變頻泵控制調(diào)速型液力偶合器

1、摘 要偶合器的主要部件有：泵輪、渦輪、輸入軸、輸出軸等。泵輪與渦輪稱為工作輪,兩輪中均有葉片,兩輪分別與輸入、輸出軸相聯(lián)接,它們之間是有間隙的,泵輪和渦輪均有徑向尺寸相同的腔形,所以,合在一起形成工作油腔室,工作油從泵輪內(nèi)側(cè)入油口引入,并跟隨電機(jī)一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),油在離心力的作用下,被甩到外側(cè),構(gòu)成了一個(gè)油的循環(huán)。無論何種的液力偶合器主要都是由輸入軸、輸出軸、泵輪、渦輪、軸承以及一些密封件組成。本設(shè)計(jì)都會(huì)對(duì)以上各個(gè)偶合器基本的部件進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)計(jì)算，來完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核，使其實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求中的功能。而液力偶合器的種類有很多種，液力偶合器按其應(yīng)用特性可分為3個(gè)基本類型：普通型，限矩型，調(diào)速型。調(diào)速型

2、液力偶合器是在輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下，通過改變工作腔充滿度來改變輸出轉(zhuǎn)速及力矩，即所謂的容積式調(diào)節(jié)。與普通型、限矩型液力偶合器可自身冷卻散熱的特點(diǎn)不同，調(diào)速型液力偶合器因自身結(jié)構(gòu)原因和其輸出轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)幅度大、傳遞功率大的特點(diǎn)，必須有工作液體的外循環(huán)和冷卻系統(tǒng)，使工作液體不斷地進(jìn)出工作腔，以調(diào)節(jié)工作腔的充滿度和散逸熱量。將以上基本的調(diào)速型液力偶合器的大部分組件設(shè)計(jì)完成之后，對(duì)傳統(tǒng)的調(diào)速型液力偶合器通過電動(dòng)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來帶動(dòng)導(dǎo)液管徑向伸縮，調(diào)節(jié)工作腔充滿度以改變輸出轉(zhuǎn)速及力矩中存在的實(shí)現(xiàn)調(diào)速過程的時(shí)間長不夠靈敏等問題，對(duì)帶動(dòng)導(dǎo)液管的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，改用變頻電動(dòng)機(jī)控制泵來調(diào)節(jié)進(jìn)油管中進(jìn)油量，

3、從而調(diào)節(jié)工作腔充滿度來改變輸出轉(zhuǎn)速及力矩，以實(shí)現(xiàn)調(diào)速過程快和靈敏度，輔件易于安裝，油路簡易易安裝。通過先前數(shù)據(jù)完成必要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算，根據(jù)設(shè)計(jì)要求完成泵的計(jì)算，選擇電動(dòng)機(jī)等從而對(duì)偶合器進(jìn)行精確的參數(shù)計(jì)算。關(guān)鍵詞：軸 葉輪 軸承 渦輪 變頻機(jī)abstracta fluid coupling mainly consists of:pump, turbine, shell, input shaft and output shaft etc. commonly the shell and the pump is connected by a bolt. both the pump and the t

4、urbine are blade rotors, and there are blades in these two rotors. the pump is connected to the input shaft, and the turbine is connected to the output shaft. there is a gap between the pump and the turbine ,and the sizes inside the two rotors are the same. thus these two rotors create a working spa

5、ce for rotating the fluid. the hydraulic fluid is directed by the pump whose shape forces the flow in the direction of the output turbine.any kind of fluid coupling is mainly consists of input shaft, output shaft, pump, turbine, shell and some sealed components. this design will execute a precisely

6、scientific calculation on these components, in order to perfectly accomplish the functions that acquired. and according to its function, the fluid coupling is divided as general fluid coupling ,fix fill fluid coupling and variable fill fluid coupling. under constant speed,the variation in speed is o

7、btained by change of quantity of oil in the main circuit through scoop tube movement, sliding in & out. unlike the other two kinds of fluid coupling, variable fill fluid coupling is not able to dispatch the heat by itself. it has to do it will the help of water cooling system.after designing all the

