手電動互不干涉閥門驅(qū)動器GQ3845_60設(shè)計說明

1、 .PAGE47 / NUMPAGES52智能型GQ38/45-60高壓閥門電動裝置設(shè)計摘 要高壓閥門在使用過程中容易造成漏是眾所周知的普遍性問題，以致于火電廠在機組大小修中經(jīng)常花大量費用更換新閥門，但是，無論更換的是國或進口的優(yōu)質(zhì)閥門，換來換去仍然是漏。我們習慣于把此類問題定性為閥門質(zhì)量問題，實際上我們忽略了另一個更重要的因素，即閥門電動裝置在關(guān)閉閥門時是否施加給閥門一個科學、合適的關(guān)緊力。因為閥門在關(guān)閉后期的壓差最大，關(guān)緊力達不到，密封面就會產(chǎn)生泄漏，漏則永久性關(guān)不嚴。通常我們使用的電動閥門選用的電動裝置有具備一些常規(guī)功能的普通型、有自動化程度很高的智能型；但是無論哪一種都沒有把閥門關(guān)緊力

2、的設(shè)定放在首位來考慮。目前，用戶多采用行程來控制閥門關(guān)閉，設(shè)定力矩僅僅作為一種輔助性保護，根本無法滿足對閥門關(guān)緊力的控制。關(guān)鍵字 閥門，電動裝置，分類選型，少齒差THE ELECTRICDEVICEOFHIGH-PRESSUREVALVEAutor:Bai Jun ShiTutor:Guo Chang JiangAbstractHigh-pressurevalve in the course of the internal leakage is likely to cause the well-known problem, so that the size of thermal power p

3、lants in the unit cost of repair often spend a lot of valve replacement, however, whether domestic or importedreplacement of high quality valves in exchange for the leak to remain. We are accustomed to this kind of problem identified as the quality of the valve, in fact, we ignore another more impor

4、tant factor, that is, the valve is closed the valve when the electrical device is a science applied to the valve, close off the right edge. Because of the pressure valve in the closed post the largest force of less than a tightly closed, sealing surface will have a leak, leakage and a perpetual loos

5、e relationship. Usually we choose to use the electric valve electric device has to have some general features of the ordinary type, there is a high degree of automation, intelligent; but no matter what kind of valve did not close all the power of setting the first place to consider. Currently, many

6、users turn off the valve to control the use of travel, set torque only as a supplementary protection, simply can not meet the force control valve tightly closed.KEY WORDSValve；electric device；Category Selection；small teeth difference geer目 錄全套畢設(shè)資料（含設(shè)計圖紙)，請加扣扣九七一九二零八零零咨詢 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _

7、Toc2949774891緒論1HYPERLINK l _Toc2949774901.1閥門電動裝置的簡介1HYPERLINK l _Toc2949774911.2閥門電動裝置的分類與選用依據(jù)1HYPERLINK l _Toc2949774921.2.1 閥門電動裝置的分類1HYPERLINK l _Toc2949774931.2.2 閥門電動裝置的選擇依據(jù)2HYPERLINK l _Toc2949774941.3閥門電動裝置的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢4HYPERLINK l _Toc2949774951.3.1 發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc294977495 h 5HYPERLINK l _

8、Toc2949774961.3.2 發(fā)展趨勢5HYPERLINK l _Toc2949774971.4閥門技術(shù)標準的發(fā)展狀況7HYPERLINK l _Toc2949774981.5本課題的選題背景8HYPERLINK l _Toc2950557151.6本課題的研究意義9HYPERLINK l _Toc2949774992閥門電動裝置的工作原理和設(shè)計方案11HYPERLINK l _Toc2949775002.1閥門電動裝置的工作原理11HYPERLINK l _Toc2949775012.2閥門電動裝置的傳動方案的確定 PAGEREF _Toc294977501 h 11HYPERLINK

9、 l _Toc2949775022.2.1 根據(jù)閥門類型選擇電動執(zhí)行器 PAGEREF _Toc294977502 h 11HYPERLINK l _Toc2949775032.2.2 根據(jù)生產(chǎn)工藝控制要求確定電動執(zhí)行器的控制模式12HYPERLINK l _Toc2949775042.2.3 根據(jù)使用環(huán)境和防爆等級選擇 PAGEREF _Toc294977504 h 13HYPERLINK l _Toc2949775052.2.4 根據(jù)閥門所需的扭矩確定輸出扭矩 PAGEREF _Toc294977505 h 13HYPERLINK l _Toc2949775062.2.5 各組成部分的確定

10、 PAGEREF _Toc294977506 h 13HYPERLINK l _Toc2949775073總體設(shè)計計算 PAGEREF _Toc294977507 h 14HYPERLINK l _Toc2949775083.1電動機的選擇 PAGEREF _Toc294977508 h 14HYPERLINK l _Toc2949775093.1.1 各運動副的效率 PAGEREF _Toc294977509 h 14HYPERLINK l _Toc2949775103.1.2 功率的計算 PAGEREF _Toc294977510 h 14HYPERLINK l _Toc294977511

11、3.1.3 電機選擇 PAGEREF _Toc294977511 h 14HYPERLINK l _Toc2949775123.2計算閥桿外徑 PAGEREF _Toc294977512 h 15HYPERLINK l _Toc2949775133.3電動蝸輪的推算 PAGEREF _Toc294977513 h 16HYPERLINK l _Toc2949775143.3.1 推算蝸輪孔直徑 PAGEREF _Toc294977514 h 16HYPERLINK l _Toc2949775153.3.2 推算蝸輪齒根圓直徑 PAGEREF _Toc294977515 h 16HYPERLIN

12、K l _Toc2949775163.4分配傳動比 PAGEREF _Toc294977516 h 16HYPERLINK l _Toc2949775173.4.1 各傳動機構(gòu)的傳動比 PAGEREF _Toc294977517 h 16HYPERLINK l _Toc2949775183.5少齒差減速機構(gòu)的設(shè)計與強度校核 PAGEREF _Toc294977518 h 17HYPERLINK l _Toc2949775193.5.1 概述 PAGEREF _Toc294977519 h 17HYPERLINK l _Toc2949775203.5.2 少齒差齒輪副的幾何計算步驟 PAGERE

13、F _Toc294977520 h 18HYPERLINK l _Toc2949775213.5.3 漸開線少齒差行星傳動的強度計算 PAGEREF _Toc294977521 h 19HYPERLINK l _Toc2949775223.5.4 少齒差齒輪寬度的計算23HYPERLINK l _Toc2949775233.6電動蝸輪蝸桿強度設(shè)計和幾何計算23HYPERLINK l _Toc2949775243.6.1 電動蝸輪蝸桿強度設(shè)計23HYPERLINK l _Toc2949775253.6.2 蝸輪蝸桿的幾何尺寸24HYPERLINK l _Toc2949775263.7手動部分設(shè)計

