阀门电动装置的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 单位代码 2 学 号 080105651 分 类 号 密 级 毕业设计说明书 阀门电动装置的设计 院（系）名 称 工学院 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 指 导 教 师 2012 年 5 月 6 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 阀门电动装置的设计 摘要 阀门是管道系统中的重要部件。 阀门电动装置是实现阀门程控、自控和遥控不可缺少的驱动设备，其运动过程可由行程、转矩或轴向推力的大小来控制。 它是用来截断或调节管道系统中介质流量的为了减轻运行人员的体力劳动强度在各个部门中已经广泛使用电动阀门，电动阀门是由阀门电动装置和阀门本体共同组成的。阀门电动装置有时也称阀门驱动器，阀门控制器，后来统一称为电动装置。 电动装置从五十年代就开始广泛用于各个工业部门中，但它的主要只是代替人力去操作那些大口径的阀门，因此技术要求简单在使用时大多还需人力进 行辅助操作。从六十年代，我国各个工业部门开始应用自动控制技术和电子计算机应用对电阀门提出了新的要求，为此、开始制造并在各个工业部门中应用了一些新型的，能适应自动化要求的阀门装置。电动阀门是由阀门电动装置和阀门组合成一体的管道附件。它可以接受运行人员或自动截断或调节管道中的介质流量。电动装置和阀门本身都是独立的部件。为保证电动装置的工作性能良好，除了必须有良好的阀门电动装置外，还应使二者能很好地协调工作。在电站中通常需要配用电动装置的阀门有闸阀、节止阀、蝶阀和球阀等。 这次设计阀门电动装置，我们根据阀门电动装 置的实际应用情况，参考一些其它资料来设计，由于我们的工作不够深入，实践经验不足，错误之处还望各位老师指正。 关键词 ：阀门；电动装置；驱动器 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 ua i he is an in is a to of of be or It is to or in in to of in is of is as as 950s in its to of so in of of of a of in of of by It in or or In to of a to In 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of on of is of in 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 1 绪论 . 1 2 设计任务书 . 2 . 2 . 2 3、拟定传动方案 . 3 4、电动机的选择、传动系统运动和动力参数的选择 . 5 . 5 择电动机容量 . 5 . 5 . 5 轴的功率 . 5 . 6 5 传动零件的设计计算 . 7 择蜗杆传动类型 . 7 择材料 . 7 齿面接触疲劳强度进行设计 . 7 2 . 7 . 7 . 7 . 7 H . 8 . 8 杆与蜗轮的主要参数及几何尺寸 . 8 . 8 . 8 . 9 . 9 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 . 9 6 轴的设计和计算 . 11 动机轴设计 . 11 . 11 . 13 图 6. 13 . 13 弯矩图，如图 6. 13 转矩图 如图 6. 14 核轴的强度 . 14 轮轴的设计 . 16 轮轴的受力分析及强度校核 . 16 7 键及轴承的选择校核 . 20 动机轴上的键由电动机轴直径选择 . 20 核蜗杆轴轴承寿命 . 20 核涡轮轴轴承强度 . 21 8 箱体设计 . 22 体的壁厚及其结构尺寸的确定 . 22 承座联接螺栓凸台结构尺寸的确定 . 22 盖顶部外表面轮廓的确定 . 23 面位置及箱座高度的确定 . 23 体结合面的密封 . 24 油沟的形式和尺寸 . 24 体应该有良好的结构工艺性 . 25 造工艺性 . 25 械加工工艺性 . 25 体结构尺寸的确定 . 25 设计总结 . 27 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 致谢 . 28 参考文献 . 29 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪论 阀门是石油、化工、电站、长输管线、宇航以及海洋采油等国民经济各部门不可缺少的流体控制设备。上述工业的发展和需要，推动了阀门工业的发展。近年来，在满足各方面高参数新要求的同时，对阀门的结构、材料和生产工艺等方面，对如何做到更好地提高性能、可行性及降低成本等也予以密切关注。因此，对阀门要求进一步严 格控制内在质量阀门电动装置是实现阀门程控、自控和遥控不可缺少的驱动设备，其运动过程可由行程、转矩或轴向推力的大小来控制。由于阀门电动装置的工作特性和利用率取决于阀门的种类、装置工作规范及阀门在管线或设备上的位置 。 自 80年代我国改革开放至今，我国的化工行业得到了长足的发展，发生了翻天覆地的变化，化工设计行业也随之发生了很大的变化。