YM-1000型半球阀芯研磨设备传动系统及设备台架设计(机械CAD图纸).doc
《YM-1000型半球阀芯研磨设备传动系统及设备台架设计(机械CAD图纸).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《YM-1000型半球阀芯研磨设备传动系统及设备台架设计(机械CAD图纸).doc(28页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 目次目次 1 概述3 1.1 设计目的及意义5 1.2 设计技术指标5 1.2.1.研磨加工设备基本技术参数.5 1.2.2.双偏心半球阀阀芯的研磨质量指标5 2 主驱动机构结构设计6 2.1 主驱动电机的选择6 2.1.1 主驱动部分负载的计算6 2.1.2 确定研磨中的实际摩擦系数.6 2.1.3 研磨运动中的负载转矩计算7 2.1.4 研具转速确定7 2.1.5 各级传动比确定.7 2.1.6 主驱动电动机驱动功率的确定.7 2.2 齿轮传动设计.8 2.3 研具转动和主驱动轴部件的设计15 2.3.1 研具转动轴最小轴径计算
2、.15 2.3.2 研具转动轴的部件结构设计.15 2.3.3 研具传动轴的轴系结构设计计算15 3.升降系统设计22 4 研磨机底座及机架设计23 设计总结24 致谢26 参考文献27 2 1 1 概述概述 高耐磨双偏心半球阀是为了解决“气-固”以及“液-固”两相混流介质输 送过程中带有沉淀、结垢和结晶析出介质的技术问题而研制开发的新型阀门,其 简单结构如以下图 1-1 所示。 图 1-1 高耐磨双偏心半球阀基本结构 该半球阀阀芯具有半球面型的密封件,与固定在阀体上的阀座形成高精度 球面环带型密封副。阀芯是通过阀杆与芯轴支撑保持在阀体的内腔中。因为 阀杆中心与阀芯的球面几何中心不重合,同时不
3、在阀体的贯通中线上,所以当 手轮通过蜗轮机构驱动利用花键连接的阀杆转动 90角时,半球面阀芯就会绕 固定轴心旋转,实现阀芯与阀座的相对运动,进而实现阀门的启闭作用。高耐 磨双偏心半球阀的关键结构特点是这样的:球面几何中心与回转中心不在同一 个心,呈两锥偏心的几何接触状态,转动偏心阀芯就会立即产生球面与固定的 阀座密封面间的相对运动。开启时阀芯与阀座会非常的迅速脱离,关闭时阀芯 偏心复位在原来的偏置位置上立即实现阀门关闭。如此这般组成阀门动作的偏 心机构,即利用偏心轮的变形楔作用原理来顺利实现阀门的闸紧机构作用非常 巧妙。如以下图 1-2 所示。 3 图 1-2 双偏心半球阀开闭工作状态 双偏心
4、半球阀工作时就是依靠阀芯和阀座的紧密配合来实现密封。所以, 阀芯球冠部分和阀座的加工制造精度会非常直接的影响到球阀密封的可靠性。 根据输送介质的一般特性,阀芯和阀座密封面材料是堆焊 Cr-Mn-Si、Cr-Mn-V 合金,需要特殊热处理和精加工等复杂工艺,密封副的表面硬度要大于等于 55HRC,能承受住达到 560的高温,可以完全满足耐腐蚀、耐磨粒磨损、耐冲 刷和耐高温等特殊要求。阀芯的双偏心结构不仅结构复杂,而且加工要求高, 是加工过程的关键工艺。阀芯的结构如以下图 1-3 所示。 图 1-3 高耐磨双偏心半球阀阀芯结构 阀芯上的密封面有较高的尺寸精度、形状精度和表面质量要求的工艺要求。 阀
5、芯的尺寸精度工艺要求可以通过球车床加工来保证,形状精度和表面质量工 艺要求就需要通过研磨精加工来实现了。阀芯上的密封面有一个环状球面,它 的材质为耐磨合金型材料,研磨加工实现起来相对来说比较的困难,需要用一 套专门设计使用的研磨装置来实现。因此,半球阀阀芯研磨设备设计这个课题 就是直接针对双偏心半球阀阀芯的研磨加工而提出的非常好的设计课题,本文 对高耐磨半球阀阀芯自动研磨机的设计过程作详细说明。 4 1.11.1 设计设计目的及意义目的及意义 目前,在中、高压高耐磨半球阀阀门的设计生产制造过程中,阀芯的精加 工采用的是辅助于简单的机械传动的手工研磨方式来实现。用这种加工方法进 行加工研磨加工,
6、其研磨质量和生产效率都不高,严重影响了整个产品的生产 供给,且不利于进一步提高产品的质量。本设计主要是针对球阀阀芯研磨设计 其自动研磨加工设备的,以提高生产效率和研磨质量,节省加工成本。 1.21.2 设计技术指标设计技术指标 1.2.1.1.2.1.研磨加工设备基本技术参数研磨加工设备基本技术参数 (1)研磨阀芯的规格为 DN1000; (2)研磨机研具主轴转速 1224 r/min; (3)研磨设备工件主轴转速 918 r/min; (4)研磨设备工件摆动频率 1030 次/min,摆动幅度35; (5)工作台高度:1400 mm。 1.2.2.1.2.2.双偏心半球阀阀芯的研磨质量指标双
