閥門電動裝置的設(shè)計(jì)目的

閥門電動裝置及其技術(shù)在我國的發(fā)展已有40 多年的歷史,作為一種機(jī)電產(chǎn)品其機(jī)械部分無論是設(shè)計(jì)還是制造均日趨成熟, 其使用方式也被人們接受,其使用范圍也從工業(yè)閥門擴(kuò)大到某些非閥門類專用設(shè)備。

上世紀(jì)80 年代中期,上海某大型設(shè)備制造廠在國內(nèi)首先將閥門電動裝置用于火電機(jī)組給煤機(jī)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(shí)工作制、行程控制精確、位置指示直觀、用于保護(hù)的轉(zhuǎn)矩控制機(jī)構(gòu)可靠、手動機(jī)構(gòu)能保證應(yīng)急人工操作等諸多特點(diǎn)。回顧二十年的使用情況,閥門電動裝置基本能滿足給煤機(jī)的動作與控制要求。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前國內(nèi)已有數(shù)家給煤機(jī)制造企業(yè)對閥門電動裝置有一定數(shù)量需求。通常選用的電動裝置輸出轉(zhuǎn)矩在300～600N·m 之間,輸出轉(zhuǎn)速在12～36r/ min ,電器控制上無特殊要求。

設(shè)計(jì)目的：
目前國內(nèi)閥門電動裝置生產(chǎn)廠家的多回轉(zhuǎn)產(chǎn)品手/ 電動切換型式基本是“半自動優(yōu)先”式,即當(dāng)需要手動時(shí)應(yīng)先按下切換手柄使電動裝置進(jìn)入手動狀態(tài),電動操作時(shí)切換手柄會自動復(fù)位。由于電動裝置在給煤機(jī)上安裝位置較高(一般為3～4m 或更高,見圖1) 且無操作平臺,因此用戶要求將電動裝置手動用手輪改為鏈輪, 即必要時(shí)通過金屬掛鏈完成手動操作。
這種常規(guī)型式閥門電動裝置的手動與手/ 電動切換機(jī)構(gòu)在給煤機(jī)上的使用存在下列問題:
(1) 300～600N·m 輸出轉(zhuǎn)矩多回轉(zhuǎn)電動裝置的手電動切換機(jī)構(gòu)多設(shè)置在輸出軸上(亦稱在低速軸上) ,帶載荷切換(如被驅(qū)動設(shè)備卡阻電動裝置輸出軸轉(zhuǎn)矩增大) 比較困難,用繩索拉動手柄在這種極限情況下是無法完成手/ 電動切換的,這樣會直接影響電動裝置手動操作的可靠性。
(2) 低速軸手/ 電動切換機(jī)構(gòu)的電動裝置其手輪直接與輸出軸連接,因此手動時(shí)的手輪力相對大。在產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用中允許設(shè)增力力臂來完成瞬間的手動啟閉操作,用鏈輪操作會顯得手動力過大。
(3) 閥門電動裝置初期用在給煤機(jī)時(shí)其手/ 電動切換手柄處是用金屬鏈拉動,但金屬鏈重量過大常使切換手柄無法自動彈回到電動位置,因此將金屬鏈更換為繩索。由于繩索的耐高溫與抗老化性能較差所以又是使用故障的隱患。
綜上所述,常規(guī)型閥門電動裝置的手動機(jī)構(gòu)還不能完全適合給煤機(jī)。解決這一問題的理想方法是研制出“全自動”手/ 電動切換型式的專用多回轉(zhuǎn)閥門電動裝置,使用戶無須進(jìn)行手/ 電動轉(zhuǎn)換就能完成手動操作,同時(shí)亦應(yīng)考慮手動速比與手輪力的合理性問題(在給煤機(jī)上為鏈輪力) 。

全自動電動裝置的主傳動原理設(shè)計(jì)
“全自動”切換型式電動裝置大多為輸出軸90°回轉(zhuǎn)的部分回轉(zhuǎn)產(chǎn)品,最典型的是美國KE2STON 公司產(chǎn)品。而目前應(yīng)用的“全自動”切換多回轉(zhuǎn)電動裝置僅有法國JOUCOMATIC 公司的SR系列產(chǎn)品,其最大輸出轉(zhuǎn)矩規(guī)格為600N·m[1 ] 。雖然SR 系列電動裝置主傳動機(jī)構(gòu)與相關(guān)零件的制造工藝等要求比較高,但它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可供參考。

當(dāng)電動裝置電動操作時(shí):電動機(jī)驅(qū)動電動蝸桿、電動蝸輪,電動蝸輪與NGW行星減速器中心輪為同軸,所以運(yùn)動可通過中心輪、行星輪傳遞到內(nèi)齒輪與輸出軸,進(jìn)而完成開啟或關(guān)閉的操作。應(yīng)該注意的是,由于行星架與手動蝸輪為一體,所以手輪蝸輪的自鎖使行星架固定,此時(shí)的行星輪作用是介輪。
當(dāng)電動裝置需要手動操作時(shí):操作者可直接拉動鏈輪,此時(shí)手動蝸桿將運(yùn)動傳遞到手動蝸輪與行星架。由于電動蝸桿與電動蝸輪的自鎖使得NGW行星減速器的中心輪固定。行星架的運(yùn)動通過行星輪傳遞到內(nèi)齒輪與輸出軸,從而實(shí)現(xiàn)不切換完成手動操作。
上述原理設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在是電動蝸輪副與手動蝸輪副各自運(yùn)動時(shí)另一方的自鎖,而蝸輪副與NGW行星減速器的結(jié)合使多回轉(zhuǎn)電動裝置手/ 電動切換的“全自動”得以實(shí)現(xiàn)。此外,NGW行星減速器輸入端與輸出端的設(shè)置及其速比選擇也十分重要,它可使電動裝置的動力參數(shù)更為合理。

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