毕业设计闸阀试压机设计.doc

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1、 毕业设计（论文）课题：课题：闸闸阀阀试压机试压机设计设计 摘摘 要要 我们组设计的是最高耐压 600 吨的闸阀试压机。该试压机是由电机通过皮带传动，由齿轮机构减速，带动螺杆运动，从而对阀门进行试压。本文先对市场上看到的试压机进行调研分析，然后提出总体设计方案，再对各个零部件的具体设计方案、电气控制方案及电气控制元件的选择展开详细的介绍，最后对600 吨阀门试压机作出总结和评价。关键词关键词：阀门试压机，设计 Abstract Our group is designed to withstand 600 tons of the valve test press.Press the test d

2、rive by the motor through the belt by the gear reducer,drive screw movement to try the pressure on the valve.This article first seen on the market research and analysis of test press,and then propose design options,and then on the specific design of individual components,electrical control program a

3、nd the choice of electrical control components to start the detailed description,the last of the 600 tons of valve Door to summarize and evaluate the test press.Key words:valve test press,design 目目 录录 摘要 1 Abstract 2 1.1.设计任务书 4 1.1 设计题目 4 1.2 设计背景 4 1.3 设计参数 5 1.4 设计任务 6 2.2.整体设计 7 2.1 产品-闸阀的分析 2.2

4、 试压方案的确定 2.3 设计分工 3 3.传动方案拟订 6 3.1 传动方案对比 7 3.2 传动装置各主要部件选择 8 4 4.电动机的选择 9 4.1 类型和结构形式的选择 9 4.2 电动机功率计算 9 4.3 电动机转速计算 9 5 5.传动系统的运动和动力参数 10 5.1 计算总传动比 10 5.2 分配各级传动比 10 5.3 计算传动装置的运动和动力参数 10 6 6.传动零件的设计计算 11 6.1 带轮设计 11 6.2 齿轮设计 14 6.3 轴的设计 17 6.4 轴承的设计与校核 21 6.5 键的选择与校核 21 6.6 螺纹副的设计与校核 22 6.7 拉杆的设

5、计与校核 23 7 7.机体各部分结构尺寸 23 7.1 试压机底座 24 7.2 支撑架 24 7.3 墙板 25 7.4 导向板 25 8 8.润滑和密封形式的选择 25 8.1 润滑 25 8.2 密封 26 9 9.电气控制电路设计 27 9.1 电气传动的特点和控制要求 27 9.2 电气控制电路的设计 28 9.3 电气元件选择 32 1010.其他技术说明 35 参考文献 36 总结 37 附图：600SYJ 效果图 1.1.设计任务书设计任务书 1.1 设计题目：闸阀试压机设计 1.2 设计背景：随着现代工业的发展，手工操作虽然现阶段不能全部取消，但是已经不再适应生产力发展的需

6、求。自动化与半自动化已悄悄进入各行各业。阀门制造业同样如此，一些阀门远销海外，订单接踵而至，生产批量的加大，原来手动试压难以完成这些任务，急需一种自动化程度较高的试压机。我们通过市场调查发现，由于阀门种类很多，市场上的阀门试压机品种繁多，但大多属于中小型的阀门试压机，大型阀门试压机几乎没有。由于大型及超大型阀门的利润很高，而且一般是单件订单式生产，所以大型阀门试压机一般是阀门生产企业确保产品质量，提高企业利润的关键技术。我们根据南通盛祥流体有限公司对大型阀门试压机的需求，进行该试压机的设计。我们发现市场上有一些大型阀门试压机（如下图）图(a)图（b）图（c）表一：三种试压机的对比 图号 优点

7、缺点 a 整体式结构、操作方便 占空间大、成本高 b 运行平稳、传动精度高 测试耐压值较低、成本高 c 结构紧凑、集机电液与一体、试压范围较广 成本较高、液压易漏油 我们考虑了该厂的实际情况，参考该试压机的大体外形结构，将传动方式改为螺纹传动，降低了成本，虽精度有所降低但还是能够保证产品质量的。1.3 设计参数:1.试压机的工作载荷为66 10FN；2.进给速度 3040mm/s；3.行程为 1m;4.工作情况：间断性工作，双向运转，载荷较平稳；5.使用折旧期：10 年；6.工作环境：室内，灰尘一般，环境最高温度 35C；7.动力来源：电力，三相交流电，电压380/220V；8.检修间隔期：四