7、偏心半球阀阀芯的研磨质量指标 (1)阀芯的尺寸精度为 0.023mm; (2)阀芯的圆度4m; (3)阀芯的表面粗糙度为 Ra0.05m。 5 6 2 2 主驱动机构结构设计主驱动机构结构设计 阀芯研磨设备驱动部分的功能是实现研具的转动,本设计中用自带减速器 电机再经齿轮啮合传递来来驱动研具转动。本处的设计计算部分,主要是针对 半球阀阀芯研磨设备主驱动部分,确定其电动机的功率,进行传动比分配,完 成设计。 2.12.1 主驱动电机的选择主驱动电机的选择 2.1.12.1.1 主驱动部分负载的计算主驱动部分负载的计算 研磨中研具和工件之间有相对动摩擦力存在,计算出摩擦力可求出负载转 矩,确定出电
8、动机的输出功率,由此来选择需要的电动机。 根据已知的工件半球阀芯的质量,由于工件自重可以稳定,工作时的不需 要施加额外的压力,进而可以得出可以得出研磨工件的总压力: 由工件质量 m=1t,得出总压力: F1=1000mg10000N 施加压力为 0 工作压力: F= F110000N 2.1.22.1.2 确定研磨中的实际摩擦系数确定研磨中的实际摩擦系数 研磨运动中工件为铸钢,同时研具为铸铁,使用有研磨剂金刚砂进行工 作。铸铁和铸钢之间的,无润滑的时侯静摩擦因数为 0.30,动摩擦因数则为 0.160.18;有润滑的时侯静摩擦因数 0.10.15,动摩擦因数则为 0.050.15。研磨中使用的
9、是金刚砂研磨剂,研磨剂在研磨中并不是使两种材 料间出现没有价值的纯滚动。金刚砂颗粒有很多锋利的棱角,它在研磨中的作 用主要是在切削金属材料,这样就很自然的产生很强的切削力,实际上是相当 于增大了铸铁和铸钢间的滑动摩擦因数。这里使用到的摩擦因数,具体数值还 没有从研究人员的实验中明确得出过,通过查研磨方面的相关资料资料,现取 滑动摩擦因数为=0.25。 2.1.32.1.3 研磨运动中的负载研磨运动中的负载转矩计算转矩计算 在研磨运动中中,阀芯与研具形成球面之间的摩擦,计算摩擦力相对来说 7 就比较复杂,这里就用到一个最大研磨压力 Fmax和一个当量摩擦力矩半径 r 来 最大限度的估算摩擦负载转
10、矩。对于大工件取 r=D1/2。本设计中用到的工件 F=10000N,D=1000mm。 则负载转矩就应该为: T= Fmaxr=100000.25(1000/2)Nm 1250000Nmm = 1250 Nm 2.1.42.1.4 研具转速确定研具转速确定 我查阅王忠志教授的机械研磨 ,其研磨线速度的范围是:v=20100 m/min,由此可以选取 v=80m/min 由以下 v =*d* n n= v/(*d)=80/(*1.0)=25.46 r/min 故可以确定 nmax=24 r/min 2.1.52.1.5 各级传动比确定各级传动比确定 由于考虑到工件的自转和工件的工进转动的复合作
11、用,以及研磨线速度的 增加,在此确定 DN1000 工位研具转速范围 1224r/min; 2.1.62.1.6 主驱动电动机驱动功率的确定主驱动电动机驱动功率的确定 此部分传动系统中涉及到蜗杆减速器、带传动和联轴器。查阅机械设计手 册,查得 齿轮传动效率: =0.94; 1 蜗杆减速器效率: 3=0.75; 从电机到研具主轴的总效率则为: 8 =3=0.94*0.75=0.705 1 驱动负载所需功率为: Pw=T/9.55*1000=125025/9.55*1000 3.272kw w n 则所需功率 = Pw/= 3.272/0.705 kw d P =4.64 kw 选择电动机额定功率
12、: 7.5kw ed P 由此选定主传动电动机,功率7.5kw,选择电动机型号为 Y160L-8 型,输 ed P 出转速 n 电=720 r/min。在该电机内部内置一部减速比为 15 的蜗杆减速器,这 样它的输出轴的转速为 72r/min。 2.22.2 齿轮传动设计齿轮传动设计 1 选定齿轮需要的类型、精度等级、材料及齿数 1)按既定的传动方案,可以选用直齿圆柱齿轮进行传动。 2)该齿轮啮合传动,速度不高,故选用 8 级精度。 3) 材料选择。由表 2-1 选择小齿轮材料为 40Cr(调质) ,硬度为 280HBS, 大齿轮材料为 45 钢(调质) ,硬度为 240HBS,二者材料硬度差
