Розроблення високошвидкісного приводу для шиберного клапана на основі черв'ячного редуктора

Abstract

Об’єктом дослідження є високошвидкісний привід на основі черв’ячного редуктора, який використовується у трубопровідних системах разом із регулювальним клапаном. Метою дисертаційної роботи є розробка компактної конструкції черв’ячного редуктора для застосування у високошвидкісному приводі з високою точністю позиціювання осьового регулювального клапана. У процесі виконання дисертації було здійснено аналіз конструкцій сучасних приводів для клапанів, що представлені на ринку. Проведено опис механічних передач, які використовуються в цих приводах. Виконано конструкторські розрахунки черв’ячної передачі. У технологічній частині проведено аналіз відносно класифікації клапанів. Розглянуто конструкцію клапан регульованого осьового типу. Досліджено основні види приводів регульованих клапаів та проведено розляд механчних редукторів з урахуванням всіх можливих передач. Проведено порівняння передач та вибрано лідером черв’ячну за ефективністю та технічними характеристиками . Конструкторська частина описує розрахунок будови, основних параметрів та та принципу дії черв’ячного редуктора. Виконано розрахунки перевірки на довговічність та міцність підшипників та шліцьових з’єднань черв’ячної передачі. Виконано підбір шпонок та з’єднувальної муфти. Побудовано епюри крутних і згинальних моментів на валах. У розділі, присвяченому економічному обґрунтуванню, здійснено розрахунок витрат на виготовлення обладнання та проведено оцінку економічної доцільності його впровадження у виробничу діяльність. Обґрунтовано ефективність застосування запропонованого технічного рішення в умовах промислового виробництва, з урахуванням можливого зменшення енергоспоживання та зростання продуктивності праці. Також розроблено заходи з охорони праці для забезпечення безпечних умов експлуатації обладнання. Запропоновано рішення, які сприяють зменшенню професійних ризиків під час роботи з машинами у склад яких входить черв’ячні редуктори. Графічна частина містить загальний вигляд лінійного редуктора, його складальне креслення та деталювання його конструктивних елементів, в основу яких входить черв’ячний редуктор, а також відповідно специфікації до складальних креслень.

The object of research is a high-speed drive based on a worm gearbox, which is used in pipeline systems together with a control valve. The purpose of the dissertation is to develop a compact design of a worm gearbox for use in a high-speed drive with high positioning accuracy of an axial control valve. In the course of the thesis, the design of modern valve drives on the market was analyzed. The mechanical gears used in these actuators were described. Design calculations of the worm gear were performed. In the technological part, an analysis is made regarding the classification of valves. The design of an adjustable axial type valve is considered. The main types of actuators for adjustable valves are investigated and the mechanical gearboxes are classified taking into account all possible gears. A comparison of gears is made and the worm gear is chosen as the leader in terms of efficiency and technical characteristics. The design part describes the calculation of the structure, main parameters, and principle of operation of the worm gearbox. The calculations for checking the durability and strength of bearings and spline joints of the worm gear are performed. The selection of keys and coupling was performed. The diagrams of torque and bending moments on the shafts were constructed. In the section devoted to economic feasibility, the costs of manufacturing the equipment were calculated and the economic feasibility of its implementation in production activities was assessed. The effectiveness of the proposed technical solution in industrial production is substantiated, taking into account the possible reduction of energy consumption and increase in labor productivity. Labor protection measures have also been developed to ensure safe operating conditions for the equipment. Solutions have been proposed that help reduce occupational risks when working with machines that include worm gearboxes. The graphic part contains a general view of the linear reducer, its assembly drawing and details of its structural elements, which are based on a worm gearbox, as well as specifications for assembly drawings.