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標題電動執(zhí)行機構(gòu)選型

   

提供者:揚州博銳電動閥門有限公司    發(fā)布時間:2010/7/3   閱讀次數(shù):756次 >>進入該公司展臺

以下給出閥門電動裝置選型的幾個具體例子,其中的某些閥門參數(shù)并非與實際情況相符,它們是為說明選型程序而設(shè)定的。
例題1:有一明桿閘閥,給出如下條件以選配電動裝置。
▲公稱通徑DN=80mm ▲公稱壓力1.6Mpa(約16kgf/cm2)    ▲閥桿直徑d=20,螺矩T4,單頭左旋▲所需閥桿轉(zhuǎn)矩100N·m(10kgf.m)   ▲啟閉時間無嚴格規(guī)定▲電動裝置帶閥桿螺母,閥桿軸向推力不大于25kN   ▲與閥門連接法蘭為ISOF10號▲電控原理按電裝廠標準原理▲無其它特殊要求。
根據(jù)上述條件和給定參數(shù)可選擇SMC04機座普通型產(chǎn)品,主要依據(jù)是:SMC-04公稱轉(zhuǎn)矩為108N·m,公稱推力為35kN,允許閥桿直徑為26,與閥門連接法蘭為ISOF10號。
應(yīng)進行計算的參數(shù):電動裝置全行程轉(zhuǎn)圈數(shù)N
N=DN/T·N=80/4×120
應(yīng)選定內(nèi)容:驅(qū)動空心軸型式為2Pc。(內(nèi)含閥桿螺母)輸出轉(zhuǎn)速為標準型式的18r/min,理由之一是閥門的口徑較小,其二是用戶無要求時一般均選擇較低轉(zhuǎn)速以相對減小電動機功率。采用標準電控原理,如(圖42)或(圖43)。行程控制機構(gòu)可用4R2C8對觸點。用于閥桿行程較短而不必設(shè)閥桿罩。
產(chǎn)品初步選型結(jié)果:
▲機座號:SMC04普通型
▲最大控制轉(zhuǎn)矩:100N·m開關(guān)相同
(一般最大控制轉(zhuǎn)矩應(yīng)稍大于閥桿轉(zhuǎn)矩,并且開轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于關(guān)轉(zhuǎn)矩)
▲輸出轉(zhuǎn)速:18r/min
▲輸出軸全行程轉(zhuǎn)圈數(shù):N=20(可稍大一點)
▲輸出軸型式:2Pc(內(nèi)含閥桿螺母)
▲與閥門連接法蘭:ISO F10
▲行程控制機構(gòu):4R-2C(8對觸點)
▲標準電控原理(可給出圖號)
根據(jù)上述選型可由制造廠寫出“生產(chǎn)說明書”,再進行所需電裝的生產(chǎn)。
例題2:有一明桿閘閥,給出如下條件以選配電動裝置
▲公稱通徑DN=200mm   ▲工作壓力0.1Mpa(約1kgf/cm2)    ▲閥桿直徑d28,螺矩T8,單頭左旋▲閥桿所需轉(zhuǎn)矩不祥▲啟閉時間無嚴格要求▲需電動裝置輸出軸為牙嵌式,其尺寸及連接法蘭符合JB2920-81機座號2    ▲電控原理按電裝廠標準但需轉(zhuǎn)矩開關(guān)有常開觸點▲無其它特殊要求
上述條件中沒有閥桿轉(zhuǎn)矩,所以先確定?筛鶕(jù)(表7)查得工作壓力0.1Mpa時該閥門的閥桿轉(zhuǎn)矩為10kgf·m。(約100N·m)若按閥桿轉(zhuǎn)矩選取,SMC-04較合理,但閥桿直徑28SMC-04不適合,因為SMC-04允許通過閥桿直徑為26。所以只能選擇較大的機座號SMC-03
計算電動裝置全行程線圈數(shù)N:
N=DN/T·Z=200/8×1=25
應(yīng)選定內(nèi)容:驅(qū)動空心軸為牙嵌式,其尺寸符合要求。附加與JB2920-81   2號機座相同的法蘭。輸出轉(zhuǎn)速為標準型式的36r/min。
