一種工程車液壓系統驅動的車載式焊接電源的製作方法
2023-04-24 04:47:31
專利名稱：一種工程車液壓系統驅動的車載式焊接電源的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種工程車液壓系統驅動的車載式焊接電源，涉及焊接和管道系統技術領域。
背景技術：
在油氣管道施工作業中，管線焊接作業是最基本最重要的工作。目前管線焊接形式主要是利用大功率柴油發動機帶動三相交流發電機發電，用三相交流電驅動焊接設備進行焊接，由於柴油發動機和三相交流發電機的體積和重量都很大，因此焊接工程車要正常作業必須載上體積龐大而且沉重的柴油發電機組和配套焊接設備，這不僅影響了焊接工程車的工作效率和性能，而且過寬的框架和負重行走會使施工的危險係數大大增加，因此要想使焊接施工效率提高，降低事故發生率就要求一種新型焊接電源的出現。
實用新型內容本實用新型的目的是設計一種利用焊接工程車自帶的液壓系統，通過液壓馬達帶動中頻弧焊機進行焊接作業、傳動效率高、降低配套焊接設備的體積和重量、焊接工作效率高、節省成本、降低焊接工程車危險係數的工程車液壓系統驅動的車載式焊接電源。本實用新型的構成見圖1，它由柴油發動機I、液壓泵2、集成化中頻發電機組3、控制器4、液壓閥5、液壓油管6、液壓馬達7、液壓油箱8、液壓油箱9和中頻發電機10組成。柴油發動機I輸出接液壓泵2，液壓泵2經液壓油管6和液壓閥5接液壓馬達7，液壓馬達7輸出軸與中頻發電機10連接，中頻發電機10電輸出接控制器4，控制器4輸出即為焊接電源。由柴油發動機I帶動液壓泵2，再由液壓泵2經液壓閥5、液壓油管6和液壓馬達7帶動中頻發電機10發電，中頻發電機10發出的中頻電源經中頻整流系統8後，再由控制器4控制，輸出焊接電源。本焊接電源的具體構成如圖2所示，柴油發動機I、液壓泵2、控制器4、液壓閥5安裝在一機箱內，集成化中頻發電機組3單裝一箱，兩箱之間由液壓油管6連接，通過液壓油管6將液壓油箱9、液壓泵2、液壓閥5、液壓馬達7連接起來。所述集成化中頻發電機組3內部包括液壓馬達7、中頻發電機10、中頻整流系統8，液壓馬達7和中頻發電機10的轉子同軸連接，通過高速旋轉的液壓馬達進行中頻發電，經過中頻整流系統8的整流後輸出；所述控制器4的構成見圖3，它包括斬波功率模塊、控制板、電抗、分流器；接中頻整流系統8輸出的斬波功率模塊的輸出接電抗，電抗的輸出接分流器，分流器的一路輸出再接電抗至焊把，另一路輸出至控制板，控制板輸出接斬波功率模塊的輸入；中頻整流系統8的中頻輸出經斬波功率模塊的斬波和功率放大，再加到電抗和分流器上並經控制板反饋到斬波功率模塊，控制焊接電源的外特性。控制板的原理框圖如圖3所示，它由脈寬調製電路、電流反饋控制電路、電壓反饋控制電路、動態引弧電路、長短弧控制電路、飛濺控制電路組成。2500Hz 3相70V交流電接整流電路後，除直接接焊接直流輸出外，還有一路經電流反饋控制電路連接到飛濺控制電路，而飛濺控制電路輸出又與動態引弧電路和長短弧控制電路的輸入有連接；另一路經電壓反饋控制電路後與動態引弧電路連接；而飛濺控制電路、動態引弧電路與長短弧控制電路互相依次連接。中頻整流後信號流向電流經過中頻整流後，進入斬波器功率模塊進行電流波形處理，斬波後的電流進入電路板進行外特性控制(脈寬調製電路、電流反饋控制電路、電壓反饋控制電路、動態引弧電路、長短弧控制電路、飛濺控制電路組成)，輸出電流經過分流器採集電流信號反饋給控制板進行電 流控制，輸出電流在電路板各個外特性控制電路的控制下達到焊接要求。控制板的電原理如圖4和圖5所示。