一種齒輪齒條式閘板閥的校核實驗

姬廣彬

一種齒輪齒條式閘板閥的校核實驗

姬廣彬

電動閘板閥是放置在水泥廠燒成系統三次風管位置處，用于調節二次風量和三次風量比例的常用設備，對燒成系統的實際運行有十分重要的作用。近期貴州榮盛項目現場反饋閘板閥出現提拉不動的現象，借此機會我公司調研了承德金隅和達坂城兩個項目閘板閥的使用情況，現場反映閘板閥使用效果均不好。因此，我公司決定對閘板閥進行校核實驗。

由于承德金隅與貴州榮盛現場的閘板閥型號相同，因此我們選取了承德金隅現場進行閘板閥的校核實驗。現場實際使用閘板閥型號的技術參數如下：

（1）閘板閥提升高度：0～2 220mm；

（2）氣體溫度：～900℃；

（3）多轉式電動執行器：型號：SKD800/FYT；額定扭矩：8 000Nm；最大扭矩：10 000Nm；有效轉角：950°。

可能引起閘板閥失效的原因：（1）電動執行器額定扭矩不足；（2）現場安裝不當，有卡碰；（3）扭矩計算方法不合理；（4）設備加工制造問題。

1　第一次實驗

（1）手動操作提拉閘板閥，閘板閥能提動。手動提拉200mm后，手動反轉到底，準備進行電動提拉。

（2）通電，啟動電機。電動執行器起吊，電流顯示1.5A左右。起吊500mm后，電流迅速增加，電動執行器內部出現異響，疑似空轉，立刻關閉電機，切斷電源。

打開執行器頭部后，發現蝸輪與蝸桿連接處蝸輪的輪齒全部磨平（見圖1）。銷齒傳動桿（見圖2）的外側鋼板與齒輪（見圖2）的一側相互摩擦（見圖3），致使傳動桿形成八字。傳動桿不夠直，有凸點。由于在拆裝舊執行器時，擰松固定座螺栓后螺母被彈出，這說明底座上半部分承受向上的變形力。

2　第二次試驗

2.1改進措施

圖1　蝸輪磨損情況

圖2　傳動方式示意圖

圖3　卡碰位置示意圖

（1）為了防止齒輪與傳動桿外側鋼板卡碰，銷齒傳動桿靠外側一段銑去10mm。

（2）為了避免由于加工精度和安裝精度造成局部卡碰點，增強了蝸輪蝸桿的材料，從而提高其接觸強度。增加蝸輪蝸桿的接觸強度，能夠解決局部凸點引起瞬時扭矩增大而導致的蝸輪輪齒磨平的現象，提高電動執行器對惡劣工況的適應性。

2.2實驗步驟及結果

（1）通電，啟動電機。電動執行器（8 000Nm）起吊，閘板閥提起時顯示電流1.4A，電機的額定電流為3A。

（2）電機的運行溫度＜40℃。

（3）閥板運行平穩，提拉到2 000mm后，閘板閥慢慢回落。閘板閥回落時顯示電流1.2～1.3A。

（4）電動執行器帶動三次風管閘板閥，上下運動兩個來回，運行自如，達到使用要求。

3　第三次實驗

3.1改進措施

采用SKD800電動執行器對閘板閥閥板重量以及實際輸出扭矩進行校核驗證。

在執行器輸出電流為同等電流情況下，通過校核其實際輸出扭矩值，反推出現場工況情況下的扭矩輸出值是否在合理的區間內。實驗平臺俯視圖簡易模型如圖4所示。

圖4　實驗平臺簡易模型（俯視）

3.2實驗工具

（1）根據工廠現有條件，選取工廠現有的原料鐵塊裝盒，每盒27kg，共計20盒。

（2）起重力臂和托盤其自身重量86kg，傳動力臂有效長度最長1.3m，使得提起重物的理論扭矩更接近執行器的額定扭矩。

（3）相同規格型號的多轉式執行器一臺。

3.3實驗步驟

（1）接線并組裝試驗臺。將電動執行器接線并組裝到實驗臺上，傳動力臂調整到1.3m。

（2）執行器調到手動模式。搖動手動控制盤，閘板閥被緩慢提升，證明電動執行器扭矩足夠。將執行器調到電動模式。

（3）通電，啟動電機。電動執行器（8 000Nm）起吊，閘板閥提起時顯示電流為1.7A，電機的額定電流為3A。提升到高點后回落，回落時顯示電流為1.5A。

3.4實驗結論

由于傳動臂重量與吊起重物重量比相差太大，可以忽略不計。因此：

實際輸出扭矩值=（托盤重量+鐵塊總重）×傳動力臂長度×重力加速度=（86+27×20）×1.3×9.8=7 975.24Nm。

由于實驗時閘板閥提起時顯示電流為1.7A，結合現場實際的電動執行器電流為1.4A，因此可以估算現場的實際輸出扭矩值＜8 000Nm，間接佐證實驗結論。實驗圖片見圖5、圖6。

圖5　重物吊起畫面

圖6　電動執行器電流顯示畫面

4　結語

（1）設計所選取的執行器扭矩符合要求。

（2）執行器結構件強度需要提高，以避免局部扭矩增加造成提拉不動和零部件損壞。

（3）閘板閥設計本身有必要適當優化傳動桿結構，減少由于卡碰造成的扭矩陡增。

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TQ172.622.29文獻標識碼：A文章編號：1001-6171（2016）03-0061-02

通訊地址：中材裝備集團有限公司，天津300400；2015-12-22；編輯：呂光