8、年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；9.制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批生产。1.4 设计任务：1.装配图用0A 2.所有零件图用CAD图纸打印 3.所有零件有三维实体图片 4.最终所有零件必须组装好，成为试压机装配三维实体，并附加渲染效果图 5.编写设计说明书 2.2.整体设计整体设计 考虑到南通盛祥流体控制有限公司的实际情况，全自动成本太高，手动效率太低，半自动能够保证质量，成本适当，效率高。我们通过机械、电气、液压来实现半自动。首先对产品闸阀进行分析，确定试压方案；接着进行设计分工；然后进行机械部分设计、电气控制设计和外观设计；最终设计出试压机模型。2.1 产品-闸阀的分析

9、阀门种类繁多，闸阀只是其中一种。阀门是管路流体输送系统中控制部件，它是用来改变通路断面和介质流动方向，具有导流、截止、调节、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。按作用和用途分类，阀门可分为截断阀、止回阀、安全阀、调节阀、分流阀及排气阀，而闸阀就属于截断阀，作用是接通或截断管路中的介质。闸阀的主要优点是当阀门完全开启时，管道中介质能直线流过，面通过的流体阻力较小。其主要缺点：在所有阀门中，闸阀的启闭动作最慢，在启闭过程中，闸板的移动距离要大于阀门的通道直径，阀门总高较高、占空间大、也较笨重。对于阀门，密封性能是最重要的技术性能指标。阀门的密封部位有三处：启闭件与阀座两密封面间的接触处；填料与阀杆和

10、填料函的配和处；阀体与阀盖的连接处。其中处的泄漏叫做内漏，也就是通常所说的关不严，它将影响阀门截断介质的能力。对于截断阀类来说，内漏是不允许的。后两处的泄漏叫做外漏，即介质从阀内泄漏到阀外。外漏会造成物料损失，污染环境，严重时还会造成事故。对于易燃易爆、有毒或有放射的介质，外漏更是不能允许的，因而阀门必须具有可靠的密封性能。一般阀门多采用软密封来保证可靠的密封性能，而闸阀一般选用硬密封。切断阀要求泄漏越低越好，软密封阀的泄漏是最低的，切断效果当然好，但不耐磨、可靠性差。从泄漏量又小、密封又可靠的双重标准来看，软密封切断就不如硬密封切断好。如全功能超轻型调节阀，密封而堆有耐磨合金保护，可靠性高，

11、泄漏率达 107%，已经能够满足切断阀的要求。2.2 试压方案的确定 阀门的标准和规范一般可以采用国家标准，其中阀门压力试验应根据GB/T13927 进行，当然也可以采用国外的 ASME 或 API 标准。我们采用 GB/T13927标准进行试压。(一)试压的原则和注意事项：1.阀门安装之前应作强度和密封性试验。低压阀门抽查 20%，如不合格应 100%的检查；中、高压阀门应 100%的检查。2.试验时，阀门安装位置应在容易进行检查的方向。3.压力试验时就将阀门空气尽量排除。4.试验时压力要逐渐增高，不允许急剧、突然地增压。5.密封性试验持续时间一般为 23min，重要的和特殊的阀门应持续 5

12、min。小口径阀门试验时间可相应短一些，大口径阀门试验时间可相应长一些。在试验过程中，如有疑问可延长试验时间。密封性试验，一般阀门只进行一次，安全阀、高压阀等生要阀门需进行两次。试验时，对低压、大口径的不重要阀门以及有规定允许渗漏的阀门，允许有微量的渗漏现象。6.试压中，阀门关闭力只允许一个人的正常体力来关闭；不得借助杠杆之类工具加力(除扭矩扳手外)，当手轮的直径大于等到于 320mm 时，允许两人共同关闭。7.阀门试压完毕后，应及时排除阀内积水并擦干净，还应作好试验记录。（二）试压原理：试压介质：一般为水、气、煤油。我们采用水。阀门在试压过程中的定位与夹紧：为了提高试压的效率，对阀门进行定位

13、和夹紧。根据闸阀的结构(见下图)，其中有两个法兰面，一通孔。可以用其中一面进行定位限制 3 个自由度，以一短销限制 2 个自由度，阀门的转动对试压无影响可以不用限制这一自由度。以另一法兰面进行夹紧。故总体的定位夹紧方案是“一面一销”式定位，面夹紧。试压方式：试压前确保闸板处于完全关闭状态，尽量排除一端内腔中的空气，通入试压介质，逐渐提高压力达到一定值后进行保压，同时观察压力表示数变化情况，并进行记录。2.3 设计分工 由于我们的计划方案比较复杂，工作量很大，而我们只有两个人，如果把工作简单清晰地划分开是不明智的，所以我们全程都是共从参与、共同工作的。只是在具体的工作上才分开工作，比如说各个零件