14、25HYPERLINK l _Toc2949775273.7.1 手動部分蝸輪蝸桿的設(shè)計25HYPERLINK l _Toc2949775283.7.2 手動部分增速齒輪的設(shè)計26HYPERLINK l _Toc2949775293.8軸承的校核29HYPERLINK l _Toc2949775303.8.1 電動蝸桿上軸承的選擇和校核29HYPERLINK l _Toc2949775313.8.2 手動蝸桿上角接觸球軸承的校核32HYPERLINK l _Toc2949775323.8.3 空心軸用球軸承的校核35HYPERLINK l _Toc2949775333.9鍵的選擇與校核37HY

15、PERLINK l _Toc2949775343.9.1 花鍵的設(shè)計37HYPERLINK l _Toc2949775353.9.2 普通平鍵38HYPERLINK l _Toc2949775363.10空心軸強度校核39HYPERLINK l _Toc2949775373.11拉壓傳感器的選擇41HYPERLINK l _Toc294977538結(jié)束語44HYPERLINK l _Toc294977539致45HYPERLINK l _Toc294977540參考文獻461 緒論1.1 閥門電動裝置的簡介閥門電動裝置是用來驅(qū)動閥門開啟和關(guān)閉的一種專用傳動裝置,由專用電機、蝸輪蝸桿、行程和力矩

16、檢測機構(gòu)與控制部分等組成1。該裝置啟動力矩大,閥門行程控制準確,廣泛應(yīng)用于石油、化工、水電、冶金、造船、輕工和食品等行業(yè)的閥門上。不同行業(yè)、不同工況對閥門電裝的要求不同。閥門電動裝置也稱閥用電動執(zhí)行機構(gòu),是驅(qū)動和控制閥門的重要裝置。隨著現(xiàn)代化工業(yè)對閥門電動裝置要求的提高,舊閥門電動裝置在功能上和使用上的缺點暴露得越來越明顯,例如結(jié)構(gòu)復雜,安全性不好,缺乏完善的故障處理和報警系統(tǒng),不能很好地實現(xiàn)人機對話,不易于生產(chǎn)調(diào)試和維修,不利于產(chǎn)品的更新與換代等2。隨著微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了新一代的智能化閥門電動裝置,它不僅克服了原來產(chǎn)品的不足,還增加了許多功能,擴展了使用領(lǐng)域,提高了各項指

17、標和性能,而成本增加不多,可大量更新現(xiàn)有閥門電動裝置。智能化閥門電動裝置在各個工業(yè)領(lǐng)域?qū)⒌玫綇V泛應(yīng)用。1.2 閥門電動裝置的分類與選用依據(jù)31.2.1 閥門電動裝置的分類我國常用的閥門電裝有原裝進口的、有引進技術(shù)或合資的、有國產(chǎn)的和國外電裝廠家在我國設(shè)立的獨資與組裝廠生產(chǎn)的。閥門電裝一般按動力源、結(jié)構(gòu)類型、工作方式、回轉(zhuǎn)方式和工作環(huán)境分類4。1.2.1.1 動力源電動裝置按其動力源不同，可分為氣壓傳動、液壓傳動和電動三種。氣壓傳動是指以壓縮氣體為工作介質(zhì)進行動力傳遞和信號控制的系統(tǒng)。以空氣作為工作介質(zhì)具有防火防爆、防電磁干擾、抗振動沖擊輻射、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點所以近年來發(fā)展很快。但是，這類閥門工作

18、速度慢壓縮氣體不容易得到，使得氣動閥門的使用受到很大的限制。液壓傳動己經(jīng)有三百多年的歷史是在帕斯卡靜壓傳動原理上發(fā)展起來的。液壓傳動可以在傳動介質(zhì)體積較小的情況下，輸出較大的力或力矩、容易實現(xiàn)功率放大5。另外，其傳動平穩(wěn)，可以在高速下啟動制動轉(zhuǎn)向但存在閥門體積較大，使用、安裝、拆卸、維修困難的缺點，不便在較小功率場合使用，所以其使用圍受到了相當?shù)南拗?。相比較而言，隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展，電動閥門在工業(yè)生產(chǎn)中體現(xiàn)來的巨大的優(yōu)勢，吸引了越來越多的目光。電動閥門裝置，又稱閥門驅(qū)動器、閥門電動執(zhí)行機構(gòu)、閥門電動頭等，是由閥門電動裝置和閥門組合成一體的管道附件。它可以接受運行人員或自動裝置的命令，自動

19、截斷或調(diào)節(jié)管道中的介質(zhì)流量。它動作和響應(yīng)極快、工作效率高、調(diào)速性能好、操作簡便、安全性能好。1.2.1.2 結(jié)構(gòu)類型電裝的結(jié)構(gòu)類型可分為一體式和分體式兩種。一體式電裝是所有控制電裝運行的控制器件均安裝在電裝部,與電裝成一整體。一體式電裝又分為普通型和智能型。國電動裝置生產(chǎn)廠家均能生產(chǎn)制造。分體式電裝是所有控制電裝運行的控制器件均安裝在另設(shè)的電控柜6。國生產(chǎn)廠家均能提供分體式電裝。進口電裝除ROTOCK、AUMA、EMG可提供分體式外,其余只提供一體式電裝。1.2.1.3 工作方式電裝的工作方式分為開關(guān)型和調(diào)節(jié)型。開關(guān)型主要指電裝的電機啟動次數(shù)一般 600次/min。開關(guān)型電裝只適用于一次性的將

20、閥門開啟或關(guān)閉。調(diào)節(jié)型主要指電裝的換向較頻繁,電機啟動次數(shù)一般達到1200次/min。調(diào)節(jié)型電裝能接受420mA模擬信號和反饋閥位的420mA模擬信號, 滿足閉環(huán)控制的需要。1.2.1.4 回轉(zhuǎn)方式電裝的回轉(zhuǎn)方式分為多回轉(zhuǎn)型和部分回轉(zhuǎn)型。多回轉(zhuǎn)型主要指電裝要旋轉(zhuǎn)多圈, 才能打開或關(guān)閉閥門。此類型電裝與閥門之間要有二級傳動機構(gòu)。部分回轉(zhuǎn)型主要指電裝旋轉(zhuǎn)90就能打開或關(guān)閉閥門。此類電裝與閥門直接連接。1.2.1.5 工作環(huán)境電裝的工作環(huán)境分為隔爆型和普通型。隔爆型是指在易燃易爆的環(huán)境中, 要求電裝具有防爆功能。普通型是指除易燃易爆環(huán)境以外的任何環(huán)境中。1.2.2 閥門電動裝置的選擇依據(jù)7(1)操作

