接机器人缺乏“柔性”，焊接路径和焊接参数须根据实际作业条件预先设置，工作时存在明显的缺点。随着计算机控制技术、人工智能技术以及网络控制技术的发展，焊接机器人也由单一的单机示教再现型向以智能化为核心的多传感、智能化的柔性加工单元（系统）方向发展。

1.2.2焊接机器人国内外应用现状

最近20年来，现代焊接科学技术的发展十分显著。在世界范围内焊接是一种能产生数万亿美元效益的制造工业，广泛用于建筑、桥梁、汽车、航空航天、能源、造船和电子工业。而越来越多的商业性工业机器人广泛应用于制造业和装配任务，比如材料工艺、点/弧焊、零件装配、油漆喷涂、机械装卸以及太空和海底，从而促进了焊接业的飞速发展。近十年来，日、美、俄、英、法等国都投入了大量的人力、物力从事焊接机器人的开发工作，其中日本焊接机器人的进展速度尤为惊人。日本从1978年开始研制点焊机器人，1980年研制成功第一个弧焊机器人。1981年日本生产了1500个焊接机器人，产值达到了145亿日元，由日本工业机器人的第六位跃居为第二位。目前有10家工厂具有年产1000多个焊接机器人的能力。日本为发展和普及焊接机器人，于1982年成立了全国机器人焊接研究委员会。此外，许多日本大公司，如大阪变压器公司先后在大阪、东京、名古屋等地设立了焊接机器人培训学校。1984年丰田汽车公司已在其作业线上安排了1300个机器人。2000年庆应义塾大学M.Muramatsu等人研制了管内微型焊接机器人，可在90°的弯管内行走完成焊接操作。日本原子能研究中心和东芝公司联合研制出了内管道激光焊接与切割机。台湾国立大学研制了一种用于维修防护金属弧焊视觉传导移动焊接机器人。它装有CCD摄像头，能够检测出焊缝的位置，根据所测数据来指导焊接操作。目前世界上已有七十多种数万个焊接机器人在各种生产线上从事焊接操作。从数量和智能化的程度来看，日本的焊接机器人在世界上占明显优势，并已向美国和英国等国大量出口。预计在未来几年中，日本焊接机器人的产值将迅速增长。

我国在20世纪70年代末开始研究焊接机器人，起步比较晚。经过20多年的发展，在焊接机器人技术领域取得了长足的进步，对国民经济的发展起到了积极的推动作用。据不完全统计，近几年我国工业机器人呈现出快速增长势头，平均年增长率都超过40%，焊接机器人的增长率超过了60%；2004年国产工业机器人数量突破1400台，进口机器人数量超过9000台，其中绝大多数应用于焊接领域；2005年我国新增机器人数量超过了5000台，但是仅占亚洲新增数量的6%，远小于韩国所占的15%，更远小于日本所占的69%。这对于我国

的经济发展速度以及经济总量来说显然是不匹配的，这说明我国制造业的自动化程度有待进一步提高，另一方面也反映了我国劳动力成本的低廉，制造业自动化水平以及工业机器人应用程度的提高受到限制。

当前焊接机器人的应用迎来了难得的发展机遇。一方面，随着技术的发展，焊接机器人的价格不断下降，性能不断提升；另一方面，劳动力成本不断上升，我国由制造大国向制造强国迈进，需要提升加工手段，提高产品质量和增强企业竞争力，这一切预示着机器人应用及发展前景空间巨大。

1.2.3焊接机器人技术展望

为了适应工业生产系统向大型、复杂、动态和开放方向发展的需要，发达国家都在加大力度，对机器人技术进行深入研究。从技术发展趋势看，智能化控制技术将是焊接机器人技术发展的主要方向。目前焊接机器人正从第一代反复操作型机器人向第二代带有传感器的知觉判断机器人发展，也即由目前的固定式机器人逐渐向具有肌肉一样的调节器、具有感觉和识别机能的双足行走的活动式机器人发展。多传感器信息智能融和技术将广泛应用于焊接机器人上。早在1981年，美国的HILARE是第一个应用多传感器信息来创建世界模型的可移动机器人，它充分利用视觉、听觉、激光测距传感器所获得的信息，以确保其能稳定地工作在未知环境中。韩国的Park Joong-Jo研制出来的智能传感器能同时处理6个自由度数据，与传统传感器只能测量一个自由度数据的功能相比，性能大为提高。韩国汉阳大学研制出了激光视觉传感器自由焊缝示教式自动焊接机器人。随着海洋石油和天然气工业的发展以及我国海洋工程向深海的挺进,发展水下干法焊接技术势在必行。挪威Sintef高压焊接中心研制了一套水下高压干法管道维修系统，可从事1000m水深的焊接，能焊补直径为8～42英寸的管道，采用全自动的轨道TIG焊机，目前已完成在334m水深的管道焊接。英国的OTTO系统主要由焊接舱和轨道TIG焊机组成，整个系统采用光纤传导和计算机进行监控，在135m水深进行试验，取得了较为满意的焊接质量，焊缝断裂强度达到550Mpa。焊缝跟踪系统焊接机器人发展迅速，越来越多地应用于去毛刺加工、胶合和焊接等。视觉控制技术、模糊控制技术、智能化控制技术、虚拟现实技术、神经网络控制技术、嵌入式控制技术等是未来焊接机

器人发展所要解决的一些关键技术。

1.3管道外圆自动焊接机的研究现状

1.3.1管道外圆自动焊接机国外研究现状

管道焊接广泛应用于各个工程领域当中，比如：油气工业、核能与热能工厂和化工厂。管道外圆自动焊接机采用熔化极外圆焊接技术，最早出现于20世纪60年代末期。MIG金属焊丝惰性气体保护焊是美国制造业四十多种焊接中的一种，它是一种连接两个相同材料尤其是碳钢材料经济的方法。美国CRC 公司率先研制成功了一种高效管道焊接系统，即CRC多头气保护管道自动焊系统，并于1972年将该项技术应用于管道施工获得成功。起初只是焊接小车带动焊枪行走，焊接参数（焊接电流、电压、焊接速度等）均为手动控制。目前，生产外圆自动焊接设备的除了美国CRC公司外，还有德国VIETZ公司、美国MAGNATECH公司、荷兰VERAWELD公司、英国Noreast公司、法国SERIMER DASA 公司、意大利PWT公司等。CRC公司智能化的P-500、P-600型以及SERIMER DASA 公司的双枪焊接系统在世界范围内具有很高的技术水平。到目前为止，CRC公司生产了P300，P400，P500和P600 4个型号的管道外圆自动焊机。其中P500和P600是双焊炬管道外圆自动外焊机,它采用了水冷式焊枪、外挂推丝式送丝机构和带有熔滴过渡单元(CDT)的脉冲焊接电源，焊接参数可编程并储存在可方便更换的控制卡上，并根据焊接工艺以及焊接材质的变化要求，随时离线编程。P500和P600适用于窄间隙叠焊或宽间隙排焊,还可完成根焊。生产效率比单焊头自动外焊机提高40%～50%。缺点是焊枪采用强迫水冷却，给实际应用带来许多不便。法国SERIMER DASA公司生产的Satur2nax Bug双焊头外焊机，采用了风冷式焊枪、外挂推丝式送丝机构和专用的脉冲焊接电源，计算机焊接编程控制单元和焊车运动控制单元分置，可进行在线编程，可完成根焊、窄间隙叠焊或宽间隙排焊。总体性能与CRC的P500和P600类似。其缺点是双焊头的摆动不能单独控制，计算机焊接编程控制单元和焊车运动控制单元体积偏大。其中，CRC公司生产的自动焊接机已焊接了长达50000km的管道。这些厂家的设备虽然外形各具特点，但在控制方面，不外乎是计算机控制焊接参数

