【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 實(shí)際應(yīng)用表明 ,去除該機(jī)構(gòu)后 ,噴射嘴將在水力扭矩作用下做高速旋轉(zhuǎn) ,噴頭體振動(dòng) ,射流嚴(yán)重霧化且伴隨刺耳嘯噴射聲。此時(shí) ,清洗效果會(huì)大打折扣 ,原因在于射流能量過多地消耗在噴射嘴的反向動(dòng)能上 ,而沒有用來沖擊油管壁面垢層 ,所以合理地設(shè)置阻尼機(jī)構(gòu)是必要的 。 噴射槍清洗時(shí)清洗方式為旋轉(zhuǎn)射流 ]3[ ，軌跡為螺旋形。旋轉(zhuǎn)射流是指射流噴嘴不旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的具有三維速度、沿螺旋線軌跡運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)散式射流，其外形是明顯擴(kuò)張的喇叭狀，具有明顯的擴(kuò)散能力和卷吸周圍介質(zhì)參與流動(dòng)的能力，并能形成較大的沖擊面積。 旋轉(zhuǎn)噴頭則是噴頭本身旋轉(zhuǎn)，從噴嘴噴出的射流除了具有一定的旋轉(zhuǎn)射流功能 ]4[ 外，更具有旋轉(zhuǎn)特性。 廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 14 第三章 噴嘴、電機(jī)及相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì) 噴嘴設(shè)計(jì) ： 噴嘴是高壓水射流發(fā)生裝置的執(zhí)行元件。噴嘴的作用是通過噴嘴內(nèi)孔橫截面的收縮，將高壓水壓力聚集起來，并轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，最后以高速水射流的形式向外噴出，用以對(duì)工件進(jìn)行作業(yè)。在高壓水射流系數(shù)中，噴嘴直徑很小，而高管路直徑比較大。如果把噴嘴與高壓管路直徑連起來，會(huì)使噴嘴出口前阻力損失大，從而降低噴嘴出口壓力。因此，用以一定形狀的噴嘴，使高壓管路截面連續(xù)均勻地度過到出口面積就相當(dāng)重要。顯然最佳形狀是流線型的，所以可選擇用出口帶圓柱段的錐形噴嘴。 結(jié)構(gòu)如下圖： 噴嘴直徑設(shè)計(jì) 一般來說這種噴射槍出口流量大約為 10002021L/ ]5[ 為： pqd ?? P射流壓力， MPa q射流流量體積， L/min 第三章 噴嘴、電機(jī)及相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì) 15 u噴嘴流量系數(shù)，圓形噴嘴一般取 44m in ??? pqd ? = mmpqd 44m a x ???? ? 因此可取噴嘴直徑為 15mm 噴嘴射流參數(shù)計(jì)算 1）、水力參數(shù)主要有出口速度、功率等，其中對(duì)任何水射流工藝系統(tǒng)來說，當(dāng)出口壓力確定后，可以根據(jù)水力學(xué)公式求出相關(guān)參數(shù)。一般有 : ]6[44 pv? P射流壓力， MPA V射流出口速度， m/s 當(dāng)取射流壓力 20MPa 時(shí)，得 v=197m/s 噴嘴自傳和槍身公轉(zhuǎn)速度 進(jìn)給速度：水射流進(jìn)給速度將影響清洗效率，速度過大，射流作用在罐壁時(shí)間短，清洗效率低，進(jìn)給速度過低，清洗時(shí)間過長(zhǎng)，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，成本高。因此，一般射流作用時(shí)間為 25毫秒，進(jìn)給速度為 410m/min。 假設(shè)噴射范圍為 且根據(jù)進(jìn)給速度經(jīng)驗(yàn)公式得 v=dnk]7[ V 為進(jìn)給速度， m/min d 為清洗噴射距離， m k 為噴嘴個(gè)數(shù) 得 n=v/(dn)=10x/=4r/min 2)由于很據(jù)自傳與公轉(zhuǎn)速度比例為噴嘴自傳 1度，槍身公轉(zhuǎn) ]1[ 。且假設(shè)槍身與斜齒輪成 135 度。 則有 )45cos(45cos???。自 vv )45sin(45sin ?。公。自 vvv ?? 得 自=?公v2r/min 所以求得噴槍轉(zhuǎn)速為 4r/min,自轉(zhuǎn)為 ，公轉(zhuǎn)為 2r/min。 電機(jī)的選擇 氣動(dòng)馬達(dá)的介紹 氣動(dòng)馬達(dá)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)的原動(dòng)機(jī)，它是采用壓縮氣體的膨脹作用，把壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動(dòng)力裝置。 廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 16 各類型式的氣動(dòng)馬達(dá)盡管結(jié)構(gòu)不同，工作原理有區(qū)別，但大多數(shù)氣動(dòng)馬達(dá)具有以下特點(diǎn)： 。只要控制進(jìn)氣閥或排氣閥的開度，即控制壓縮空氣的流量，就能調(diào)節(jié)馬達(dá)的輸出功率和轉(zhuǎn)速。便可達(dá)到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和功率的目的。 。大多數(shù)氣馬達(dá)只要簡(jiǎn)單地用操縱閥來改變馬達(dá)進(jìn)、排氣方向，即能實(shí)現(xiàn)氣馬達(dá)輸出軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，并且可以瞬時(shí)換向。在正反向轉(zhuǎn)換時(shí)，沖擊很小。