基于Pro/E5.0的阀门控制器结构设计

随着工业自动化的发展,传统的手工机械调节的方式在许多场合已不再适用,要实现管网系统的工业自动化管理,离不开自动阀门这个管网系统中的执行机构。

阀门的种类也很多,下面的模型是其中一种——球阀,如图1所示。

图1球阀

由于阀门的应用非常广,手工机械调节的方式在许多场合已不再适用,本设计能够在较安全的情况下工作,而且效率提高了,倍,故设计智能阀门控制装置具有实际的意义。电动执行器是工业过程控制系统中一个十分重要的现场驱动装置,其能源取用方便、安装调试简单,在电力、冶金、石油、化工等工业部门得到越来越广泛的应用。

2原理

阀门控制器由电动机驱动,通过蜗轮蜗杆减速,带动空心输出轴转动。在该减速箱中,具有手动/自动机构(手动机构可独立进行操作)。当切换手柄处于手动位置时,操作手轮,带动空心输出轴转动。当电动操作执行机构时,手动机构处于断开状态,由电动机驱动空心输出轴。

传骰构的结构详如图2所示。

图2传动机构结构图

3涡轮蜗杆设计

饔诖舜Φ奈下治细擞刑厥獾囊求,故自己设计并进行校核(此处用专用软件进行设计)。设计的蜗杆仅仅是螺旋部分。

根据库存材料的情况,并考虑到蜗杆传动传递的功率不大,速度中等,但蜗杆在传动中起到相当重要的作用,故蜗杆用45Cr;因希望效率高些,耐磨性好鳎故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为45—55HRC。蜗杆用ZCuSn10P1,金属膜铸造。

设计完成后的模型如下图3:

图3蜗杆蜗杆

各个参数如下:

蜗杆输入功率:8.05kW

蜗杆类型:阿基米德蜗杆(ZA型)

蜗杆转速n1:1460r/min

蜗轮转速n2:73r/min

∈褂檬倜:8000小时

理论传动比:20

蜗杆头数z1:2

蜗轮齿数z2:40

实际传动比i:20

************蜗杆蜗轮材料************

∥细瞬牧希40Cr

蜗杆热处理类型:淬火

蜗轮材料:ZCuSn10P1

蜗轮铸造方法:离心铸造

疲劳接触强度最小安全系数SHmin;1.1

弯曲疲劳强度最小安全系数SFmin;1.2

转速系数Zn:0.749

寿命系数Zh;1.21

材料弹性系数Ze:147N^0.5/mm

蜗轮材料接触疲劳极限应力σHlim:425N/mm^2

蜗轮材料许用接触应力[σH]:349.914N/mm^2

蜗轮材料弯曲疲劳极限应力σFlim:190N/mm^2

蜗轮材料许用弯曲应力[σF]:158.333N/mm^2

************蜗轮材料强度计算************

蜗轮轴转矩T2:842.493N.m

蜗轮轴接触强度要求:m^2d1≥1161.145mm^3

模数m:5mm

蜗杆分度圆直径d1:90mm

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