由于国外先进技术的不断引进及国内化工技术开发力度的不断加大，化工产品种类不断增多，品种越来越齐全 工设计行业对阀门制造业的要求也越来越高，尤其是对阀门的性能 的可靠性、耐用性等要求越来越高 。电动阀门广泛应用于市政和工矿企业的给排水系统，电动阀门由电动装置，阀门本体，连接附件和控制箱等组成，电动阀门一般是由给排水专业选型的，给排水专业技术人员 在工程设计时须对阀门的电动装置提出具体的功能要求，在实际工程中经常会发生在现场安装时，阀门电动驱动装置与控制系统冲突不匹配的现象。这通常是由于在确定电动装置的功能需求时有不合理或是不完善的地方。阀门电动装置一般由下列部分组成：专用电动机减速机构，用以降低电动机的输出转速；行程控制机构，用以调节和准确控制阀门的启闭位置；转矩限制 机构，用以调节转矩并使之不超过预定值；手动、电动切换机构，进行手动或电动操作的连锁机构；开度指示器，用以显示阀门在启闭过程中所处的位置。其中，行程控制机构、转矩限制机构、手动、电动切换机构及开度指示器等合称为电动执行器。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 设计 任务书 设计题目 输出力矩 输出速度 工作时间 阀门 电动装 置 0r/5年 作条件 阀门 电动装置载荷平稳，工作允许误差为 5%每年按 300个工作日计算，使用期限为十年，大修 4年单班，工厂小批量生产。 计工 作量 每个学生应完成： 装配图一张（ 零件图 3张。 设计说明书 1份 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3、 拟定传动方案 确定传动 传动方案， 传动装置总传动比 为 50，输出速度 30r/选用同步转速为 1500或 1000r/传动装置总传动比为 ， 根据这个传动比及工作条件 订出图示两种 方案 . 图 3文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 3案 3于齿轮传 降速比不大，致使降速过小，整个传动装置的结构尺寸过大，达 不到降速要求，而且还不利于在以后的 设计中加入控制装置。 方案 3凑，降速传动由于采用了蜗轮蜗杆所以能够实现较大的降速传动，满足使用要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4、 电动机的选择、传动系统运动和动力参数的选择 动机选择 目前 用于电动装置的电动机绝大多数都是阀门专用电动机。这主要由于阀门专用 电动机的结构简单、效率高、运行可靠和价格低廉选用 相异步电动机。 择电动机容量 w/ v/1000 = 12 2 式中 1是轴承的传动效率 , 2是蜗杆传动效率其大小分别为 , 由于已知 T= n=30r/=9550P/n 得 ： 定电动机的转速 0r/轮为： =50 i1 0 30=1500r/ 阀门专用电机 设计手册选择电动机型号为： 定公率 p/步转速 n 满载转速 启动转距 最大转矩 500r/440r/ 2 算运动和动力参数 轴的功率 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轴的输入功率： p1= 01=轴的输入功率： 2= 各轴的转矩 电动机输出转矩： 550 轴的输出转矩： 轴的输出转矩： 2i 蜗 =50= 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 传动零件的设计计算 择蜗杆传动类型 根据 10085用圆弧圆柱 蜗杆（ 择材料 考虑到蜗杆传递功率不大 并对 重量及结构尺寸无特殊要求， 速度只是中等故蜗杆用 45钢，因希望效率高一些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火、硬度为 45轮用铸锡磷青铜 了节约贵重的有色金属仅齿圈用青铜制造而轮芯，用灰铸铁 造 齿面接触疲劳强度进行设计 根据闭式蜗杆传动设计准则先按齿面接触疲劳强度进行设计再校核齿根弯曲疲劳强度由式传动中心距： A 2K ZT 定作用在蜗轮上的 转矩 取效率 = 确定载荷 K 因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数 1，机械设计 270页查表 11A=于转速不高，冲击不大，可取 K= 确定弹性影响系数 因选用的是铸锡青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故 60 定接触系数 先假设分度圆直径 d1/a=图 11查得 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 定许用接触应力 H 根据蜗轮材料为铸锡青铜 属铸造膜，蜗杆螺旋齿面硬度 45从表 11 H=268应力循环次 寿命系数 则 算中心距 由 ， 取 a=125i=50 从表 11m=4，蜗杆分度圆直径 4。这时 d1/a=图 11Z ，因此以上计算结果可用。 