14、的设计。一起工作可以让我们可以方便地交流思想，互相取其精华，共同攻克难题，从而大大提高了工作效率。3.3.传动方案拟订传动方案拟订 3.1 传动方案对比 方案一：方案二：方案对比：我们提出的两种方案均为二级传动，但从上面两张示意图可以看出方案二明显比方案一的传动系统复杂。方案一先通过带传动将电动机的动力传递出，再通过齿轮传动将力传递到螺杆；方案二的两级传动全部通过齿轮传动，并且用到了锥齿轮及联轴器。方案一中采用带传动，具有平稳性，能够吸震，并且有过载保护。3.2 传动装置各主要部件选择 表二：传动装置各主要部件 部件 要求 选择 动力源 机构简单，工作可靠，维护容易 电动机 皮带轮 传动平稳，

15、能吸震，有过载保护 皮带轮 齿轮 有固定的传动比，传动稳定 单级圆柱齿轮传动 轴承 此试压机有一定的轴向力 圆锥滚子轴承 螺纹传动 能够自锁 梯形螺纹传动 4 4.电动机的选择电动机的选择 电动机机构简单，工作可靠，控制简便，维护容易，一般生产机械大多数采用电动机驱动。4.1 选择电动机的类型和结构形式 此试压机不需要在较大范围内调速，经常启动反转等。因此选择全封闭自扇冷鼠笼三相异步电动机。4.2 电动机功率计算 只需短时运行，其容量按等效功率法计算 1234w V 带传动效率10.96 圆柱齿轮传动效率20.97 9550wwwwtnp滚动轴承传动效率30.99 螺纹副的传动效率40.7 因

16、此250 502.019550 0.65wpkw 选 2.2kw 4.3 电动机转速计算 按推荐的各传动机构传动比范围：V 带传动比范围2 4bi 单级圆柱齿轮传动比范围35gi 则总传动比范围2 3 4 56 20i 所以电动机转速范围6 20503001000wni n 符合这一范围的同步转速有 750r/min 和 1000r/min,为了减少电动机的重量和价格选常用的同步转速为 1000r/min 的 Y 系列电动机 Y112M-6 其满载转速为 940r/min。5 5.传动系统的运动和动力参数传动系统的运动和动力参数 5.1 计算总传动比 94018.850mwnin 5.2 分配

17、各级传动比 为使带传动的外轮廓尺寸不致过大，取其传动比为3bi。则齿轮副传动比为18.86.273gbiii。5.3 计算传动装置的运动和动力参数 各传动机构的转速 传动轴1940310/min(1)3(1 0.02)mbnnri 大齿轮1231049/min6.27gnnri 各传动机构的功率：传动轴12.2 0.962.11mbppkw 大齿轮22.2 0.96 0.972.05mbgppkw 各传动机构的转矩：传动轴1112.119550955065310pTN mn 大齿轮2222.059550955040049pTN mn 表三：传动装置的运动与动力参数 轴号 电动机 传动机构 工作

18、机 0 1 2 3 4 转速 n(r/min)n0=940 n1=940 n2=310 n3=50 n4=50 功率 P(kw)P=2.2 P1=2.2 P2=2.11 P3=2.05 P4=1.44 转矩 T(Nm)T1=22.4 T2=65 T3=400 T4=400 传动比 i i01=1 i12=3 i23=6.27 i34=1 传动效率 01=0.99 12=0.96 23=0.97 34=0.7 6 6.传动零件的设计计算传动零件的设计计算 6.1 带轮设计 已知 3i 输入功率112.2,940/minpkw nr（1）求计算功率 查参考文献 1 中表 13-8 得1.2Ak 则

19、11.2 2.22.64cApkpkw（2）V 带的型号 根据12.64,940/mincpkw nr 由参考文献 1 中图 13-15 查出坐标点选 A 型 由参考文献 1 中表 13-9 d 应不小于 75。d 取 100mm 则2113 1001 0.02294bdid mm 由参考文献 1 中表 13-9 取 300（虽使从动轮转速略有减小，但其误差小于 5%，故允许）（3）验算带速 11100 9404.92/60 100060 1000dnm s不在5 25/m s 范围内 重新取1106d 则 2113 106 1 0.02311.64bdid mm 由表 13-9 基准直径系列

