Z90电动阀门装置的设计和数控加工工艺.docx

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1、Z90电动阀门装置的设计和数控加工工艺摘要本设计主要是对Z90型电动滑阀装置的主要部件进行设计，并对关键部件 进行数控加工。Z90型电动滑阀装置具有功能齐全、性能可靠、控制先进、体 积小、重量轻、便于操作和维护等特点。它广泛用于电力工业、冶金、石油工 业、化学工业、造纸、污水处理等领域。它用于控制阀门的开启、关闭和调 整，可以远程控制或在本地操作。Z90型电动阀用于许多行业，如电力、冶金、石油、化工、造纸、造船、 消防、供水和环境保护。它是阀门实现远程控制、集中控制和自动控制不可缺 少的控制装置。由于Fx是D段左边的轴向应力，而D段右边（即扭矩作用的局部）没有轴 向力。Q Q =T/W6146

2、72x17.1 =17, 9 (N/mm)将上述数值代入公式238+ 0.34x0= 2.6138L88X17.9 f ,一+ 0.21X 17.9n* = 2.9插入方程4%26x2.9七+%也6 +2.9、. 94图1输出轴图2危险断面系数3. 3轴承寿命的计算以输出轴轴承为例，首先选择了 6404型单列向心推力球轴承。 查阅机械设计实用手册中的表25-24,确定以下数据。公称动载 C=29. 2KN, e=0. 25, Y=2. 5负载系数f，=1. 1温度系数从前面的计算可以看出，。R=1994N, R=556N即轴承中的径向力：F=R”= 1994N, F，= R= 5563. 3.

3、1内部轴向力S的计算S，二 FM/2Y1942x2.5 = 398. 8 (N)S，= F/2Y5562-2.5 = Hl. 2(N)3. 3.2实际轴向力的计算F.二最大 S，SfF幻 S=max 398. 8, 11. 2-1139=398. 8 (N)F二最大 S，S，+F/=max 11.2, 398. 8+1139)二1537 (N)3. 3.3取系数X和Y的值F-/F= 398. 8/1537 = 0. 26eF-/F,二 1573/556=2. 8e来自机械设计实用手册中的表格Xj=X1=0. 65,Yi=Y=2. 63. 3. 4等效载荷P的计算P/二f, (X，F+Y，F)=

4、 1. 1 x (0. 65 x 1537 + 2. 6 x 398. 8)二 2239. 5 (N)P,二f, (X1F-+Y1F*)二 1. 1 (0. 65 x 556 + 2. 6 x 1573)二 4896. 3 (N)3. 3.5轴承名义寿命的计算L*因为p，p/因此，轴承的额定寿命为Lh.3 60武尸工=184757 (h)如果电动阀门使用10年，每年300个工作日，轴承的预期寿命为L=8x2x300x5= 24000 (h)由于LhL,该轴承符合要求。3. 4钥匙的选择和强度的校准3. 4.1为在输出轴上安装齿轮箱而选择的内键类型A型键14X75 GB/T1096-1970o通

5、过机械设计实用手册表27-23,查出 键的宽度b=14mm,键的高度h=9mm,键的长度L=45mm,键槽深度t=3. 5mm。那么，钥匙的工作长度L 3=L-b=45-14=31mmo 从前面的计算可以看出，Tb=667.4mm,dl= 46毫米.由于对于标准的平键连接的选择，具有足够的抗剪强度，筒体的强度由挤 压强度检查。那么t=4T/dhL4x 667.4x10?46x9x39.5=143.2 (Mpa)从教科书上查到的表格，关键是允许的挤压应力oP= (125150) Mpa.显 然。PoP,所以要到达连接的强度，满足平安的要求。3. 4.2电机齿轮固定键的内部类型。A型键10X52G

6、B/T1096-1979.根据机械设计实用手册表27-23,获得。b=10mm, h=8mni, L=63mm, t=5. 0mm那么钥匙的工作长度为L】=L-b/2=63-5/2=60. 5毫米从前面的计算中我们知道，T=667.4Nm d，=36毫米那么。P=4T/dhL667.4x 4x10?36x8x60.5=143.2 (Mpa)通过这种方式，实现了连接的强度，可以满足要求和平安。3. 5盒子的设计根据工作的要求，并从降低本钱、缩小结构尺寸和简化材料选择的原那么出 发，决定箱体应采用45号钢，经淬火和回火处理，并采用(1)木模铸造、清砂(2)热处理、人工老化(3)撤除浇口和飞边(4)

7、对未加工的外表进行底漆处理齿轮和轴的润滑剂的选择由于齿轮外围速度V1= ZnlX O 4 / S580/l. 1=527. 3 Mpa2)计算允许的弯曲应力摘自教科书：齿轮(217255HBS)= 440 Mpa齿轮的容许弯曲应力为= Ynl crJrs,/SF= IX440/1. 4=314. 3 Mpa。3.1. 3计算齿轮的几何形状齿轮的设计计算确定齿轮的模数2x1.82 x 10230x0.02 x 0.68980.7x2。=1. 355 mm齿轮的模数是标准值，即m=2 mm。3.1. 4齿轮的弯曲疲劳强度的计算计算齿轮的模数州毫米以下情况适用：m齿轮的模数K齿轮的负载系数T1小齿轮

