螺紋接口型壓力儀器電動裝卸裝置研究

張濤 詹東霖

摘? 要：文章介紹了一種針對螺紋接口型壓力儀表電動裝卸裝置的設(shè)計研究，主要設(shè)計思路是將伺服電機的外部動力通過傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)螺紋口的旋轉(zhuǎn)動作，取代傳統(tǒng)的手動旋轉(zhuǎn)裝卸儀表工作，通過對電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)控制從而實現(xiàn)螺紋型壓力儀表的裝配和拆卸，同時能夠極大的縮短裝拆時間，減輕作業(yè)人員的勞動強度，消除手動裝卸過程中劃傷的安全隱患，能夠在大批量的儀表拆卸過程中能夠有效的提高工作效率，減輕工作負擔(dān)，降低安全風(fēng)險，滿足現(xiàn)代化，高效的工業(yè)計量工作需求。

關(guān)鍵詞：壓力儀器;電動;裝卸

中圖分類號：TH131.3? ? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）17-0095-02

Abstract： This paper introduces the design and research of an electric loading and unloading device for thread interface pressure instrument. The main design idea is to convert the external power of the servo motor into the rotation action of the standard thread port through the transmission mechanism. Instead of the traditional manual rotating loading and unloading instrument， through the forward rotation and reverse control of the motor to realize the assembly and disassembly of the threaded pressure instrument; at the same time， it can greatly shorten the assembly and disassembly time and reduce the labor intensity of the operator， eliminate the hidden dangers of scratches in the process of manual loading and unloading can effectively improve work efficiency， reduce work burden， reduce safety risks， and meet the needs of modern and efficient industrial metering work in the process of mass instrument disassembly.

Keywords： pressure instrument; electric; loading and unloading

引言

壓力儀器作為重要的指示控制儀表，是現(xiàn)代化的工作過程控制和技術(shù)測量過程中不可獲取的組成部分。因為它具有著機械強度高、生產(chǎn)簡單、安裝便捷、讀數(shù)直觀方便等特點，廣泛的應(yīng)用在各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶等方面，應(yīng)用范圍廣，儀表數(shù)量基數(shù)大。

1 研究背景

為保證壓力儀器在使用過程中的可靠性，我們需要定期對壓力儀表進行計量檢定工作以確定其工作性能是否可靠，螺紋接口作為壓力表最為主要的連接方式，因為其可靠性和安裝方便等特點，絕大多數(shù)的壓力儀表都采用螺紋接口進行連接。在對螺紋接口壓力儀器在計量檢定的過程中，需要在標(biāo)準(zhǔn)螺紋接口上進行裝卸，對于如此大批量，同規(guī)格的螺紋接口儀器，僅僅只是儀器的裝卸就需要耗費大量的時間，而且頻繁的手動裝卸勢必造成檢定人員的疲憊，導(dǎo)致工作效率的低下，同時在手動的裝卸過程中，需要人手與機械零件配合會形成相對轉(zhuǎn)動，存在著劃傷的安全風(fēng)險。

2 技術(shù)方案

在工業(yè)化計量工作中，自動或半自動化生產(chǎn)已經(jīng)成為趨勢，為了加快儀表裝拆的速度，減輕檢定人員的工作負擔(dān)，降低員工疲勞度，提高工作效率，保證檢定工作質(zhì)量。根據(jù)多年的實際工作經(jīng)驗以及對大量書籍文獻的翻閱，考慮可以將手動旋轉(zhuǎn)儀器的體力工作轉(zhuǎn)化為電機帶動檢定口螺紋的自動旋轉(zhuǎn)工作[2]，讓電機的轉(zhuǎn)動通過傳動機構(gòu)帶動檢定口螺紋自動旋轉(zhuǎn)，為保證傳動機構(gòu)的有效性和可靠性等方面因素，我們選取齒輪傳動作為傳動機構(gòu)，設(shè)計了一種可以滿足螺紋接口壓力儀表裝卸的電動裝置，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。