和人工调控焊接参数两种方法。

1.3.2管道外圆自动焊接机国内研究现状

近年来，工业管道在不同的部门如化工、石化、核能和石油中起到了基础性作用[27]。我国管道建设起始于20世纪70年代，管道焊接施工很长一段时间都只是停留在手工焊、半自动焊的水平上。这种焊接机没有自动搜寻焊缝位置功能。这就需要操作者必须观察焊接位置并调整焊枪。如果操纵者操作不正确就会导致焊缝缺陷。所以焊缝位置跟踪全自动焊接机就应运而生[28]。虽然我国管道事业发展较快，但具有自主知识产权的管道外圆自动焊机还比较少。国内典型的管道自动焊机在吸收引进国外先进的自动焊机经验的基础上，国内一些单位成功地研制开发出适用长输管道环焊缝施工的外圆自动焊机，其中以中国天然气集团公司工程技术研究院研制的APW-Ⅱ型外圆自动焊机、石油管道特种施工机具研究所研制的PAW2000管道外圆自动焊机为代表。APW-Ⅱ型外圆自动焊机采用以直流脉宽调速为基础，位移传感检测闭环控制为核心的硬件控制电路，在管道外圆自动焊接过程中，焊接参数如电流、电压、焊速、焊枪摆动速度、摆动幅度、两端停留时间，既可预先设定又可分别实时调节。焊机的这一特点使之更加适用长输管线现场组对的复杂情况，在坡口存在错边、宽窄不一等工况下，通过实时调节，均可获得优良的焊缝。APW-Ⅱ型外圆自动焊机主要用于中大口径管道外环焊缝热焊道、填充焊道、盖面焊道的焊接。PAW2000管道外圆自动焊机整套设备由焊接小车、环形可拆卸轨道、计算机自动控制柜、手操作盒、计算机和其他一些辅助配件组成。每台焊接工程车均具有根焊的功能热焊、填充焊和盖面焊的功能。

2.管道外圆自动焊接机总体结构设计

2.1自动焊接机总体要求和技术指标

此处省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系扣扣：九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩

管道全位置自动焊接就是在管道相对固定的情况下，借助于机械、电气的方法，使焊接设备带动焊枪沿焊缝环绕管壁运动，从而实现自动焊接。自动焊接机能够实现平焊、立焊、横焊和仰焊的全位置和大型管道的全位置焊接。设计本自动焊接机应满足的基本要求是：在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、重量轻、成本低，在预定使用期限内安全可靠、操作方便、维修简单和造型美观等。管道全位置自动焊接机既要求结构紧凑，又要求控制准确，实现计算机控制的自动焊接是机电一体化设计的高度集成。本自动焊接机的主要技术指标如下：（1）行走机构速度范围：200mm/min～2000mm/min；调整递增量：10mm/min；调整精度：设定值的±1%或±20mm/min中的最大值；

（2）横向模块调整速度：30～300mm/min；

（3）高度模块调整速度：20～180mm/min；

（4）倾角模块调整速度：±5～45°/s；

（5）夹角模块调整速度：±0.25～500°/s；

（6）送丝机构速度范围：5000～15000mm/min；

（7）机械行程：横向模块100mm；高度模块100mm，并设有＞60mm的

手动调整范围；倾角模块±90°；夹角模块±0.5～30°；

2.2 自动焊接机总体方案的确定

管道全位置自动焊接机是由机械系统和微机智能控制系统组成，机械系统是管道全位置自动焊接机的执行系统。管道焊接工程现场施工都在野外作业，而且环境相对比较恶劣，一般施工周期也比较长，为了满足现场要求，达到焊接质量

和提高劳动效率，本设计自动焊接机要求重量轻、体积小、操作简单、安装调试和维护方便，故本管道全位置自动焊接机采用模块化设计，包括焊接小车和轨道两部分，其中焊接小车包括以下模块：行走机构、横向调整机构、高度调整机构、倾角调整机构、焊枪摆动机构、送丝机构。焊接小车通过夹紧机构安装在焊接轨道上，带动焊枪沿管壁外径作圆周运动，小车上的摆动机构、横向与高度调整机构用以实现焊枪的横向摆动跟踪和上下移动。送丝装置可外挂在焊接小车上，并与焊接小车绝缘，这样可方便换丝，提高工作效率。整机主要部件采用强度高、重量轻的铝合金2A16加工而成，从而使整机重量轻并满足强度要求。

2.3管道外圆自动焊机的设计基本思路

管道外圆自动焊机的设计采用以下基本思路:

①焊接小车:焊接小车带动焊枪自动行走，于其上可实现焊枪位置的上下、左右调整以及焊枪角度调整。

②导向轨道:焊接小车依靠导向轨道实现自动行走。轨道装拆简便易行，安装时定位准确。

③焊接机械手:焊接机械手夹持焊枪实现焊接。拆装方便，稳定性好。

2.4小车行走机构

2.4. 1 基本工作原理

行走机构采用齿轮传动方式。由伺服电机驱动主齿轮旋转，再通过介轮与导轨上的齿啮合，导轨是固定于待焊管道的外径上，从而使行走小车沿管道外径滚动行走。为了确保行走小车在导轨上行走时，始终与导轨端面平行，将其滚轮接触面轴向尺寸设计为与导轨上接触面宽度尺寸相同，并为间隙配合方式。这样一旦导轨与待焊管道的坡口位置确定，行走小车也相对坡口位置固定。

夹紧机构用以使行走小车与导轨动态连接布一起。如图1所示，夹紧机构上的压紧轴将压紧轮和滑块与车体连接，再通过螺母和定位套将高度尺寸固定，使之成为一个组件，用紧定螺钉通过挡板块顶住滑块，从而使滑块带动压紧轮做轴向运动，进而使它与导轨端面的内锥面始终处于压紧状态。

图2-1 夹紧机构示意图

2.4.2 行走机构车体设计要点

小车有前、后两套滚轮在导轨上同时滚动，假设后面一套滚轮是与导轨紧密接触的，那么前面一套滚轮就有可能离开导轨滚动面(因为三点确定一个平面)，基于这点分析，安装前轮部分的车体设计为活动车体，如图 2所示。当前轮确实没有与导轨滚动面接触时，可以调整前轮部分的活动车体，从而使前、后轮都接触良好，既保证齿轮间隙，又满足设计要求。

图2-2 行走机构示意

2.4.3 行走机构滚动组件的设计要点

为便于装配，小车行走机构的滚动组件采取图3所示的结构形式。这样在组装时，可首先将滚轮、滚轮轴、间隔套及一侧轴承装配成一个组件，将另一侧轴承饢在车体上，然后，对准轴承孔将其组件压入(注意：滚轮的最大直径不能超过轴承的外径)。采用这种装配方式，容易保证前、后轮的位置精度；避免对车体的轴承仓造成损坏(车体的材料选定为铝合金)；降低了劳动

强度；简化了装配工艺。

图2-3 行走机构滚动组件示意

2.5 焊丝送进机构

一般可分为两轮送进机构和四轮送进机构，由于受整体空间的限制，采用两轮送丝机构。陔机构主要南送丝电机、压紧机构、焊丝导向管等组成。其工作原理为：送丝电机驱动主送丝轮及其主齿轮旋转，通过主、从动卤轮啮合传到压紧轮上，焊丝经导向管从两轮之间通过，使进入焊枪的焊丝被修整得比较直，以便在焊接过程中不会出现卡丝现象。焊丝送进机构如图4所示。

图2-4 焊丝送进结构示意

根据焊接工艺要求，一般送丝速度v=12．5 m／min；初步选送丝电机输入转速n1=9 390 r／min；额定功率P=11 kW；假定走丝轮直径D=20 mm；

则减速箱减速比

i=n1／n2=n1／v／(πD)=9 390 r／min÷[12 500 mm／min÷(π320 mm)] ≈47．2

电机说明书上所配减速箱的减速比比较接近的规格只有1：33和1：53。

若选用i=1：53的减速箱，则

实际送丝速度 v=n1／i／(πD)=9 390 r／min+[53÷(π320 mm)≈11132 mm／min≈11．1 m／min，满足使用要求。

2.6 焊枪摆动机构

焊枪的摆动机构主要由一个摆动中心传感器、一个高速步进电机驱动滑块机构和焊枪夹持机构组成。其性能的好坏将直接影响焊缝的成形。根据焊接工艺要求，焊枪摆动到两端时必须有一定的停留时间，停留时间很短(一般为O．5 s)。摆动机构实际上是一个带间歇的往复直线运动的机构，采用高速电机驱动控制技术，此间歇是由电机控制实现。