氣馬達(dá)換向工作的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是它具有幾乎在瞬時(shí)可升到全速的能力。葉片式氣馬達(dá)可在一秒半的時(shí)間內(nèi)升至全速；活塞式氣馬達(dá)可以在不到一秒的時(shí)間內(nèi)升至全速 。利用操縱閥改變進(jìn)氣方向，便可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的時(shí)間短，速度快，沖擊性小，而且不需卸負(fù)荷。 ，不受振動(dòng)、高溫、電磁、輻射等影響，適用于惡劣的工作環(huán)境，在易燃、易爆、高溫、振動(dòng)、潮濕、粉塵等不利條件下均能正常工作。 ，不會(huì)因過載而發(fā)生故障。過載時(shí)，馬達(dá)只是轉(zhuǎn)速降低或停止，當(dāng)過載解除，立即可以重新正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并不產(chǎn)生機(jī)件損壞等故障?？梢蚤L(zhǎng)時(shí)間滿載連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，溫升較小。 ，可以直接帶載荷起動(dòng)。起動(dòng)、停止均迅速?？梢詭ж?fù)荷啟動(dòng)。啟動(dòng)、停止迅速。 速范圍較寬。功率小至幾百瓦，大至幾萬瓦；轉(zhuǎn)速可從零一直到每分鐘萬轉(zhuǎn)。 ，維護(hù)檢修較容易 氣馬達(dá)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，馬力大，操縱容易，維修方便。 ，無供應(yīng)上的困難，用過的空氣不需處理，放到大氣中無污染 壓縮空氣可以集中供應(yīng)，遠(yuǎn)距離輸送。 氣動(dòng)馬達(dá)作用是把氣動(dòng)控制部分打開并控制空氣壓縮機(jī)輸出的氣體進(jìn)行轉(zhuǎn)化，把能量轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所需的轉(zhuǎn)矩。 因此，本設(shè)計(jì)中可采用氣動(dòng)馬達(dá)作為動(dòng)力裝置。 功率的確定 水射流反噴力： F=PAx100=20x(?/4)=. 且水射流反噴力幾乎等于槍身轉(zhuǎn)動(dòng)的牽引力 所以可求出槍身和噴嘴轉(zhuǎn)動(dòng)功率 P=FV=3500x10/60=583W。 第三章 噴嘴、電機(jī)及相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì) 17 電動(dòng)機(jī)的輸出功率功率 oP 按下式?PPO? 式中 ?為電動(dòng)機(jī)軸至卷筒軸的傳動(dòng)裝置總效率 5443291 ??????6? 54321 ??? 、、6分別是滾動(dòng)軸承、圓錐齒輪、圓柱齒輪、聯(lián)軸器、阻尼機(jī)構(gòu)、水流阻力傳動(dòng)的效率。 查資料 ]8[ 得它們分別為： 、 、 、 、 、 。 ?=x = 則 wo kwPP ?? =所以電機(jī)輸出功率為 1KW。 查資料得二級(jí)圓柱齒輪減速比為 840，一級(jí)錐齒輪傳動(dòng)比為 2。且由于公轉(zhuǎn)速度是自轉(zhuǎn)得 倍，則傳動(dòng)比也一樣是 倍。當(dāng)公轉(zhuǎn)中傳動(dòng)比為 4時(shí)，自轉(zhuǎn)傳動(dòng)比為 倍，因?yàn)樽赞D(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)處均為圓柱齒輪，傳動(dòng)比小于 6。 所以當(dāng)以公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速計(jì)算時(shí) i=(840)x4=32160 所以電機(jī)可選轉(zhuǎn)速為dn=ixn=(32160)x2=64320r/min。 由于 1HP=，得 1KW=。由氣動(dòng)馬達(dá) EMY 系列 ]9[ 得，可選 EAM150，其 HP為，空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為 258r/min，最大輸出功率時(shí)轉(zhuǎn)速為 129r/min。 計(jì)算傳動(dòng)裝置的各參數(shù) 首先本設(shè)計(jì)中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如下圖 廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 18 i為 ??i 分配傳動(dòng)比 321 iiii ? 考慮潤(rùn)滑條件等因素，初定 ?i ?i 43?i ?i 25?i 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) I軸 m in129 rnn w ??? II 軸 m in/ rinn I ???? III、 IV 軸 m i rinnnIV ??? ??????? V軸 m in23 rinn IVV ?? VI 軸 ?VIn4inIV =各軸的輸入功率： 1軸 kwPP ????? ? ； kwPP ????? ?? kwPP ??????? ?? ； KWPP ?? ? kwPP ????? ?? KWPP 8 6 ????? ?? 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 1 軸 mNnPT ????? 111 2 軸 mNnPT ????? 222； 3 軸 mNnPT ????? 333； 4軸 NmnPT 444 ???? 第三章 噴嘴、電機(jī)及相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì) 19 5軸 mNnPT . 555 ????? 6軸 mNnPT . 