Расчет узлов зашиты и блокировки

В заданиях на курсовую предусмотрены два типа устройств за­щиты от перегрузок исполнительного механизма при закрывании задвижки.

Эти же устройства обеспечивают блокировку, позволяющую со­гласовать работу нескольких приводов или работу по заданной, программе.

Наибольшее распространение в приводах запорной арматуры получила муфта предельного момента (рис.2). Она состоит из двух полумуфт (1,2),снабженных кулачками трапецеидального профиля. В рабочем положении кулачки одной полумуфты входят во впадины другой.

При передача крутящего момента T_з кулачками такого типа возникают осевые силы F_a, стремящиеся раздвинуть полумуфты.

Перемещение полумуфты I в осевом направлении исключено буртом вала, перемещение полумуфты 2 невозможно до тех пор, пока осевая сила уравновешивается силами упругости пружины F_пр и силами трения F_тр на боковой поверхности шпонки (шлицов). При увеличении момента T_з на валу 2-й полумуфты до предельной величины 1,3 T_з (последний этап закрывания) осевые силы F_a также возрастут. Сила упругости F_пр и сила трения, оставшись без изменения, не смогут задержать перемещение полу­муфты 2 и последняя начнет перемещаться вправо до тех пор, пока не сработает устройство защиты.

Рабочий ход пружины можно оценить по величине хода сраба­тывания концевого выключателя, который подает команду на отклю­чение Двигателя при создании герметичности задвижки (рис.3).

Сила предварительного натяжения пружины рассчитывается из условия

, (34)

Осевая сила исила трения могут быть выражены через при­веденный к валу момент сопротивления в конце закрывания задвижки - T_з

где D_k – средний диаметр кулачков муфты;

d_в – диаметр вала;

f – коэффициент трения в шпоночном или шлицевом

соединении (0,15);

f_k = 0,12;

ρ^* – приведенный угол трения кулачков;

α_закр – угол поверхности кулачка, работающей при закрывании.

Для того, чтобы исключить самоторможение при выходе кулач­ков из зацепления, угол α_з должен быть больше угла трения. Обычно α_закр > 20°. После подстановки значений F_a и F_тр вус­ловие (30) получаем значение предварительного натяжения пру­жины.

, (35)

При обратном ходе следует исключить возможность срабаты­ваний муфты, поэтому угол заострения α₀ кулачков полумуфт, работающих при открывании должен быть меньше угла трения:

Устройство для защиты исполнительного механизма от перегрузки при наличии червячной передачи может быть сконструировано на валу червяка. Для определения места расположения механизма защиты необходимо знать направление вращения гайки в передаче винт-гайка. Оно определяется направлением движения задвижки шпинделя (при открывании и закрывании) и направлением нарезки шпинделя (рис. 4). Для выяснения этого вопроса следует графически решить векторное уравнение:

, (36)
где V_г – окружная скорость гайки в точке А;

V_в – скорость перемещения шпинделя (винта);

V_вг – скорость перемещения гайки относительно винта, направленная параллельно нарезке.

При закрывании задвижки выходной вал редуктора должен вращаться по часовой стрелки.Этим определяется направление окружной силы колеса F_t2 и осевой силы червяка F_a1. Червяку необходимо обеспечить свободу перемещения в осевом направлении. Осевая сила F_a1 на червяке должна быть уравновешена упругостью пружины и трением на боковых гранях шлицов или шпо­нок:

, (37)
где F_трш – сила трения в шлицевом соединении;

T_закр2 – момент в конце закрывания запорного органа на валу червячного колеса.

Сила трения на боковых гранях шлицев:

, (38)
где α – угол профиля витков червяка, равный 20°;

d_ш – диаметр шлицевого вала червяка;

ρ^* – приведенный угол трения на поверхности витков червяка;

f для материалов сталь-бронза равен 0,88. Подставляя эти значения в равенство (37), получаем величину предварительного натяжения пружины

, (39)

Источником F_пр в приводах заданных типов является, как правило, цилиндрическая винтовая пружина растяжения-сжатия.

Чтобы предотвратить ложные срабатывания узла защиты, необ­ходимо дать запас хода пружины 3+4 мм, Величину отношения F_пр^(max)/ F_пр следует задавать в предалах 1,1÷1,2, чтобы получить пологую характеристику, так как по маре перемещения. подвижного элемента узла защиты (подвижная полумуфта, рис., 2, и подвижный червяк, рис. 4) усилие со стороны пружины растет пропорционально углу наклона упругой характеристики. В случае крутой характеристики концевой выключатель может сработать, тогда момент значительно превысит расчетное значение.

Для предотвращения аварийной ситуации в случав отсутствия электроэнергии привод задвижки должен быть обеспечен механизмом ручного привода.

Силовым фактором, исходя из величины которого определяются размеры ручного привода, является наибольший момент задвижки (при закрывании или открывании).

Для отключения электродвигателя при верхнем положении запорного органа предназначена коробка концевых выключателей (рис. 5), Она также служил для передачи сигнала на пульт управления о крайних положениях запорного органа задвижки.

Дата добавления: 2015-12-01