20、取 315.11106 9405.21/60 100060 1000dnm s在5 25/m s 范围内(4)求 V 带的基准长度0L和中心距a 初步选中心距0121.51.5106315631.5add取0700a mm 符合120120.72ddadd 222100120224315 1062 70010631524 7001400660.97 15.62076.57ddLadda 查参考文献 1 中表 13-2，对 A 型带选用2240dL mm 则中心距 0022402076.57700781.722dLLaamm（5）验算小带轮包角1 211315 10618057.318057.3

21、164.7120781.7dda合适。（6）求 V 带根数 Z 根据11940/min,106nrdmm 查参考文献 1 中表 13-3 得01.05p 参考文献 1 中表 13-5 得00.11p 查参考文献 1 中表 13-7 得0.96k 参考文献 1 中表 13-2 得1.06Lk 002.641.050.110.96 1.062.24cLpZppkk Z 取 3。（7）单根带的初拉力 查参考文献 1 中表 13-1 得0.1/qkg m 2025002.51500 2.642.510.1 5.213 5.210.96135.52.7138.2cpFqZkN（8）作用在轴上的力 101

22、64.72sin2 138.2sin27422274 3822rQrFFNFF ZN （9）带轮结构尺寸设计 由于带轮直径较小（d350）选用实心式 小带轮和电动机联接 电动机选用 Y112M-6 相应的尺寸如下：电动机伸出端直径28 6Dj 电动机伸出端长度60E 表四：V 型带型号与参数 槽型 db minah e minf minfh min 118 118 A 11 2.75 150.3 9 8.7 6 34 38 主动轮:0106d mm 2021062 5116addh mm 123 1102 1550Bzef mm 1.5 21.5 2284256Ldmm L取56mm 11.8

23、 21.8 22850.456ddmm 1d取55mm 则其结构如下图：从动轮：0315d mm 2023152 5325addh mm 123 1102 1550Bzef mm 取75L mm 1.5 21.5 275Lddmm 取50d mm 11.8 21.8 25090100ddmm 1d取90mm 则其结构如下图：6.2 齿轮设计（1）材料的选择与确定许用应力 小齿轮用38GrMoAl调质表面氮化深 0.2，齿面硬度230 280HBS，lim1760,HMPa按曲线取lim290FMPa 大齿轮选用45钢调质，齿面硬度200 250HBS，lim585HMPa，lim445FMPa

24、由参考文献 1 中表 11-5，取1.1HS，1.25FS，lim11lim22lim11lim227606911.15855321.12902321.254453561.25HHHHHHFFFFFFMPaSMPaSMPaSMPaS （2）小齿轮为硬齿面，按轮齿弯曲强度设计，齿面接触强度校核 设轮齿按 8 级精度制造。取载荷系数1.3K（参考文献 1 中表 11-3），齿宽系数0.5d（参考文献 1 中表 11-6）小齿轮上的转矩为 6642.119.55 109.55 106.5 10310PTN mmn 齿数1Z取18，则216.27 18112.86ZiZ，2Z取116 则实际传动比为2

25、11166.4418ZiZ 查参考文献 1 图 11-8 得13.02FaY，22.21FaY，由参考文献 1 中图 11-9得11.54,SaY21.82SaY 因 1122123.02 1.542.21 1.820.0160.009290445FaSaFaSaFFYYYY 故应对小齿轮进行弯曲强度计算。模数43322122 1.3 6.5 103.02 1.542.60.5 18290FaSadFKTY YmmmZ 又因为中心距应390a，122m ZZa所以5.8m 则取6m，实际中心距为12618 11640222m ZZamm 齿轮分度圆直径：16 18108dmZmm 26 116

26、696dmZmm 齿轮齿顶圆直径:1121082 6120addm mm 2226962 6708addm mm 齿轮齿跟圆直径:112.5108 2.5 693fddm mm 222.56962.5 6681fddm mm 齿宽：110.5 10854dbdmm 取60mm 一般大齿轮齿宽应小于小齿轮齿宽因此大齿轮齿宽取255b mm（3）验算齿面接触强度 查参考文献 1 中表 11-4 得弹性系数取189.8EZ 对于标准齿轮，区域系数2.5HZ 则422212 1.3 6.5 106.44 1189.8 2.525076060 1086.44HEHKT uZZMPaMPabdu 安全。（