本裝置主要由基座，電機，主動齒輪，從動齒輪，可旋轉(zhuǎn)螺紋接口，壓力轉(zhuǎn)接口等部件組成，其中電機和主動齒輪通過鍵緊密配合在一起，并固定于基座上，從動齒輪和標(biāo)準(zhǔn)螺紋接口緊密配合在一起并與轉(zhuǎn)接頭一同固定在基座上，螺紋接口通過轉(zhuǎn)接頭與標(biāo)準(zhǔn)壓力源相通，電機通過外部電路進行正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)和停止等動作的控制。其工作原理是，當(dāng)需要在螺紋接口上裝配壓力儀表時，通過控制電機正轉(zhuǎn)，利用齒輪傳動帶動螺紋接口旋轉(zhuǎn)，人手只需扶住儀表，儀表便可以通過齒輪帶動的旋轉(zhuǎn)螺紋接口旋入并裝緊，反之，當(dāng)需要在螺紋接口上拆卸壓力儀表時，通過控制電機反轉(zhuǎn)，利用齒輪傳動帶動螺紋接口旋轉(zhuǎn)，人手只需扶住儀表，儀表便可以通過自動反轉(zhuǎn)的螺紋接口旋出。

3 技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計選型

為保證電動裝卸裝置可以達到手動裝拆效果，我們通過扭矩扳手對平時工作中手動旋緊壓力儀表的扭矩指進行多次測量，其旋緊值在6Nm左右，同時為了保證裝拆的效率，我們對螺紋接口的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進行定義，設(shè)計其旋轉(zhuǎn)速度不低于120r/min，以一個壓力儀表上4圈為例，2秒即可以完成一次壓力儀表的安裝。

電機的選取，確定好裝置的各項參數(shù)以后[3]，考慮齒輪傳動效率0.97，兩個軸鍵傳動效率0.98，總效率η=0.97×0.98×0.98=0.93，依據(jù)功率P=T*n/9550，可以計算出螺紋接口所需要的功率P1=75w左右，則所選取的電機功率P2=P1/η=80w，為增加整個裝置的便攜性和野外工作的適應(yīng)性，宜通過配備24V電源的方式提供能量，電機也應(yīng)選取80w左右的直流電機。

齒輪傳動機構(gòu)的選擇，考慮到本裝置荷載比較小，且為平行軸傳動，應(yīng)該優(yōu)先選擇采用成型法加工的直齒圓柱齒輪較為方便，同時，直齒圓柱齒輪傳動比起其他齒輪傳動（如斜齒輪傳動，錐齒輪傳動）不會產(chǎn)生軸向力，不需要加裝額外抵消軸向力裝置，不會對軸向結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，使得整體結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊，可靠和便攜。

在實際實用過程中，我們也考慮到在儀表安裝到位時，電機會堵轉(zhuǎn)，若長時間堵轉(zhuǎn)，會極大的降低電機的實用性能和壽命，因此我們添加了一種用于電機正反轉(zhuǎn)速度自保的控制電路。[4]其大致的工作過程為：電路上設(shè)有B1正轉(zhuǎn)開關(guān)，B2反轉(zhuǎn)開關(guān)，B3停止開關(guān)，按一下B1，電機正轉(zhuǎn)，按一下B3或電機堵轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)限位開關(guān)觸發(fā)電機才停止;按一下B2，電機反轉(zhuǎn)，按一下B3或電機堵轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)限位開關(guān)觸發(fā)電機才停止。在運動過程中，無論電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，均可通過按下強行停止按鍵B3使電機停轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對裝卸過程中緊急情況的控制。

4 結(jié)束語

通過對此螺紋接口型壓力儀表電動裝卸裝置的設(shè)計研究，我們能有效的解決現(xiàn)實螺紋接口壓力儀表計量檢定中存在的裝卸問題，可以極大的提高工作效率，減輕工作負擔(dān)，降低安全風(fēng)險。整個裝置的設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單有效，選型合理，解決的技術(shù)問題可以在實際的壓力儀表計量檢定中進行推廣和應(yīng)用。

參考文獻：

[1]趙菲.熱工儀器儀表計量校準(zhǔn)及自動化[J].內(nèi)燃機與配件，2018（02）.

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[3]孫桓，陳作模.機械原理[M].高等教育出版社，2001.

[4]劉玲.低壓電機的保護與控制[J].電工技術(shù)，2013（05）.