摆动机构的传动原理为：将高速步进电机通过联轴器带动滚珠丝杠旋转，由于电机止口通过机座固定于行走小车上，故丝杠旋转而滑块通过丝杠螺母作轴向直线运动，焊枪夹持机构与滑块相连，从而实现焊枪的摆动运动。

根据预先设定焊枪的摆幅为±25 mm，则确定滑块的有效行程为60 mm。

2.7 焊接轨道

轨道沿管子外圆周装卡在管口处，其作用为支承焊接小车、导向并利用齿轮传动原理使焊接小车运动。

轨道装卡在管子上，是焊接小车行走和定位的专用机构。因此轨道的结构直接影响到焊接小车行走的平稳度和位置度，进而也就影响到焊接质量，轨道的结构应满足下列要求:

(l)装拆方便，易于定位;

(2)结构合理，重量较轻;

(3)有一定的强度和硬度，耐磨，耐腐蚀。

目前，国内外的轨道设计不外乎两种;刚性轨道和柔性轨道。刚性轨道是指轨道的本体刚度较大，不易变形。柔性轨道则是相对刚性轨道而言。刚

性轨道定位准确，装卡时变形小，可以确保焊接小车行走平稳，焊接时焊枪径向调整较小，但重量较大，装拆不方便。而柔性轨道装拆方便，重量较轻，精度相对而言没有刚性轨道高。

焊接小车与轨道的传动方式有齿轮传动、链传动、摩擦传动。一般链传动由于链的抖动而造成运动的平稳性不好;而摩擦传动不能保证定比传动，容易丢转。这两种传动均不能满足要求，所以以使用齿轮传动为宜。

在具体结构设计时，可以将轨道上的齿加工成侧齿，这样相当于齿轮齿条传动，还可以将其加工成外齿，轨道就如同一个直径较大的固定齿轮。基于上述分析和实际工程需要，选择柔性轨道较为适宜，传动方式选择齿轮齿条(侧齿)传动。这样，轨道上的侧齿易于加工与安装，也与行走机构的方案选择相吻合。以上设计均是依据结构功能作出的。

本研究设计的轨道采用分体式环形轨道，其结构形式如图5示。轨道是装卡在管子上供焊接小车行走和定位的专用机构，因此轨道的结构直接影响到焊接小车行走的平稳性和位置度，从而影响到焊接质量。为此轨道的基本要求是：装拆方便、易于定位；结构合理、质量轻；有一定的强度和硬度，耐磨、耐腐蚀。

轨道通过对称的三个定位块支撑在待焊管径上，行走小车通过齿轮啮合使滚轮卡在导轨上，以保证焊圆管同心，又为了适应不同的管径。轨道由两个半环组成，其连接方式如图5所示。考虑到两个半环组对时定位必须准确，分别在结合面处距离两端面轴向距离26 mm的圆周上制作有定位销，分别在距两端丽轴向距离14 mm 的圆周上用内六角螺钉连接。这样既易于加工，又保证装卡方便。

图2-5 轨道结构简图

2.8行走机构的设计计算

最大行走速度2400mm/min

平均焊接速度300mm/min

2.8.1 等效负载转矩计算

图2-6 行走机构示意简图

按整个焊接小车全部质量施加于行走齿轮考虑，w=15kg，行走齿轮为17齿，模数为l.5mm。分度园直径为

d=mz=1731.5=25.5mm

因此，焊接小车的重力矩为

摩擦力情况: 当行走小车处于水平位置时摩擦阻力主要来源于四个支撑在轨道体上的支撑轮。滚动摩擦系数为0.03，轨道本体宽度为140mm，那么滚动摩擦负载转矩为

美国见塞德公司生产的减速器，其恒定转矩为24N2m，转动惯量

为:，效率为93%，减速比

因此换算到电动机轴上的等效负载转矩T为

2.8.2 等效转动惯量的计算

由于焊接小车的行走齿轮与齿圈啮合实际上等效于焊接小车上的行走齿轮固定不动，而驱动质量为15kg的齿条。那么此时，当量齿圈的转动惯量计算方法如下:行走齿轮的周长L=πd=80mm，由于减速比为1:100，电机每转一圈，行走齿轮转0.01圈，其线位移为0.01380=0.8mm，根据线位移

脉冲当量的定义可知，电机旋转一周，齿条前进的位移为:

因此焊接小车的等效转动惯量为

根据动能定律，换算到电机轴上的等效转动惯量为

而与电机直联的减速器转动惯量

因此换到电机轴上的等数转动惯量为

2021全位置管道自动焊接设备的研究

Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 2021全位置管道自动焊接设备的 研究

2021全位置管道自动焊接设备的研究导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 随着我国高科技产品的不断更新，全自动化设备受到人们的青睐。日常生活中管道输送成为重要事项。管道输送安全性能较高，同时能有效改善社会环境破坏问题。因此管道在建设过程中焊接工艺起着重要组成部分，焊接技术直接影响着管道的使用寿命。本文将对管道自动焊接设备进行研究。 我国管道在焊接过程中仍普遍出现手工焊接现象，直接影响管道使用的整体性能。手工焊接需要较长工期，同时需要投入大量成本。管道使用手工焊接直接影响管道的使用效率，而自动焊接不但能减少焊接工期，同时也对管道使用提供有效保护。 1.全位置管道自动焊接技术现状 1.1.自动焊接技术发展现状 全位置焊接主要将管道进行固定，运用机械与电气方法，使焊接设备有效带动焊枪进行焊缝环绕工作，实现全位置管道自动焊接技术。目前我国全位置管道焊接工作存在一定难度，从而不能有效运用在管

建筑结构概念设计及案例

建筑结构概念设计及案例 书名:建筑结构概念设计及案例 出版社:清华大学出版社 作者:罗福午 出版日期:2003-12-01 简介: 本书提出建筑结构概念设计的概念、原则和思路，并介绍相关案例。“概念”部分说明结构概念设计的地位和作用、基本思路、基本做法以及设计中常用到的结构概念。“案例”部分则介绍了国内外的著名案例。 目录: 前言 第1章建筑结构概念设计概述 1.1 建筑结构的作用 1.2 结构概念设计的概念 1.3 概念设计在建设过程中的地位 1.4 建筑结构的基本构件类型 1.4.1 基本构件的类型 1.4.2 各种构件之间的区别与联系 1.5 建筑结构的几个基本概念 1.5.1 荷载和作用 1.5.2 结构失效和材料，结构受力和荷载

1.5.3 结构的可靠度和设计方法 1.5.4 结构的三个基本分体系 1.5.5 关于地基的基本概念 1.5.6 梁、板设计中的几个基本概念 1.5.7 梁、拱和索 1.5.8 梁柱框架 1.5.9 平面桁架（含空腹桁架）和空间架1.5.10 从对比中认识壳体结构 1.5.11 折板结构和幕结构 1.5.12 帐篷、索和充气结构 1.5.13 结构受力、变形的相对性 1.5.14 结构构件的弯曲变形示意图 1.5.15 预应力和预应力结构 1.5.16 结构抗震设计的基本概念 1.5.17 从总体概念上考虑结构设计 1.5.18 对标准、规范、规程应有的知识1.6 结构概念设计的原则 第2章托罗哈结构概念设计作品案例2.1 关于E.托罗哈的评价 2.2 运动场旁有轨电车站 2.3 圆形手术教室 2.4 阿尔捷希拉集贸市场

