盲板閥啟閉機構結構原理分析

邊策 歐陽長永 梁祎晨 葛新章

摘要：盲板閥是工業管路系統控制中采用的一種典型閥門產品，主要用于管路系統的封閉和無障礙疏通控制。依據給定的技術指標和設計參數，研究盲板閥的啟閉原理，確定盲板閥啟閉機構的總體布局和運用方案。

Abstract： Blind valve is a typical valve product used in industrial pipeline system control. It is mainly used in the closure and barrier-free dredge control of pipeline system. According to the given technical index and design parameters， the opening and closing principle of the blind valve is studied， and the overall layout and application scheme of the opening and closing mechanism of the blind valve are determined.

關鍵詞：機械;盲板閥;啟閉機構;結構原理

Key words： mechanical;the valve;opening and closing mechanism;structure principle

中圖分類號：TH134? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）11-0101-02

1? 盲板閥結構

盲板閥結構簡圖如圖1所示。

2? 盲板閥啟閉機構設計與計算

2.1 盲板閥的啟閉機構及運動過程

盲板閥的啟閉過程：處于關閉狀態下進行打開操作，首先，推力型防爆電裝工作產生轉矩，通過夾緊推桿上的萬向節傳遞給推桿套，推桿套與絲母焊接在一起，通過絲母把轉矩傳遞給絲桿從而控制絲桿在推桿套中的長度，使夾緊推桿伸長，這時推桿頭推動大齒圈轉動。然后，同理翻板推桿電裝產生轉矩，通過夾緊推桿上的萬向節傳遞給推桿套，推桿套與絲母焊接在一起，通過絲母把轉矩傳遞給絲桿從而控制絲桿在推桿套中的長度，使夾緊推桿縮短，帶動閥板繞著最上邊的絲桿轉動，通孔板轉到盲孔板的位置通過控制電裝停止（有限位塊作保障，轉動到限位塊的位置也會自動停止），最后夾緊推桿實現夾緊功能。

2.2 盲板閥的啟閉機構零部件的設計要求

2.2.1 夾緊推桿的設計要求

根據計算結果得知閥門密封處接觸作用力F=223461N，分到三個絲桿上每個絲桿的軸向力F=74487N，利用軸向力設計計算螺母絲桿螺旋副并進行校核，通過螺旋副的轉矩計算小齒輪的轉矩，對大小齒輪嚙合強度進行校核。

2.2.2 翻板推桿的設計要求

根據閥板的質量m=222.9kg，軸座中心到翻板銷軸中心的距離為312.5mm，轉動角度為79.6°等參數確定翻板推桿軸向力以及轉矩，從而設計計算絲桿螺母并進行校核，完成對翻板電裝的選型。

3? 夾緊推桿的詳細設計

3.1 螺桿的計算

3.1.1 螺桿強度的計算

強度校核公式：

其中扭矩：

查手冊，45鋼，σs=355MPa

查機械設計手冊，d1=39mm，故

滿足強度要求。

3.1.2 穩性的計算

螺桿穩定性條件為：

臨界載荷Fcr可按歐拉公式計算，即

螺桿危險截面的慣性半徑：

螺桿的工作長度：

l=200mm

查表，μ取0.75（兩端不固定）。

螺桿的柔度：

因為λs<40，所以不需要穩定性校核。

3.2 大齒圈和小齒輪的設計計算

齒輪選用45，小齒輪齒數為200，模數為6。

大小齒輪幾何尺寸如表1所示。

3.3 夾緊松開的總時間

夾緊推桿工作的直線距離為450mm，轉動角度為37.2°，半徑為720mm。弧長公式：

其中：n為圓心角度數，r為半徑。則：

螺桿每分鐘伸長或縮短的距離l=216mm，所以夾緊的時間：

同理松開的時間t2=2.17min，總時間t=t1+t2=2.17+2.17=4.34min。

4? 翻板推桿的詳細設計

根據閥板的質量m=222.9kg，軸中心之間的距離為312.5mm，轉動角度為79.6°等參數確定翻板推桿軸向力以及轉矩，從而設計計算螺桿螺母并進行校核，完成對翻板電裝的選型。

4.1 螺桿強度的計算

強度校核公式：

式中：[σ]為螺桿材料的許用應力（MPa），[σ]=。

查手冊，45鋼，σs=355MPa

查機械設計手冊，d1=39mm，故

滿足強度要求。

4.2 推桿電裝的選擇

4.2.1 電裝的選擇

已知翻板推桿電裝需要提供的最小轉矩T=266N·m，所以電裝選擇Z30T-18/80B。

4.2.2 翻板總時間

翻板推桿工作的直線距離為399mm，轉動角度為79.7°，半徑為312.5mm。弧長公式：

其中：n為圓心角度數，r為半徑。則

螺桿每分鐘伸長或縮短的距離：

l=18×12=216mm

所以翻板的時間：

盲板閥完成一次閥門開啟的總時間6.34min，開啟與關閉是一個相反的過程，開啟是轉動閥板使通孔板與左右閥體相連;關閉則是轉動閥板使盲孔板與左右閥體相連，關閉一次所需要的時間也為6.34min。

5? 結語

①盲板閥結構新穎、重量輕、體積小、操作方便、動作迅速、性能絕對可靠。廣泛應用在冶煉設備以及大型鑄造鍛造上。主要分析了盲板閥的啟閉機構工作原理和結構特點以及其運動特性，提出了啟閉機構的驅動方式采用電動驅動的運動方案。②根據傳動特點確定了大齒圈小齒輪的幾何參數，為了保證輸出轉矩選取了電裝，確保傳到推桿的轉矩滿足推桿的需求。③分析傳動絲桿的傳動特點，確定了左右絲母不同的旋向的結構，完成了小齒輪上轉矩到軸上轉矩的轉換。④計算了啟閉機構中夾緊推桿、翻板推桿幾何參數，確定了絲桿直徑并進行了強度校核。

參考文獻：

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