毕业论文-电动扇形阀的结构设计.doc

毕业设计说明书(论文) 作 者： 某某 学 号： 学 院： 机械工程学院 系(专业)： 机械系数控专业 题 目： 电动扇形阀的结构设计 指导者： (姓 名) (专业技术职务)评阅者： (姓 名) (专业技术职务)年 月 日毕业设计论文2毕业设计（论文）摘要过去传统的设计模式是根据产品的功能、结构、生产工艺等重复进行设计、试制样机，然后对样机进行试验和评价如果对试验结果不满意，再变更设计，重新试制样机，直到满意为止这种设计方法一般时间较长，成本较高动态多变与全球范围的市场竞争使得传统的产品设计方法已经过时近年来 ,随着计算机的普及和计算机技术的飞速发展 ,越来越多的制造行业 CAD 水平有了很大的提高 ,用三维 CAD 软件进行产品设计逐渐成为潮流。

三维建模技术的崛起以及虚拟制造技术的出现为概念设计和创新提供了一种极好的工作平台，设计师们可以直接从三维概念和构思入手，进行概念设计，形成产品的初步框架，然后进一步通过工程分析、数字仿真、虚拟现实等高新技术手段来分析和评价设计方案的可行性及未来产品的质量、可靠性这种设计方法在生产出产品之前就在数字状态下对虚拟的产品的功能进行产品分析和评价，可显著降低设计成本，提高市场竞争力在众多的 CAD 软件中, 美国 UGS 公司的 U G 软件是集 CAD/CAM/CAE 一体化的三维参数化软件, 是当今世界上应用广泛的最为先进的计算机辅助设计、制造和分析软件本文即以 UG NX3.0 为软件平台，应用虚拟设计技术，针对扇形阀产品设计提出一种新的设计模式在设计的初期进行概念设计，在具体设计中应用虚拟设计技术，对产品进行虚拟造型设计和虚拟装配设计，生成虚拟样机，并对虚拟样机进行运动仿真分析和有限元分析，对模型进行评估和优化关键词 扇形阀，虚拟设计，虚拟装配，运动仿真，有限元目 次毕业设计论文31 引言 ....................................................................11．1 阀门介绍 .......................................................11．2 敞开式电动扇形插板阀的结构特点 .................................11．3 电动扇型插板阀的结构划分和工作原理 .............................32 动扇型插板阀的结构设计及问题的解决 ......................................42．1 电动扇型阀的公称通径 ...........................................42．2 设计要求 .......................................................62．3 尺寸的确定 .....................................................72．4 各部分材料的确定 ...............................................72．5 阀板个部分零件的选取与校核计算 .................................72．5．1 加紧装置的设计以及链轮与链条的选取与计算 ................72．5．2 各部分轴承的选取与校核 ...................................82．5．3 齿轮齿条传动机构的选取 ..................................92．5．4 驱动电机的选取 ..........................................102．5．5 阀门的密封 ..............................................11结 论 ....................................................................12致 谢 ....................................................................12参 考 文 献 ............................................................12毕业设计论文11 1 引言引言扇形插板阀是应用在煤气管道上的一种插板式隔断阀[1]。

该阀安装在室外, 工作时为常开式高炉休风时, 扇形插板关闭, 切断煤气管道扇形插板的夹紧机构采用机械夹紧根据其结构形式, 分为手动敞开式插板阀和液动或电动自动封闭式插板阀由于电动敞开式插板阀具有结构简单, 重量轻, 密封效果好等特点, 使用较广泛电动扇型阀以其独特的结构设计，具有良好的密封性能，被广泛应用1 1．．1 1 阀门介绍阀门介绍“阀门”的是使配管和设备内的介质（液体、气体、粉末）流动或停止、并能控制其流量的装置阀门是流体管路的控制装置，其基本功能是接通或切断管路介质的流通，改变介质的流通，改变介质的流动方向，调节介质的压力和流量，保护管路的设备的正常运行被控制的流体可以是液体、气体、气液混合体或固液混合体阀门通常由阀体、阀盖、阀座、启闭件、驱动机构、密封件和紧固件等组成阀门的控制功能是依靠驱动机构或流体驱使启闭件升降、滑移、旋摆或回转运动以改变流道面积的大小来实现的阀门根据其种类和用途有不同的要求，主要有密封、强度、调节、流通、启闭等性能在设计和选用阀门时，除了要考虑基本参数和性能外，还要考虑流体的性能，包括流体的相态(气体、液体或含固体颗粒)、腐蚀性、粘度、毒性、易燃易爆性，贵重稀有程度和放射性等[2]。

本次设计的电动扇形阀是插板阀中常见的一种，插板阀，一般是由阀板和上下法体组成，阀的开启与关闭通过插板在阀体中的晚饭运动实现的因此插板与阀体之间必须是间隙配合，但在开启关闭完成后可以进行加紧密封所以现阶段研究的主要课题是实现一种结构合理、气密性好、操作简单、使用寿命长的气密式插板阀装置1 1．．2 2 敞开式电动扇形插板阀的结构特点敞开式电动扇形插板阀的结构特点扇形插板阀是应用在煤气管道上的一种插板式隔断阀该阀安装在室外, 工作时为常开式高炉休风时, 扇形插板关闭, 切断煤气管道扇形插板的夹紧机构采用机械夹紧根据其结构形式, 分为手动敞开式插板阀和液动或电动自动封闭式插板阀由于电动敞开式插板阀具有结构简单, 重量轻, 密封效果好等特点, 使用较广泛电动扇型阀毕业设计论文2以其独特的结构设计，具有良好的密封性能，被广泛应用采用防爆电动装置，链式转动，并附有手动、运转灵活，密封胶圈在阀板上密封可靠，便于更换，同时可远距离遥控下面的两幅图片就是非常典型的电动扇型阀工业专用电动扇型阀的特点能耐高温，适用压力范围也较高，阀门公称通径大，阀体 采用碳钢制造，阀板的密封圈采用金属环代替橡胶环大型高温电动扇型阀采用钢 板制造，主要用于高温介质的烟风道和煤气管道分类：电动扇型阀按密封形式可分为较密封型和硬密封型两种。