21、力矩 操作力矩是選擇閥門電動裝置的最主要的參數(shù)。電動裝置的輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)為閥門操作最大力矩的1.21.5倍。(2)操作推力 閥門電動裝置的主機結(jié)構(gòu)有兩種，一種是不配置推力盤的，此時直接輸出轉(zhuǎn)矩；另一種是配置有推力盤的，此時輸出轉(zhuǎn)矩通過推力盤中的閥桿螺母轉(zhuǎn)換為輸出推力。(3)輸出軸轉(zhuǎn)動圈數(shù) 閥門電動裝置輸出軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)的多少與閥門的公稱通徑、閥桿螺距以與螺紋線數(shù)有關(guān)。(4)閥桿直徑 對于多回轉(zhuǎn)類的明桿閥門來說，如果電動裝置允許通過的最大閥桿直徑不能通過所配閥門的閥桿，便不能組裝成電動閥門。因此，電動裝置空心輸出軸的徑必須大于明桿閥門的閥桿外徑。對于部分回轉(zhuǎn)閥門以與多回轉(zhuǎn)閥門，雖不用考慮閥桿直徑的通過問

22、題，但在選配時亦應(yīng)充分考慮閥桿直徑與鍵槽的尺寸，是組裝后能正常工作。(5)輸出轉(zhuǎn)速 閥門的啟、閉速度，易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。因此，應(yīng)根據(jù)不同的使用條件，選擇恰當?shù)膯?、閉速度。(6)安裝、連接方式 電動裝置的安裝方式有垂直安裝、水平安裝和落地安裝。所選電裝必須滿足工況條件、閥門開關(guān)力矩、時間(轉(zhuǎn)速)與控制的要求。1.2.2.1 環(huán)境溫度電裝的電機是密閉在電裝部,其散熱性能較差,如果電裝在超出適應(yīng)的環(huán)境溫度圍使用,會直接影響到電裝的絕緣性能、輸出力矩和使用壽命。因此在高溫環(huán)境下一定要注意電裝所適用的溫度圍。1.2.2.2 防護等級電裝的防護等級是衡量其防護灰塵和水的程度,用IP+兩位數(shù)字表示,第一位數(shù)字

23、表征防塵等級,第二位數(shù)字表征防水等級。戶一般環(huán)境選擇IP54或IP55,戶外一般環(huán)境選擇IP55或IP65。如果工況中灰塵較大且灰塵顆粒較小,可能從各個方向?qū)﹄娧b有淋水的可能,應(yīng)選擇防護等級較高的IP65或IP67。如果電裝可能被水浸沒,就應(yīng)選擇防護等級更高的如 IP67或 IP68。IP68防護等級是指在水下3m處,能浸沒72h不進水。1.2.2.3 控制形式控制形式主要是指電裝是一體式還是分體式。根據(jù)最近幾年有些工程對電裝的使用情況來看,一般都使用智能一體式。智能電裝具有液晶面板顯示與設(shè)定功能(免開蓋調(diào)試)、電子位置傳感器和力矩傳感器、閥位反饋(420mA模擬信號)、自動相序校正、瞬時反轉(zhuǎn)

24、保護、堵轉(zhuǎn)保護、數(shù)據(jù)記錄、自動診斷和支持現(xiàn)場總線通訊(可選)等功能。不同工況對電裝的控制形式要求也不一樣。從價格方面考慮,在常規(guī)工況或?qū)﹄娧b要求不高的場合,一般不選用智能一體式電裝。在高溫或高寒工況,因一體式電裝部的控制電路板的性能受溫度的影響較大,一般也不選用智能一體式。1.2.2.4 力矩電裝力矩是重要參數(shù)之一,選型前必須先計算出閥門開關(guān)過程中所需的最大力矩, 再計算所需電裝的輸出力矩。閥門電裝的力矩選擇要以電裝廠家提供的額定輸出力矩為準。在進行閥門的力矩計算與復核時,力矩的余量不要太大。因為電裝有力矩保護功能,如果閥門的開關(guān)力矩余量太大,所選電裝的輸出力矩會選的較大,當閥門在開關(guān)過程中遇

25、到卡阻,在電裝的力矩保護開關(guān)還未動作之前,可能會對閥門的薄弱部分造成損壞。1.2.2.5 轉(zhuǎn)速電裝的輸出轉(zhuǎn)速影響閥門的開關(guān)時間。有的工況規(guī)定了閥門開關(guān)時間,電裝的輸出轉(zhuǎn)速必須按照要求選擇。有的工況對閥門開關(guān)時間未作要求,但電裝的電機都是短時工作制,其連續(xù)運行時間不超過10min,有的不超過15min。因此,即使工況對時間不作要求,閥門開關(guān)時間也不得超過電裝連續(xù)運行的最長時間要求。電裝的輸出轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)矩有關(guān)系,同樣電機功率,其輸出轉(zhuǎn)速越快,則其輸出力矩就越小。因此,在選擇電裝時,力矩與轉(zhuǎn)速一定要匹配。1.2.2.6 控制要求控制要用戶監(jiān)控系統(tǒng)對閥門電裝的要求,如電裝是調(diào)節(jié)型還是開關(guān)型。一般調(diào)節(jié)

26、型電裝的電機可頻繁啟動,可達到1200次/h,能接受和反饋420mA模擬信號,閉環(huán)控制,自動調(diào)節(jié)閥門的開度,以適應(yīng)工況的要求。開關(guān)型電裝僅控制閥門開或關(guān),電機不能頻繁啟動,電機連續(xù)工作時間一般為10min,有的為15min。另外還有其他要求,如需反饋至中控室的閥門狀態(tài)(全開、全關(guān)的接點數(shù)量、類型和容量等)與電裝的控制方式等。1.3 閥門電動裝置的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢8作為驅(qū)動閥門或風門的一種主要裝置閥門電動裝置經(jīng)過多年的發(fā)展,已經(jīng)成為控制可靠,操作簡單,維護方便的高性能產(chǎn)品。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的飛速發(fā)展,許多新技術(shù)和新材料的應(yīng)用,各種高品質(zhì)高性能的閥門或風門等設(shè)備的不斷出現(xiàn),要求與其所匹配的各種控

27、制裝置也應(yīng)不斷改進。1.3.1 發(fā)展現(xiàn)狀電動閥門從五十年代起就開始在我國工業(yè)部門中使用，每年需要數(shù)萬臺，但目前在我國大量使用的仍然是五、六十年代設(shè)計的產(chǎn)品。隨著時代的發(fā)展，人們對安全性和工作效率的要求越來越高，這些五六十年代設(shè)計的產(chǎn)品在日益激烈的市場競爭中己經(jīng)漸漸顯示出了許多劣勢，比如結(jié)構(gòu)復雜、控制精度低、缺乏完善的故障報警和處理裝置、現(xiàn)場調(diào)試不方便等，必然被市場所淘汰。而縱觀世界行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，無不于計算機、電子技術(shù)的迅猛變革相關(guān)聯(lián)。而機械和電子產(chǎn)品的一體化趨勢不可阻擋。對“閥門”這一重要的工業(yè)用機械產(chǎn)品所進行的有效改造，將會使其更加智能化、高精度、提高工作效率，降低工作成本，保障施工安全，