666 ????? 廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 20 第四章 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 減速箱齒輪設(shè)計(jì) 2 輪的設(shè)計(jì) 依照傳動(dòng)方案，本設(shè)計(jì)選用二級(jí)展開式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，運(yùn)轉(zhuǎn)速度不高，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，選用 8級(jí)精度。 材料選擇：小齒輪材料 ]10[ 為 40Cr 滲碳淬火，齒面硬度為 260HBW，接觸疲勞強(qiáng)度極限 M PaH 7201lim ?? ， 彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaF 6001lim ?? ；大齒輪材料為 45 鋼 表面淬火，齒面硬度為 230HBW,接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPaH 5902lim ?? , 彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaF 4602lim ??。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，取 ?SF， ?SH。，取區(qū)域系數(shù) ?zH，彈性系數(shù) ?zE（鍛鋼 鍛鋼）。 有 ? ?1H? =HHS 1lim? = 1720 =720MPa ? ?2H? =HHs 2lim? = 1590 =590MPa ?? 1F? =FFES1? = =480MPa ?? 2F? =FFES2? = =368MPa 齒數(shù)：初選小齒輪齒數(shù)： 211?z ； 大齒輪齒數(shù)： ???z ，取 992?z 。 故實(shí)際傳動(dòng)比 219912 ??? zzi實(shí)，則： ???? % ? 5% 尺面接觸強(qiáng)度較合 ]11[3 2HHEd 11 )][ σ ZZZ(u 1uφ2K Td ??? 第四章 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21 （ 1）取載荷 ?????? ?? KKKKK VA （ 2） 1?d? （ 3） ?EZ ， ?HZ ， ?? ?? ?Z )590 ( 3 231 ???????? 計(jì)算模數(shù) m ??? zdm，查表取 3?m 計(jì)算齒輪圓周速度 smndv / 11 ?? ????? ? mmmzd 6321311 ???? mmdb d 636311 ????? ? 按輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 齒形系數(shù) 15c os19c os 3311 ??? ??zz v os 62c os 3322 ??? ??zvz 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》得： ??FY ， ??FY 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》得： ??SY ， ??SY 因?yàn)?576 ][ 1 11 ????F SF YY ? ??和 576 ][ 2 22 ????F SF YY ? ??比較 所以對(duì)小齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。 設(shè) ??????? ?? Y， ?? ???? YYYmbdKT SFF 111 11 2 83MPa[ 1F? ]=480MPa ?? ???? YYYmbdKT SFF 221 12 2 [ 2F? ]=368MPa 廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 22 所以大小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。 確定主要尺寸 1d =63mm idd 12? ==,取 ?2d 298mm ???2 21 dda mmbb 632 ?? mmmmbb 73)105(21 ???? 4 輪的設(shè)計(jì) 材料選擇：小齒輪材料為 40Cr 滲碳淬火，齒面硬度為 250HBW，接觸疲勞強(qiáng)度極限 M PaH 7003lim ?? ， 彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaF 5803lim ??；大齒輪材料為 45鋼 表面淬火，齒面硬度為 235HBW,接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPaH 6004lim ??, 彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaF 4704lim ??。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表，取 ?SF， ?SH。查，取區(qū)域系數(shù) ?zH，彈性系數(shù) ?zE（鍛鋼 鍛鋼）。 有 ? ?3H? =HHS 3lim? = 1700 =700MPa ? ?4H? =HHs 4lim? = MPa6001600 ? ?? 3F? =FFES3? = =464MPa ?? 4F? =FFES4? = =376MPa 齒數(shù)：初選小齒輪齒數(shù)： 233?z ； 大齒輪齒數(shù)： ???z ，取 794?z 。 故實(shí)際傳動(dòng)比 237934 ??? zzi實(shí)，則： ???? % ? 5% 尺面接觸強(qiáng)度較合 3 2HHEd 23 )][ σ ZZZ(u 1uφ2K Td ??? （ 1）取載荷 ?????? ?? KKKKK VA