8、 components of fluid coupling mentioned above, there are still some problems we have to deal with. in order to increase the sensibility and shorten the time of change the speed of traditional variable fluid coupling we have to use electronic devices to drive the fluid. whats more , we can use variab

9、le frequency motor to control the pump so that we can change the speed of fluid driving in. according to the information that we collected to finish the structure design and compute. then compute the pump and select proper motor. finally, finish the precise calculation of all the parameters. key wor

10、ds: shaft , blade rotor , bearing , turbine, variable frequency motor目 錄前言1第一章 調(diào)速型液力偶合器簡介 31.1調(diào)速型液力偶合器設(shè)計(jì)的相關(guān)信息31.2調(diào)速型液力偶合器的基本原理概述31.2.1調(diào)速型液力偶合器的傳動(dòng)原理31.2.2變頻泵控制的調(diào)速型液力偶合器的調(diào)速原理31.3調(diào)速型液力偶合器的國內(nèi)現(xiàn)狀及前景41.4使用調(diào)速型液力偶合器的優(yōu)越性41.5變頻泵控制的調(diào)速型液力偶合器的特點(diǎn)5第二章 變頻泵控制的調(diào)速型液力偶合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)62.1選擇方案62.2.1 調(diào)速方式62.2.2 箱體結(jié)構(gòu)62.2.3 支撐結(jié)構(gòu)62.2

11、.4 供油方式62.2設(shè)計(jì)原始參數(shù)及分析62.3流道選型及設(shè)計(jì)72.4軸向推力的計(jì)算82.4.1 基本參數(shù)及幾何尺寸的確定82.4.2 其他幾何尺寸及軸向推力的計(jì)算82.5葉輪斷面設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算92.5.1 受力分析92.5.2 偶合器外緣軸向力pa的確定102.5.3 偶合器外緣螺栓數(shù)目的確定102.5.4 葉輪輪壁斷面的合理設(shè)計(jì)和材料的選擇112.5.5 葉輪強(qiáng)度分析112.6輸入軸的設(shè)計(jì)校核142.6.1 選擇軸的材料142.6.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步計(jì)算軸徑142.6.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)152.6.4 按彎扭合成強(qiáng)度條件校核軸152.7軸承的選用校核212.7.1 深溝球軸承的校核212.8

12、偶合器發(fā)熱與散熱計(jì)算222.8.1 偶合器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的熱量222.9偶合器油箱的設(shè)計(jì)計(jì)算23第三章 變頻電機(jī)的選擇和介紹及出油口的設(shè)計(jì)計(jì)算 243.1變頻專用電動(dòng)機(jī)具有如下特點(diǎn)243.2變頻電機(jī)的構(gòu)造原理243.3變頻電機(jī)的應(yīng)用243.4偶合器噴嘴孔徑的設(shè)計(jì)計(jì)算25 第四章 結(jié)論 29謝辭30參考文獻(xiàn)31大連交通大學(xué)2010屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前 言隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和近期能源節(jié)約法的出臺(tái)。我們應(yīng)該清楚的了解到，全面推進(jìn)資源節(jié)約，大力發(fā)展節(jié)約型機(jī)電產(chǎn)品已成為眾多國內(nèi)機(jī)械工業(yè)企業(yè)的新寵。因?yàn)?，在建設(shè)節(jié)約型社會(huì)過程中，相關(guān)的機(jī)電產(chǎn)品、設(shè)備、工藝技術(shù)等將唱主角，由此帶來的市場(chǎng)價(jià)值是不可估量的。