27、4）齿轮的圆周速度 108 3101.75/60 100060000dnvm s 对照参考文献 1 中表 11-2，选 8 级精度制造是合宜的。（5）齿轮结构设计 L 取 70mm 1.21.5Ld 则46.758.3d 取55d mm 则 6.3 轴的设计（1）拟定轴上零件的装配方案（见下图）（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 轴的左端连接大带轮通过键径向定位，通过轴肩轴向定位。接着装小齿轮，用键径向定位，通过轴肩轴向定位。后面装轴承，轴承与轴通过一定的过盈量径向定位，接着是一个套筒用来做轴向定位，再接一个轴承，用圆螺母轴向定位。由于小齿轮与轴承之间共用一个轴肩，小齿轮孔径为 5

28、5，而此轴承还会承受一定的轴向载荷，所以初步选择轴承为圆锥滚子窄轻系列轴承 30211 内径为55mm。（3）轴的强度计算 此传动轴既承受转矩又承受弯矩，可先按扭转强度近似计算 332.1110720.3310PdCn 按弯扭合成强度计算:已知传动轴上所受的转矩65TN m 齿轮上的圆周力322 651203.7108 10tTFNd 径向力tan1203.7tan20438rtFFN 从动轮上所受的径向力822QFN（方向未定）.求垂直面的支反力 231343865492496492rVF llFNl 方向向上 2149643858VVrFFFN 方向向下.求水平面的支反力 23131203

29、.7654921362.7492tHFllFNl 211362.7 1203.7159HHtFFFN.QF在支点产生的反力 1231382280654921064492FFlllFNl 211064 822242FFQFFFN 外力 F 作用方向与带传动的布置有关，在具体位置尚未确定之前，可按最不利的情况考虑。.绘制垂直面的弯矩图（b）313492 65 1032.3aVVMFlN m 322358654921032.3aVVMFllN m 32358 492 1028.5bVVMFlN m.绘制水平面的弯矩图（c）3131363 65 1088.6aHHMFlN m 322315965492

30、1088.6aHHMFllN m 323159 492 1078.2bHHMFlN m.F 力产生的弯矩图（d）312822806510119bFMFllN m.考虑最不利的情况bFM与22bVbHMM直接相加则 22bbVbHbVMMMM 2228.578.2119 202.2N m.求弯矩 65TN m.求危险截面当量弯矩22ebMMT认为轴的扭切应力是脉动循环应力，取折合系数0.6则 22ebMMT 22202.20.6 65 206N m.计算危险截面的直径 轴选用 45 号钢，调质处理，由参考文献 1 中表 14-1 查得650BMPa 由参考文献 1 中表 14-3 查得160bM

31、Pa 则 3331206 1032.5550.10.1 60ebMdmm 所以轴的设计是安全的。力学分析图 6.4 轴承的设计与校核 由于小齿轮与轴承之间共用一个轴肩，小齿轮孔径为 55mm，而此轴承还会承受一定的轴向载荷，所以初步选择轴承为圆锥滚子窄轻系列轴承 30211 内径为 55mm。轴承的校核:短时间或间断使用的，中断时不致引起严重后果，根据参考文献 1 中表 16-10轴承预期使用寿命 5000hLh 对于滚子轴承寿命指数103 最大径向力22221249613631450.4rVHFFFN 由于轴向力相对于径向力较小，所以rPF 考虑到工作中的冲击和震动会使轴承寿命降低，因此取载

32、荷系数1.2Pf（查参考文献 1 中表 16-8）工作温度低于 100C，则取温度系数1tf 所选轴承的额定动载荷为98CKN 额定静载荷为0114CKN 1/66010PrhtfPnCLf 3/1061.2 1450.4 60 3105000110 418398NKN 因此轴承的选择是合宜的。6.5 键的选择与校核 平键的主要失效形式是工作面的磨损和压溃（对于动连接）除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。根据从动轮与轴接触处的轴径 50 键选用14 70C /10962003GB T 14b 9h 设载荷为均匀分布，平键按挤压强度校核，查参考文献 1 中表 10-10 得 344 65 10

33、8.265550 70 9PPTMPaMPadhl 因此键的设计是安全的。根据小齿轮与轴接触处的轴径 55mm,键选用16 63 /10962003GB T 16b 10h 设载荷为均匀分布，平键按挤压强度校核，查参考文献 1 中表 10-10 得 344 65 108.3411055 63 9PPTMPaMPadhl 因此键的设计是安全的。6.6 螺纹副的设计与校核 螺纹传动的失效主要是螺纹磨损，因此通常先由耐磨性条件，算出螺杆的直径和螺纹高度，并参照标准确定螺旋各主要参数，而后对可能发生的失效形式进行一一校核。影响磨损的因素很多，通常是限制接触处的压强。螺纹按接触处的压强设计:（1）计算螺

