船用焊接輔助裝置設計與應用

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，并且設計了一種焊接輔助裝置可以避免焊機較長接線的打結(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，焊機需要接長線，以便焊接工作的順利進行。這樣就容易出現(xiàn)焊機電線打結(jié)纏繞的現(xiàn)象，需要人工進行線組的理順，浪費了大量的時間，降低了生產(chǎn)效率。除此之外，焊機線組混亂時還存在著安全隱患，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，便于對電源線進行收納，通過第一錐齒輪、第二錐齒輪、傳動軸、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復雜的海上鋼質(zhì)建筑物，承受著來自裝載貨物、海水、風等外界環(huán)境給予的復雜載荷。為了適應其工作環(huán)境和滿足使用要求，船舶需要設計出特殊的結(jié)構(gòu)。總的來說船舶的結(jié)構(gòu)分為外板和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，隨著船舶大型化的進程，雙層殼體的結(jié)構(gòu)被應用的越來越多。外板主要是為船舶提供一個封閉的水密空間，供船舶的營運、設備布置等功能使用。單獨的外板不能適應復雜的載荷情況，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。框架布置的是船舶的主要結(jié)構(gòu)起到加強整體強度的作用，共有三個方向上的框架，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)件起到局部加強的作用，比如加強筋、扶強材等，主要布置在承受局部載荷的位置，例如機械設備的下方、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加強筋、10減輕孔、11上甲板、12甲板強橫梁、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扶強肘板、30舭龍骨。

在當代的船舶與海洋工程的建造過程中，焊接工作是一項非常關(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，焊接工時在整個船體建造周期中占40%左右，焊接成本占船體建造總成本的40%左右。因此，研究、改進焊接技術(shù)，對提高造船生產(chǎn)率有著重大的意義。現(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），然后凝固成堅實接縫的一種焊接方法。電弧焊分為手弧焊、埋弧焊（自動和半自動焊）、氣體保護焊和等離子焊等。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，然后凝固成堅實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 ?設計內(nèi)容

本文所設計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)中船用焊接機導線收納不方便的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本文設計了如下技術(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)開設有出線孔，收納盒的內(nèi)部轉(zhuǎn)動連接有收線軸，收線軸的外部固定有兩個固定板和第一錐齒輪，第一錐齒輪位于兩個固定板的一側(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)動連接有傳動軸和固定軸，傳動軸位于固定軸的一側(cè)，傳動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，固定框遠離傳動軸的一側(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)開設有限位孔，具體形式見圖2與圖3。

圖2、圖3的圖中標號：

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。

成果設計還應該注意以下問題：

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)盤遠離收納盒的一側(cè)轉(zhuǎn)動連接有把手。

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

3 ?使用方法

本文設計的焊接輔助裝置應用時加裝在焊機上，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遠離收納盒1的一側(cè)轉(zhuǎn)動連接有把手6，兩個固定板3之間設有距離，且兩個固定板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，握住把手6帶動轉(zhuǎn)盤5轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤5帶動收線軸2轉(zhuǎn)動，從而將電源線收卷在收線軸2上，與此同時，第一錐齒輪4帶動第二錐齒輪7轉(zhuǎn)動，第二錐齒輪7帶動傳動軸8轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動軸8通過第一齒輪9帶動第二齒輪11轉(zhuǎn)動，第二齒輪11進而通過固定軸12帶動轉(zhuǎn)輪10轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)輪10進而帶動固定框21在水平方向上往復運動，固定框21進而通過連接板16帶動限位板17在水平方向上往復運動，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，設計了一種船用焊接輔助裝置，針對船用焊接機導線收納不方便的問題，現(xiàn)提出了方案。設計的輔助結(jié)構(gòu)合理，操作簡單，解決了現(xiàn)有技術(shù)中船用焊接機導線收納不方便的問題，避免了焊接機電源線的散亂，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，避免絆倒摔傷。

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