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基于Pro/E5.0的閥門(mén)控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
點(diǎn)擊次數(shù)：858 發(fā)布時(shí)間：2015-8-17
1 概述
隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，傳統(tǒng)的手工機(jī)械調(diào)節(jié)的方式在許多場(chǎng)合已不再適用，要實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)系統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化管理, 離不開(kāi)自動(dòng)閥門(mén)這個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
閥門(mén)的種類(lèi)也很多，下面的模型是其中一種——球閥，如圖1所示。
圖1 球閥
由于閥門(mén)的應(yīng)用非常廣，手工機(jī)械調(diào)節(jié)的方式在許多場(chǎng)合已不再適用，本設(shè)計(jì)能夠在較安全的情況下工作，而且效率提高了幾倍，故設(shè)計(jì)智能閥門(mén)控制裝置具有實(shí)際的意義。電動(dòng)執(zhí)行器是工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中一個(gè)十分重要的現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)裝置 ,其能源取用方便、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單 ,在電力、冶金、石油、化工等工業(yè)部門(mén)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
2 原理
閥門(mén)控制器由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)蝸輪蝸桿減速，帶動(dòng)空心輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在該減速箱中，具有手動(dòng)/自動(dòng)機(jī)構(gòu)(手動(dòng)機(jī)構(gòu)可獨(dú)立進(jìn)行操作)。當(dāng)切換手柄處于手動(dòng)位置時(shí)，操作手輪，帶動(dòng)空心輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，手動(dòng)機(jī)構(gòu)處于斷開(kāi)狀態(tài)，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)空心輸出軸。
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)詳如圖2所示。
圖2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖
3 渦輪蝸桿設(shè)計(jì)
由于此處的蝸輪蝸桿有特殊的要求，故自己設(shè)計(jì)并進(jìn)行校核(此處用軟件進(jìn)行設(shè)計(jì))。設(shè)計(jì)的蝸桿僅僅是螺旋部分。
根據(jù)庫(kù)存材料的情況，并考慮到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度中等，但蝸桿在傳動(dòng)中起到相當(dāng)重要的作用，故蝸桿用45Cr;因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45—55HRC。蝸桿用ZCuSn10P1，金屬膜鑄造。
設(shè)計(jì)完成后的模型如下圖3：
圖3 蝸桿蝸桿
各個(gè)參數(shù)如下：
蝸桿輸入功率：8.05kW
蝸桿類(lèi)型：阿基米德蝸桿(ZA型)
蝸桿轉(zhuǎn)速n1：1460r/min
蝸輪轉(zhuǎn)速n2：73r/min
使用壽命：8000小時(shí)
理論傳動(dòng)比：20
蝸桿頭數(shù)z1：2
蝸輪齒數(shù)z2：40
實(shí)際傳動(dòng)比i：20
************蝸桿蝸輪材料************
蝸桿材料：40Cr
蝸桿熱處理類(lèi)型：淬火
蝸輪材料：ZCuSn10P1
蝸輪鑄造方法：離心鑄造
疲勞接觸強(qiáng)度zui小安全系數(shù)SHmin;1.1
彎曲疲勞強(qiáng)度zui小安全系數(shù)SFmin;1.2
轉(zhuǎn)速系數(shù)Zn：0.749
壽命系數(shù)Zh;1.21
材料彈性系數(shù)Ze：147N^0.5/mm
蝸輪材料接觸疲勞極限應(yīng)力σHlim：425N/mm^2
蝸輪材料許用接觸應(yīng)力[σH]：349.914N/mm^2
蝸輪材料彎曲疲勞極限應(yīng)力σFlim：190N/mm^2
蝸輪材料許用彎曲應(yīng)力[σF]：158.333N/mm^2
************蝸輪材料強(qiáng)度計(jì)算************
蝸輪軸轉(zhuǎn)矩T2:842.493N.m
蝸輪軸接觸強(qiáng)度要求:m^2d1≥1161.145mm^3
模數(shù)m:5mm
蝸桿分度圓直徑d1:90mm