34、纹中径 工作载荷为66 10aFN，取3，查参考文献 1 中表 10-8 得螺纹副的许用压强 18pMPa，则 螺纹中径 626 102673 18aFdpmm 选用300 40T为了使电动正转时螺杆前进，反转时后退螺纹设计成左旋。因为螺纹各圈受力是不均匀的，第十圈以上的螺纹实际上起不到分担载荷的作用，所以本螺旋传动选择啮合圈数为十圈。（2）验算自锁条件 由于所要求的螺旋传动是空载启动，到位后停止，然后加压因此螺纹需要有自锁功能。.螺纹的升角 已知螺距 40,P 中径2300d，则螺纹升角 240arctanarctan2.43300Pd.自锁性能 普通梯形螺纹的牙侧角301522，摩擦系数0

35、.1f，则相应的当量摩擦角为 0.1arctanarctan5.9coscos15f，能自锁。.螺杆强度校核 螺杆材料选用42GrMo 930sMPa 螺纹小径1240213002125822Pdd mm 螺杆材料的许用应力 0.250.25 930232.5sMPa 转矩406.76TN m e223 2231143/16aFTdd 26234 6 10406.7630.2580.258/16 115232.5MPaMPa 安全。6.7 拉杆的设计与校核 工作载荷最终传递到两拉杆上 拉杆材料选择42GrMo930sMPa，拉杆材料的许用应力 9303103sMPaS 2/2/2/4aasFF

36、Sd 662222 6 1011131018522 6 10112310185aaFdmmdFMpaMpad 取 安全。7 7.机体各部分结构尺寸机体各部分结构尺寸 7.1 试压机底座 为节省材料和方便排水，我们直接选用工字钢作为试压机的底座。该工字钢型号为20a3500。7.2 支撑架 为保证试压机的稳定性及节省材料的需要，我们将支撑架的结构设计成如下图所示 7.3 墙板 由于试压机在试压过程中会产生很大的力，为保证试压机的安全工作和操作者的安全，需要设计一部件将试压过程中产生的力吸收，故我们设计了墙板，其结构如下图：7.4 导向板 在试压机中，导向板也是重要部件，它影响到试压的平稳性，其结

37、构如下图：8 8.润滑和密封形式的选择润滑和密封形式的选择 任何一台机器的良好运转都离不开构成该机器的各部件间的相互配合，好的机器都有很好的润滑与密封系统。好的润滑与密封系统能够提高机器的使用寿命，润滑与密封使机器更加完美。所以我们设计的试压机充分考虑了润滑与密封的形式。8.1 润滑 主要是运动部件的润滑，我们设计的试压机主要有三处需要进行润滑：齿轮、螺杆与驱动螺母间和轴承。（1）齿轮 我们设计的齿轮传动系统是开式齿轮传动，故只需按期给齿轮添加 68 号普通开式齿轮油（SH/T03631992）即可。（2）螺杆与驱动螺母间润滑 螺杆与驱动螺母间是梯形螺纹连接，该部分是整个试压机中最重要的传动部

38、分，故该处的润滑尤为重要。要保证此处顺利传动就必须使该处始终处在润滑状态，故我们采用手动喷油润滑方式。在墙板中预先加好 5 号 LAN 全损耗系统用油（GB/T4431989），在运行试压机前，将阀芯拎开使润滑油进入梯形螺纹内进行润滑，该工作结构见图（a）。（3）轴承的润滑 轴承的润滑一般采用油脂润滑，而我们设计的试压机尺寸比较大，很多轴承是自制的，我们没有采用油脂润滑而采用了浸油润滑，通过油杯定期加入 2 号轴承油(SH/T00171990)，使轴承浸在润滑油中，其工作结构见图（a）。8.2 密封 密封可分为动密封和静密封，我们的试压机中两种密封方式都有。为防止润滑油的溢出和灰尘的进入，我们

39、在驱动螺母与轴承座间、端盖与驱动螺母间及后端盖与驱动螺母间用 O 型密封圈进行静密封，见图（a）、图（b）。在传动轴与轴承座、轴承透盖间我们采用 O 型密封圈进行动密封，另外我们在轴承座上开了防尘孔来防止灰尘，结构见图（c）。图（a）图（b）图（c）9 9.电气控制电路设计电气控制电路设计 9.1 电气传动的特点与控制要求（1）传动的总体方案 我们组设计的 600 吨阀门试压机最终所选择的传动方案是：由电动机提供动力源，用皮带将动力传到齿轮机构，由齿轮机构减速，再通过螺纹将动力传递到阀门上。（2）电动机的型号 电动机的型号选择 Y112M-6。选择该型电动机的原因已在前文详细地说明，这里不再重

