閥門(mén)電動(dòng)裝置的設計目的

閥門(mén)電動(dòng)裝置及其技術(shù)在我國的發(fā)展已有40 多年的歷史,作為一種機電產(chǎn)品其機械部分無(wú)論是設計還是制造均日趨成熟, 其使用方式也被人們接受,其使用范圍也從工業(yè)閥門(mén)擴大到某些非閥門(mén)類(lèi)專(zhuān)用設備。

上世紀80 年代中期,上海某大型設備制造廠(chǎng)在國內首先將閥門(mén)電動(dòng)裝置用于火電機組給煤機插板的驅動(dòng)與控制。之所以選擇閥門(mén)電動(dòng)裝置用于非閥門(mén)類(lèi)的專(zhuān)用設備, 主要是閥門(mén)電動(dòng)裝置具備起動(dòng)轉矩大、短時(shí)工作制、行程控制精確、位置指示直觀(guān)、用于保護的轉矩控制機構可靠、手動(dòng)機構能保證應急人工操作等諸多特點(diǎn)?；仡櫠甑氖褂们闆r,閥門(mén)電動(dòng)裝置基本能滿(mǎn)足給煤機的動(dòng)作與控制要求。據不完全統計,目前國內已有數家給煤機制造企業(yè)對閥門(mén)電動(dòng)裝置有一定數量需求。通常選用的電動(dòng)裝置輸出轉矩在300～600N·m 之間,輸出轉速在12～36r/ min ,電器控制上無(wú)特殊要求。

設計目的：
目前國內閥門(mén)電動(dòng)裝置生產(chǎn)廠(chǎng)家的多回轉產(chǎn)品手/ 電動(dòng)切換型式基本是“半自動(dòng)優(yōu)先”式,即當需要手動(dòng)時(shí)應先按下切換手柄使電動(dòng)裝置進(jìn)入手動(dòng)狀態(tài),電動(dòng)操作時(shí)切換手柄會(huì )自動(dòng)復位。由于電動(dòng)裝置在給煤機上安裝位置較高(一般為3～4m 或更高,見(jiàn)圖1) 且無(wú)操作平臺,因此用戶(hù)要求將電動(dòng)裝置手動(dòng)用手輪改為鏈輪, 即必要時(shí)通過(guò)金屬掛鏈完成手動(dòng)操作。
這種常規型式閥門(mén)電動(dòng)裝置的手動(dòng)與手/ 電動(dòng)切換機構在給煤機上的使用存在下列問(wèn)題:
(1) 300～600N·m 輸出轉矩多回轉電動(dòng)裝置的手電動(dòng)切換機構多設置在輸出軸上(亦稱(chēng)在低速軸上) ,帶載荷切換(如被驅動(dòng)設備卡阻電動(dòng)裝置輸出軸轉矩增大) 比較困難,用繩索拉動(dòng)手柄在這種極限情況下是無(wú)法完成手/ 電動(dòng)切換的,這樣會(huì )直接影響電動(dòng)裝置手動(dòng)操作的可靠性。
(2) 低速軸手/ 電動(dòng)切換機構的電動(dòng)裝置其手輪直接與輸出軸連接,因此手動(dòng)時(shí)的手輪力相對大。在產(chǎn)品的實(shí)際應用中允許設增力力臂來(lái)完成瞬間的手動(dòng)啟閉操作,用鏈輪操作會(huì )顯得手動(dòng)力過(guò)大。
(3) 閥門(mén)電動(dòng)裝置初期用在給煤機時(shí)其手/ 電動(dòng)切換手柄處是用金屬鏈拉動(dòng),但金屬鏈重量過(guò)大常使切換手柄無(wú)法自動(dòng)彈回到電動(dòng)位置,因此將金屬鏈更換為繩索。由于繩索的耐高溫與抗老化性能較差所以又是使用故障的隱患。
綜上所述,常規型閥門(mén)電動(dòng)裝置的手動(dòng)機構還不能完全適合給煤機。解決這一問(wèn)題的理想方法是研制出“全自動(dòng)”手/ 電動(dòng)切換型式的專(zhuān)用多回轉閥門(mén)電動(dòng)裝置,使用戶(hù)無(wú)須進(jìn)行手/ 電動(dòng)轉換就能完成手動(dòng)操作,同時(shí)亦應考慮手動(dòng)速比與手輪力的合理性問(wèn)題(在給煤機上為鏈輪力) 。

全自動(dòng)電動(dòng)裝置的主傳動(dòng)原理設計
“全自動(dòng)”切換型式電動(dòng)裝置大多為輸出軸90°回轉的部分回轉產(chǎn)品,最典型的是美國KE2STON 公司產(chǎn)品。而目前應用的“全自動(dòng)”切換多回轉電動(dòng)裝置僅有法國JOUCOMATIC 公司的SR系列產(chǎn)品,其最大輸出轉矩規格為600N·m[1 ] 。雖然SR 系列電動(dòng)裝置主傳動(dòng)機構與相關(guān)零件的制造工藝等要求比較高,但它的結構設計可供參考。

當電動(dòng)裝置電動(dòng)操作時(shí):電動(dòng)機驅動(dòng)電動(dòng)蝸桿、電動(dòng)蝸輪,電動(dòng)蝸輪與NGW行星減速器中心輪為同軸,所以運動(dòng)可通過(guò)中心輪、行星輪傳遞到內齒輪與輸出軸,進(jìn)而完成開(kāi)啟或關(guān)閉的操作。應該注意的是,由于行星架與手動(dòng)蝸輪為一體,所以手輪蝸輪的自鎖使行星架固定,此時(shí)的行星輪作用是介輪。
當電動(dòng)裝置需要手動(dòng)操作時(shí):操作者可直接拉動(dòng)鏈輪,此時(shí)手動(dòng)蝸桿將運動(dòng)傳遞到手動(dòng)蝸輪與行星架。由于電動(dòng)蝸桿與電動(dòng)蝸輪的自鎖使得NGW行星減速器的中心輪固定。行星架的運動(dòng)通過(guò)行星輪傳遞到內齒輪與輸出軸,從而實(shí)現不切換完成手動(dòng)操作。
上述原理設計的關(guān)鍵所在是電動(dòng)蝸輪副與手動(dòng)蝸輪副各自運動(dòng)時(shí)另一方的自鎖,而蝸輪副與NGW行星減速器的結合使多回轉電動(dòng)裝置手/ 電動(dòng)切換的“全自動(dòng)”得以實(shí)現。此外,NGW行星減速器輸入端與輸出端的設置及其速比選擇也十分重要,它可使電動(dòng)裝置的動(dòng)力參數更為合理。

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