软密封型一般采用橡胶环密封，硬密封型通常采用金属环密封本设计采用阀板和阀体上的楔形面进行密封该类阀门的优点是[22]1 重量轻，易维护；2 阀门的运动过程、开关状态直观性好；3 在设计上吸收了国外插板阀浮动阀板的先进技术；4 左、右旋梯形螺纹丝杆同步压紧，起动力矩小，螺纹副自锁性好，阀门密封可靠；5 可配置防爆型控制柜，实行现场控制和远距离与 PLC 系统连接控制，调节性能好；电动扇型阀的缺点：1、 使用压力和工作温度范围小 2、 密封性较差，启闭时有少量的煤气外漏毕业设计论文31 1．．3 3 电动扇型插板阀的电动扇型插板阀的结构划分和工作原理结构划分和工作原理本设计公称直径为 1000cm 的敞开式电动扇形插板阀设计 其中阀板为平面转动 控制阀的开启确定阀体为整合阀板边缘为圆弧 便于制造与控制 其中阀板通过齿轮传动进行开启与闭合 阀体是通过丝杠传动进行放开和夹紧当阀门启闭时会有一定的泄漏 但完成启闭后 加紧装置加紧阀板控制阀的泄漏 以下为本设计中电动扇型阀的原理说明图片1 阀板 2法兰盘 3 前阀体 4链轮 5 机座 6 阀门底座 7阀体48键 9球轴承 10推力轴承 11丝杠 12 齿轮2 13 后阀体 14弹性套 15 阀体3 16齿轮1 17 轴套 18轴承端盖 19内六角螺钉 20 双列圆锥滚子轴承 21 螺栓 22球轴承 23 键可以很直观的看出,阀门运动由两个运动组成 分别是阀体1的开与闭的过程以及前后阀体3和13的夹紧与放松的过程 ，齿轮1在轴1的带动下与齿轮9啮合使之转动 而齿轮2和阀板为一体 从而带动阀板绕轴2运动实现阀门的开闭运动，另一方 面电机带动轴3 轴3与阀体上的三根轴通过链条带动其上的链轮同时转动 三根轴与后阀体13的连接处为丝杠与螺纹孔连接 轴的另一端定位在前阀体1上 轴运动时候作用在后阀体13上的扭距产生了阀体的水平位移 从而实现了前后阀体的闭合和夹紧运动。

这里应该注意的是这两个运动过程是独立运行的 互不影响 由此产生的本设计最难解决的问题是轴2在前后阀体间的定位以及齿轮2在轴2上的定位问题 由图可以知 轴2的向右运动趋势被轴承端盖所限制 向左的运动趋势是通过双列圆锥滚子轴承前阀体上的过盈配合限制的 而齿毕业设计论文4轮2是通过轴2上的轴肩来限制向左运动趋势的 由于齿轮2的转动不能与轴产生影响 所以右向通过齿轮造型上的特殊化以及顶在双列圆锥滚子轴承上的轴套来实现定位 弹性密封圈密封性能好,使用寿命长,便于实现软密封和硬密封电动扇型阀是一种切断阀,以其独特的结构设计而具有良好的密封性能,在国外已广泛使用,如德国冶金高炉系统,电动扇型阀已用作热风的大部分切断阀门我国在 80 年代借鉴外国技术开发研制了电动扇型阀，随着我国工业水平的不断提高,三杆式电动扇型阀的优越性已逐渐被人们所认识,并在各行各业中得到日益广泛的应用[9]2 2 动扇型插板阀的结构设计及问题的解决动扇型插板阀的结构设计及问题的解决2 2．．1 1 电动扇型阀的公称通径电动扇型阀的公称通径公称通径的定义：： 公称通径是指阀门与管道连接处通道的名义直径，单位为毫米在国内除用管焊结构或者与之相接的管道为标准钢管螺纹法兰连接等个别情况外，多数情况下，公称通径 DN 即为连接处通道的实际内径。

在国外，阀门公称通径与通道直径的关系通常由相应规范作出规定公称通径不仅是阀门产品互换性的基础，也是衡量管道与阀门设计经济性的重要内容公称通径有时简称通径或者口径目前国产电动扇型阀公称通径 DN 在 100－3000mm 之间其常用系列见下表所示，括号中的数值通常只用于真空阀门等场所[19]表 2.1 公称通径（mm） 2005001400（225）600160065025070018007503008002000公称通径的确定 管道与阀门的公称通径大小，主要取决于管道中工作介质的流速和流量一般，工作介质的流量是个已知数，而流速是随设计条件而变化的介质流速大，管道通径小而压降损失大，这时，材料等基建投资虽然少，但动力消耗等操作费用大；介质流速小，管道通径大而压降损失小，这时的情况正好相反，材料等基建投资虽然增加，但动力消耗等操作费用减少因此，通径的确定应以工。