其中電流反饋控制電路由集成電路LM339、電阻R1、電阻R2、電阻R4、電阻R8、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R16、電阻R24、電阻R60、二極體D1、二極體D2、電容C3、二極體D4、電容C4、電容Cl2、電容C37、電容C26構成；集成電路LM339的I腳經電阻Rl後接3腳，2腳[接]經電阻R4後接3腳，3腳經電阻R60接9腳，4腳與8腳連接，9腳經電阻R24接地，11腳經電容C4接地，5腳經電阻R2接插座XS2的3端，插座XS2的3端經電阻R12接4腳，4腳接並聯的兩支電阻R16後再接並聯的電容C37、電容C12和穩壓二極體Dl到地；6腳經串聯的電阻R7和電阻R9接8腳，電阻R7和電阻R9之間一路經並聯的兩支電阻R20、電阻R34串聯電容C28後接插座XS3的3端(地)，另一路經二極體D5到插座XS3的4端，插座XS3的4端經串聯的電阻R36、二極體D4後一路接插座XS3的3端(地)，另一路再接並聯的電阻R8、電阻RlO到插座XS2的2端；集成電路LM339的7腳一路經電阻Rl3接插座XS2的I端，另一路經電容C3接插座XS3的3端；脈寬調製電路由集成電路SC3525AN、電阻R27、電阻R37、電阻R38、電阻R52、電阻R65、電阻R68、電阻R49、電容C26、電容C38、二極體D6、二極體D8構成；SC3525AN的I端接地，8端經電容C38接地，5端經電容C26接地，6端經電阻R37接地，5端與7端之間接電阻R52，15端接電源，13端經電阻R65也接電源，9端接電流反饋控制電路的二極體D2，16端經電阻R27接電流反饋控制電路的二極體D2，2端經電阻R38與電阻R27串聯後也接電流反饋控制電路的二極體D2，10端與12端之間並接電阻R49和電容C40後12端接地，10端接串聯的二極體D6和二極體D8後接動態引弧電路LM339的6腳，11端經電阻R68接並聯的兩場效應管的柵極，兩漏極經電容C9接變壓器初級的一端，變壓器初級的另一端接源極，源極經電容C35接電阻R56後接動態引弧電路LM339的9腳，經電容C35接電阻R51後接動態引弧電路LM339的8腳，一源極與漏極之間接二極體D22，另一極與漏極之間接二極體D21 ;變壓器兩次級線圈的4輸出端分別接插座XS7的1、2、3、4端；集成電路SC3525AN的16端經電阻R38接2端，16端經電阻R27與9端經電容C33相接後再接向電流反饋控制電路的二極體D2 ;中頻發電機發出70V交流電，與插頭XS7連接作為控制電源的輸入；動態引弧電路由集成電路LM339、電阻R33、電阻R50、電阻R62、電阻R59、電阻R48、電容C2、電容C36、電容C26構成；動態引弧電路LM339的I腳接插座XS6的3端，動態引弧電路LM339的2腳與10腳連接，並經電阻R62與3腳及7腳、11腳經電阻R33共同接電源正壓，5腳經並聯的電阻R59和電容C2接地，7腳經一電阻接5腳，6腳接脈寬調製電路的輸出；動態引弧電路LM339的和8腳插座XS6的1、2、5端接地，插座XS6的4端經電阻R26和6端經電阻R25後共同接電源正壓；動態引弧電路LM339的14腳接4腳後接至電流反饋控制電路LM339的14腳；電壓反饋控制電路由放大器VT2、電阻R30、二極體D19、電阻R40、電阻R28、電阻R46構成；放大器VT2的發射機接XS8的2端，放大器VT2的集電極經過電阻R28、電阻R46與二極體D19的陰極連接，二極體D19的陽極經過電阻R30與放大器VT2的基極連接，二極體D19的陰極同時經過電阻R40與插座XS8的I端連接。