盲板閥啟閉機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)原理分析

邊策 歐陽(yáng)長(zhǎng)永 梁祎晨 葛新章

摘要：盲板閥是工業(yè)管路系統(tǒng)控制中采用的一種典型閥門產(chǎn)品，主要用于管路系統(tǒng)的封閉和無(wú)障礙疏通控制。依據(jù)給定的技術(shù)指標(biāo)和設(shè)計(jì)參數(shù)，研究盲板閥的啟閉原理，確定盲板閥啟閉機(jī)構(gòu)的總體布局和運(yùn)用方案。

Abstract： Blind valve is a typical valve product used in industrial pipeline system control. It is mainly used in the closure and barrier-free dredge control of pipeline system. According to the given technical index and design parameters， the opening and closing principle of the blind valve is studied， and the overall layout and application scheme of the opening and closing mechanism of the blind valve are determined.

關(guān)鍵詞：機(jī)械;盲板閥;啟閉機(jī)構(gòu);結(jié)構(gòu)原理

Key words： mechanical;the valve;opening and closing mechanism;structure principle

中圖分類號(hào)：TH134? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）11-0101-02

1? 盲板閥結(jié)構(gòu)

盲板閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

2? 盲板閥啟閉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算

2.1 盲板閥的啟閉機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)過(guò)程

盲板閥的啟閉過(guò)程：處于關(guān)閉狀態(tài)下進(jìn)行打開操作，首先，推力型防爆電裝工作產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，通過(guò)夾緊推桿上的萬(wàn)向節(jié)傳遞給推桿套，推桿套與絲母焊接在一起，通過(guò)絲母把轉(zhuǎn)矩傳遞給絲桿從而控制絲桿在推桿套中的長(zhǎng)度，使夾緊推桿伸長(zhǎng)，這時(shí)推桿頭推動(dòng)大齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)。然后，同理翻板推桿電裝產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，通過(guò)夾緊推桿上的萬(wàn)向節(jié)傳遞給推桿套，推桿套與絲母焊接在一起，通過(guò)絲母把轉(zhuǎn)矩傳遞給絲桿從而控制絲桿在推桿套中的長(zhǎng)度，使夾緊推桿縮短，帶動(dòng)閥板繞著最上邊的絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，通孔板轉(zhuǎn)到盲孔板的位置通過(guò)控制電裝停止（有限位塊作保障，轉(zhuǎn)動(dòng)到限位塊的位置也會(huì)自動(dòng)停止），最后夾緊推桿實(shí)現(xiàn)夾緊功能。

2.2 盲板閥的啟閉機(jī)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)要求

2.2.1 夾緊推桿的設(shè)計(jì)要求

根據(jù)計(jì)算結(jié)果得知閥門密封處接觸作用力F=223461N，分到三個(gè)絲桿上每個(gè)絲桿的軸向力F=74487N，利用軸向力設(shè)計(jì)計(jì)算螺母絲桿螺旋副并進(jìn)行校核，通過(guò)螺旋副的轉(zhuǎn)矩計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩，對(duì)大小齒輪嚙合強(qiáng)度進(jìn)行校核。

2.2.2 翻板推桿的設(shè)計(jì)要求

根據(jù)閥板的質(zhì)量m=222.9kg，軸座中心到翻板銷軸中心的距離為312.5mm，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為79.6°等參數(shù)確定翻板推桿軸向力以及轉(zhuǎn)矩，從而設(shè)計(jì)計(jì)算絲桿螺母并進(jìn)行校核，完成對(duì)翻板電裝的選型。

