螺杆启闭机 说明书.docx

⑥戋麻理工大拳本科毕业设计说明书中型水电站电动螺杆启闭机设计THE DESIGN OF MEDIUM HYDROPOWER STATIONELECTRIC SCREW HOIST学院（部）：机械工程学院 专业班级：机设08-10班 学生姓名：指导教师：2012年5月28日中型水电站电动螺杆启闭机设计摘要螺杆式启闭机是水利建设工程中用途广泛的重要机械设备，其工作原理是电动机通 过带传动一级减速、蜗轮蜗杆传动二级减速，使承重螺母转动带动螺杆升降以启闭闸门 本设计是基于Pro/E三维建模的一种电动螺杆式启闭机的设计，主要包括蜗轮蜗杆、螺 母螺杆、箱体等设计此外本设计对现有的螺杆启闭机常出现的顶闸事故，做出了结构 和电路上的改进，提高了启闭机的安全性能关键词：闸门启闭；电动螺杆式启闭机；顶闸事故；Pro/E 三维建模THE DESIGN OF MEDIUM HYDROPOWER STATIONELECTRIC SCREW HOISTABSTRACTScrew hoist is an important mechanical equipment which is widely used in water conservancy construction. Through the first slowdown of the belt transmission and the second slowdown of worm transmission ,the speed of the motor is decelerated to make the nut rotate and drive the screw up.This paper is about an electric screw hoist which is based on Pro/E, mainly includes the design of worm, nut, screw, box, etc. In addition, an improvement on mechanical structure and circuit structure about problem of the existing screw hoist is presented,all this enhancement can improve the safety of the hoist.KEYWARDS: Gate crane; Screw hoist; Pro/E of 3d modeling目录摘要（中文） I摘要（外文） II1绪论 11.1引言 11.2我国水利工程发展状 11.3螺杆式启闭机的应用及分类 11.4设计背景及设计目的 11.5设计原理及设计方案 22启闭机机械部分设计 22.1工作原理及传动方案设计 22.2设计要求及设计参数 32.3螺旋传动设计 32.3.1 螺杆设计 32.3.2 螺母设计 62.4电动机选型 72.5传动比分配 82.6 蜗杆传动设计 82.6.1蜗轮蜗杆设计计算 82.6.2蜗杆轴的结构设计 112.6.3蜗轮的结构设计 132.7普通V带传动设计 142.7.1带传动参数设计 142.7.2带轮的结构设计 163闸门连接设计 163.1螺杆连接及连接套筒设计 163.2连接杆与闸门连接处设计 174启闭机电路控制部分设计 174.1顶闸事故分析与技术改进 174.2电动机自动控制线路图 175启闭机安装与调试 195.1启闭机附加手把设计 195.2启闭机的安装及试车 20总结 21参考文献 22致谢 231绪论1.1引言螺杆式启闭机是用在各种水利工程的过水孔道上，起着控制水闸的一种中小型启闭 机械设备，利用该机的升降使其配套水闸实现开启和封闭过水孔道、控制水位、调节流 量的作用，它广泛应用于水利水电、市政建设、水产养殖及农田水利建设等工程中。

我国水力资源丰富，启闭机在水利工程中应用广泛，在一些闸重量不大又需要一定 闭门力的场合，螺杆式启闭机以其结构简单、价格便宜、安装简便等优点被大量应用于 灌区各级渠道上的涵闸及引水枢纽工程1.2我国水利工程发展状况我国的水资源丰富，河流总长42万千米，流域面积在1000千米以上的河流有1600条， 大小湖泊2000多个多年径流量27115万亿立方，水资源总量约2.8124万立方我国水利工程建设发展迅速，防洪蓄水工程修建水库8.61万座、堤防海塘22万千米、 安全蓄滞洪区100多处、水闸3万座，引水灌溉面积1600hm3—4900hm3,城市引水工程有 引滦入津、引碧入大、引黄济青、东深引水、南水北调等，水力发电工程有葛州坝271.5 万千瓦、二滩330万千瓦三峡70X26=1820万千瓦，此外在工程建设方面，高坝、碾压 混凝土坝、面板堆石坝、地基处理、土工织物、网络计算、施工技术、建设管理等都有 很大的进步1.3螺杆式启闭机的应用及分类螺杆启闭机在中小型水利工程中应用广泛，有起到控制水位，调节流量的作 用，应用于水利水电、市政建设、水产养殖及农田水利建设等工程，它可以分为：手电 两用螺杆式启闭机、手推式螺杆式启闭机、侧摇式启闭机、手动螺杆启闭机等几种，用 螺纹杆直接或通过导向滑块、连杆与闸门门叶相连接，螺杆上下移动以启闭闸门。