長短弧控制電路由集成電路LM339、電阻R14、電阻R15、電阻R17、電阻R22、電阻R29、電阻R71、電阻R64、電容Cl、電容C3、電容C21構成；集成電路LM339的I和2端連接並經電阻R6接3端，I和2端經電阻R22到放大器VT4輸入，放大器VT4輸出接並聯二極體D13的繼電器J2 —端，繼電器J2的另一端接集成電路LM339的3端，繼電器J2的常開觸點兩端分別接插座XS5的3端和4端；集成電路LM339的12端接地，9端一路經並聯的電阻R17和電容C3接地，另一路經電阻R55串聯二極體D17到插座XS4的4端；集成電路LM339·的3端一路經電阻R15接8端，二路經電阻R14接5端，三路經電阻R71接6端，四路經電容C32接地，接地的並聯的電容Cl、電容C21、電阻R22再接7端，7端經並聯的電阻R6和二極體D6後接從電容C32與並聯的電容Cl、電容C21、電阻R22接點之間接出的電阻R15後經二極體D14到插座XS4的I端，插座XS4的I端一路經二極體D17串聯電阻R55接9端，另一路經2支二極體D17到插座XS4的4端；集成電路LM339的5端經電阻R29接地，6端經電阻R64接地；集成電路LM339的4端一路經並聯的電阻R21、電容C24、電容C5、穩壓二極體Dll後接地，另一路經並聯的電阻R19、電阻R69再接二極體DlO到插座XS3的2端，插座XS3的2端接串聯的電阻R67、二極體D9到地；飛濺控制電路組成由二極體D6、二極體D14、電阻R6構成；並聯的二極體D6和電阻R6 —端接長短弧控制電路LM339的7端，另一端接插座XS4的I端。插座XS2與插座XS3連接，插座XS4與插座XS6連接，插座XS5外接送絲機構，插座XS7外接電源，插座XS8外接儀表指示。中頻整流後信號流向電流經過中頻整流後，進入斬波器功率模塊進行電流波形處理，斬波後的電流進入電路板進行外特性控制一脈寬調製電路、電流反饋控制電路、電壓反饋控制電路、動態引弧電路、長短弧控制電路、飛濺控制電路組成，輸出電流經過分流器採集電流信號反饋給控制板進行電流控制，輸出電流在電路板各個外特性控制電路的控制下達到焊接要求。本實用新型實現了工程車的全液壓傳動，大大降低了配套焊接設備的體積和重量，提高了焊接工作效率，節省了成本，降低了焊接工程車的危險係數。
圖I車載式焊接電源原理框圖圖2車載式焊接電源構成框圖圖3控制板原理框圖圖4中頻整流後控制電原理圖(A)圖5中頻整流後控制電原理圖(B)[0026]其中I一柴油發動機2—液壓泵3—集成化中頻發電機組4 一控制器5—液壓閥6—液壓油管7一液壓馬達8—中頻整流系統9 一液壓油箱10—中頻發電機
具體實施方式
實施例.本例是一實驗樣機，其構成如圖2所示。它由柴油發動機I、液壓泵2、集成化中頻發電機組3、控制器4、液壓閥5、液壓油管6、液壓馬達7、液壓油箱8、液壓油箱9和中頻發電機10組成。柴油發動機I輸出接液壓泵2，液壓泵2經液壓油管6和液壓閥5接液壓馬達7，液壓馬達7輸出軸與中頻發電機10連接，中頻發電機10電輸出接控制器4，控制器4輸出即為焊接電源。由柴油發動機I帶動液壓泵2，再由液壓泵2經液壓閥5、液壓油管6和液壓馬達7帶動中頻發電機10發電，中頻發電機10發出的中頻電源經中頻整流系統8後，再由控制器4控制，輸出焊接電源。柴油發動機I採用功率為75千瓦的雷沃1004-4TWC04發動機。液壓泵2採用北京華德A7V78DR1RSR)變量泵，液壓泵2通過連接盤連接在柴油發動機I的飛輪上，兩者構成液壓系統的動力側，在其旁邊固定有液壓油箱9用來給液壓系統供油，液壓油箱9的底部固定有液壓閥5，用來控制液壓油的輸出。集成化中頻發電機組3內部包括液壓馬達7、中頻發電機10、中頻整流系統8，液壓馬達7和中頻發電機10的轉子同軸連接，通過高速旋轉的液壓馬達可以進行中頻發電，經過中頻整流系統8的整流後輸出。