3? 夾緊推桿的詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.1 螺桿的計(jì)算

3.1.1 螺桿強(qiáng)度的計(jì)算

強(qiáng)度校核公式：

其中扭矩：

查手冊(cè)，45鋼，σs=355MPa

查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，d1=39mm，故

滿足強(qiáng)度要求。

3.1.2 穩(wěn)性的計(jì)算

螺桿穩(wěn)定性條件為：

臨界載荷Fcr可按歐拉公式計(jì)算，即

螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑：

螺桿的工作長(zhǎng)度：

l=200mm

查表，μ取0.75（兩端不固定）。

螺桿的柔度：

因?yàn)棣藄<40，所以不需要穩(wěn)定性校核。

3.2 大齒圈和小齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算

齒輪選用45，小齒輪齒數(shù)為200，模數(shù)為6。

大小齒輪幾何尺寸如表1所示。

3.3 夾緊松開的總時(shí)間

夾緊推桿工作的直線距離為450mm，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為37.2°，半徑為720mm。弧長(zhǎng)公式：

其中：n為圓心角度數(shù)，r為半徑。則：

螺桿每分鐘伸長(zhǎng)或縮短的距離l=216mm，所以?shī)A緊的時(shí)間：

同理松開的時(shí)間t2=2.17min，總時(shí)間t=t1+t2=2.17+2.17=4.34min。

4? 翻板推桿的詳細(xì)設(shè)計(jì)

根據(jù)閥板的質(zhì)量m=222.9kg，軸中心之間的距離為312.5mm，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為79.6°等參數(shù)確定翻板推桿軸向力以及轉(zhuǎn)矩，從而設(shè)計(jì)計(jì)算螺桿螺母并進(jìn)行校核，完成對(duì)翻板電裝的選型。

4.1 螺桿強(qiáng)度的計(jì)算

強(qiáng)度校核公式：

式中：[σ]為螺桿材料的許用應(yīng)力（MPa），[σ]=。

查手冊(cè)，45鋼，σs=355MPa

查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，d1=39mm，故

滿足強(qiáng)度要求。

4.2 推桿電裝的選擇

4.2.1 電裝的選擇

已知翻板推桿電裝需要提供的最小轉(zhuǎn)矩T=266N·m，所以電裝選擇Z30T-18/80B。

4.2.2 翻板總時(shí)間

翻板推桿工作的直線距離為399mm，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為79.7°，半徑為312.5mm?；￠L(zhǎng)公式：

其中：n為圓心角度數(shù)，r為半徑。則

螺桿每分鐘伸長(zhǎng)或縮短的距離：

l=18×12=216mm

所以翻板的時(shí)間：

盲板閥完成一次閥門開啟的總時(shí)間6.34min，開啟與關(guān)閉是一個(gè)相反的過(guò)程，開啟是轉(zhuǎn)動(dòng)閥板使通孔板與左右閥體相連;關(guān)閉則是轉(zhuǎn)動(dòng)閥板使盲孔板與左右閥體相連，關(guān)閉一次所需要的時(shí)間也為6.34min。

5? 結(jié)語(yǔ)

①盲板閥結(jié)構(gòu)新穎、重量輕、體積小、操作方便、動(dòng)作迅速、性能絕對(duì)可靠。廣泛應(yīng)用在冶煉設(shè)備以及大型鑄造鍛造上。主要分析了盲板閥的啟閉機(jī)構(gòu)工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及其運(yùn)動(dòng)特性，提出了啟閉機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方案。②根據(jù)傳動(dòng)特點(diǎn)確定了大齒圈小齒輪的幾何參數(shù)，為了保證輸出轉(zhuǎn)矩選取了電裝，確保傳到推桿的轉(zhuǎn)矩滿足推桿的需求。③分析傳動(dòng)絲桿的傳動(dòng)特點(diǎn)，確定了左右絲母不同的旋向的結(jié)構(gòu)，完成了小齒輪上轉(zhuǎn)矩到軸上轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)換。④計(jì)算了啟閉機(jī)構(gòu)中夾緊推桿、翻板推桿幾何參數(shù)，確定了絲桿直徑并進(jìn)行了強(qiáng)度校核。

參考文獻(xiàn)：

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