28、對實用工程領(lǐng)域有著重要的意義。閥門電動裝置是以電機為動力,帶動機械減速裝置將動力傳給控制元件的最終部件。同時利用一些配件達到手 電動切換、行程控制和力矩控制,此外還具有可以接受位置信號反饋的控制電路。目前國外閥門電動裝置的結(jié)構(gòu)形式有幾十種,而規(guī)格型號則有上百種。為了足不同的要求,電動裝置按安裝環(huán)境分為普通型和戶外型,按性能分為防爆型、防核輻射型和通用型,按啟動方式分為開關(guān)型和調(diào)節(jié)型,按運動方式分為:部分回轉(zhuǎn)型和多回轉(zhuǎn)型等。電動裝置的控制形式有的簡單,有的復雜(如帶智能模塊實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)用的等)。針對不同的工況,電動裝置有相應(yīng)的行業(yè)標準和國家標準。隨著科技的不斷發(fā)展,新技術(shù)、新產(chǎn)品和新工藝的不斷應(yīng)

29、用,閥門電動裝置的性能和結(jié)構(gòu)將得到進一步改進和提高。1.3.2 發(fā)展趨勢1.3.2.1 結(jié)構(gòu)簡單化隨著技術(shù)的進步,電動裝置的結(jié)構(gòu)將更加簡單,機械部分的體積將縮小重量將減輕,更加適合用戶的需要。如機械減速裝置采用諧波減速機構(gòu),通過諧波齒輪的大傳動比將閥門電動裝置的體積變小?；蛘卟捎梦佪單仐U與行星減速機構(gòu)組合的方法。新材料的運用也能對減小體積和減輕重量起著積極的作用。隨著機構(gòu)主體部分的改進,與閥門電動裝置相匹配的附件,如推桿和過渡連接裝置等零部件也有了改進。隨著電子技術(shù)和傳統(tǒng)機械的不斷揉合,閥門電動裝置的機械減速部分必將有大的改觀。1.3.2.2 電動裝置和電動執(zhí)行機構(gòu)統(tǒng)一化在國,由于各種原因,閥

30、門電動裝置和電動執(zhí)行機構(gòu)是兩個不同的概念。它們也有各自不同的應(yīng)用圍。然而,無論從原理,還是從實際使用過程,兩者都非常類似。在國外,它們有一個共同的名稱(ACTUATOR)?，F(xiàn)在已經(jīng)有越來越多的專業(yè)人士傾向于將兩者統(tǒng)一起來。這樣既可以減少設(shè)計部門以與用戶的選型難度,又可以使龐大繁雜的種類和體系得到簡化,便于生產(chǎn)制造廠家設(shè)計生產(chǎn)。傳統(tǒng)觀念認為閥門電動裝置傾向于機械部分,結(jié)構(gòu)要可靠,操作要靈活,控制要簡單。而電動執(zhí)行機構(gòu)則傾向于電氣控制部分,信號反饋要正確,布線接線要簡單,遠程控制要具備。作為一種機電一體化的產(chǎn)品,將閥門電動裝置的電氣部分以與必要的機械配件按要求重新設(shè)計一下,就可以滿足電動執(zhí)行機構(gòu)的

31、要求了。而電動執(zhí)行機構(gòu)本身就可以代替閥門電動裝置9。1.3.2.3 應(yīng)用現(xiàn)場總線控制方式在一些線路很廣,控制要求比較復雜的地方,傳統(tǒng)的閥門電動裝置一般是采用獨立控制系統(tǒng),即一個控制元件如閥門或風門采用一套控制柜,或者是幾個共用一套控制柜。這種方法,其過程控制依靠傳統(tǒng)的通訊方式進行,集中控制非常麻煩,費時費力,而且受現(xiàn)場操作人員的技術(shù)水平、精神狀態(tài)以與工作情緒等人為因素的影響,誤操作較多。另一方面,每一個控制都需要一套線路,不利于現(xiàn)場配置安裝,由于中間環(huán)節(jié)多,出現(xiàn)故障的可能性較大。對于一些有著特殊要求的環(huán)境,如易燃易爆、輻射、或人們不易到達與看到的地方,這種控制方法非常不方便。隨著現(xiàn)代控制技術(shù)的

32、發(fā)展,各種先進的控制方法也在不斷推廣,如便于集中控制的現(xiàn)場總線控制方法等。為了適應(yīng)新建的大型電站機組與大型配套裝置集中控制的需要,新型閥門電動裝置配有能進行集中控制的連接接口?，F(xiàn)場總線是指應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場與集中測量的控制設(shè)備之間,能實現(xiàn)雙向串行多接點數(shù)字通信的系統(tǒng)。它把單個分散的測量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)接點,以通訊線路為紐帶,把各個設(shè)備連接成可以相互溝通信息,共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng),是一種開放式、數(shù)字化、多點通信的低層控制網(wǎng)絡(luò)。其原理是用一條類似于網(wǎng)絡(luò)主干線 (電纜、雙絞線)的主要聯(lián)絡(luò)通路,所有被控元件的控制都可以在一個大的集控室中進行,所有的控制元件都分別通過一套接口接入到主要聯(lián)絡(luò)通

33、路上。每一個控制元件既可以接受中央控制系統(tǒng)的調(diào)度,又可以在現(xiàn)場進行必要的調(diào)整。由于現(xiàn)場總線是基于現(xiàn)場智能化設(shè)備的數(shù)字通信,所有設(shè)備必須遵守同樣的通信協(xié)議,具有一樣的通信接口。目前國際上應(yīng)用較廣的現(xiàn)場總線技術(shù)有CAN、FF、LONWOR KS、PROFIBUS、HART與INTERBUS現(xiàn)場總線。在閥門電動裝置上經(jīng)常使用的一般有PROFIBUS現(xiàn)場總線?，F(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用到閥門電動裝置上后,其使用圍將得以擴大。1.3.2.4 應(yīng)用變頻調(diào)速電機閥門電動裝置受電機條件的約束,體積和重量一直難以控制。由于閥門專用電機的轉(zhuǎn)速單一(某些用于特殊調(diào)節(jié)狀態(tài)的電動執(zhí)行機構(gòu)具有特殊雙速電機),為了滿足各種不同的轉(zhuǎn)速

