Z90型电动阀门装置及数控加工工艺的设计

Z90型电动阀门装置及数控加工工艺的设计

本设计主要是设计Z90型电动阀门装置的主要零部件以及关键零部件的数控加工工艺。Z90型电动阀门装置具有功能全、性能可靠、控制系统先进、体积小、重量轻、使用维护方便等特点。广泛用于电力、冶金、石油、化工造纸、污水处理等部门。用以控制阀门的开启、关闭和调节，可远距离控制，也可现场操作。

Z90型电动阀门装置广泛应用于电力、冶金、石油、化工、造纸、造船、消防、供水、环保等众多行业。 是阀门实行远程控制、集中控制和自动控制必不可少的驱动装置。

第一章 课题简介

阀门电动装置是阀门的驱动装置，用以驱动和控制阀门的开启和关闭。Z90型电动阀门装置的工作原理是通过齿轮传动来实现的，是二级齿轮传动，即先由电机齿轮带动蜗杆齿轮，带动蜗杆，经过手柄带动拨环,使支杆销直立上档,再由蜗杆带动蜗轮，带动输出轴，而输出轴的转动带动了轴上的大伞齿轮，再由大伞齿轮带动小伞齿轮（即中转齿轮），再带动电器部分的行程开关上的小齿轮，经电器部分来完成工作。

广泛应用于电力、冶金、石油、化工、造纸、造船、消防、供水、环保等众多行业。 是阀门实行远程控制、集中控制和自动控制必不可少的驱动装置。

1.1 Z90型电动阀门概述

Z90型电动阀门装置，通称为多回转阀门电动装置，适用于阀瓣做直线运动的阀门，如闸阀、截止阀、隔膜阀、水闸阀等。它用于阀门的开启、关闭或调节，是对阀门实现远控、集控和自控必不可少的驱动装置。他们具有功能全、性能可靠、控制系统先进、体积小、重量轻、使用维护方便等特点，广泛用于电力、冶金、石油、化工造纸、污水处理等部门。

1

1.2 本文的设计思路

由于Z90型电动阀门装置的内部结构大部分都采用齿轮传动来完成，所以本文设计上先应从齿轮着手，再确定电动机的型号，再确定轴，轴承，键，以及工件机构和夹具的设计。最后对关键零部件的数控加工工艺进行了设计。

2

第二章 Z90型电动阀门的结构及工作原理概述

2.1 Z90型电动阀门的结构

Z90型电动阀门装置由六个部分组成，即电机、减速箱、控制机构、手一电动切换机构、手轮部件及电器部分。

2.2 Z90型电动阀门的工作原理

Z90型电动阀门装置的工作原理是通过齿轮传动来实现的，是二级齿轮传动，即先由电机齿轮带动蜗杆齿轮，带动蜗杆，经过手柄带动拨环,使支杆销直立上档,再由蜗杆带动蜗轮，带动输出轴，而输出轴的转动带动了轴上的大伞齿轮，再由大伞齿轮带动小伞齿轮（即中转齿轮），再带动电器部分的行程开关上的小齿轮，经电器部分来完成工作。

2.3 Z90型电动阀门装置的原始性能参数

1．电动阀门装置公称转矩为900N﹒m。 2．最大控制转矩为1350 N﹒m。 3．最小控制转矩为≤450 N﹒m。 4．允许通过的阀杆直径为60mm 5．输出转速为24r／min。 6．电机功率为2.2KW。

7．电动阀门装置的重量为128kg。

3

第三章 Z90型电动阀门装置主要零部件的设计

3.1 齿轮的设计

3.1.1 选择齿轮材料及热处理方法

根据工作要求，选用多齿轮传动。

在箱体内，没有特殊要求，从降低成本、减小结构尺寸和易于选材的原则出发，决定蜗杆齿轮选用45钢调质，齿面硬度为217~255HBS。 3.1.2 计算齿轮的许用应力

1）计算许用接触应力

查教材，得齿轮的接触疲劳极限别为： 齿轮（217~255） σHlim1=580MPa

[σH]1= Zn1×σHlim1/ SH=580/1.1=527.3 Mpa

2）计算许用弯曲应力[?F] 由教材查得：齿轮（217~255HBS）

[?Flim1]=440 Mpa 齿轮弯曲许用应力为： [?F]1= Yn1[?Flim1

]／SF=1×440／1.4=314.3 Mpa。

3.1.3 齿轮的几何尺寸计算

齿轮的设计计算 求出齿轮的模数 m≥32KT1YFS1Y?

?dZ1??F?14

=

2?1.82?10230?0.02?0.6898

0.7?202 =1.355㎜

将齿轮模数为标准值，所以，取m=2㎜ 3.1.4 齿轮弯曲疲劳强度的计算

计算齿轮的模数 m≥32KT1YFSY?2?dz1??F?㎜

式中： m--------齿轮的模数

K--------齿轮的载荷系数

T1--------小齿轮传递的名义转矩N㎜ Ψd-------圆柱齿轮的齿宽系数 Z1--------齿轮系数

YFS-------齿轮的复合齿形系数 Y?-------齿轮的重合度系数

[?F]-----齿轮的许用弯曲应力 确定公式内的各计算数据值

①

、选定齿轮的参数

Z1=20， Z2=iZ1=4.33×20=86.6 取Z2=88 查《机械设计实用手册》，可得Ψd=0.7

②

、计算齿轮的名义转矩

T1=9550P/n1=9550×1.5/1400=10.23（Nm）=10230（Nmm） ③

计算齿轮的载荷系数K

查《机械设计实用手册》，因电机为短时工作制，额定持续工作时间为10分钟。载荷平稳，所以取KA=1.0。所以，初步估计转速V=24m/s

5