螺杆 支承在承重螺母内，螺母和传动机构（伞齿轮传动或蜗轮传动）固定在支承架上接通 电源或用人力手摇柄拖动传动机构，带动承重螺母旋转，使螺杆升降以启闭闸门螺杆 是受压受拉杆件，需要下压力迫使闸门下降时应计算压杆的稳定性螺杆式启闭机结构 简单，坚固耐用，造价低廉，适用于小型平面闸门和弧形闸门，其启闭力一般在200kN 以下500kN、750kN大容量的螺杆启闭机也已生产，用于潜水孔平面闸门和弧形闸门的 操作1.4设计背景及设计目的随着社会的发展和进步，水利工程建设的步伐日益加快，在各种水利工程设施中， 对螺杆式启闭机的需求也不断增加，不同场合对启闭机的性能也有特殊要求，传统的启闭机存在的种种缺陷，已经越来越满足不了市场的需求传统启闭机操作过程中稍有不慎将会发生顶闸事故，使螺杆压弯、顶碎启闭机端盖， 顶断启闭机梁使钢筋混凝土梁上缘开裂破坏，严重的会发生启闭机台（梁）位移、旋转、 倾复，甚至造成人员伤亡，电动启闭机还会引起电动机过载而烧毁电机上述事故严重 影响工程的安全运用、威胁着操作人员的人身安全本设计继承在传统螺杆式启闭机的优点外，还对其进行了改进，避免了启闭机在使 用过程中经常出现的顶闸事故。

1.5设计原理及设计方案中小型水利工程中的闸门重量从几吨到几十吨不等，为了可以控制闸门启闭高度， 其必须使用一种起重装置，采用螺旋启闭装置可以实现此要求具体设计方案是通过减速装置增大扭矩，使承重螺母转动带动螺杆升降，实现闸门 的启闭为实现在实际使用过程中对水流量大小的控制，需采用一种自锁装置，使闸门 可以停留在所需要的位置综上所述，本设计的螺杆启闭机采用三相异步电动机为动力，通过普通V带传动一 级减速，蜗轮蜗杆减速传动二级减速，蜗轮与螺母联接为整体同步旋转带动螺杆升降， 其中蜗轮蜗杆机构和螺母螺杆机构均具有自锁性质2启闭机机械部分设计2.1工作原理及传动方案设计如图1所示，螺杆式启闭机由电动机带动，通过带轮传动、蜗轮蜗杆传动，带动固 接在蜗杆上的螺母转动，从而使螺杆（图中未画出）升降图2为整机的三维建模图大髀 .X~I 一图1工作原理图图2三维建模图2.2设计要求及设计参数按设计要求，启闭机的起重吨位F = 10吨，启闭速度0.004m/s = 240mm/min 使用寿命8-10年，定期检修2.3螺旋传动设计螺旋传动是利用螺杆螺母组成的螺旋副来实现传动要求的主要用于回转运动转变 为直线运动，同时传递运动和动力。

对于传力螺旋，以传递动力为主，常采用梯形螺纹， 螺杆常用优选螺纹2.3.1螺杆设计1) 螺杆选材：螺杆选用45钢，螺母材料选用青铜，螺旋副的摩擦系数取f = 0.102) 按耐磨性设计：选择梯形螺纹，螺纹中径为d2，有中径公式：:Fd2 Z爵\：皿① 螺杆受轴向力轴向力F = 10000 x 9.8 = 9.8 x 104N② 系数4 (4 = H/d2)对于整体螺母，螺纹工作圈数不宜过多，故取4 =1.2〜2.5，此处取4 = 1.5③ 螺旋副材料的许用压力[p]= 18MPa④ 计算中径dd2 >8 d^F^]=0.8代;x*4 = 48.198 mm⑤查梯形螺纹基本尺寸表(GB5796.3-86),取公称直径d = 70mm ,螺距 P = 14mm ,中径 d? = d - 0.5P = 63mm ,小、径 d1 = d - 2(0.5P + a )= 70 - 2 x(0.5 x 14 +1)= 54mm ,nP 1x14螺纹升角 W = arctan = arctan = 4.046nd 兀 x 632 f 0 10当重摩擦角 W = arctan ―^-^ = arctan 仍。

5.911由于w

螺杆的稳定性条件为S = J > Ssc F s螺杆的临界载荷为Fcr兀 2'EImm，柔度①取工作长度l = 5000mm，长度系数r = 0.7，惯性半径i =勺=54 = 13.54 4人=贝=W X 5000 = 259.26 s i 13.5②螺杆危险截面惯性矩1 =笠=宇=417400 mm4③螺杆材料拉压弹性模量E = 2.06 X105 MPa④临界载荷为「 兀 2' x 206000 x 417400F = a? 50001 = 6.927x 104 N由于螺杆启闭机工作时对螺杆产生的最大压力为F = 10000x9.8 = 9.8x 104 N，F > F”,所 以螺杆在受压力的情况下有可能失稳弯曲需增加螺杆的直径以提高其稳定性，故重新 选取螺杆直径系列： 公称直径d = 75mm，螺距 P = 10mm，中径d? d 0.5P 70mm ,小径d1 d 螺纹。