8、传递的名义扭矩N mm中，正齿轮的齿宽系数Z1齿轮系数Y齿轮的复合齿形系数Y齿轮的重叠系数%齿轮的容许弯曲应力确定公式中的计算数据值，选择齿轮箱的参数Zl= 20, Z”iZl= 4. 33X 20 : 86.6 取 Zk 88看一下机械设计实用手册就知道中二0.7，计算齿轮箱的额定扭矩Tl=9550P/nl=9550X 1. 5/1400 = 10. 23 (Nm)= 10230 (Nmm)计算齿轮箱的负载系数K。检查机械设计实用手册，因为电机是一个短时系统，额定持续时间为10分钟。负荷是均匀的，所以取K，=1.0.因此，估计的初始速度是V = 24m/so看一下机械设计实用手册就会发现，K

9、,二1.4, K，=L15, K，=L13然后备二1.88-3.2 (1/ Zl+1/Zl)cos0=1.88 - 3.2 (1/20 + 1/88) x 1二 1.7055其中0齿轮的正面重量cosB -齿轮的螺旋角系数K.齿轮之间的负荷分配系数。K&齿轮齿的分布系数那么K= =1.0 x 1,4 x 1. 15 x 1. 13 = 1.82，求齿轮的综合系数丫足根据机械设计实用手册，我们可以发现，Y. 1=4. 2, YE=3.55 其中：ye齿轮的复合齿形系数，计算出齿轮的Y值。,= 3. 15/210 = 0.015所以 YF/ ”1丫析/42(vi)计算齿轮的重组系数。Y= 0. 2

10、5+ 075/6= 0. 25+ 0. 75/1. 7055 = 0. 68983.1. 5齿轮齿的接触疲劳强度的校准盛方+1)zizz1) %、4-L7055其中：ZE = 189.85峥 , Z= 2.5, Z工二 0. 76V 3 Y 3齿面接触的疲劳强度Z*材料的弹性系数z齿轮箱的结点系数ZX齿轮箱的重叠系数K齿轮箱的负载系数u两个齿轮的齿数之比If &+1)然后。=z*z,zJ W%C i 12x1.82x10230 4.33+1x 2.5 x 0.76 x Jx=189,8V 28x402433=1023. 15(Mpa)因此，接触疲劳强度是足够的。3. 1.6齿轮的实际周速度V

11、= Ji dlnl/60 x 1000 = 3, 14 x 1460 x 251, 72/60 x 1000 =1,02 (米/秒)网格力的计算圆周方向的力Ft=2Tl/dl=3733(N)径向力Fr= Fttan a n/cos b =1372(N)轴向力F a 二 Frtan b =532(N)3. 1.8电动机的选择(1)电机的型号 最初选择的电机型号为：YDF2T三相异步电动机，用于户外使用。该电机是一个短时系统，连续运行时间为10分钟。负载均匀，对起动 没有特殊要求，起动性能好，所以选择YDF2-W三相380V异步电动机在室外 使用。电机从外部购买，所选电机的额定功率为2. 2千瓦。

12、(2)确定电机的速度。电机的额定速度根据生产要求来选择。在确定电机的额定速度时在考虑速度时，应考虑机组的齿轮比，两者都应根据综合的技术和经济 情况来确定。发动机的额定转速只能根据技术和经济考虑来确定。因此，电机的速度必 须至少为24rpm。3. 2竖井结构3. 2.1轴材料的选择和轴直径的初步估计输出轴的设计(如图1所示)轴的材料选择45.粗加工后回火就能满足使用要求。45经回火后，硬度为 217215HBS,从机械设计基础表上看可以得到。oB = 650MPa, oS = 360MPa,。-1 = 300MPa, o-1 = 60MPao3. 2.2对轴的受力分析齿轮节圆上的切向力Ft=20

13、00T/dl=2000X614. 67/(87X2/cosB)=6970. 5 (N)齿轮上的径向力Fr=Ft=tan a n/cos B =6970. 5X0. 364/0. 986=2550 (N)齿轮的轴向力Fx=Fttan 3 =6970. 5 X tanl0 =1139.4 (N)3. 2. 3确定危险截面和计算平安系数从轴的结构尺寸可以看出，弯矩在截面上最大，并受到扭矩的影响，在过盈 联接中存在应力集中，在键槽中存在应力集中。以下检查是在个案的基础上进行的。(1)检查截面的平安系数(如图2所示)。从公式(24-9)和(24-10)可以看出。%户e+WrQn，府其中：。1, T 1材

14、料样品在对称载荷下的扭转剪切疲劳极限k,k，弯曲，扭转剪切的有效应力集中系数P外表质量的系数6。，6一弯曲、扭转和剪切的绝对尺寸影响因素力。，力一计算出的材料在拉伸、扭转和剪切时的平均应力系数。, t -正向拉伸、扭转剪切时的平均应力其中摘自机械设计用户手册，表。24-1,发现 =238Nmm. 飞 =138N/mm”。，内从表上看24-16可以知道，过盈配合的应力集中系数比键 槽的大得多，所以只能考虑过盈配合。可以发现，k=2.6, k=1.88.B在表24-19中查找,取8=0. 92。e 查阅表 24-13,得到 =0.84 那,=0.78力。，力，检查表24-24什么是力。=0.34, i)= 0.21然后二M/w=320/8. 18=39(N/mm2)从表24-27可知，对于一个简单的键槽d=46毫米，W=8. 18厘米，p=17. 1 厘米%=Fx/A=O