快速切断阀用气动活塞式直行程装置手轮机构的设计.pdf

文章编号 100225855 2008 0520017201 作者简介徐新1974 - ,男,江苏江阴人,助理实验师,主要从事数控技术的应用和调节阀的研究。 快速切断阀用气动活塞式直行程装置手轮机构的设计 徐新 无锡职业技术学院,江苏 无锡214121 摘要 介绍了气动活塞式直行程装置手轮机构的工作原理、结构特点和传动副的设计。 关键词 快闭阀;气动装置;手轮 中图分类号 TH13818 文献标识码 B Air operated plunger2type straight traveling schedule organization handwheel organization design XU Xin Wuxi Institute of Technology , Wuxi 214121 China Abstract Introduced the air operated plunger2type straight traveling schedule organization handwheel organization principle of work , the transmission system. Key words quick close valve ; pneumatic actuator ; handwheel 1 概述 在工业自动化控制系统中,气动活塞式直行程 机构和快速切断阀组合的气动快速切断阀广泛应用 于各类液体或气体介质紧急切断的场合。但当气源 信号或电信号出现故障时,或者当执行装置的主要 元件损坏时,可把自动改为手动操作,采用手轮机 构继续维持切断阀的切断功能。 2 工作原理 由于切断阀应用于切断介质的场合,所以要求 执行装置的输出力大,相应手轮机构输出的力也要 求大。常用的顶式手轮机构不能满足于此,所以气 动活塞式直行程机构的手轮机构设计成侧装式图 1 。手轮机构采用2个传动副,分别由蜗轮蜗杆和 蜗轮丝杆组成。当转动手轮时,蜗杆蜗轮带动丝杆 和推杆做上下运动,实现阀门的开启或关闭。 3 传动副设计 311 蜗轮蜗杆副 在蜗轮蜗杆传动中,蜗杆采用阿基米德螺线圆 柱ZA型,螺旋方向右,齿型角20 。由于滑动 速度小于8m/ s ,蜗杆材料选用45钢,调质处理硬 度为220～256HB ,蜗轮材料ZQAl9 - 4。根据执 行装置的结构大小,选定中心距a 100mm ,蜗杆 头数z1 4 ,蜗杆特性系数q9 ,螺旋升角γ23 57′45″,蜗杆蜗轮模数m 5 ,蜗轮齿数z2 2a/ m -q31 ,传动比iz2/z17175 ,符合要求。 11 推杆 21 键 31 丝杆 41 蜗轮 51 蜗杆 61 螺母 图1 气动活塞式直行程装置 312 蜗轮丝杆副 下转第23页 712008年第5期 阀 门 图6 薄壁袖管用试验装置 图7 阀体端部尺寸 312 螺栓数量 N πDC2PC 4A[σb] 式中 N 螺栓数量 [σb] 螺栓材料的许用应力, MPa A 螺栓截面积, mm2 313 阀体端部 阀体端部的结构尺寸如图7 ,确定端部尺寸并 对a - a和b - b环向截面的当量应力进行强度校核。 a - a环向截面的当量应力σoa为 σoaσmaσa≤019 [σb]t 式中 σma 弯曲应力, MPa σma 6F S 015 h S 2 S D1-D2 4 FπD2 PC 4 σa 拉应力, MPa σa 4F π D 12- D22 b - b环向截面的当量应力σob为 σobσmb2 3τb2≤019 [σ] 式中 σmb 弯曲应力, MPa σmb 3Fh 3114D1L12 τb 剪应力, MPa τb F 3114D1L1 314 卡环 卡环厚度计算与盲板相同,卡环内端面所受剪 应力应满足 τK F πD1 2 h L2 ≤[τ] 4 结语 在普通的压力试验机不能适应大口径高压管线 阀门压力试验的情况下,采用卡环结构和自紧式密 封结构及在袖管焊接坡口位置设置密封面的压力试 验装置对焊接端及法兰端连接的长输管线阀门进行 压力试验。该装置结构简单,制造成本低,试验操 作方便,取得了较好的使用效果。 参考文献 〔1〕 GB 150 - 1998.钢制压力容器 〔S〕. 〔2〕 成大先.机械设计手册 〔M〕.北京化学工业出版社, 2002. 收稿日期 20081061 10 上接第17页 由于手轮机构属于传递运动和动力的传动装 置,所以丝杆选用梯形螺纹,螺纹的旋向根据阀门 中手轮顺时针旋转为阀门关闭,逆时针旋转为阀门 开启的规律。确定梯形螺纹旋向为左旋。在动力传 递中,键的作用是为了防止丝杆在蜗轮中旋转。由 于需要密封所以推杆的表面精度要求较高,为了防 止与丝杆传动时碰伤,所以传递力从丝杆传递到推 杆时采用锥面结构。 4 结语 气动活塞式执行装置手轮机构设计合理,效率 高。操作者运用较小的力,就可以输出较大的执行 力。此手轮机构还可以很方便的应用于输出力较大 的薄膜式执行装置,可广泛应用于工业自控系统中 要求切断的场合。 参考文献 〔1〕 杨黎明,黄凯,等.机械零件设计手册 〔M〕.北京国防 工业出版社, 1987. 〔2〕 机械工业部仪器仪表工业局.调节阀机械装校工艺学 〔M〕. 北京机械工业出版社, 1987. 〔3〕 陆培文.调节阀实用技术 〔M〕.北京机械工业出版社, 2006. 收稿日期 20081031 21 322008年第5期 阀 门