理由之一是閥門口徑相對大,其二是在上述閥桿轉(zhuǎn)矩下SMC-03的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩應(yīng)在180N·m以內(nèi)。在電動機容量一定情況下轉(zhuǎn)速較低速比過大其堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩值會相應(yīng)增大,不利于產(chǎn)品控制轉(zhuǎn)矩值的調(diào)整。采用標準電控原理但必需是(圖43),因為該原理的轉(zhuǎn)矩開關(guān)具有常開觸點。行程控制機構(gòu)可選擇4R-2C。應(yīng)選擇一定高度的閥桿罩。
產(chǎn)品初步選型結(jié)果:
▲機座號:SMC03普通型
▲最大控制轉(zhuǎn)矩:100N·m   開關(guān)相同
▲輸出轉(zhuǎn)速:36r/min(實際計算最大轉(zhuǎn)矩后若其值過大且電動機功率不能再小還可適當提高轉(zhuǎn)速,以保證合理的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩值)
▲輸出軸全行程轉(zhuǎn)圈數(shù):N=25
▲輸出軸為牙嵌式,其尺寸按JB2920-81有關(guān)要求并附加與該標準相符的法蘭接盤。(本條應(yīng)在訂貨合同中說明)
▲行程控制機構(gòu):4R-2C(有8觸點)
▲轉(zhuǎn)矩開關(guān)有常開觸點
▲標準電控原理
▲根據(jù)閥桿行程設(shè)置一定長度的閥桿罩
例題3:有一暗桿閘閥,給出以下條件選配電動裝置。
▲公稱通徑DN=1000mm    ▲公稱壓力0.25Mpa(約2.5kgf/cm2)     ▲閥桿直徑φ60單鍵▲全行程轉(zhuǎn)圈數(shù)N=112      ▲閥桿所需轉(zhuǎn)矩不祥▲啟閉時間在2min之內(nèi)▲需電動裝置輸出軸與閥桿配作▲連接法蘭按電裝廠標準▲電控原理須設(shè)若干無源接點并需要行程控制按鈕▲產(chǎn)品為防爆型。
根據(jù)上述條件應(yīng)先確定閥桿轉(zhuǎn)矩,由(表7)可查得在公稱壓力0.25Mpa時該閥門的閥桿轉(zhuǎn)矩為90kgf·m。(約900N·m)按以上轉(zhuǎn)矩值選擇產(chǎn)品為SMC-0機座較合理,閥桿直徑亦合適。用于啟閉時間限制在2min以內(nèi),因而應(yīng)進行輸出轉(zhuǎn)矩的計算,以確定能否滿足要求。
最大轉(zhuǎn)矩:Mmax=T·i·η
其中:        T——電動機軸頭轉(zhuǎn)矩N·m
                    i——傳動比
η——該傳動比時產(chǎn)品起動效率
SMC-0用電動機最大功率為1.5KW,由(表4)查得T=4.99kgf·m。電動裝置輸出轉(zhuǎn)速n=112/2=56r/min,因而可求得i=1400/56=25。通過(表6)可查得SMC-0在該傳動比時起動效率η=0.300.45(可取其平均值0.375進行計算)
Mmax=4.99×25×0.375=46.78kgf·m(約468N·m)
由于在該轉(zhuǎn)速下SMC-0的最小轉(zhuǎn)矩小于閥桿轉(zhuǎn)矩,因此只有選擇較大機座號產(chǎn)品并配裝更大功率電動機。(在SMC-0上不宜將電動機功率增加太大,因為電動機轉(zhuǎn)矩過大會影響產(chǎn)品一級傳動件動作的強度)
因為產(chǎn)品轉(zhuǎn)速較高,選型時一般先估算所需電動機的軸頭轉(zhuǎn)矩以查得其功率。
仍用上式T= Mmax/i·η=(1.31.8)Mcmax/i·η
若取得1.3Mcmax計算,則有:
T=1.3×900/25×0.375=124.8N·m(12.48kgf·m)
經(jīng)查(表4)可知在保證56r/min轉(zhuǎn)速、900N·m轉(zhuǎn)矩情況下,所需電動機功率至少應(yīng)為4.0KW。因而選擇SMC-2機座較為合理。(若與用戶協(xié)商適當降低一點兒輸出轉(zhuǎn)矩則有可能選擇SMC-1機座,實際上這種方法是較為經(jīng)濟的)
產(chǎn)品初步選型結(jié)果:
▲機座號:SMC-2Ex(防爆型)產(chǎn)品應(yīng)帶現(xiàn)場按鈕燈盒,防爆標志為dBT4
▲最大控制轉(zhuǎn)矩:900N·m開關(guān)相同