40、复叙述。（3）控制要求 首先该控制电路应安全可靠，有各种保护功能，其次为方便阀门的装夹，电动机应能够正反转，接着为提高试压效率，该控制电路应可以快速行进，然而为了微量调整，该控制电路还应该具有点动功能，最后为了保护阀门不在试压过程中被损坏，该控制电路还应有制动功能。9.2 电气控制电路的设计 (1)主回路设计 由于该试压机的动力传动方案较简单，只需一台三相异步电动机就可完成动力传动，故该主回路较容易设计，只需考虑过载保护及反接制动过程中的电路保护，主回路应有总电源开关。据此我设计的主回路如下图：（主回路）(2)控制电路的设计 结合主回路和该试压机对动力传动的要求，我进行控制电路的设计。首先电机

41、有正反转，控制电路中应有正反转控制回路；接着该试压机结构简单且无需多种转速，故控制电路中无需加入变频调速器；然后该试压机要求电机能够长时间连续动作且能够短时间的点动，故在控制电路中应有连动和点动相互切换的控制回路；接下来该试压机要求电机能够迅速停止转动以避免损坏阀门，故在控制电路中应有制动回路，并且是正反转时都应具有制动功能，一般三相异步电动机的制动控制有电气制动和机械制动两种，而常用的电气制动有反接制动和能耗制动。反接制动会消耗大量的能量却制动效果很明显，而能耗制动虽能减少大量能量的消耗却制动效果较慢，考虑到我们所选的电动机是 Y112M-6，额定功率为 2.2kw，功率不大，故我采用反接制

42、动，且电动机开启采用减压启动的方式；最后为了安全，控制电路中我设计了急停开关。最终我设计的控制电路如下图：控制电路（草图）(3)信号指示 我采用指示灯的方式来指示试压机的工作状态，该控制电路具有报警功能，其电路图如下：SQ1、SQ2 为行程开关(4)控制电路的电源 主回路是直用接工业 380V 的三相交流电作为电源，而控制电路也是通过主回路获得电源。信号指示所需的电压是通过变压器在控制电路上获得的。(5)电气原理图 通过以上的分析和设计，我们进行改进和完善，绘制了电气原理图，如下：（电动机可逆运行反接制动控制电路详见 CAD 图纸）图中 KM1、KM2 为电动机正、反转接触器，KM3 为短接制

43、动电阻接触器，KA1为正转停车反接制动中间继电器，KA2 为反转停车反接制动中间继电器，KA3 为正转起动中间继电器，KA4 为反转起动中间继电器，KS 为速度继电器，其中 KS-1 为正转闭合触头，KS-2 为反转闭合触头。R 为定子串电阻减压起动时所串电阻，停车时又作为反接制动电阻。电路工作原理：合上三相交流电源开关 Q，接通控制电路电源，按下正转起动按钮 SB2，KA3线圈通电并自锁，同时 SB2 的常闭触头断开，互锁了反转起动中间继电器 KA4；KA3常开触头闭合，使 KM1 线圈通电吸合，KM1 主触头闭合使电动机定子绕组经电阻 R接通正相序三相交流电源，电动机 M 开始减压起动。当

44、电动机转速上升到一定值时，速度继电器正转常开触头 KS-1 闭合，使 KA1 线圈通电并自锁，为正转停车反接制动作准备。这时由于 KA1、KA3 的常开触头闭合，KM3 线圈通电，KM3 主触头将电阻 R 短接，定子绕组在全压下起动并进入稳定转速旋转。所以，电动机速度从零上升到速度继电器 KS 常开触头闭合这一段时间，电动机处于定子串电阻减压起动阶段，KS 常开触头闭合后电动机进入全压正转运行阶段。在电动机正转运行状态下需要停车时，按下停止按钮 SB1，则 KA3、KM1、KM3线圈相继断电释放，但电动机仍以高速惯性旋转，使 KS-1 仍处于闭合状态，这就使得 KA1 线圈仍处通电吸合状态。所