34、,需要配置不同的減速裝置,既造成了電動裝置設(shè)計和生產(chǎn)過程中人力和物力的浪費,又不方便現(xiàn)場操縱安裝。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展,改變頻率來實現(xiàn)電機調(diào)速成為可能。由于電機的轉(zhuǎn)速具有可以調(diào)節(jié)的特性,因此設(shè)計閥門電動裝置時可去掉某些減速部件。直接通過控制電機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)部件之間的樹狀結(jié)構(gòu)是一條產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的有效途徑?？傊?，隨著微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，電動閥門智能控制器也經(jīng)歷了模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩個時代，出現(xiàn)了新一代智能電動閥門，由最初的協(xié)助工人工作，到現(xiàn)在日趨普與的無人操作。它不僅克服了傳統(tǒng)電動閥門的不足，而且還增加了許多新功能，拓展了使用領(lǐng)域，改善了性能指標，而且成本增加不多，可以大量更新現(xiàn)

35、有的裝置。尤其是隨著單片機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得電動閥門智能控制器的研制和使用成為了現(xiàn)實，能在很大程度上實現(xiàn)電動閥門控制的數(shù)字化，并且能夠?qū)崿F(xiàn)PID控制和局域網(wǎng)絡(luò)集散控制,通過軟件的形式，將工程技術(shù)人員的思維方式與解決問題的方式、方法以軟件的形式加入到系統(tǒng)中，從而更進一步的提高閥門控制的智能化。1.4閥門技術(shù)標準的發(fā)展狀況10標準化工作是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)工作, 同樣也是一個行業(yè)、一個企業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)工作。閥門行業(yè)在機械部的領(lǐng)導下, 在閥門標準歸口單位 通用機械研究所具體組織和行業(yè)廠的大力參與下, 重視這項工作的開展, 經(jīng)過多年的努力和卓有成效的工作, 基本上建立了滿足閥門生產(chǎn)技術(shù)發(fā)

36、展需要、與我國機械工業(yè)標準同步發(fā)展的閥門專業(yè)標準體系。閥門行業(yè)的標準化工作大致是分三個階段逐步發(fā)展起來的。第一階段是從19581965年。這期間,制定了閥門型號編制方法,各類閥門參數(shù)系列,閥門結(jié)構(gòu)長度,手輪和手柄以與各大類閥門制造與驗收技術(shù)條件等標準。這批標準均是以機械部發(fā)布的標準,解決了閥門行業(yè)從修配走向制造到組織批量生產(chǎn)中所遇到的共性問題,滿足了國民經(jīng)濟建設(shè)的需要,起到了促進行業(yè)生產(chǎn)大發(fā)展的積極作用,為今后閥門技術(shù)標準的完善和發(fā)展打下了穩(wěn)固的基礎(chǔ)。第二階段是從19721979年。這期間圍繞國民經(jīng)濟建設(shè)調(diào)整恢復,閥門成為供不應(yīng)求的短線產(chǎn)品。為此,為了擴大生產(chǎn)能力,便于輪番大批量生產(chǎn),在機械部

37、石化通用局的領(lǐng)導下,由通用機械研究所牽頭,組織行業(yè)主要生產(chǎn)廠,進行標準化、系列化、通用化三化閥門產(chǎn)品聯(lián)合設(shè)計。同時,根據(jù)當時閥門產(chǎn)品存在填料、墊片、密封面和閥桿等腐蝕(或磨損)嚴重與經(jīng)常出現(xiàn)閥門漏外漏等質(zhì)量問題,組織科研攻關(guān),完成了一些主要課題的研究11。在此基礎(chǔ)上,除修訂、補充完善了一批產(chǎn)品標準外,還根據(jù)閥門生產(chǎn)廠自行設(shè)計開發(fā)新產(chǎn)品的需要,制定了閥門通用零件和結(jié)構(gòu)要素標準。這些標準也是以機械部標準發(fā)布的。截止到1979年,閥門行業(yè)共有標準142項。由于這批標準在全行業(yè)貫徹實施比較好,因此,基本上解決了量大面廣的主要閥門產(chǎn)品的短線和普遍存在的漏外漏質(zhì)量問題,滿足了當時國民經(jīng)濟各部門尤其是石油、

38、化肥、化工、電力和冶金等系統(tǒng)的需要,促進了閥門行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平的發(fā)展。第三階段是從1980年至今。這期間是我國改革開放的新時期,由計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)變。為了適應(yīng)我國社會主義市場經(jīng)濟的發(fā)展需要,閥門行業(yè)為了提高全行業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品水平和質(zhì)量水平與其在國和國際兩個市場上的占有率,在機械部和國家技術(shù)監(jiān)督局的指導下,閥門標準化工作進入新的發(fā)展時期。歸納起來,重點開展了兩個方面的工作,一是建立和完善閥門標準體系,二是積極采用國際和國外先進標準12。這對推動閥門行業(yè)的技術(shù)進步和開拓閥門的國際市場起到了重要的作用。1.5 本課題的選題背景閥門電動裝置是用于操作閥門并與閥門相連接的裝置之一。該裝置由電力來驅(qū)動，

39、其運動過程可由行程、轉(zhuǎn)矩或軸向推力的大小來控制。閥門電動裝置應(yīng)有的工作特性和利用率取決于閥門的種類，裝置的工作規(guī)與閥門在管線或設(shè)備上的位置2。閥門電動裝置行程控制機構(gòu)的可靠性對電動閥門工作質(zhì)量影響較大。我國早期電動裝置行程控制機構(gòu)可靠性較差的主要原因是使用微動開關(guān)與控制機構(gòu)的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理。因此，早期電動裝置經(jīng)常發(fā)生閥稈彎曲、閥體與密封面損壞等情況。高壓閥門在使用過程中容易造成漏是眾所周知的普遍性問題，以致于火電廠在機組大小修中經(jīng)?；ù罅抠M用更換新閥門，但是，無論更換的是國或進口的優(yōu)質(zhì)閥門，換來換去仍然是漏13。我們習慣于把此類問題定性為閥門質(zhì)量問題，實際上我們忽略了另一個更重要的因素，即

40、閥門電動裝置在關(guān)閉閥門時是否施加給閥門一個科學、合適的關(guān)緊力。因為閥門在關(guān)閉后期的壓差最大，關(guān)緊力達不到，密封面就會產(chǎn)生泄漏，漏則永久性關(guān)不嚴。通常我們使用的電動閥門選用的電動裝置有具備一些常規(guī)功能的普通型、有自動化程度很高的智能型；但是無論哪一種都沒有把閥門關(guān)緊力的設(shè)定放在首位來考慮。目前，用戶多采用行程來控制閥門關(guān)閉，設(shè)定力矩僅僅作為一種輔助性保護，根本無法滿足對閥門關(guān)緊力的控制。鑒此，我們針對閥門電動裝置目前存在的問題做出一定的改善。1.6 本課題的研究意義作為驅(qū)動閥門或風門的一種主要裝置閥門電動裝置經(jīng)過多年的發(fā)展,已經(jīng)成為控制可靠,操作簡單,維護方便的高性能產(chǎn)品。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的飛速

