閥門電動裝置的設計目的

閥門電動裝置及其技術在我國的發(fā)展已有40 多年的歷史,作為一種機電產(chǎn)品其機械部分無論是設計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)閥門擴大到某些非閥門類專用設備。

上世紀80 年代中期,上海某大型設備制造廠在國內(nèi)首先將閥門電動裝置用于火電機組給煤機插板的驅動與控制。之所以選擇閥門電動裝置用于非閥門類的專用設備, 主要是閥門電動裝置具備起動轉矩大、短時工作制、行程控制精確、位置指示直觀、用于保護的轉矩控制機構可靠、手動機構能保證應急人工操作等諸多特點。回顧二十年的使用情況,閥門電動裝置基本能滿足給煤機的動作與控制要求。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前國內(nèi)已有數(shù)家給煤機制造企業(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矩在300～600N·m 之間,輸出轉速在12～36r/ min ,電器控制上無特殊要求。

設計目的：
目前國內(nèi)閥門電動裝置生產(chǎn)廠家的多回轉產(chǎn)品手/ 電動切換型式基本是“半自動優(yōu)先”式,即當需要手動時應先按下切換手柄使電動裝置進入手動狀態(tài),電動操作時切換手柄會自動復位。由于電動裝置在給煤機上安裝位置較高(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/ 電動切換機構在給煤機上的使用存在下列問題:
(1) 300～600N·m 輸出轉矩多回轉電動裝置的手電動切換機構多設置在輸出軸上(亦稱在低速軸上) ,帶載荷切換(如被驅動設備卡阻電動裝置輸出軸轉矩增大) 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/ 電動切換機構的電動裝置其手輪直接與輸出軸連接,因此手動時的手輪力相對大。在產(chǎn)品的實際應用中允許設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時其手/ 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構還不能完全適合給煤機。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閥門電動裝置,使用戶無須進行手/ 電動轉換就能完成手動操作,同時亦應考慮手動速比與手輪力的合理性問題(在給煤機上為鏈輪力) 。

全自動電動裝置的主傳動原理設計
“全自動”切換型式電動裝置大多為輸出軸90°回轉的部分回轉產(chǎn)品,最典型的是美國KE2STON 公司產(chǎn)品。而目前應用的“全自動”切換多回轉電動裝置僅有法國JOUCOMATIC 公司的SR系列產(chǎn)品,其最大輸出轉矩規(guī)格為600N·m[1 ] 。雖然SR 系列電動裝置主傳動機構與相關零件的制造工藝等要求比較高,但它的結構設計可供參考。

當電動裝置電動操作時:電動機驅動電動蝸桿、電動蝸輪,電動蝸輪與NGW行星減速器中心輪為同軸,所以運動可通過中心輪、行星輪傳遞到內(nèi)齒輪與輸出軸,進而完成開啟或關閉的操作。應該注意的是,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,此時的行星輪作用是介輪。
當電動裝置需要手動操作時:操作者可直接拉動鏈輪,此時手動蝸桿將運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。行星架的運動通過行星輪傳遞到內(nèi)齒輪與輸出軸,從而實現(xiàn)不切換完成手動操作。
上述原理設計的關鍵所在是電動蝸輪副與手動蝸輪副各自運動時另一方的自鎖,而蝸輪副與NGW行星減速器的結合使多回轉電動裝置手/ 電動切換的“全自動”得以實現(xiàn)。此外,NGW行星減速器輸入端與輸出端的設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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