振荡减速箱运动方程的推导.pdf

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振荡减速箱运动方程的
推导
张江
(浙江衢化氟化学有限公司浙江衢州324004)
【摘要)振荡式减速箱是国外无水氩氟酸装置预反应器螺旋做往复运动
的重要部件,目前主要依靠引进。对其运动方程进行推导,对掌握该设
备的原理并进行改进设计具有重要的指导意义。
【关键词】振荡减逑箱运动方程推导
在无水氢氟酸工业化生产过
程中,萤石和硫酸反应最激烈处
选用了用特殊髙镍合金材质制作
的螺旋式预反应器,该反应器轴
做旋转往复式运动时将硫酸和萤
石反应的初始块状粘性物料块破
碎,使两种物料充分混合,保证化
学反应的颀利进行。其中螺旋轴
科金
入
的往复运动通过一振荡减速箱来
承
实现。对振荡减速箱的运动进行
分析,相当于对轴表面上点的运
动进行分析,对设计反应螺旋具
图1某型号振荡减速箱的设备简图
有指导意义。下面对该振荡减速
箱的运动进行分析。
2减速箱结构和运动说明的螺旋紬联接。
旋转斜盘装在减速箱出轴上,
1某型号振淓减速箱的设备
减速箱外壳为铸铁,水平中其外表面与出轴的中心轴线倾斜,
分为上下两部(结构简图1为中剖倾斜角设为a,根据出轴的振荡
筒图(如图1)
下部图),进轴用法兰与驱动系统行程长度设定其倾斜角a。
联接,出轴用法兰与做往复运动
旋转斜盘的外表面带有
滚针轴承和炳个推力滚柱轴承,
作者简介
这些轴承支承着轴颈环,通过
张楚江(1963-)工程师,在浙江衢化氟化学有限公司从事设备
一球轴承与减速装置的外売相
管理工作。
连
为研究其动作程序,假设该
200907|石油前化工设119
3减速箱出轴运动机构简化
说明
为研究减速箱出轴的往复运
动,根据运动原理,先将减速箱出
轴往复运动机构简化成如图4的正
切机构
Y:主轴的振荡位移(变量);
虫轴端
L:外壳球轴承离主轴的距离
球轴质
(已知)
B:最大振荡角(已知);
R:轴上任意一点的回转半径
(已知);
y:瞬时振荡角(变量)。
运动方程的推导
t
90°
180°
270°
360°
设任意时间t,轴的转角ot
时,瞬时振荡角为γ,见表1。
瞬时振荡角与时间的关系为
p」.ャ-T.ッ设轴的水平向为x轴,轴的
Y18231359152616798181311928210075105510718
水平轴向为Y轴,轴的垂直轴向为
Z2012462512351216519?5160751585435
Z轴,则坐标如图5。
运动的起始位置为瞬时振荡
主轴处于最前的位置,从上往下后位置。
角为0度,轴的旋转角速度为ω,轴
看主轴的斜盘,首先旋0度是该旋
转了270度后(方程坐标180的半径为R。
转斜盘的外表面,相对于主轴是度),其外表面再与主轴平行,主则轴上任意一点座标(xy,2)
倾斜的,此时,出轴处于最前端轴回到中间位置;转了360度后(方的位移方程为
(后面的方程位置为270度),如图程坐标为270度,其外表面回到原
X=Rsin o t
始位置,主轴仍然回到最前端
Y=Ltgy=Ltg(β sin w t)
上述结构就是通过旋转斜盘
Z=Rcos
转了90度后(方程坐标为0与主轴的不同的相对位置,通过
通过对上述位移方程求导数,
度),其外表面与主轴平行,主轴与外壳相联的轴颈长度的变化来轴表面上任意一点坐标(xy,z)的
处于中间位置;转了180度后(方实现出轴的往复运动,其运动与速度方程为:
程坐标为90度),其外表面与主軸物理学中单摆的振荡运动柚类似,
V=o Rcosot
又是倾斜,但此时与其开始倾斜故称为振荡减速箱。
V=L. Bosec2(Bsin ot)cost
位置相反,如图3,此时出轴在最
=ー Drsin ot
20百剤他工设雷12007
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2xに
应用举例
点旋转360°时的运动轨迹。这
样,螺旋轴上一个物体(如叶片)6结论
例1:假设半径R=250mm,最大的旋转轨迹也能做图画出,那么
振荡角B=15°外壳球轴承离主納在螺旋轴的外壳布置其它突起物
通过上述推导,得出了螺旋
的距离L-=400mm,求运动曲线。
就不会与螺旋轴的旋转发生干轴上任意一点(x,y,)的位移方程
原位移方程简化如下
涉
和速度方程,通过位移方程,可
X=250sin ( t
例2:减速箱设计时,已知最画出轴上一点的运动曲线进行螺
=400g y =400g(15 sin o t
大振荡角B=13°,最大轴向位移旋的进一步设计,如例1所述;也
1=250cos
Y=50mm,求臧速箱的外壳球轴承可通过设置参数,设计所需要的
计算减速箱不同的旋转角度离主轴的距离L;
振荡减速箱,如例2所述。因此,
的坐标(x,y,z)值如表2。
L=Y/tgy=216.5
位移方程的推导对应用具有指导
通过螺旋轴旋转90°时的各
这样可确定减速箱的尺す。意义。段
坐标值可以做图,画出螺旋轴上
参考文献
某一点旋转90°时运动轨迹;以[们成大先.机械设计手册M(第一卷)北京:机械工业出版社
此类推,可做图画出螺旋轴上某
几项密封新材料和新技术介绍
(1)液体密封:随着高分子有机合成工业的迅猛发展,近年出现了液态密封胶,适用于静密封,这
项新技术,通常叫做液体密封。液体密封的原理,是利用液态密封胶的粘附性、流动性和单分子膜效
应(越薄的膜自然回复倾向越大),在适当压力下,使它象垫圏一样地起作用。所以对使用着的密封胶,
也叫做液体墊圈。
(2)聚四氟乙烯生料密封:聚四氟乙烯也是高分子有机化合物,它在烧结成制品之前,叫做生料,
质地柔软,也有单分子膜效应。用生料做成的带叫生料带,可以卷成盘长期保存。使用时能自由成形
任意接头,只要一有压力,便形成一个均匀地起着密封作用的环形膜。作为阀门中阀体与阀盖间的垫
圈,可在不取出阀辦或闸板的情况下,撬开一缝隙,寒进生料带就行了。压紧カ小,不粘手,也不粘
法兰面,更換十分方便。对于样槽法兰最适宜。聚四氟乙烯生料,还可做成管形和棒状,作密封用。
(3)金属空心O形圈:弹性好,压紧力小,有自紧作用,可选用多种金属材料,从而在低温、高
温和强腐蚀性介质中都能适应
(4)石墨板密封图:在人们印象中,石墨是脆性物质,缺乏弹性和韧性,但经过特殊处理的石墨,
却是质地柔软,弹性良好。这样,石墨的耐热性能和化学稳定性,便可以在垫圈材料中得以显示;而
且这种垫圈压紧力小,密封效果异常优越。这种石墨还能做成带,跟金属带配合,组成性能优异的缠
绕垫圈。石墨板密封圏和石墨一金属缠绕墊的出现,是高温抗腐蚀密封的重大突破。这类墊圈,国
外已经大量生产和使用。
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