41、發(fā)展,許多新技術(shù)和新材料的應(yīng)用,各種高品質(zhì)高性能的閥門或風門等設(shè)備的不斷出現(xiàn),要求與其所匹配的各種控制裝置也應(yīng)不斷改進。閥門電動裝置與其技術(shù)在我國的發(fā)展已有40多年的歷史,作為一種機電產(chǎn)品其機械部分無論是設(shè)計還是制造均日趨成熟,其使用方式也被人們接受,其使用圍也從工業(yè)閥門擴大到某些非閥門類專用設(shè)備。上世紀80年代中期,某大型設(shè)備制造廠在國首先將閥門電動裝置用于火電機組給煤機插板的驅(qū)動與控制。之所以選擇閥門電動裝置用于非閥門類的專用設(shè)備,主要是閥門電動裝置具備起動轉(zhuǎn)矩大、短時工作制、行程控制精確、位置指示直觀、用于保護的轉(zhuǎn)矩控制機構(gòu)可靠、手動機構(gòu)能保證應(yīng)急人工操作等諸多特點14。閥門電動裝置是為

42、控制閥門而設(shè)計的,由于閥門電動裝置使用方便,其應(yīng)用圍已經(jīng)擴展到其他方面。如用于水利樞紐工程中的大型水閘門上,城市地鐵通風系統(tǒng)中,各類發(fā)電廠的控制系統(tǒng)中,以與化工、公用事業(yè)和航天等領(lǐng)域中。隨著各種先進技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用,閥門電動裝置將會發(fā)展成為一個集機械、電子為一體的操作簡單靈活,并適合多種工況使用的產(chǎn)品15。它不但具有機械方面的靈活性,而且還具有與電子計算機系統(tǒng)相匹配的接口。同時,小體積、結(jié)構(gòu)更增加其實用性。電動閥門作為管道系統(tǒng)介質(zhì)流量的調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)字化、智能化、自診斷與無人看守己經(jīng)變得十分迫切，計算機技術(shù)與微電子技術(shù)的發(fā)展，為電動閥門的智能化進程提供了可能。本文即在介紹了閥門歷史的基

43、礎(chǔ)上，重點對電動閥門的智能化所包含的容進行了分析，為今后電動閥門的智能化發(fā)展做出一定的貢獻。2 閥門電動裝置的工作原理和設(shè)計方案2.1 閥門電動裝置的工作原理閥門電動裝置是實現(xiàn)閥門程控、自控和遙控不可缺少的驅(qū)動設(shè)備，其運動過程可由行程、轉(zhuǎn)矩或軸向推力的大小來控制。由于閥門電動裝置的工作特性和利用率取決于閥門的種類、裝置工作規(guī)與閥門在管線或設(shè)備上的位置。電動裝置一般由下列部分組成：專用電動機，特點是過載能力強起動轉(zhuǎn)矩大轉(zhuǎn)動慣量小，短時斷續(xù)工作；減速機構(gòu)，用以減低電動機的輸出轉(zhuǎn)速；行程控制機構(gòu)，用以調(diào)節(jié)和準確控制閥門的啟閉位置；轉(zhuǎn)矩限制機構(gòu)，用以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩（或推力）并使之不超過預定值；手動電動切換機

44、構(gòu)，進行手動或電動操作的聯(lián)鎖機構(gòu)。開度指示器，用以顯示閥門在啟閉過程中所處的位置16。傳動原理圖如下：圖2.1 傳動原理圖2.2 閥門電動裝置的傳動方案的確定2.2.1 根據(jù)閥門類型選擇電動執(zhí)行器1角行程電動執(zhí)行器（轉(zhuǎn)角360度）適用于閘閥、截止閥等。電動執(zhí)行器輸出軸的轉(zhuǎn)動大于一周，即大于360度，一般需多圈才能實現(xiàn)閥門的啟閉過程控制。3直行程（直線運動）適用于單座調(diào)節(jié)閥、雙座調(diào)節(jié)閥等。電動執(zhí)行器輸出軸的運動為直線運動式，不是轉(zhuǎn)動形式。2.2.2 根據(jù)生產(chǎn)工藝控制要求確定電動執(zhí)行器的控制模式1開關(guān)型（開環(huán)控制）開關(guān)型電動執(zhí)行器一般實現(xiàn)對閥門的開或關(guān)控制，閥門要么處于全開位置，要么處于全關(guān)位置，

45、此類閥門不需對介質(zhì)流量進行精確控制。特別值得一提的是開關(guān)型電動執(zhí)行器因結(jié)構(gòu)形式的不同還可分為分體結(jié)構(gòu)和一體化結(jié)構(gòu)。選型時必需對此做出說明，不然經(jīng)常會發(fā)生在現(xiàn)場安裝時與控制系統(tǒng)沖突等不匹配現(xiàn)像。A）分體結(jié)構(gòu)（通常稱為普通型）:控制單元與電動執(zhí)行器分離，電動執(zhí)行器不能單獨實現(xiàn)對閥門的控制，必需外加控制單元才能實現(xiàn)控制，一般外部采用控制器或控制柜形式進行配套。此結(jié)構(gòu)的缺點是不便于系統(tǒng)整體安裝，增加接線與安裝費用，且容易出現(xiàn)故障，當故障發(fā)生時不便于診斷和維修，性價比不理想。B）一體化結(jié)構(gòu)（通常稱為整體型）：控制單元與電動執(zhí)行器封裝成一體，無需外配控制單元即可現(xiàn)實就地操作，遠程只需輸出相關(guān)控制信息就可對

46、其進行操作。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是方便系統(tǒng)整體安裝，減少接線與安裝費用，容易診斷并排除故障。但傳統(tǒng)的一體化結(jié)構(gòu)產(chǎn)品也有很多不完善的地方，所以產(chǎn)生了智能電動執(zhí)行器。2調(diào)節(jié)型（閉環(huán)控制）調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器不僅具有開關(guān)型一體化結(jié)構(gòu)的功能，還能對閥門進行精確控制，調(diào)節(jié)介質(zhì)流量。A）控制信號類型（電流、電壓）調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器控制信號一般有電流信號（420MA、010MA）或電壓信號（05V、15V），選型時需明確其控制信號類型與參數(shù)。B）工作形式（電開型、電關(guān)型）調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器工作方式一般為電開型（以420MA的控制為例，電開型是指4MA信號對應(yīng)的是閥關(guān)，20MA對應(yīng)的是閥開），另一種為電關(guān)型（以420MA的控

47、制為例，電開型是指4MA信號對應(yīng)的是閥開，20MA對應(yīng)的是閥關(guān)）。C）失信號保護是指因線路等故障造成控制信號丟失時，電動執(zhí)行器將控制閥門啟閉到設(shè)定的保護值，常見的保護值為全開、全關(guān)、保持原位三種情況。2.2.3 根據(jù)使用環(huán)境和防爆等級選擇根據(jù)使用環(huán)境和防爆等級分類的電動裝置根據(jù)使用環(huán)境和防爆等級要求，閥門的電動裝置可分為普通型、戶外型、隔爆型、戶外隔爆型等。2.2.4 根據(jù)閥門所需的扭矩確定輸出扭矩根據(jù)閥門所需的扭矩確定電動執(zhí)行器的輸出扭力閥門啟閉所需的扭力決定著電動執(zhí)行器選擇多大的輸出扭矩，一般由使用者提出或閥門廠家自行選配，做為執(zhí)行器廠家只對執(zhí)行器的輸出扭矩負責，閥門正常啟閉所需的扭力由閥