通過液壓油管6將液壓油箱9、液壓泵2、液壓閥5、液壓馬達7連接起來。控制器9固定在集成化中頻發電機10框架的前端，用來進行焊接外特性控制。柴油發動機I起動後，帶動液壓泵2開始工作，從液壓油箱9出來的液壓油經過液壓泵2輸出高壓油，高壓油經過液壓閥5後進入液壓馬達7，液壓馬達7在液壓油的驅動下進行工作，高速旋轉的液壓馬達7帶動中頻發電機進行中頻發電，發出來的中頻電進行中頻整流系統8的整流後通過控制器4的控制進行焊接作業。控制板的原理框圖如圖3所示，它由脈寬調製電路、電流反饋控制電路、電壓反饋控制電路、動態弓I弧電路、長短弧控制電路、飛濺控制電路組成。2500HZ3相70V交流電接整流電路後，一路經電流反饋控制電路、另一路經電壓反饋控制電路以及2500Hz 3相70V交流電經脈寬調製電路均至動態引弧電路、長短弧控制電路、飛濺控制電路；而飛濺控制電路、動態引弧電路與長短弧控制電路互相依次連接。控制板的電原理如圖4和圖5所示。電路中的元器件值如下表
權利要求1.一種工程車液壓系統驅動的車載式焊接電源，其特徵是它由柴油發動機(I)、液壓泵(2)、集成化中頻發電機組(3)、控制器(4)、液壓閥(5)、液壓油管(6)、液壓馬達(7)、液壓油箱(8)、液壓油箱(9)和中頻發電機(10)組成；柴油發動機(I)輸出接液壓泵(2)，液壓泵(2)經液壓油管(6)和液壓閥(5)接液壓馬達(7)，液壓馬達(7)輸出軸與中頻發電機(10)連接，中頻發電機(10)電輸出接控制器(4)，控制器(4)輸出即為焊接電源；由柴油發動機(I)帶動液壓泵(2)，再由液壓泵(2)經液壓閥(5)、液壓油管(6)和液壓馬達(7)帶動中頻發電機(10 )發電，中頻發電機(10 )發出的中頻電源經中頻整流系統(8 )後，再由控制器(4)控制，輸出焊接電源； 電流經過中頻整流後，進入斬波器功率模塊進行電流波形處理，斬波後的電流進入電路板由脈寬調製電路、電流反饋控制電路、電壓反饋控制電路、動態引弧電路、長短弧控制電路和飛濺控制電路進行外特性控制，輸出電流經過分流器採集電流信號反饋給控制板進行電流控制，輸出電流在電路板各個外特性控制電路的控制下達到焊接要求。
2.根據權利要求I所述的一種工程車液壓系統驅動的車載式焊接電源，其特徵是它的具體構成為柴油發動機(I)、液壓泵(2)、控制器(4)、液壓閥(5)安裝在一機箱內，集成化中頻發電機組(3)單裝一箱，兩箱之間由液壓油管(6)連接，通過液壓油管(6)將液壓油箱(9)、液壓泵(2)、液壓閥(5)、液壓馬達(7)連接起來。
3.根據權利要求I所述的一種工程車液壓系統驅動的車載式焊接電源，其特徵是所述集成化中頻發電機組(3 )內部包括液壓馬達(7 )、中頻發電機(10 )、中頻整流系統(8 )，液壓馬達(7)和中頻發電機(10)的轉子同軸連接，通過高速旋轉的液壓馬達進行中頻發電，經過中頻整流系統(8)的整流後輸出。
4.根據權利要求I所述的一種工程車液壓系統驅動的車載式焊接電源，其特徵是所述控制器(4)包括斬波功率模塊、控制板、電抗、分流器；接中頻整流系統(8)輸出的斬波功率模塊的輸出接電抗，電抗的輸出接分流器，分流器的一路輸出再接電抗至焊把，另一路輸出至控制板，控制板輸出接斬波功率模塊的輸入；中頻整流系統(8)的中頻輸出經斬波功率模塊的斬波和功率放大，再加到電抗和分流器上並經控制板反饋到斬波功率模塊，控制焊接電源的外特性。
5.根據權利要求4所述的一種工程車液壓系統驅動的車載式焊接電源，其特徵是所述控制板由脈寬調製電路、電流反饋控制電路、電壓反饋控制電路、動態引弧電路、長短弧控制電路、飛濺控制電路組成；2500Hz 3相70V交流電接整流電路後，除直接接焊接直流輸出夕卜，還有一路經電流反饋控制電路連接到飛濺控制電路，而飛濺控制電路輸出又與動態引弧電路和長短弧控制電路的輸入有連接；另一路經電壓反饋控制電路後與動態引弧電路連接；而飛濺控制電路、動態引弧電路與長短弧控制電路互相依次連接。