产品结构设计案例

一个完整产品的结构设计过程 1.ID造型; a.ID草绘............ b.ID外形图............ c.MD外形图............ 2.建模; a.资料核对............ b.绘制一个基本形状............ c.初步拆画零部件............ 1.ID造型; 一个完整产品的设计过程,是从ID造型开始的，收到客户的原始资料（可以是草图，也可以是文字说明），ID即开始外形的设计；ID绘制满足客户要求的外形图方案，交客户确认，逐步修改直至客户认同；也有的公司是ID绘制几种草案，由客户选定一种，ID再在此草案基础上绘制外形图；外形图的类型，可以是2D 的工程图，含必要的投影视图；也可以是JPG彩图；不管是哪一种，一般需注名整体尺寸，至于表面工艺的要求则根据实际情况，尽量完整；外形图确定以后，接下来的工作就是结构设计工程师（以下简称MD）的了； 顺便提一下，如果客户的创意比较完整，有的公司就不用ID直接用MD做外形图； 如果产品对内部结构有明确的要求，有的公司在ID绘制外形图同时MD就要参与进来协助外形的调整； MD开始启动，先是资料核对，ID给MD的资料可以是JPG彩图，MD将彩图导入PROE后描线；ID给MD的资料还可以是IGES线画图，MD将IGES线画图导入PROE后描线，这种方法精度较高;此外，如果是手机设计，还需要客户提供完整的电子方案，甚至实物；

2。建摸阶段， 以我的工作方法为例，MD根据ID提供的资料，先绘制一个基本形状（我习惯用BASE作为文件名）；BASE就象大楼的基石，所有的表面元件都要以BASE 的曲面作为参考依据； 所以MD做3D的BASE和ID做的有所不同，ID侧重造型，不必理会拔模角度，而MD不但要在BASE里做出拔模角度，还要清楚各个零件的装配关系，建议结构部的同事之间做一下小范围的沟通，交换一下意见，以免走弯路； 具体做法是先导入ID提供的文件，要尊重ID的设计意图，不能随意更改； 描线，PROE是参数化的设计工具，描线的目的在于方便测量和修改； 绘制曲面，曲面要和实体尽量一致，也是后续拆图的依据，可以的话尽量整合成封闭曲面局部不顺畅的曲面还可以用曲面造型来修补； BASE完成，请ID确认一下，这一步不要省略建摸阶段第二步，在BASE的基础上取面，拆画出各个零部件，拆分方式以ID的外形图为依据； 面/底壳，电池门只需做初步外形，里面掏完薄壳即可； 我做MP3，MP4的面/底壳壁厚取1.50mm，手机面/底壳壁厚取2.00mm，挂墙钟面/底壳壁厚取2.50mm，防水产品面/底壳壁厚可以取3.00mm； 另外面/底壳壁厚4.00mm的医疗器械我也做过，是客人担心强度一再坚持的，其实3.00mm 已经非常保险了，壁厚太厚很容易缩水，也容易产生内应力引起变形，担心强度不足完全 可以通过在内部拉加强筋解决，效果远好过单一的增加壁厚； 建摸阶段第三步，制作装配图，将拆画出各个零部件按装配顺序分别引入，选择参考中心 重合的对齐方式；放入电子方案，如LCD，LED，BATTERY，COB。。。将各个零部件引入装配图时，根据需要将有些零部件先做成一个组件，然后再把组件引入装配图时。 例如做翻盖手机时，总装配图里只有两个组件，上盖是一个组件，下盖是一个组件。上盖组件里面又分为A壳组件，B壳组件和LCD组件。下盖组件里面又分为C壳组件，D壳组件，主板组件和电池组件等。还可以再往下分

全位置自动焊说明书

目录 一、安全事项 二、工作原理 三、结构概述 四、技术参数 五、操作程序 六、焊接工艺 七、常见故障 八、维护保养 九、气体比例与 十、焊丝的应用 一、安全事项

1.安全警告 ?使用机器前必须阅读并遵守本说明书和配套焊接电源说明书，使用机器时坚持说明书所述的安 全条例； ?机器必须由经过培训的熟练工人操作使用，并正确配戴劳动防护用品； ?机器只能用于它的设计用途，自行改装或改变设计用途可能造成安全隐患； ?机器必须应置于干燥的场地上，露天作业需做好防雨、防潮措施，严在不采取防雨措施条件下 使用。 ?机器必须进行可靠接地后方才可使用； ?焊接电源及控制系统含工频电压，非电气作业人员开箱检查，存在触电危险； ?焊接二次线严禁通过机器本体连接导电，否则将损坏机器或造成人身伤害事故； ?操作机器应集中思想，避免因机器保护机件失效造成设备事故或人生伤害； ?焊机的二次输出电压可造成人身伤害。 2.注意事项： ?控制系统电源，焊接电源，平时应处于关闭状态； ?焊接电源功能开关应正确设置； ?焊接小车放置管道或工件上，焊接小车运转时严禁直接用手清理滚轮上的杂物【用毛刷清理】， ?定期检查摆动杆内部、两对滚轮组、的润滑油并及时添加； ?每天结束工作前，必须关闭焊机总电源，控制电源，及时清理焊接小车轮子上废弃物； ?在高空作业时应注意，焊接小车突然坠落；以免砸伤人或者摔坏设备； 二、工作原理 1.采用管子固定、或者管子转动焊接小车行走的方式实现自动焊接，焊接工艺采用高效率、低成本的2

气体保护焊。 三、结构概述 2.管道全位置自动焊机由焊机电源、控制系统、焊机小车三大部分组成。 3.控制系统150型。电机摆动器、焊枪夹持调节器可调节上下，焊枪固定在焊枪夹持调节器上，焊枪

3-钢结构优化分析及设计

例题3 钢框架结构分析及优化设计 1

例题钢框架结构分析及优化设计 2例题.钢框架结构分析及优化设计 概要 本例题通过某六层带斜撑的钢框架结构来介绍midas Gen的优化设计功能。midas Gen 提供了强度优化和位移优化两种优化方法。强度优化是指在满足相应规范的强度要求 条件下，求出最小构件截面，即以结构重量为目标函数的优化功能。位移优化是针对 钢框架结构，在强度优化设计前提下，增加了以侧向位移为约束条件的自动设计功 能。本文主要讲述强度优化设计功能。 此例题的步骤如下: 1.简介 2.建立模型并运行分析 3.设置设计条件 4.钢构件截面验算及设计 5.钢结构优化设计

例题钢框架结构分析及优化设计1.简介 本例题介绍midas Gen的优化设计功能。例题模型为带斜撑的六层钢框架结构。(该例题数据仅供参考) 基本数据如下： 轴网尺寸：见图2 柱:HW200x204x12/12 主梁：HM244x175x7/11 次梁：HN200x100x5.5/8 支撑：HN125x60x6/8 钢材：Q235 层高：一层 4.5m 二～六层 3.0m 设防烈度：8o（0.20g） 场地：II类 设计地震分组：1组 地面粗糙度；A 基本风压：0.35KN/m2； 荷载条件：1-5层楼面，恒荷载4.0KN/m2，活荷载2.0KN/m2； 6层屋面，恒荷载5.0KN/m2，活荷载1.0KN/m2； 1-5层最外圈主梁上线荷载4.0KN/m； 6层最外圈主梁上线荷载1.0KN/m； 分析计算考虑双向风荷载，用反应谱分析法来计算双向地震作用 3

