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锅炉膜式水冷壁自动化焊机的设计与研究

作　者: 丁立聪
导　师: 张宪
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械工程
关键词: 锅炉膜式水冷壁焊机仿真分析
分类号: TG409
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

膜式水冷壁是电厂锅炉炉墙的重要结构件和主要受压部件,通常采用钢管和扁钢间隔并双面焊接而成。膜式水冷壁的锅炉结构可以加强锅炉密封性,提高燃料热利用率,减少炉墙的材料和重量。国外相关成套产品,价格昂贵,且工件的操作空间较小。因此研制一种能够实现自动化焊接,保证加工质量,操作空间大,价格合理的膜式水冷壁管屏焊机具有非常重要的意义。本论文基于上述原因,设计制造了一台膜式水冷壁混合气体保护焊机,并对其关键部件进行了有限元仿真优化。全文主要研究内容如下:分析了模式水冷壁加工技术的背景、制造意义,分析了膜式水冷壁焊机采用的焊接技术以及国内外的研究现状,并提出了本论文的研究内容和技术路线;确定本论文采用气体保护焊的焊接方法。详细分析了气体保护焊条件下的膜式水冷壁管屏制造工艺,利用三维建模软件PRO/E虚拟设计了一台膜式水冷壁混合气体保护焊机。且并对整条生产线的厂区平面布置做了介绍;分析了ANSYS软件具有的功能模块和建模的几种方法,并详细介绍了ANSYS软件的分析流程;对主要受力部件——机架和横梁进行了有限元分析。针对原始横梁结构的不足,提出了五种优化改进方案,并对每种方案分别进行了数值仿真分析,详细分析每种方案的受力变形情况,为最终确定最优方案提供可靠的理论基础;在结构设计和工艺分析的基础上,提出利用上下枪两个PLC的控制方案,设计构造了膜式水冷壁混合气体保护焊机的控制框架和主要模块的控制思想。并设计制造了一台满足企业生产需求的膜式水冷壁焊机;本论文针对膜式水冷壁管屏的制造难题,设计制造了一台满足我国企业要求的膜式水冷壁混合气体保护焊机,并对焊机的主要受力部件进行了有限元仿真优化。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 本论文的项目支撑  10
  1.2 研究背景和意义  10-12
    1.2.1 研究背景  10-11
    1.2.2 研究意义  11-12
  1.3 国内外研究现状  12-15
    1.3.1 焊接生产线与自动化技术现状  12-13
    1.3.2 膜式水冷壁管屏焊接方法研究现状  13-15
  1.4 主要研究内容及路线  15-16
  1.5 本章小结  16-17
第2章膜式水冷壁焊机整机结构设计  17-26
  2.1 焊接方法  17
  2.2 膜式水冷壁管屏焊接工艺  17-19
  2.3 整机结构设计  19-22
    2.3.1 设计原则  20-21
    2.3.2 设计说明  21-22
  2.4 主要结构设计  22-25
    2.4.1 主体框架  22-23
    2.4.2 导轨  23
    2.4.3 槽轮组  23-24
    2.4.4 枪架  24
    2.4.5 驱动装置  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第3章有限元分析理论  26-32
  3.1 ANSYS 的功能模块  28-29
  3.2 建模方法  29
  3.3 典型分析步骤  29-31
  3.4 本章小结  31-32
第4章焊机机架及横梁的仿真分析与优化  32-51
  4.1 机架的受力分析  32-34
  4.2 横梁的受力分析  34-37
    4.2.1 横梁的有限元建模  34-35
    4.2.2 横梁的约束及加载说明  35
    4.2.3 计算结果及分析  35-37
  4.3 横梁的优化  37-50
    4.3.1 优化方案一  37-40
    4.3.2 优化方案二  40-42
    4.3.3 优化方案三  42-45
    4.3.4 优化方案四  45-47
    4.3.5 优化方案五  47-50
    4.3.6 五种优化结果比较  50
  4.4 本章小结  50-51
第5章控制系统设计与试运行  51-61
  5.1 硬件构架  51-53
  5.2 控制流程  53-55
  5.3 主要功能模块  55-59
    5.3.1 参数预置模块  55-57
    5.3.2 报警模块  57-59
  5.4 膜式水冷壁焊机整机制造与试运行  59-60
  5.5 本章小结  60-61
第6章结论与展望  61-63
  6.1 工作总结  61-62
  6.2 研究展望  62-63
参考文献  63-67
致谢  67-68
攻读学位期间参加的科研项目和成果  68

锅炉膜式水冷壁自动化焊机的设计与研究

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