6.根據權利要求5所述的一種工程車液壓系統驅動的車載式焊接電源，其特徵是所述電流反饋控制電路由集成電路LM339、電阻R1、電阻R2、電阻R4、電阻R8、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R16、電阻R24、電阻R60、二極體D1、二極體D2、電容C3、二極體D4、電容C4、電容C12、電容C37、電容C26構成；集成電路LM339的I腳經電阻Rl後接3腳，2腳經電阻R4後接3腳，3腳經電阻R60接9腳，4腳與8腳連接，9腳經電阻R24接地，11腳經電容C4接地，5腳經電阻R2接插座XS2的3端，插座XS2的3端經電阻R12接4腳，4腳接並聯的兩支電阻R16後再接並聯的電容C37、電容C12和穩壓二極體Dl到地；6腳經串聯的電阻R7和電阻R9接8腳，電阻R7和電阻R9之間一路經並聯的兩支電阻R20、電阻R34串聯電容C28後接插座XS3的3端，另一路經二極體D5到插座XS3的4端，插座XS3的4端經串聯的電阻R36、二極體D4後一路接插座XS3的3端，另一路再接並聯的電阻R8、電阻RlO到插座XS2的2端；集成電路LM339的7腳一路經電阻R13接插座XS2的I端，另一路經電容C3接插座XS3的3端；插座XS2與插座XS3連接。
7.根據權利要求5所述的一種工程車液壓系統驅動的車載式焊接電源，其特徵是所述脈寬調製電路由集成電路SC3525AN、電阻R27、電阻R37、電阻R38、電阻R52、電阻R65、電阻R68、電阻R49、電容C26、電容C38、二極體D6、二極體D8構成；集成電路SC3525AN的I端接地，8端經電容C38接地，5端經電容C26接地，6端經電阻R37接地，5端與7端之間接電阻R52，15端接電源，13端經電阻R65也接電源，9端接電流反饋控制電路的二極體D2，16端經電阻R27接電流反饋控制電路的二極體D2，2端經電阻R38與電阻R27串聯後也接電流反饋控制電路的二極體D2，10端與12端之間並接電阻R49和電容C40後12端接地，10端接串聯的二極體D6和二極體D8後接動態引弧電路LM339的6腳，11端經電阻R68接並聯的兩場效應管的柵極，兩漏極經電容C9接變壓器初級的一端，變壓器初級的另一端接源極，源極經電容C35接電阻R56後接動態引弧電路LM339的9腳，經電容C35接電阻R51後接動態弓I弧電路LM339的8腳，一源極與漏極之間接二極體D22，另一極與漏極之間接二極體D21 ;變壓器兩次級線圈的4輸出端分別接插座XS7的1、2、3、4端；中頻發電機發出70V交流電，與插頭XS7連接作為控制電源的輸入；集成電路SC3525AN的16端經電阻R38接2端，16端經電阻R27與9端經電容C33相接後再接向電流反饋控制電路的二極體D2。
8.根據權利要求5所述的一種工程車液壓系統驅動的車載式焊接電源，其特徵是所述動態引弧電路由集成電路LM339、電阻R33、電阻R50、電阻R62、電阻R59、電阻R48、電容C2、電容C36、電容C26構成；動態引弧電路LM339的I腳接插座XS6的3端，動態引弧電路LM339的2腳與10腳連接，並經電阻R62與3腳及7腳、11腳經電阻R33共同接電源正壓，5腳經並聯的電阻R59和電容C2接地，7腳經一電阻接5腳，6腳接脈寬調製電路的輸出 』動態引弧電路LM339的和8腳插座XS6的1、2、5端接地，插座XS6的4端經電阻R26和6端經電阻R25後共同接電源正壓；動態引弧電路LM339的14腳接4腳後接至電流反饋控制電路LM339的14腳；插座XS6與插座XS4連接。