例题钢框架结构分析及优化设计 4图1分析模型图2结构平面图

汽车转向管柱设计概述

汽车转向管柱设计概述 转向系统是汽车底盘的重要系统之一，其中转向管柱是转向系统的重要部件，使驾驶员作用在转向盘上的力矩通过管柱、转向机、转向横拉杆等部件转化为车轮的运动，实现车辆转向的目的。目前转向管柱的主要形式有液压助力、电动助力。文章主要介绍转向系统中的转向管柱开发策略，根据不同车型特点，提出在开发过程中应注意的事项。 标签：转向系统；转向管柱；液压助力；电动助力 前言 转向管柱是车辆转向系统中的重要部件。它的主要作用是通过驾驶员作用在方向盘上的扭矩，使方向盘的转动通过转向管柱及转向机、横拉杆、万向节等部件转化为车轮转动，实现车辆转向。随着安全性的要求逐步提升，转向管柱还要承担二次碰撞中溃缩和能量吸收作用，以保护乘员的安全。文章主要介绍转向系统中的转向管柱开发策略，提出了转向管柱特点及应注意的事项。 1 转向管柱开发的方向 现代转向管柱集功能与节能环保为一体。随着技术的不断发展，电动助力转向EPS日趋成熟，分为转向管柱式电动助力、齿轮轴式电动助力及齿条轴式电动助力。其中带有助力电机的转向管柱式电动转向模式己经被逐步应用，该种方式是将助力电机安装在转向管柱上，电机的助力和驾驶员操纵力矩通过中间轴作用在转向机小齿上。其最大优点是电机、ECU、减速机构等都安装在驾驶舱内，部件的工作环境较好。但由于所有助力都将通过转向管柱传递到转向小齿轮和齿条上，转向管柱自身的受力较大，导致其助力的大小受到限制。 2 转向管柱的功能特征 在确定开发方向采用机械式转向管柱后，需要确定管柱需实现的功能。逆向设计不但可以减短开发周期，而且可以借鉴一些成熟的经验。所以根据车型转向管柱布置硬点，通过借鉴市场上己有的成熟的结构进行开发。在管柱开发中，针对多款竞争车型的产品进行样件分析，给出了分析报告，以全面了解转向管柱所应具有的功能（如表1所示）。 对标杆车型管柱对比分析，调节方式有手动调节和电动调节。电动调节开发周期长，费用高。轴向调节范围多在±25mm范围，角度调节在±30mm范围。中间轴多采用可滑动式，部分中间轴增加缓冲联轴节等阻尼元件以提升NVH性能。通过分析结果，整车布置要求以及整车竞争策略，制定出转向管柱产品的结构特征表（如表2所示）。 另外，针对SUV车型，由于其车身结构分承载式和非承载式两种，对转向

梁柱设计经验结构设计心得

梁柱设计经验结构设计心得 1 一、梁的设计 1．梁尺寸确定。 该工程定为纵横向承重，主要为横向承重，根据梁尺寸初步确定： 主梁高h : (1/81/12)L, 宽b(1/31/2)h 连系梁高h : (1/10-1/15)L, 宽b(1/3-1/2)h 次梁高h : (1/12-1/18)L, 宽b(1/3-1/2)h 2我这里引用一些梁设计的经验： (1).梁上有次梁处(包括挑梁端部)应附加箍筋和吊筋，宜优先采用附加箍筋。 梁上小柱和水箱下, 架在板上的梁, 不必加附加筋。 可在结构设计总说明处画一节点，有次梁处两侧各加三根主梁箍筋，荷载较大处详施工图。 (2).当外部梁跨度相差不大时，梁高宜等高，尤其是外部的框架梁。 当梁底距外窗顶尺寸较小时，宜加大梁高做至窗顶。 外部框架梁尽量做成梁外皮与柱外皮齐平。 当建筑有要求时：梁也可偏出柱边一较小尺寸。梁与柱的偏心可大于1/4柱宽，并宜小于1/3柱宽。(3).折梁阴角在下时纵筋应断开，并锚入受压区内La，还应加附加箍筋 (4).梁上有次梁时，应避免次梁搭接在主梁的支座附近，否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭，或增加构造抗扭纵筋和箍筋。（此条是从弹性计

算角度出发）。当采用现浇板时，抗扭问题并不严重。 (5).原则上梁纵筋宜小直径小间距，有利于抗裂，但应注意钢筋间距要满足要求，并与梁的断面相应。箍筋按规定在梁端头加密。布筋时应将纵筋等距，箍筋肢距可不等。小断面的连续梁或框架梁，上、下部纵筋均应采用同直径的，尽量不在支座搭接。 (6).端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁，梁端支座可按简支考虑，但梁端箍筋应加密。 (7).考虑抗扭的梁，纵筋间距不应大于300和梁宽，即要求加腰筋，并且纵筋和腰筋锚入支座内La。箍筋要求同抗震设防时的要求。(8).反梁的板吊在梁底下，板荷载宜由箍筋承受，或适当增大箍筋。梁支承偏心布置的墙时宜做下挑沿。 (9).挑梁宜作成等截面(大挑梁外露者除外)。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，难以施工。变截面梁的挠度也大于等截面梁。挑梁端部有次梁时，注意要附加箍筋或吊筋。一般挑梁根部不必附加斜筋，除非受剪承载力不足。对于大挑梁，梁的下部宜配置受压钢筋以减小挠度。挑梁配筋应留有余地。

建筑给排水管道结构设计要点

浅析建筑给排水管道结构设计要点 摘要: 随着城市化进程的发展，基础设施建设步伐日益加快，建筑给排水工程在市政建设工程中所占的比重也越来越大。为了提高建筑给排水管道工程质量，首先要根据城市道路条件做好科学设计，本文根据实际情况，因地制宜、因时制宜, 经过充分的市场调查与经济技术比较, 做到既质量优良, 又经济合理、施工方便。 关键词: 建筑给排水；管道；结构设计 abstract: with the development of city development, the pace of infrastructure construction is accelerating, building water supply and drainage engineering in the municipal construction project in the proportion is increasing. in order to improve the water supply and drainage pipeline engineering quality of buildings, according to the first city road condition to ensure the scientific design, according to the actual situation, suit one’s measures to local conditions, namely, through the comparison of market survey and economic technology fully, do not only good quality, reasonable and the economy, convenient construction. key words: building water supply and drainage; pipeline; structure design 中图分类号：tu99 引言:建筑给排水设施, 是保证城市地面水及时排除, 防治城市

管道全位置自动焊施工工法

管道全位置自动焊施工工法 一、前言 在管道工程施工中，焊接质量是保证工程质量最重要的环节之一，焊接效率也直接影响着施工进度，即工程的质量和进度在极大程度上取决于焊接质量和焊接进度。 随着输油输气管道向大口径、长距离、高强度、高压力的不断发展，焊接的难度越来越大，对焊接质量的要求也越来越高。靠手工电弧焊和药芯焊丝半自动焊是很难满足上述要求的。而管道全位置自动焊，则是能够满足要求的一项全新的焊接工艺。 管道全位置自动焊，是管子固定不动，焊接小车绕管子转动来实现管子全位置(平、立、仰)的焊接。焊接过程由机械和微机完成，受人为的影响因素较小，所以管道全位置自动焊具有焊缝质量好、焊接效率高等优点。 二、工法特点 利用STT气体保护半自动焊工艺性能好、对管口适用性强的特点，焊接根焊焊道。利用管道全位置自动焊，焊接效率高的特点，焊接填充和盖帽焊道。此工艺具有如下特点：1．STT气体保护半自动焊工艺特点 (1)引弧容易。 (2)电弧燃烧稳定。 (3)焊接烟尘和噪音小。 (4)飞溅极小。 (5)内焊道成形美观。 (6)操作容易。 (7)焊接成本较低。 (8)焊接效率较高(与手工电弧焊和钨极氩弧焊相比)。 (9)抗风能力差(与手工电弧焊相比)。 (10)特别适用管口根焊道的焊接，也适用于其他焊道的焊接。 2．管道全位置自动焊接设备的工艺特点 (1)焊接工艺参数输入器(牛顿信息包)，可储存多组焊接工艺参数，以适用多台焊机和不同规格钢管的需要。 (2)本焊焊接设备大部分焊接工艺参数由焊接工艺参数输人器输入，焊工不能对其进行修改(焊接工艺参数由焊接技术人员输入)，确保了焊接工艺参数的准确性。 (3)焊接电弧燃烧比较稳定。 (4)焊接生产率高，与手工电弧焊相比可提高2～5倍。