▲輸出轉(zhuǎn)速:56r/min
▲輸出軸全行程轉(zhuǎn)圈數(shù):N=112
▲輸出軸型式:1Pc,其孔與鍵槽按閥桿尺寸配作。(一般在訂貨合同中注明)
▲與閥門連接法蘭:ISOF30
▲行程控制機構(gòu):4R-4C,可提供較多的無源接點。
▲電控原理可選擇(圖44
因閥門為暗桿故無需設(shè)置閥桿罩
例題4:以下是用戶提出的閥門參數(shù)和條件,需我公司為其選配電動裝置。現(xiàn)進行實際選型介紹。
明桿閘閥▲閥桿參數(shù):Tr40×10Lh   ▲閥桿行程175mm   ▲閥桿轉(zhuǎn)矩:60kgf·m(約600N·m)▲開啟與關(guān)閉時間10S   ▲要求具有接點信號輸出與420mA   DC閥位反饋信號輸出▲動力電源380V    50Hz   ▲具有防爆功能,防爆標志為dBT4   ▲要求有現(xiàn)場按鈕和指示燈。
根據(jù)給定參數(shù)應(yīng)先進行必要的計算:
▲全行程轉(zhuǎn)圈數(shù)N=175/10=17.5
▲根據(jù)10s 轉(zhuǎn)17.5圈求得輸出轉(zhuǎn)速n=105r/min。
按照Limitorque的選型原則,以上輸出轉(zhuǎn)速屬于高轉(zhuǎn)速,因而在使用2PC驅(qū)動軸時應(yīng)選擇SCD高速型產(chǎn)品。如果仍使用1400r/min電動機可得出傳動比。
i=1400/105=13.33
進而可求出電動機軸轉(zhuǎn)矩以確定其功率
T=1.3Mcmax/i·η
由(表6)可知上述速比時η=0.45左右,故有:
T=1.3×600/13.33×0.45=130N·m
根據(jù)(表4)可查得電動機軸轉(zhuǎn)矩T=130N·m時其功率在4.0kW左右。它適應(yīng)SCD2機座。(至少是SCD1)綜合分析該閥門使用SCD-2機座并不十分合理,其原因是:對于SCD2機座該閥門的閥桿直徑相對細,用于閥瓣入座時緩沖的蝶形彈簧部套因鋼性過大而有可能不起作用,這樣則失去高速型產(chǎn)品的意義。所以應(yīng)采取相應(yīng)方法使選型更為合理。
從以上的計算過程可見,若要相對減小SCD的機座號只有相對減小電動機功率,(即所需的軸轉(zhuǎn)矩)其關(guān)鍵是對增大傳動比。以下為兩種方法。
a、采用較高轉(zhuǎn)速電動機,這時則有:
i=2800/105=26.7
這時再求得電動機轉(zhuǎn)矩
T=1.3×600/26.7×0.45=65N·m
這樣則可選擇SCD1(甚至可選擇SCD0)只是電動機功率相對增大。
b、與用戶協(xié)商采用雙頭閥桿絲杠,但其前提是閥桿軸向無須自鎖其閥桿轉(zhuǎn)矩值不能增加過大。(根據(jù)實踐經(jīng)驗閥桿絲杠改為雙頭,其所需轉(zhuǎn)矩值增大并不明顯)采用本方法可使用1400r/min電動機,其傳動比:
i=1400/52.5=26.7
因而仍可求出T=65N·m的電動機軸轉(zhuǎn)矩。
上述兩種方法均有其特點,可依據(jù)實際情況選擇。對于高速型產(chǎn)品還有兩點須注意:其一是電控原理中必須加強制動電路,否則當閥門開啟瞬間轉(zhuǎn)矩開關(guān)的動作使電動裝置不運轉(zhuǎn)。其二是應(yīng)請用戶提供與閥桿絲杠參數(shù)相同的塞規(guī)以便將閥桿螺母螺紋加工好,否則用戶使用時須取下蝶簧部套再加工閥桿螺母內(nèi)螺紋,(SCD-03除外)這樣會影響產(chǎn)品的性能。
產(chǎn)品初步選型結(jié)果
▲機座號:SCD-OEX (防爆型)產(chǎn)品應(yīng)帶現(xiàn)場按鈕燈盒,防爆標志,dBT4
▲最大控制轉(zhuǎn)矩:600N·m 開關(guān)相同
▲輸出轉(zhuǎn)速:單頭絲杠   n=105r/min(2800r/min電機)
雙頭絲杠   n=52.5r/min(1400r/min電機)
▲輸出軸全行程轉(zhuǎn)圈數(shù):N
                   N=17.5圈(單頭絲杠)
