论文

2008年第5期　　　　　　　　　　　　　　　　　阀　　　门

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文章编号:100225855(2008)0520017201

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　　

Airoperatedplunger2typestraighttravelingorganizationhandwheelorganizationXUXin

(WuxiInstituteofAbstract:Introducedtheairscheduleorganizationhandwheelorganizationofsystem.Keyw;actuator;handwheel1　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q=9,螺旋升角γ=23°57′45″,蜗杆蜗轮模数m=5,蜗轮齿数z2=2a/m-q=31,传动比i=z2/z1=7175,

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)

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。

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S=F=

4

πD4

σ——拉应力,MPaa—

π(D1-D22)

b-b环向截面的当量应力σob为

图6　

薄壁袖管用试验装置

22στ019[σ]ob=mb+3b≤

σa=

2

σ式中　——弯曲应力,MPamb—

σmb=

3114D1L12

τ——剪应力,MPab—

τb314图7　阀体端部尺寸

311411

312　螺栓数量

,卡环内端面所受剪

τK=τ

π(D1+2h)L2≤[]

4　结语

πD4A式中　N———[σ——螺栓材料的许用应力,MPab]—

N=

A———螺栓截面积,mm2

2

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

σ019[σoa=σma+σa≤b]tσ式中　——弯曲应力,MPama—

σma=2

S

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〕　GB150-1998.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:2008106110)

(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:2008103121)