钢结构18m梯形屋架设计实例

钢结构课程设计任务书 一、题目 某厂房总长度90m，跨度为18m，屋盖体系为无檩屋盖。纵向柱距6m。 1.结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋 面坡度i=L/10；L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为18m。 2.屋架形式及荷载：屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用 下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：Q345钢，焊条为E50型。 3.屋盖结构及荷载 （1）无檩体系：采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）荷载：①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架 跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以kN/m2为单 位； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7kN/m2，雪荷载的 =0.35kN/m2，施工活荷载与雪荷 基本雪压标准值为S 载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载为 0.7kN/m2 ③屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.45kN/m2 水泥砂浆找平层 0.7kN/m2 保温层 0.4 kN/m2(按附表取) 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2 附图

(a) 18米跨屋架 (b)18米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值 (c) 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 二、设计内容 1.屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置 根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下弦横向水平支撑、垂直

支撑和系杆，见下图。因连接孔和连接零件上有区别，图中给出W1、W2和W3 三种编号 （a）上弦横向水平支撑布置图 （b）屋架、下弦水平支撑布置图 1-1、2-2剖面图 2.荷载计算 三毡四油防水层0.45 kN/m2 水泥砂浆找平层0.7kN/m2 保温层0.4kN/m2 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2 屋架及支撑自重0.12+0.011L=0.318kN/m2 恒荷载总和 3.318kN/m2 活荷载0.7kN/m2 积灰荷载0.7kN/m2 可变荷载总和 1.4kN/m2 屋面坡度不大，对荷载影响小，未予以考虑。风荷载对屋面为吸力，重

市政给排水管道工程的结构设计

市政给排水管道工程的结构设计 发表时间：2018-06-29T11:47:23.860Z 来源：《防护工程》2018年第4期作者：金智捷[导读] 众所周知,为居民提供日常用水的基本设施是市政排水管道,给排水系统是城市互动的重要命脉。 齐齐哈尔宏远市政工程有限公司黑龙江齐齐哈尔 161000 摘要：众所周知,为居民提供日常用水的基本设施是市政排水管道,给排水系统是城市互动的重要命脉。给排水管道布置设计是否合理,不仅会对人们的日常生活造成直接影响,还会影响到给排水系统的平稳运转以及给排水系统实际应用的经济适用性,因此,各大施工单位越来越重视市政给排水管道工程结构设计与相关施工技术的运用。 关键词：市政；给排水管道；结构设计 1市政道路建设中安排好给排水管道结构设计的重要意义近年来我国城市建设不断加快，但城市道路排水等问题也困扰着很多地区的市民，尤其是有些地区存在台风、暴雨等灾害的气候因素，当降水量突然增大的时候，就会给城市道路给排水系统带来巨大压力。如果不能够根据城市特点进行道路给排水管道的规划与施工就可能给城市带来内涝等安全隐患，同时由于积水未能及时清排，部分城市街道路面、路肩等长时间被积水浸泡就会加快老化、造成腐蚀，对于城市道路的保养非常不利，严重的还会造成路基结构层损害、路面塌陷等现象的出现。而路面大量积水不能通过排水管道网络系统进行清排还会向下进行渗透，当地下渗水过多就会影响市政街道地下的结构。由于有些地区在进行市政道路建设时会将综合管网与道路建设平行进行建设，市政道路结构上的损坏就会给综合管网的运行造成威胁，甚至会由于水分渗透影响电缆、光缆等结构的运行稳定性，给城市生活带来不便。因此我们在进行市政道路建设时必须对相应的给排水管道系统进行重点规划与设计，在施工中也要根据实际情况需求强化施工效率与质量。 2市政道路中给排水管道基本现状分析已被人们用来使用的市政给排水管道仍然存在很多规划和建设方面的问题,并且,一旦给排水管道存在问题,解决相关问题是并不不及时,这些现象已与城市排水管网设计发生一定的矛盾,因此，造成市政道路给排水规划存在很多困难,导致规划和市政排水管道结构设计不能满足目前的需要。在这种情况下,相关部门应该对市政规划的过程进行严格要求,并组织设计审查部门对设计进行审查,对各种问题进行认真的分析,并制定出相应的解决方案,以确保从根本上解决问题。 3市政给排水管道结构设计 在对给水排水管道的结构进行具体设计实践时，我们需要涉及到一系列相关内容，对这些内容设计的科学与否，直接影响着整个管道设计的效果。下面将对所有具体项目进行进一步探讨与分析。 3.1基本结构形式的选择 在进行市政给排水管道结构设计时，首先，应该做好管道结构形式的选择工作。主要考虑的因素有：管道的具体功能，例如，用于给水还是用于排水、管道所处的实际工作环境、管道的口径大小与规定流量大小、管道的埋置深度以及周围的地质与水文、相关经济控制因素等等。管道结构形式主要分为：预应力钢筋混凝土管、玻璃钢管、钢管、铸铁管、现浇钢筋混凝土箱涵、混凝土管、砌体盖板涵、钢筋混凝土管等等。在实践过程中，需要综合考量，通常在工程实践中，不同的管道工作环境会对应不同的管道类型，例如在非承压的管道中，常常会选择使用钢筋混凝土管道、现浇混凝土箱涵、盖板涵等；而在承压的管道中，常常会应用到的管道类型为PVC、PE、玻璃钢管以及其他金属管道。另外，在应对一些较复杂的地质情况时，如管道布置于河渠、公路和铁路等特殊地段时，需要根据具体的情况来对管道进行选择，以确保结构设计的科学性和合理性，从而实现最佳的设计效果。 3.2结构设计实践 在进行管道内部结构的设计实践过程中，工程技术人员需要结合既定的管道基本特征、预埋地层厚度、载荷指数、地表下层的水位情况以及管道的强度、刚度情况来展开管道结构设计，需要反复进行相关指标的计算与复核，进而得出管道的壁板厚度、质量等级等相关具体参数。作用在地下管道的荷载有恒载和活载。恒载包括结构自身重力、上层覆盖土的重力、结构物本身长度内水流的重力；活载有汽车荷载和某些情况下地下水的压力等。另外，在实际的工程中，会存在某些管道必须进行加固处理才能达到既定的强度与刚度要求，针对此类管道，必须要在科学计算之后，确定具体的指标，进而采取相关加固措施。常用的加固措施主要包括采用钢筋混凝土包管等，这里需要注意到的是，在进行具体的加固操作时，必须要依据具体的工程实际情况选择对应的加固方式与方法，切不可固守于某一种加固措施。 3.3敷设方式的选取分析 在进行管道敷设方式的选取时，同上述其它操作手段的选择一样，需要结合具体的情况与工程来进行选择，影响敷设方式选取的因素有很多，例如，管道预埋的深度、地表以及地表之下可能存在的影响实际管道铺设的阻碍等。敷设方式也有较多的种类，如架空式、沟埋式、顶管等等。在具体的应用中，沟埋式较为普遍，其次为架空式，在特殊地段无法开挖施工时，通常采用顶管施工。不同的敷设方式对结构设计有较大影响，设计人员应根据具体情况分别设计计算。 3.4抗浮稳定性设计 影响管道抗浮稳定性的主要因素就是实际工程区域水位高低，当敷设地段地下水位较高时，管道抗浮稳定性将会受到严重影响。在进行市政给排水管道工程结构设计的过程中，需要对抗浮稳定进行相关计算，避免可能出现的浮管现象。 3.5抗震设计 管道的抗震设计可以从较多的层面上得到体现。例如，在选择管道的走向时，尽量避开抗震不利的场地、地基不稳区域以及可液化地基，由于管线服务区域的限制无法避开抗震不利场地时，应采取有效措施对地基进行处理，例如换填、砂石挤密桩、抛石挤淤等方法。另外，在对管道的材料进行选择时，需要选取抗震性能较优越的材料，并辅以减小变形影响的构造措施。除此之外，在对地基与支墩等项目进行设计时，需要将抗震性能考虑在内，最大化地降低因震动而造成对管道功能的负面影响。 4市政给排水管道结构设计质量把控要点

钢筋混凝土结构设计案例

案例一：单块板设计（简支板） 一．建筑设计 10kN

二．结构设计 1.选材料： 混凝土：C20， 26.9mm N f c = 钢材：Ⅰ级 ()φ，2210mm N f y = 2．荷载计算 ①恒荷载： m kN A g k 5.42515.02.1=??=?=钢筋混凝土γ m kN g g k G 73.45.405.1=?=?=γ ②活荷载：23m kN q k =面 m kN b q q k k 6.32.13=?=?=面 m kN q q k Q 32.46.32.1=?==γ 3．内力计算，画内力图 计算简图.