9.根據權利要求5所述的一種工程車液壓系統驅動的車載式焊接電源，其特徵是所述電壓反饋控制電路由放大器VT2、電阻R30、二極體D19、電阻R40、電阻R28、電阻R46構成；放大器VT2的發射機接插座XS8的2端，放大器VT2的集電極經過電阻R28、電阻R46與二極體D19的陰極連接，二極體D19的陽極經過電阻R30與放大器VT2的基極連接，二極體D19的陰極同時經過電阻R40與插座XS8的I端連接；插座XS8外接儀表指示。
10.根據權利要求5所述的一種工程車液壓系統驅動的車載式焊接電源，其特徵是所述長短弧控制電路由集成電路LM339、電阻R14、電阻R15、電阻R17、電阻R22、電阻R29、電阻R71、電阻R64、電容Cl、電容C3、電容C21構成；集成電路LM339的I和2端連接並經電阻R6接3端，I和2端經電阻R22到放大器VT4輸入，放大器VT4輸出接並聯二極體D13的繼電器J2 —端，繼電器J2的另一端接集成電路LM339的3端，繼電器J2的常開觸點兩端分別接插座XS5的3端和4端；集成電路LM339的12端接地，9端一路經並聯的電阻R17和電容C3接地，另一路經電阻R55串聯二極體D17到插座XS4的4端；集成電路LM339的3端一路經電阻R15接8端，二路經電阻R14接5端，三路經電阻R71接6端，四路經電容C32接地，接地的並聯的電容Cl、電容C21、電阻R22再接7端，7端經並聯的電阻R6和二極體D6後接從電容C32與並聯的電容Cl、電容C21、電阻R22接點之間接出的電阻R15後經二極體D14到插座XS4的I端，插座XS4的I端一路經二極體D17串聯電阻R55接9端，另一路經2支二極體D17到插座XS4的4端；集成電路LM339的5端經電阻R29接地，6端經電阻R64接地；集成電路LM339的4端一路經並聯的電阻R21、電容C24、電容C5、穩壓二極體Dll後接地，另一路經並聯的電阻R19、電阻R69再接二極體DlO到插座XS3的2端，插座XS3的2端接串聯的電阻R67、二極體D9到地；插座XS4與插座XS6連接，插座XS5外接送絲機構，插座XS3與XS2連接。
11.根據權利要求5所述的一種工程車液壓系統驅動的車載式焊接電源，其特徵是所述飛濺控制電路組成由二極體D6、二極體D14、電阻R6構成；並聯的二極體D6和電阻R6 —端接長短弧控制電路LM339的7端，另一端接插座XS4的I端，插座XS4與插座XS6連接。
專利摘要本實用新型是一種工程車液壓系統驅動的車載式焊接電源。柴油發動機(1)輸出接液壓泵(2)，液壓泵(2)經液壓油管(6)和液壓閥(5)接液壓馬達(7)，液壓馬達(7)輸出軸與中頻發電機(10)連接，中頻發電機(10)電輸出接控制器(4)，控制器(4)輸出即為焊接電源；由柴油發動機(1)帶動液壓泵(2)，再由液壓泵(2)經液壓閥(5)、液壓油管(6)和液壓馬達(7)帶動中頻發電機(10)發電，中頻發電機(10)發出的中頻電源經中頻整流系統(8)後，再由控制器(4)控制，輸出焊接電源。本實用新型傳動效率高、降低配套焊接設備的體積和重量、焊接工作效率高、節省成本、降低焊接工程車危險係數。
文檔編號B23K9/10GK202741892SQ20122015776
公開日2013年2月20日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者梅廣慶 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油天然氣管道局