                  N=8.75圈(雙頭絲杠)
▲輸出軸型式:2PC加蝶形彈簧部套
注:應(yīng)將閥桿螺母內(nèi)螺紋加工好。
▲與閥門連接法蘭:ISO  F16
▲行鍵控制機構(gòu):4R-4C可提供較多無源接點。
注:應(yīng)接強制起動功能
▲電控原理:參照(圖47),其上加VOT,以輸出420mA  DC信號(電動裝置采用精密電位器)控制型式可不是整體型。
由于蝶形彈簧部套較高,因而不必再設(shè)閥桿罩。
例題5:有一蝶閥,需按以下條件選配電動裝置
▲公稱通徑:DN=400mm    ▲工作壓力1.0Mpa(約10kgf/cm2)    ▲閥桿直徑:φ50單鍵▲閥桿轉(zhuǎn)矩不祥▲啟閉時間 10s   ▲連接法蘭按電裝廠標準并按閥桿加工輸出軸孔及鍵槽▲電控原理為標準型式。
根據(jù)上述條件可先計算出整機輸出轉(zhuǎn)矩n2,若10s 旋轉(zhuǎn)90°(0.25轉(zhuǎn))則▲n21.5r/min。再通過(表10)可查得該閥門所需閥桿轉(zhuǎn)矩為200kg·m,(約2000N·m)按查得的轉(zhuǎn)矩值可知SMC-03/H2BC比較合適,因為H2BC公稱轉(zhuǎn)矩為2990N·m。當然亦可選擇SMC-03/JA2,JA2的公稱轉(zhuǎn)矩是2453N·m。
以下可根據(jù)整機輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速計算所需的一級多回轉(zhuǎn)電動裝置轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等,以便校核所選的機座能否適合一定的電動機功率。
使用H2BC,由(表3)知其速比為701,效率為0.23。
SMC-03最大控制轉(zhuǎn)矩Mcmax=2000/70×0.23=124N·m
SMC-03輸出轉(zhuǎn)速n1=n2×70=1.5×70=105r/min
使用JA2,其速比為40.6:1,效率一般不低于0.40。
SMC-03最大控制轉(zhuǎn)矩Mcmax=2000/40.6×0.40=123N·m
SMC-03輸出轉(zhuǎn)速n1=1.5×40.6=60.9r/min
由上述可見,JA2雖減速比小于H2BC,但由于其效率較高因而所需一級轉(zhuǎn)矩并不大。下面計算兩種不同二級減速要求SMC-03不同的傳動比。
使用H2BC, i=1400/105=13.33
使用JA2, i=1400/60.9=23
根據(jù)傳動比,由(表6)可知其效率為0.48。(實際上SMC-03的最小減速比為15.65,即SMC-03/H2BC整機輸出轉(zhuǎn)速將稍低于1.5r/min,一般情況是允許的)
計算電動機軸轉(zhuǎn)矩
使用H2BC,▲T=1.3Mcmax/i·η=1.3×124/13.33×0.48=25.2N·m
使用JA2,▲T=1.3Mcmax/i·η=1.3×123/23×0.48=14.5N·m。
由(表4)可見,使用H2BC時電動機功率不低于0.6kW,(甚至應(yīng)為1.1kW,因為電動裝置最大轉(zhuǎn)矩值是用1.3Mcmax進行計算的)使用JA2時其功率為0.4kW,其功率明顯小于前者。SMC/HBCSMC/JA系列部分回轉(zhuǎn)電動裝置各具特點,可根據(jù)實際情況進行選擇。
產(chǎn)品初步選型結(jié)果:
▲機座號:SMC-03/H2BCSMC-03/JA2
▲最大控制轉(zhuǎn)矩:2000N·m
▲整機輸出轉(zhuǎn)速:1.5r/min
▲一級電動裝置輸出軸全行程轉(zhuǎn)圈數(shù):
SMC-03/H2BC,N=0.25×70=17.5
SMC-03/JA2,N=0.25×40.6=10.15
▲連接法蘭詳見有關(guān)樣本,根據(jù)閥桿尺寸加工“花鍵接頭”內(nèi)孔和鍵槽。
▲行程控制機構(gòu):采用4R-2C

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