45、以在 KM1 常闭触头复位后，KM2 线圈便通电吸合，KM2 主触头闭合，使电动机定子绕组经电阻 R 获得反相序三相交流电源，对电动机进行反接制动，使电动机转速迅速下降，当电动机转速下降到使 KS 释放时，KS 的常开触头 KS-1 复位，使 KA1 线圈断电释放，断开 KM2 线圈电路。KM2 主触头分断，电动机 M 断开反相序三相交流电源，反接制动结束，电动机自然停车。在电动机正转运行状态下需要点动时，按下点动按钮 SB4，则打破 KA3 的自锁状态，电动机由连动状态转换到点动状态。电动机反向起动与反接制动停车时电路工作情况与上述相似，不同的是 KM 1替代 KM2，速度继电器起作用的是

46、KS-2，KA4 替代 KA3，KA2 替代 KA1，点动按钮变为 SB5。其余情况相同，在此不再复述。电动机反接制动效果与速度继电器反力弹簧的松紧程度有关。当触头反力弹簧调得过紧，在电动机转速较高时，其触头便在反力弹簧作用下使其断开，这样过早地断开反接制动电路，使反接制动效果减弱；若反力弹簧调得过松，则速度继电器释放过晚，甚至出现电动机停车后又短时反转，然后才停车。因此，应适当调节速度继电器触头反力弹簧的松紧程度，以期获得较好的制动效果。9.3 电气元件选择(1)电源引入开关 Q 主要用作电源隔离开关，并不用它来直接起停电动机，可按电动机的额定电流来选。查文献得 Y112M-6 电动机的额定

47、电流为 6A，选用刀开关，因负载为异步电动机，其额定电流应取为电动机额定电流的 1.5 倍以上。故查文献选用 HK1-15/3型闸刀开关，其额定电压为 380V，额定电流为 15A。(2)熔断器 FU 一般熔断器的选择主要根据熔断器类型、额定电压、额定电流及熔 体的额定电流来选择。我们所选用的电动机容量较小，使用熔断器主要是考虑过载保护，所以选用熔体熔化系数小的熔断器，选用熔体为铅锡合金的 RC1A 系列熔断器。熔断器的额定电压应大于或等于线路的工作电压，额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流。由于在试压过程中，电机需频繁起动，熔体不应熔断，即 (33.5)RNNII 式中：RNI熔体额定电流

48、（A）NI负载额定电流（A）故选用 RL625 型熔断器 (3)热继电器 FR 热继电器主要用于电动机的过载保护，因此应根据电动机的形式、工作环境、起动情况、负载情况、工作制及电动机允许过载能力等综合考虑。选用时应使热继电器的安秒特性位于电动机的过载特性之下，且尽可能接近，这样既可以充分发挥电动机的过载能力，又能保证在电动机的短时过载或起动瞬间热继电器不会动作。原则上按被保护电动机的额定电流选取热继电器，对于长期正常工作的电动机，热继电器中热元件的整定电流值为电动机额定电流的 0.951.05 倍。我们选用的是 Y112M-6 型电动机，其额定电流为 5.61A。据此我们选用 JR16B20/

49、3型热继电器。(4)接触器 KM 因试压机电气控制并不复杂，并用在一般场合，我们选用电磁式接触器。接触器在试压机工作过程中的负载是一般任务，选用 AC-3 使用类别。接触器额定电流的选择：一般情况下，接触器主触头的额定电流应大于等于负载或电动机的额定电流，计算公式为 310NNNPIKU 式中 NI接触器主触头额定电流（）K经验系数，一般取 11.4 NP被控电动机额定功率（kw）NU被控电动机额定线电压（V）当接触器用于电动机频繁起动、制动或正反转的场合，一般可将其额定 电流降一个等级来选。经计算NI10A。接触器线圈额定电压的确定，由于控制电路比较简单，所用接触器的数量较少，省去了控制变压

50、器，选用 380V 电压。接触器触头数目为三对常开主触头。故我们选用的接触器型号为 CJ2063。(5)中间继电器 KA 选用中间继电器时，应使线圈的电流种类和电压等级与控制电路一致，同时触头数量、种类及容量应满足控制电路要求。经讨论我们选用 JZ744 型中间继电器。(6)速度继电器 KS 速度继电器主要用于三相笼型异步电动机的反接制动或能耗制动电路中。我们选用的电动机额定转速为 940r/min，故选用 JY1 型速度继电器，其速度范围为 7003600r/min。(7)控制按钮 SB SB1、SB4、SB5 选用 LA20-11J 型控制按钮，而 SB2、SB3 选用 LA20-22 型