48、門口徑大小、工作壓力等因素決定，但因閥門廠家加工精度、裝配工藝有所區(qū)別，所以不同廠家生產(chǎn)的同規(guī)格閥門所需扭矩也有所區(qū)別，即使是同個閥門廠家生產(chǎn)的同規(guī)格閥門扭矩也有所差別，當選型時執(zhí)行器的扭矩選擇太小就會造成無常啟閉閥門，因此電動執(zhí)行器必需選擇一個合理的扭矩圍。2.2.5 各組成部分的確定主傳動（減速機構(gòu))：由蝸輪蝸桿副和少齒差行星齒輪減速機構(gòu)組成。最后由輸出軸輸出動力、驅(qū)動閥門的閥桿17。轉(zhuǎn)矩檢測機構(gòu)：采用蝸桿軸向竄動結(jié)構(gòu)，在蝸桿軸端安裝一個輪輻式拉壓傳感器來檢測力矩大小18。開度指示機構(gòu)：用于現(xiàn)場指示閥門開啟程度。行程控制機構(gòu)中空心軸的左端裝有刻度盤19。手電動切換：為全自動切換結(jié)構(gòu)，沒有切

49、換用的手柄，手電動輸入互不干涉20。少齒差輸出機構(gòu)：浮動盤與輸出盤之間留有空位，可避免開啟力矩過小，閥門打不開的問題。3 總體設(shè)計計算3.1 電動機的選擇3.1.1 各運動副的效率少齒差行星齒輪系的效率=0.70.85；蝸輪蝸桿副的效率為=0.40.5(自鎖)，=0.70.75（單頭），=0.70.82（雙頭）；圓柱齒輪副的效率為=0.980.99；軸承的效率為（一對球軸承稀油潤滑），（一對滾子軸承稀油潤滑）。3.1.2 功率的計算輸出軸功率 （3.1）計算電機的功率:取， 則（3.2）（3.3）3.1.3 電機選擇由于該電動裝置要求的功率較低且持續(xù)工作時間較短（十分鐘左右），故電動機選YDF

50、型專用電機。電動機具有體積小、重量輕、起動轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)動慣量小等特點，能保證在閥門啟閉的短時間，提供較高的轉(zhuǎn)矩，使其打的開、關(guān)的緊，動作靈活，運行可靠，能快速準確停車，適用于高溫、潮濕、粉塵電站與某些含有有害氣體的場所工作21。YDF系列電動機系電動閥門裝置配套的專用電動機，其防護型是為封閉自冷式，該電動機采用無風扇、無散熱筋的自冷結(jié)構(gòu)。電動機無出線盒，電機引線直接從端蓋端面引出。電動機的機座、端蓋采用鑄鐵制成，轉(zhuǎn)子采用高電阻率合金，轉(zhuǎn)軸用優(yōu)質(zhì)碳素鋼。電動機只有一種轉(zhuǎn)速（1500r/min），電動機額定功率為0.02530KW，21個功率等級，額定電壓380V，頻率50HZ，電動機的額定為短時運

51、行S2，持續(xù)時間為10min。電機型號為YDF-322-(3)，電動機額定功率，額定轉(zhuǎn)速。圖3.1 電動機外形尺寸圖YDF系列電動機閥門用三相異步電動機（普通型）外形與安裝尺寸如下：E=50，G=23.5，F(xiàn)=8，b7=1.3，h7=5，d2=26.6，M=310，N=180，S=15，S4=16，D=28，R=6，b6=72，P=370，b1=100，b2=100，h=255，L=415，p1=290，引線長l=400。3.2 計算閥桿外徑已知閥桿直徑為，則取空心軸徑為。由功率估算空心軸強度，確定其壁厚：已知輸出功率，最大控制扭矩由空心軸扭轉(zhuǎn)強度公式（3.4）式中 d空心軸外徑，mm； T軸

52、所傳遞的扭矩,；許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，MPa；空心軸的徑與外徑之比，又軸的材料取45鋼，查機械設(shè)計手冊22，2545，取，且已知，代入數(shù)據(jù)計算得，取。3.3 電動蝸輪的推算3.3.1 推算蝸輪孔直徑考慮到蝸輪孔要安裝一個軸承，一個支撐套筒，還有一個鍵。由于該電動裝置結(jié)構(gòu)較緊湊，軸承采用無圈單列滾針軸承RNA型，該處滾針軸承用徑60mm,外徑72mm，寬為25mm；取支撐套筒厚度為10mm；由于其上傳遞的動力較小，鍵可適當取小一點，取鍵，則蝸輪孔直徑3.3.2 推算蝸輪齒根圓直徑由于要保證蝸輪的強度，蝸輪孔到齒根圓的距離取1015mm，故取蝸輪齒根圓直徑，即（3.5）3.4 分配傳動比3.4.1 各傳

53、動機構(gòu)的傳動比圓柱齒輪傳動比一般取35（開式），46（單級減速器），39（單級外嚙合和嚙合行星減速器）；蝸輪蝸桿傳動比一般取580；少齒差行星輪系傳動比一般取10100。取少齒差行星輪系的傳動比，由 （3.6）且 （3.7）得，總傳動比= 83.393.75 （3.8）且已取少齒差輪系傳動比，則第一級蝸輪蝸桿副的傳動比 7.158.24 （3.10）取，蝸桿頭數(shù)，則蝸輪齒數(shù)，將代入（3.5）式得，所以取。3.5 少齒差減速機構(gòu)的設(shè)計與強度校核233.5.1 概述隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，機械化和自動化水平的不斷提高，各工業(yè)部門需要大量減速器，并要求減速器的體積小、重量輕、傳動比大、效率高、承載能力大

54、、運轉(zhuǎn)可靠以與壽命長等。減速器的種類雖然很多，但普通的圓柱齒輪減速器的體積大、結(jié)構(gòu)笨重；普通的蝸輪減速器在大的傳動比時，效率較低；擺線針輪行星減速器雖能滿足以上提出的要求，但其成本較高，需要專用設(shè)備制造；而漸開線少齒差行星減速器不但基本上能滿足以上提出的要求，并可用通用刀具在插齒機上加工，因而成本較低。漸開線少齒差行星減速器具有以下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕；傳動比圍大，N型一級減速的傳動比為10100以上，二級串聯(lián)的減速傳動比可達一萬以上，三級串聯(lián)的傳動比可達百萬以上；效率較高，N型一級減速當傳動比為10100時，效率為8090%；運動平穩(wěn)、噪聲小、承載能力大，由于這種減速器是嚙合傳動，