Q 图（kN ） M 图（m kN ?） ()()m kN Ql l q g kN Q l q g ?=?+?=++=M =+?=++= 43.2143158305.94808.212152305.92222max max ν 启闭门力知：kN G 10= kN G Q d 15105.1=?==γ 4．配筋计算，画配筋图，钢筋表 受弯构件公式：??? ? ?-≤=20max χχχh f b KM f A f b c y s c 拟定：mm a h h mm a s s 12525150250=-=-==， 1429.06 .912512001043.212.126 20max =????==c s f bh KM α )(522.085.01549.01429.0211211不超筋破坏=<=?--=--=b s ξαξ 2003.10622106.936.19120036.191251549.0mm f f b A mm h y c s =??===?==χξχ 选钢筋：（查表）147φ)%50~%10,1077(2可抛大mm A s = 验算含钢量：%100125 12001077%1000??=?=bh A s ρ

全位置管道自动焊接设备的研究

全位置管道自动焊接设备的研究 随着我国高科技产品的不断更新，全自动化设备受到人们的青睐。日常生活中管道输送成为重要事项。管道输送安全性能较高，同时能有效改善社会环境破坏问题。因此管道在建设过程中焊接工艺起着重要组成部分，焊接技术直接影响着管道的使用寿命。本文将对管道自动焊接设备进行研究。 我国管道在焊接过程中仍普遍出现手工焊接现象，直接影响管道使用的整体性能。手工焊接需要较长工期，同时需要投入大量成本。管道使用手工焊接直接影响管道的使用效率，而自动焊接不但能减少焊接工期，同时也对管道使用提供有效保护。 1.全位置管道自动焊接技术现状 1.1.自动焊接技术发展现状 全位置焊接主要将管道进行固定，运用机械与电气方法，使焊接设备有效带动焊枪进行焊缝环绕工作，实现全位置管道自动焊接技术。目前我国全位置管道焊接工作存在一定难度，从而不能有效运用在管道焊接工作中，其主要原因是由于直径厚壁压力管道难以到达环缝组装达到一致的精准度，因此需要全位置焊接设备自动调整焊枪位置，将坡口尺寸偏差进行自动调节。焊接工作容易产生弧光、灰尘、振动等现象，因此自动调节跟踪无法达到理想要求。 美国已经成功研制出自动焊接设备，大量应用于石油天然气管道的建设中。管道主要作用是将水流进行传输工作，因此有效控制管道缝隙衔接尤为重要，如出现偏差将产生严重影响，我国管道多数建设在地下，如出现破损将加大施工难度，需要工人长时间排查工作，因此管道焊接工作尤为重要。 焊接技术自动调节方面，我国相关部门研制出自动自动焊接工艺，并且建立在大量焊接工艺初期试验中，并且实际数据与试验数据存在一定数差现象。这种现象不但降低管道自动焊接效果，同时加大管道焊接施工难度，为工作人员带来大量的工作难度。其次我国自动焊接技术多数采用摆钟式原理，需要左右摆动进行交替工作，这种现象将提升数据偏差数值。 1.2.新研制管道自动焊接设备特点 针对我国管道自动焊接存在的问题，相关部门进行研究，研制出新型自动焊接设备，主要对管道环形位置进行细致检测，同时减少焊枪存在的偏差问题，有

工程结构设计案例

工程结构设计案例讲授：周卫民 案例一：单块板设计（简支板）

一．建筑设计 10kN

二．结构设计 1.选材料： 混凝土：C20，2 6.9mm N f c = 钢材：Ⅰ级()φ，2210mm N f y = 2．荷载计算 ①恒荷载：m kN A g k 5.42515.02.1=??=?=钢筋混凝土γ m kN g g k G 73.45.405.1=?=?=γ ②活荷载：23m kN q k =面 m kN b q q k k 6.32.13=?=?=面 m kN q q k Q 32.46.32.1=?==γ 3．内力计算，画内力图 计算简图.

Q 图（kN ） M 图（m kN ?） ()()m kN Ql l q g kN Q l q g ?=?+?=++= M =+?=++= 43.214 3158305.94808.212 152305.9222 2max max ν 启闭门力知：kN G 10= kN G Q d 15105.1=?==γ 4．配筋计算，画配筋图，钢筋表 受弯构件公式： ? ?? ? ? -≤=20max χχχh f b KM f A f b c y s c 拟定：mm a h h mm a s s 12525150250=-=-==， 1429.06 .912512001043.212.126 2 0max =????==c s f bh KM α )(522.085.01549.01429.0211211不超筋破坏=<=?--=--=b s ξαξ 2 003.1062210 6.936.19120036.191251549.0mm f f b A mm h y c s =??= = =?==χξχ 选钢筋：（查表）14 7φ)%50~%10,1077(2可抛大mm A s = 验算含钢量：%100125 12001077 %1000??=?= bh A s ρ

《钢结构设计禁忌及实例》资料

《钢结构设计禁忌及实例》 《钢结构设计禁忌及实例》 2010年11月02日 内容简介本书依据相干规范及工程实践经验，对钢结构设计中的一些误区和禁区进行了深进分析。书中第一先容了一些工程案例作为警示，进而按规范系统逐条列出r相干设计禁忌、算例以及对规范的修改提议等内容，提出哪些题目不能那样做，而应当如何做。本书内容翔实，实用性、对照性强，可供盛大结构设计职员利用，也供相干专业施工、科研、教学职员参考。 索引第1章钢结构工程违禁犯讳案例 【案例1.1】吊车分袂肢柱头的疲惫拉裂 【案例1.2】将门式刚架钢柱改为混凝土柱 【案例1.3】在多层建筑上扩建门式刚架轻钢结构 【案例1.4】过量积灰积雪 【案例1.5】在吊车梁上随意施焊 【案例1.6】重型平台柱头的剪切破坏 【案例1.7】电机与平台共振 【案例1.8】防锈油漆与防火涂料起化学反映 【案例1.9】柱脚抗剪键设置不到位 【案例1.10】门式刚架设计、施工、治理题目 【案例1.11】钢材选择或利用不当

【案例1.12】未分清钢结构设计图与施工图的关系 【案例1.13】在预应力高强度锚栓上出现焊点 【案例1.14】不留意柱脚锚栓d=72mm与M72的差别 【案例1.15】吊车梁轨道联接的经常损坏 【案例1.16】吊车梁端上部变形引起突缘支座纵向联接题目 【案例1.17】箱形吊车梁真个梁、柱节点过于刚劲 【案例1.18】插进式柱脚埋深未进行计算 【案例1.19】忽视施工运输安设阶段担保结构安稳和平安的临时举措【案例1.20】温度区段的不正常办理 【案例1.21】梁柱节点采用栓焊并用联接的差异算法 第2章选料 【禁忌2.1】对建筑结构钢材根本知识缺乏了解 【禁忌2.2】设计文件中对所引用的国家轨范没有所有、正确地表示【禁忌2.3】不熟悉经常用钢材的性能及特殊要求 【禁忌2.4】用建筑结构用钢板按号取代Q235等钢号的钢板 【禁忌2.5】对铸钢有哪些国家轨范不清楚 【禁忌2.6】对钢材及联接选料要求不足明白具体 【禁忌2.7】对钢结构联接要领一知半解 【禁忌2.8】不了解各种焊接选料的型号、表示办法和具体用途 【禁忌2.9】采用的焊接选料与母材不匹配 【禁忌2.10】对钢结构紧固件联接缺乏了解 【禁忌2.11】不深切理解钢材及其联接的各项强度设计值