杆与蜗轮的主要参数及几何尺寸 杆 轴向齿距 = 直径系数 q=11； 齿顶圆直径 1=52 齿根圆直径 度圆导程角 r=511 24 ； 蜗杆轴向齿厚 12 蜗轮 蜗轮齿数 0；变位系数 + 验算传动比 i = z2/0；传动比误差为 0 蜗轮分度圆直径 d2=m4 50=200轮喉圆直径 200+25= 210轮齿根圆直径 188文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 蜗轮咽喉母圆半径 核齿根弯曲疲劳强度 2 2121 . 5 3 F F a Yd d m 当量齿数 由此 ， 根据 + 表 11旋角系数 许用弯曲应力 F F F 从表 11 F=56命系数 满足弯曲强度。 度等级 公差和表面粗糙度的确定 考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器，从 10089 1988 圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择 8级精度，侧隙种类为 f，标注为 8f 10089 1988。 平衡核算 由于摩擦损耗的功率 (1 )，则产生的热流量为1 1 0 0 0 (1 )P P 蜗杆传递的功率 以自然方式2 ()d o aS t t d 箱体 的表面传热系数，可取 21 5 / ( )d W m C ； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 S 内表面能被论化油所飞溅到，而外表面又可为周围空气所冷却的箱体表面面积，单位为 S=0.5 t 油的工作温度，可取 65； 周围空气的温度，常温情况可取 20； 按热平衡条件12 ，可求得在即定工作条件下的油温 1 0 0 0 (1 ) 1 0 0 0 (1 0 . 7 2 )2 0 5 7 . 31 5 0 . 5Oa t 两轴承的轴向力分别为 2+A= 2= 2， 只需校核轴承 1 的寿命 计算轴承 1 的当量载荷 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 由 o=5200=表 11 e=1=e，故 X=1， Y=0，则当量动载荷 为 轴承在 以下工作，查表 8 ，查表 8载荷系数 ，轴承 1 的寿命为 h，故轴承寿命足够 核涡轮轴轴承强度 计算轴承的轴向力 由表 11 7213C 轴承得 C=69800N,5200N。由表9的 7213C 轴承内部轴向力计算公式，则轴承 1、 2 的内部轴向力分别为 外部轴向力 A= =2 则两轴承的轴向力分别为 1+A= 1=算当量动载荷 由 o=5200=表 11 e=1=e，故 X=1， Y=0，则当量动载荷为 由 o=5200=表 11 e=2=e，故 X=Y= 轴承 2 当量动载荷为 校核轴承寿命 因 故轴承寿命足够 8 箱体设计 电动装置箱体起着支承和固定轴系零件 、保证轴系 运转精度、良好润滑及可靠密封等重要作用。设计箱体结构，应保证有足够的刚度和良好的工艺性。 箱体要有足够的刚度 ， 箱体的刚度不够，会在加工的过程中产生不允许的变形，从而引起 轴承座孔中心线歪斜，在传动中产生偏载，导致运动副加速磨损，影响电动装置以及减速器正常工作。而箱体的刚度主要 取决于箱体的壁厚、轴承座螺栓连接的刚度和肋板的尺寸。 体的壁厚及其结构尺寸的确定 箱体要有合适的壁厚。对于铸造箱体，壁厚应该满足壁厚最小厚度要求， 同时壁 厚应尽可能一致，并采用圆弧过渡。铸造箱体壁厚与结构尺寸可以参考机械设计课程设计表 5接箱体多由钢板 成。本设计中 结合 闸阀电动装置 工作条件，我们可以选铸造的箱体。轴承座承受较大的载荷，应该较高的刚度。轴承座孔采用凸缘式轴承端盖，其厚度可以参考机械设计手册。为了进一步提高轴承座刚度，我们可以设置外置式支撑肋板。为了保证 蜗杆传动的啮合质量 ，大端盖与箱体采用7盖内部可设置肋板，以提高刚度。端盖上面装有起盖螺钉，以方便拆卸。 承座联接螺栓凸台结构尺寸的确定 (1)轴承座联接螺栓位置的确定 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 为了提高剖分式箱体轴承座处的联接刚度，座孔两侧的 联接螺栓应该尽量靠近， 轴承座凸台上面的螺栓孔德间距 s 不应过小，否则螺栓孔容易与轴承端盖螺栓孔或箱体轴承座的输油沟相干涉，造成漏油和油沟失去供油作用。 （ 2） 凸台高度 h 的确定：凸台高度应该能够保证安装时有足够的空间，高度 h 可以根据最大的那个轴承座孔旁联接 螺栓的中心线位置和保证装配时有足够的空间用作图法来确定，为了加工方便，各轴承座凸台高度应尽量一致，并按最大轴承座凸台高度来确定。考虑铸造拔模，图胎侧面的斜度可以取 1:20。 盖顶部外表面轮廓的确定 对于铸造箱体，箱盖顶部外轮廓常以圆弧和直线组成。大齿轮一侧的箱盖外表面圆弧半径 R，一般与大齿轮成同心圆。 R= 12a ， 大齿轮齿顶圆直径， 1 为箱盖壁厚， 1 为内壁到齿顶圆的距离， 查机械设计手册表 5齿轮一侧，可以轴心为圆心，以 R 为半径画出圆弧作为箱盖顶部的部分轮廓，一般情况下 大齿轮轴承座凸台均处于箱盖圆弧的内侧。由于高速轴上面齿轮较小，所以在高速轴一侧，用上面的公式求得的数据往往会使小齿轮轴承座凸台超过箱盖圆弧。一般最好使小齿轮轴承座凸台在箱盖圆弧内，这是可以取圆弧半径R 大于 小齿轮轴心到凸台处的距离，半径 R 圆心可以不在轴心上）。 面位置及箱座高度的确定 由于减速器的传动件速度 v 12m/s,因此采用浸油润滑，所以箱体内部应该有足够的油，以保证充分润滑。 