氣動活塞式快速切斷閥的設計

在工業自動化控制系統中, 氣動活塞式直行程機構和快速切斷閥組合的氣動快速切斷閥廣泛應用于各類液體或氣體介質緊急切斷的場合。但當氣源信號或電信號出現故障時, 或者當執行裝置的主要元件損壞時, 可把自動改為手動操作, 采用手輪機構繼續維持切斷閥的切斷功能。

由于切斷閥應用于切斷介質的場合, 所以要求執行裝置的輸出力大, 相應手輪機構輸出的力也要求大。常用的頂式手輪機構不能滿足于此, 所以氣動活塞式直行程機構的手輪機構設計成側裝式(圖1) 。手輪機構采用2 個傳動副, 分別由蝸輪蝸桿和蝸輪絲桿組成。當轉動手輪時, 蝸桿蝸輪帶動絲桿和推桿做上下運動, 實現閥門的開啟或關閉。在蝸輪蝸桿傳動中, 蝸桿采用阿基米德螺線圓柱(ZA) 型, 螺旋方向右, 齒型角20°。由于滑動速度小于8m/ s , 蝸桿材料選用45 鋼, 調質處理硬度為220～256HB , 蝸輪材料ZQAl9 - 4 。根據執行裝置的結構大小, 選定中心距a = 100mm , 蝸桿頭數z 1 = 4 , 蝸桿特性系數q = 9 , 螺旋升角γ= 23°57′45″, 蝸桿蝸輪模數m = 5 , 蝸輪齒數z2 = 2 a/ m- q = 31 , 傳動比i = z2/ z1 = 7175 , 符合要求。

1、 推桿 2、鍵 3、絲桿 4、蝸輪 6、螺母 圖1氣動活塞式直行程裝置

由于手輪機構屬于傳遞運動和動力的傳動裝 置, 所以絲桿選用梯形螺紋, 螺紋的旋向根據閥門 中手輪順時針旋轉為閥門關閉, 逆時針旋轉為閥門 開啟的規律。確定梯形螺紋旋向為左旋。在動力傳 遞中, 鍵的作用是為了防止絲桿在蝸輪中旋轉。由 于需要密封所以推桿的表面精度要求較高, 為了防 止與絲桿傳動時碰傷, 所以傳遞力從絲桿傳遞到推 桿時采用錐面結構。氣動活塞式執行裝置手輪機構設計合理, 效率高。操作者運用較小的力, 就可以 輸出較大的執行力。此手輪機構還可以很方便的應 用于輸出力較大的薄膜式執行裝置, 可廣泛應用于 工業自控系統中要求切斷的場合。

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