转向管柱的碰撞安全设计

编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 转向管柱的碰撞安全设计 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-7684-35 转向管柱的碰撞安全设计 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 根据GB 11557《防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定》3.1及3.2要求：不装人体模块的整备车辆以48.3～53.1 km/h之间的车速正面撞击障碍壁时，转向柱管和转向轴的上端允许沿着平行于汽车纵向中心线的水平方向向后窜动，但其窜动量不得大于127 mm（在动态下测量）；人体模块以24.1+12 km/h的速度水平撞击转向盘时，作用在转向盘上的水平力不得大于11123N，因此，对转向盘及转向管柱提出了安全方面的要求。 图1所示为某车型转向管柱总成结构，转向管柱的安全设计体现在吸能和溃缩两个方面，最终目的是减少对驾驶员的伤害，正面碰撞时方向盘、转向管柱和转向器组成的转向系统对驾驶员造成的损伤占到驾驶员损伤的46%。对于转向系统对人的伤害来自于方

市政工程管道的结构设计 李奕君

市政工程管道的结构设计李奕君 发表时间：2019-08-29T11:19:37.187Z 来源：《防护工程》2019年11期作者：李奕君陈光荣[导读] 能够有效保障给排水管道的使用寿命和运行质量，降低故障发生率，减少因给排水管道故障对水资源造成的浪费，以及给居民生活带来的不便。 中国市政工程中南设计研究总院有限公司湖北武汉 430010 摘要：随着经济的发展，城市居民用水、商业用水不断增加，市政给排水管道工程逐渐增多。市政给排水管道工程在建成之后，能否长期有效的充分发挥其应有效益，结构设计是否合理是非常关键的因素，结构设计的质量直接关系到市政给排水管道工程的经济效益，因此，必须加强对管道结构设计的重视。 关键词：市政工程，给水排水管道，结构设计 随着社会的发展与经济的进步，城市的工业及人口规模不断扩大，需水量呈现出日益增长的趋势。在供水需求不断增长的趋势下，供水水源不断向外拓展，因此市政给排水管道的输水距离逐渐加长。在这样的形势下，市政给排水管道工程结构设计面临着更严峻的考验。市政给排水管道的结构设计十分复杂，不仅需要考虑水文地质、地形地貌等现实因素，对市政给排水管道进行科学的结构设计，能够有效保障给排水管道的使用寿命和运行质量，降低故障发生率，减少因给排水管道故障对水资源造成的浪费，以及给居民生活带来的不便。 一、概述 市政管道分为给水管道和排水管道，前者包括输送原水的管道，输送经污水处理厂处理后可用于浇洒道路、绿化、洗车和厕所冲洗水的中水管道等。后者包括输送未经处理或初步处理的生活、生产污水管道，输送截流雨水的雨水管道和雨污合流管道。城镇的给水、排水管道一般采用埋地敷设，不占用地面空间。因水体温度和环境温度产生的温差会使得管道产生纵向变形，除采用伸缩节、滑动支座和保温层外，一般也会要求输送水体的温度不大于40 ℃。 给水管道需要连接到民用、工用和公共设施的进水点，一般采用压力流管道系统，工作压力一般不小于0.5 MPa。排水管道考虑到节能和排放污水需要，一般采用重力流管道系统，遇到出口高程不能自流排放，则设置加压泵站提升水头。管材的确定需要根据管道用途、埋置深度、抗震要求、地质条件和经济指标等情况进行综合考虑。目前给水排水管道形式主要有铸铁管、钢筋混凝土管、钢管、塑料管和其他复合结构管材。 管道的连接接头是管道系统的主要组成部分，压力管道在方向转变处、支管与主管连接处必须采用弯管、三通和四通等接头，不同管材间连接处也需采用相应接头。接头必须达到与管材同样的对外荷载支撑强度，并达到不低于0.5 MPa 内压的抗渗要求。 二、市政给排水管道结构设计的内容 1、管道结构形式。一般来说，由给排水专业来确定管道材料及结构形式，与此同时，也要综合、全面考虑管道的用途、口径、流量、工作环境、覆土深度、敷设方式以及经济指标、水文地质情况等因素。自来水厂的原水及输水管道通常属于承压管，往往会采用以下几种结构:钢、铸铁、玻璃钢、PCCP管、现浇钢筋混凝土箱涵以及PE管等;而污水厂等重力流管道通常属于非承压管道或者压力较小，出于经济性考虑，往往会采用以下几种结构:砌体盖板涵、混凝土、钢筋混凝土以及现浇钢筋混凝土箱涵;在遇到铁路、公路、过河渠等特殊地段或特殊情况的时候，局部地段的管道压力较大时也可以采用钢管形式。本文工程原水主管采用PCCP管，接口形式为承插口。 2、管道结构设计及基础选型。以管道规格、地面荷载、覆土深度以及试验压力、工作压力、地下水位为主要根据，对管道的刚度、管道的强度进行复核、计算，最终确定管道结构配筋率、管道壁厚。而对于一些必须通过进行加固才能满强度要求、刚度要求的管道来说，可以根据计算结果，选择合理的加固措施，比较常用的加固措施主要包括管廊包管、混凝土包管以及钢筋混凝土包管。 3、管道敷设方式。应综合考虑管道地面障碍物、地下障碍物以及覆土深度等因素合理选择敷设方式。一般情况下，管道敷设方式主要包括架空、顶管以及沟埋这三种，其中沟埋式是最常用的一种管道敷设方式。在利用沟埋式难度较大的情况下，可以选择架空、顶管等方式。管道敷设方式不同，管道结构设计也会有所不同。 4、抗震设计。在确定管线走向时，应尽量规避不利于抗震的地基、场地，若是必须要经过液化土地基、地震断裂带，则应根据管道的使用条件、重要性进行综合考虑。对于给水管道来说，应当选择延性良好、抗拉强度高以及抗折强度高的钢管，此外还需对管道进行防腐处理;对于排水管道来说，应当选择钢筋混凝土形式的管道，并采取构造措施，以尽量避免出现严重的损害。在进行结构设计时，也要适当加强抗震设计。根据历年管道地震灾害调查，管道地震灾害破坏绝大部分位于管道接口位置，PCCP管承插口具有较好的抗剪和变形能力，抗震性能较好。 5、构造措施。首先，地基处理。应当将地基处理的平面图、纵断面图、横断面图包含在设计图中，扫描矢量化要进行处理的地段的地勘资料纵断面，并选择合适的参考点，以给排水专业的平面图、纵断面图、横断面图为主要根据，在地质纵断面上放置管道基底轮廓线，然后再划分地质单元，注明桩号、基底高程，并将地下水位以及基底以下、沟槽范围内的土层构造标明。根据桩号划分，确定需要处理的部分，再针对地质情况、厚度，采取相应的处理方法。 6、预防浮管。管道施工期间多雨或者管道敷设地段的地下水位比较高，在这样的情况下，比较容易出现浮管现象，结构设计人员需要充分考虑到这两点因素，加强对管道抗浮稳定的重视。在进行结构设计，根据管道结构计算结果，采用管顶覆土或钢筋混凝土包管等抗浮措施，以预防出现浮管问题。同时，在混凝土包封管道施工过程中，应该计算混凝土对管道的浮力影响，并采取措施固定管道。 三、市政给排水管道的结构设计要点 1、地基处理。当在软土、回填欠密实土等地基上直接敷设管道时，地基的不均匀沉降极易引发管道发生事故，因此应该严格保证地基的强度、不均匀沉降等。当在上部结构的自重及附加负载的作用下地基压缩变形过大时，尤其是和管道所能允许的不均匀沉降相比过大时，极易引发管道过量下沉，接口开裂，对管道的正常使用造成一定的不良影响。针对这种情况，有效处理管道不良地基是极为必要的。夯实、抛石挤淤、砂石挤密等是处理管道地基的过程中经常采用的方法，但是在实施这些处理方法的过程中应该严格依据建筑地基处理技术规范。同时，还应该严格依据管线的钻孔地质纵断面图进行结构设计，将管道地基处理的范围及深度等有效确定下来，通过技术、工期等综合因素比较后将科学合理的地基处理措施确定下来。