55、兩嚙合齒輪一為凹齒、一為凸齒，兩者的曲率中心在同一方，曲率半徑有接近相等，因此接觸面積大，使輪齒的接觸強度大為提高，又因為采用短齒制，輪齒的彎曲強度也提高了；結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、成本低；運轉(zhuǎn)可靠，使用壽命長。在本閥門電動裝置中就采用了一級少齒差減速傳動，且采用N型。根據(jù)輸出機構(gòu)的型式不同，可分為十字滑塊式、浮動盤式和孔銷式三種。在少齒差行星減速機構(gòu)中，由于行星輪的軸線是在半徑等于偏心距的圓周上運動，為了把行星輪的運動以等速比傳遞到與輸入軸H同軸線的輸出軸V上去，必須采用一個傳動比等于1的等角速比傳動機構(gòu)，這種機構(gòu)就是輸出機構(gòu)，通常又稱為W機構(gòu)。由上可知，要求W機構(gòu)既能允許有量得徑向位移，又能等

56、速比地傳動。能滿足這種要求的機構(gòu)有雙萬向聯(lián)軸器、十字滑塊機構(gòu)、浮動盤機構(gòu)、平行四邊形機構(gòu)、孔銷式機構(gòu)和零齒差機構(gòu)等。根據(jù)各W機構(gòu)的特點，選取該電動裝置上少齒差行星輪系的輸出機構(gòu)。雙萬向聯(lián)軸器由于其軸向尺寸大，嚴重影響整個減速器的小型化，所以一般不采用這種型式的輸出機構(gòu)；浮動盤式輸出機構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)簡單，裝配方便，摩擦損失少，并且承載能力較十字滑塊式大，但成本比十字滑塊式高；孔銷式機構(gòu)一般用于連續(xù)運轉(zhuǎn)的較大功率傳動；零齒差機構(gòu)在輸出機構(gòu)中的零件數(shù)量最少，構(gòu)造最簡單，軸向尺寸最小并且制造方便成本低，但其效率比孔銷式低；十字滑塊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，裝配方便，所以一般在輕載、小功率或低速、不連續(xù)

57、運轉(zhuǎn)的條件下常常采用這種機構(gòu)。由以上各輸出裝置的特點與該電動裝置的工作狀況選定輸出機構(gòu)為十字滑塊機構(gòu)。3.5.2 少齒差齒輪副的幾何計算步驟1齒數(shù)差N型減速器常用的齒數(shù)差14。查表知，如齒數(shù)差增大，減速器的徑向尺寸雖增大一些，但轉(zhuǎn)臂軸承上的載荷可降低很多；并且由于齒輪直徑的增大，可選用較大的轉(zhuǎn)臂軸承，從而可使軸承的壽命得到顯著提高；此外，對減速器的效率、散熱條件等也有了改善。因此當傳遞較大的轉(zhuǎn)矩時，宜選用較大的齒數(shù)差；當傳遞的轉(zhuǎn)矩較小時，可采用較少的齒數(shù)差?，F(xiàn)取齒數(shù)差2齒數(shù)齒輪和外齒輪的齒數(shù)由傳動比和齒數(shù)差決定；并且齒輪的齒數(shù)應(yīng)大于某一數(shù)值，若小于表中的齒數(shù)，而時，則應(yīng)用式子驗算。已取傳動比且

58、，由計算得。3模數(shù)模數(shù)的大小應(yīng)根據(jù)輪齒的強度或徑向尺寸確定。4分度圓壓力角一般采用壓力角，也可采其用它的角度。5齒頂高系數(shù)本電動裝置中少齒差齒輪采用短齒制的齒輪，故齒頂高系數(shù)取。6變位系數(shù)外齒輪的變位系數(shù)取，外齒輪的變位系數(shù)取。7插齒刀的選擇在VB程序中已經(jīng)驗算過插齒刀各個參數(shù)，各參數(shù)如下：插齒刀的齒數(shù)，變位系數(shù)，齒頂高系數(shù)，齒頂圓直徑。3.5.3 漸開線少齒差行星傳動的強度計算所設(shè)計的電動裝置既要有足夠的強度，又要結(jié)構(gòu)緊湊；因此在設(shè)計時，除按嚙合原理選擇有關(guān)參數(shù)外，還要對一些主要零件進行強度計算。少齒差行星傳動的主要失效形式有：輪齒的折斷；十字滑塊輸出機構(gòu)的過早磨損；轉(zhuǎn)臂軸承的疲勞破壞。 3

59、.5.3.1 少齒差輪齒的強度計算輪齒的彎曲強度計算公式為 （3.11）式中 齒根彎曲應(yīng)力；MPa；分度圓上的圓周力，N；齒形系數(shù)；關(guān)于彎曲應(yīng)力的輪齒載荷分配系數(shù)；使用系數(shù)；動載荷系數(shù)；關(guān)于彎曲應(yīng)力的齒寬載荷分布系數(shù)；許用齒根彎曲應(yīng)力，MPa；上式是驗算公式，設(shè)計時可令齒輪的寬度b與外齒輪的分度圓直徑d1的比值為齒輪的寬度系數(shù)即,在少齒差減速器常取=0.10.2，把上式和的關(guān)系代入上式，得 （3.12）式中 T1外齒輪傳遞的扭矩,；齒寬系數(shù)；查表得，且代入公式得取少齒差行星輪幾何尺寸由已編好的VB程序計算，其結(jié)果：，；，。3.5.3.2 十字滑塊機構(gòu)的強度計算該機構(gòu)的主要破壞形式是過早的磨損。

60、為了避免過早磨損，作用在榫和槽的 單位工作面積上的應(yīng)力應(yīng)低于許用值。假設(shè)應(yīng)力按下圖所示的三角形分布，圖中長度與榫和槽的側(cè)面間隙的大小以與邊緣的磨損程度有關(guān)24。在最不利的情況下，可取，又因偏心距，所以可列出轉(zhuǎn)矩平衡方程，求解出最大應(yīng)力，而進一步的出強度條件為 （3.13） （3.14）式中 D浮動盤的外直徑，mmh榫的工作高度，mm浮動盤傳遞的轉(zhuǎn)矩，許用應(yīng)力，已知數(shù)據(jù)，查表得代入公式得故該輸出機構(gòu)強度滿足要求。3.5.3.3 轉(zhuǎn)臂軸承的校核轉(zhuǎn)臂軸承是漸開線少齒差行星傳動中的一個薄弱環(huán)節(jié)，其原因是：作用在行星輪上的力完全由它承受，而轉(zhuǎn)臂軸承又裝在輸入軸上，轉(zhuǎn)速很高，因此轉(zhuǎn)臂軸承處于高速重載下工作