楔形塊逆止器的設計及選型步驟淺析.doc

楔形塊逆止器的設計及選型步驟淺析單位名稱：北方重工集團有限公司通用設備分公司 地 址：遼寧省沈陽市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)開發(fā)大路16號郵 編：110860作者：王百重 趙冰摘 要：本文通過楔形塊逆止器的設計，給出了結(jié)構(gòu)設計的一般要求和計算公式，應用赫茨理論計算了楔形塊的強度，并對楔形塊的工作弧面以及它的楔合運動進行了分析，導出了楔形塊截面幾何尺寸的計算方法，確定彈簧力，最后介紹了逆止器的選型步驟。關(guān)鍵詞：楔形塊 逆止器 彈簧力 選型步驟引 言：隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，冶金、化工、煤炭、港口等部門的輸送機也正向著大運量、長距離、高帶速、大傾角的方向發(fā)展，并具有高性能、長壽命，低能耗等特點。作為帶式輸送機、板式給料機、斗式提升機、刮板輸送機等有逆止要求的設備上所使用的防逆轉(zhuǎn)的安全保護裝置-逆止器，也向著安全可靠、靈敏度高、便于實現(xiàn)自動控制的方向發(fā)展。該逆止器具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、使用安裝精度低、便于調(diào)整、工藝性好、制造容易等一系列優(yōu)點。1、 楔形塊逆止器的結(jié)構(gòu)與原理逆止器的工作原理是在內(nèi)圈與外圈形成的環(huán)形軌道之間，安放按一定規(guī)律排列的楔形塊、圓輥、彈簧等組成的楔合體，楔合體借助于彈簧的作用使異形塊兩偏心弧面與內(nèi)外圈相接觸，內(nèi)圈只能向一個方向運轉(zhuǎn)。而當內(nèi)圈反向轉(zhuǎn)動時，在彈簧力的作用下，異形塊自動鎖緊，通過力矩臂將逆止器的逆止力矩傳遞到基礎上，實現(xiàn)反向逆止（如下圖所示）。據(jù)轉(zhuǎn)速的高低，楔形塊逆止器一般有接觸式和非接觸式。2、楔形塊逆止器系列規(guī)格尺寸的確定楔形塊逆止器的系列規(guī)格尺寸確定方法如下：由它的承載能力通過軸受純扭載荷確定安裝軸孔徑范圍，然后由孔徑最大值確定一系列結(jié)構(gòu)參數(shù)，再用赫茨彈性理論，對其強度進行驗算。2.1 孔徑范圍確定按軸受純扭載荷確定逆止器軸孔徑范圍，由扭轉(zhuǎn)強度公式得： （2-1） 式中：max最大剪應力 N/mm2許用剪應力 N/mm2d內(nèi)圈軸孔徑值 mmMx計算扭矩 Nmm抗扭截面系數(shù) N/mm3其中=整理得 （2-2）2.2楔形塊強度的計算 楔形塊示意圖2.2.1 楔形塊接觸點上的壓力及強度計算Fa= （2-3）Fb= （2-4）式中 Wx-逆止器的計算轉(zhuǎn)矩(N.mm) Ro、R-內(nèi)圈外徑和外圈內(nèi)徑(mm) Z-楔塊數(shù)目 、-內(nèi)、外圈接觸點上的楔角（）2.2.2 楔形塊與內(nèi)圈、外圈接觸處的強度條件楔形塊與內(nèi)圈接觸處的強度條件：=0.142 （2-5）或Ro=Do/2=0.216 （2-6） 楔形塊與外圈接觸處的強度條件：=0.142 （2-7）或R=D/2=0.216 （2-8）式中 E-材料的彈性模量 r-楔形塊工作面接觸點的曲率半徑mm l-楔形塊沿軸向德工作長度 mm -許用切應力（可查表所得）一般可取=Ro/r=44.5 2 3.52.2.3 楔形塊逆止器的參數(shù)選擇與尺寸計算楔形塊偏心距：e= （2-9）式中 -楔塊與內(nèi)、外圈接觸點所對的中心角（）sin= （2-10）通常取cos=1 因此e=Ro+2r-R2.3彈簧力確定楔形塊逆止器通過扭矩彈簧在軸頸處產(chǎn)生反傾力矩，而使楔形塊兩偏心圓弧面在逆止器反向運轉(zhuǎn)時與內(nèi)、外圈處于接觸狀態(tài),從而使逆止器達到楔緊狀態(tài)。在計算彈簧力時假定異形塊重心集中于回轉(zhuǎn)中心O點，根據(jù)彈簧力的選型公式選擇合適的彈簧。再根據(jù)其它應力公式確定出楔形塊的其它尺寸，根據(jù)楔形塊的尺寸從而確定出內(nèi)外圈的相關(guān)尺寸。由此可以設計出一系列不同承載能力、不同轉(zhuǎn)速的逆止器，供不同的工作機械選擇。最后，出廠按照國家機械工業(yè)局發(fā)布的逆止器標準進行制造及檢驗。3、 楔形塊逆止器的選型步驟楔形塊逆止器的選型步驟主要是確定理論力矩的要求、最高轉(zhuǎn)速、孔徑和安裝形式以及確定逆止器軸伸的自由空轉(zhuǎn)方向。3.1 根據(jù)主機的工作特性選擇合適的逆止器規(guī)格。根據(jù)工作機的工況計算安裝逆止器軸的力矩Tc，按計算力矩確定所選逆止器的規(guī)格，要求其額定傳遞力矩大于或等于計算力矩值。即：Tc=StTTn ( 3-1)3.2根據(jù)安裝逆止器軸伸的轉(zhuǎn)速校驗非接觸轉(zhuǎn)速，要求安裝逆止器的軸伸轉(zhuǎn)速大于或等于所選逆止器的非接觸轉(zhuǎn)速，同時要小于最高許用轉(zhuǎn)速。即NfNNmax （3-2）3.3根據(jù)主機安裝逆止器的內(nèi)圈軸伸旋向，確定所選逆止器的旋向代號，面對該軸伸頭觀察軸伸順時針方向旋轉(zhuǎn)時，則所選逆止器的旋向代號標記為“S”，反之則標記為“N”。3.4分別按照主機安裝逆止器的內(nèi)圈的軸伸直徑確定所選的逆止器內(nèi)圈的安裝孔直徑，并按照參數(shù)表確定安裝軸伸長度。根據(jù)上述四項條件所確定的規(guī)格、旋向和安裝孔直徑按照標記符號的意義事例規(guī)定確定。結(jié)論：該產(chǎn)品應用十分廣泛，應用范圍遍布我國的鋼鐵企業(yè)、碼頭主運輸線及煤礦井下主提升設備、水泥廠斗式提升設備等。通過實驗測試及用戶反饋來看，具有如下特點：該產(chǎn)品具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維修方便、動作可靠等優(yōu)點。尤其是我公司的NYD、NF等系列楔形塊逆止器技術(shù)不斷成熟，產(chǎn)品形式不斷創(chuàng)新，跟上了市場日趨多樣化的步伐。參考文獻：1、劉鴻文.材料力學.高等教育出版社.19922、徐灝. 機械設計手冊