为了避免传动零件转动时将沉积在油池底面的污物搅起，造成齿面磨损，应该使大齿轮的齿顶圆距箱底内部的距离大于 齿轮中心距离箱底内壁 +(30座高度 H+(30 +(35) 为箱座壁厚。选定一个 ，再结合浸油深度作图，就可以确定油面高度。 有了油面高度，就可以计算 出箱体的贮油量，为了保证润滑和散热，应该按照传动功率大小进行计算。单级减速器每传递 1功率， 需油量 v=(3（油的粘度低，用小值：油的粘度高，即用大值）。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 体结合面的密封 为了保证箱盖与箱座结合面的密封，常在结合面上面涂密封胶，常用的密封胶有 601 密封胶， 7302 密封胶以及液体尼龙密封胶等（为了保证轴承与座孔的配合精度，在接合面上不允许用加垫片的方法来密封）。为了保证密封，箱盖与箱座凸缘联接螺栓间距 也不宜过大，一般为 150 200尽量均匀布置。 另外，对接合面的几何精度和表面粗糙度应有一定的要求，其表面粗糙度应不大于 m，密封要求高的 表面要经过刮研。为了提高密封性，可在箱座凸缘上面铣出回油沟，使渗入 接合面上面的有可以沿回油沟的斜槽重新流回箱体内部，回油沟尺寸与导油沟尺寸一致。 油沟的形式和尺寸 当轴承利用箱内传动件飞溅起来的润滑油润滑时，通常在箱座的剖分面上开设导油沟，在箱盖上制出斜口，使飞溅到箱盖内壁的油经过斜口流入导油沟，再经轴承段盖上的导槽流入 轴承。 由于机械加工油沟加工方便，油流动时的阻力较小，我们就采用机械加工油沟。 图 8油沟尺寸及形状 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 a 5 8b=6 10c=3 5体应该有良好的结构工艺性 造工艺性 （ 1） 考虑到液态金属流动的畅通性，力求铸件结构简单，且壁厚不可太薄，最小壁厚可以参考机械设计课程设计附表 1了避免因为冷却不均匀而造成的内应力裂纹和缩孔，结构变化不出现金属局部累积，倾斜面不宜 制成锐。铸件各部分的壁厚应力求均匀，尺寸变化平缓过渡，内外转折处应有铸造圆角。铸造过渡斜度，铸造内外圆角等尺寸可参考机械设计课程设计附表 1附表 1 （ 2） 为了便于制模、造型，铸件外形应力求简单、统一（个轴承座凸台高度应该一致）。为了造型时拔模方便，铸件表面沿拔模方向上有孤立的突起结构时，应该尽量连成一体，以简化拔模过程。 （ 3）铸件还应尽量避免出现狭缝，因这时砂型强度差，在取模和浇注时容易形成废品。 械加工工艺性 （ 1）设计 箱体结构形状，应尽可能减少机械加工面积，以提高劳动生产 率，并减少刀具磨损。其次，为了保证加工精度和缩短加工时间，应尽量减少在机械买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 加工过程中道具的调整次数。同一轴线上的两个轴承座孔直径应尽量一致，以便于镗孔和保障镗孔精度。各个轴承孔外端面都应在同一平面上面。 （ 2）箱体的任何一个加工面都要与非加工面严格分开，不使它们在同一个平面上。支撑螺栓头部或螺母的支撑面，采用凹下结构。 体结构尺寸的确定 主要的结构尺寸可以由上面的数据确定，其他的结构和尺寸可以适度的类比同类的零件，用经验设计。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 设计总结 随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战毕 业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的认识太片面了。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己知识还是比较欠缺，自己要学习的东西还有很多，以前老觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我们才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己的综合素质。 在这次的毕业设计中也使我们的同学关系更进一步，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。 不管学会的还是学不会的，的确 觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何下手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值，有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现时两回事，所以我们认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 致谢 毕业设计终于完成，在毕业设计和论文撰写期间，我得到了指导老师李长诗的精心指导，李老师治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野开阔，为我营造了一个良 好的精神氛围，使我树立了严格要求的学习态度，感谢我的导师，原谅我出来时的无知，在学术上给我耐心的指导，在做人上给我积极的