13、为 40HBS。 4).初选小齿轮的齿数为=24 传动比设为 2,大齿轮=243=72 1 z 2 z 5)按齿面接触强度设计 由设计计算公式 2 3 1 1 ) ( ) 1( 32 . 2 H E z du uKT d 2 确定公式内的计算数值 1)选择载荷系数1.3 t K 2)小齿轮传递的转矩 9 = T=9.55 6 10 *n p =9.55 6 10 *=1.09 N mm 1 T7.5/ 720 6 10 3)由表查得齿宽系数=1 d 4)由表查得材料强度影响系数 2 1 8 . 189 MPazE 5)按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限大齿轮接触MPa H 600 1lim
14、疲劳强度极限=550MPa 2limH 6)工作寿命为 10 年(每天工作 300 天两班制) 由应力循环计算公式的 =60=1.38 1 N 1 48 601 2 8 300 10 3 h n jL 8 10 =1.38/3=4.6 2 N 8 10 7 10 7)由机械设计图(10-19)去=取接触疲劳寿命系数 =0.98 1HN K =0.99 2HN K 8)计算接触疲劳许用力 取失效概率为 1%安全系数=1 1 S 由机械设计公式得 =411.4MPa 1lim1 1 0.98 600 1.4 HN H K s =385MPa 2 H S KHN 2lim1 0.99 500 1.4
15、 (2)计算 1)试算小齿轮的分度圆 =147.57mm t d1 2 3 1 ) ( ) 1( 32 . 2 H E z du uKT 2)计算圆周速度 v=0.37 100060 11 nd t sm 10 3)计算齿宽 1 b =121.081=147.57mm 1 b d t d1 4)计算齿宽与齿高之比 h b 1 1 1 121.08 6.15 30 t t d m z 1 2.25 4.03613.81hmm 121.08 10.6 9.081 b h 5)计算载荷系数根据 v=0.37 由机械设计查得动载荷系数sm 直齿轮=112 . 1 V K H K F K 由机械设计表
16、10-2 查得使用系数 =1.25 A K 由表 10-4 用插值法查得 8 级精度小齿轮的相对支撑位非对称支撑 =1.347 H K 由=13.33 =1.347 查表 10-13 得=1.32 h b H K F K 故得载荷系数 K=1.251.1211.347=1.886 A K v K H K H K 6)按实际的载荷系数校正的分度圆直径 =147.57=154.57mm 1 d t d1 3 3 . 1 886 . 1 3 3 . 1 886 . 1 7) 计算模数 m= 154.57 6.44 24 3. 按齿根弯曲强度设计 由计算公式 ) ( 2 2 2 1 SaFa d YY
17、 z kT m 11 (1) 确定公式内的数值 1) 由机械设计图 10-20c 查得小齿轮的疲劳弯曲极限=500MPa 大 1FE 齿轮的弯曲疲劳强度极限=380MPa 2FE 2)由图 10-8 取弯曲疲劳寿命系数=0.85 =0.87 1FN K 2FN K 3)计算弯曲疲劳许用力 取弯曲许用安全系数 S=1.4 由公式 =303.57 MPa 1 F 4 . 1 50085 . 0 11 S K FEFN =236.14MPa 2 F 4 . 1 38087 . 0 22 S K FEFN 4)计算载荷系数 K=1.151.1211.32=1.417 A K v K F K F K 5
18、)查取齿形系数 由表 10-5 得 =2.52 1Fa Y =2.335 2Fa Y 6)查取应力校正系数 =1.625 1sa Y =1.695 2sa Y 7)计算大小齿轮的并加以比较 Fasa F Y Y = 1 11 F saFaY Y 01349 . 0 57.303 625 . 1 52 . 2 = 2 22 F saFa YY 2.335 1.695 0.01586 236.14 大齿轮的数值比较大。 (2). 设计计算 12 m=4.40 6 3 2 2 1.417 1.06 100.01586 1 24 对比该公式计算出来的结果,由于根据齿根弯曲疲劳强度计算的模数小于 据齿面
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- YM 1000 半球 研磨 设备 传动系统 台架 设计 机械 CAD 图纸
链接地址:https://www.31doc.com/p-2254168.html