13、具有節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材特點(diǎn)的產(chǎn)品、設(shè)備和技術(shù)成果將會(huì)受到整個(gè)社會(huì)的追捧。機(jī)械工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，是為國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)提供裝備的行業(yè)，其本身又是耗能、耗材的大戶。機(jī)械行業(yè)生產(chǎn)用能源和原材料費(fèi)用占產(chǎn)品成本的70左右。據(jù)數(shù)據(jù)分析，21大類耗能較多的機(jī)電產(chǎn)品用能約占全國用能的70，節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材潛力巨大。同時(shí)，機(jī)械行業(yè)90以上是中小型企業(yè)，其產(chǎn)品的應(yīng)用遍及生產(chǎn)、建設(shè)、流通和消費(fèi)等各個(gè)領(lǐng)域，在資源節(jié)約方面起著重要的作用。在節(jié)能方面，機(jī)械行業(yè)要淘汰高能耗機(jī)電產(chǎn)品，推廣技術(shù)先進(jìn)的高效、環(huán)保、節(jié)能機(jī)電產(chǎn)品。對(duì)燃煤工業(yè)鍋爐、中小電動(dòng)機(jī)、電力變壓器、風(fēng)機(jī)、泵類、氣體壓縮機(jī)及汽車等產(chǎn)品要求提高效能，降低能耗

14、。調(diào)速型液力偶合器是利用液體動(dòng)能和勢(shì)能來傳遞動(dòng)力的一種液力傳動(dòng)設(shè)備。具有如下的優(yōu)點(diǎn)。（1） 無級(jí)調(diào)速：對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行工況調(diào)速可以節(jié)能。加裝液力偶合器后，可以方便地通過手動(dòng)或電動(dòng)遙控進(jìn)行速度調(diào)節(jié)以滿足工況的流量需求，從而可大量節(jié)約電能。（2） 空載啟動(dòng)：液力偶合器主、被動(dòng)軸之間沒有機(jī)械聯(lián)結(jié)，將流道中的油排空，可以接近空載的形式迅速啟動(dòng)電機(jī)，然后逐步增加偶合器的充油量，使風(fēng)機(jī)逐步啟動(dòng)進(jìn)入工況運(yùn)行，保證了大功率風(fēng)機(jī)的安全啟動(dòng)，還可降低電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電能消耗。（3） 過載保護(hù)：偶合器主、被動(dòng)軸之間屬于有滑差的柔性連接，可以阻斷負(fù)載扭矩突然增加或衰減負(fù)載的扭振對(duì)電機(jī)的沖擊，防止悶車或傳動(dòng)部件損壞等事故發(fā)生。（

15、4） 無諧波影響：在與不同等級(jí)的高、低電壓，中、大容量電機(jī)配套使用時(shí)，可保證電機(jī)始終在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，電機(jī)效率高，功率因數(shù)高，無諧波污染電網(wǎng)。（5） 壽命周期長：除軸承外無磨損元件，偶合器能長期無檢修安全運(yùn)行，提高了投資使用效益。（6） 有轉(zhuǎn)差損耗：液力偶合器是有附加轉(zhuǎn)差的調(diào)速裝置，不能使負(fù)載達(dá)到電機(jī)額定轉(zhuǎn)速，調(diào)速的轉(zhuǎn)差損耗以發(fā)熱的形式升高油溫，必須予以散發(fā)或反饋利用在國內(nèi)外，液力偶合器傳動(dòng)產(chǎn)品的大市場(chǎng)是工程機(jī)械、大慣量機(jī)械和離心式風(fēng)機(jī)水泵。種類繁多的工程機(jī)械（包括煤礦井下機(jī)械及石油機(jī)械）幾乎全部使用了液力偶合器。幾乎所有的大慣量、難啟動(dòng)、經(jīng)常超載和沖擊扭振嚴(yán)重的機(jī)械都用了液力偶合器。幾乎所有

16、的流量調(diào)節(jié)和間歇運(yùn)動(dòng)的風(fēng)機(jī)水泵都采用液力偶合器。受變頻調(diào)速的沖擊，近些年調(diào)速型液力偶合器的用量有所降低，低轉(zhuǎn)速、小功率的調(diào)速設(shè)備已開始使用變頻調(diào)速，然后調(diào)速型液力偶合器在大功率、高轉(zhuǎn)速的工作機(jī)上使用仍占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。 液力偶合器以液體為工作介質(zhì)的一種非剛性聯(lián)軸器，又稱液力連軸器。液力偶合器的泵輪和渦輪組成一個(gè)可使液體循環(huán)流動(dòng)的密閉工作腔，泵輪裝在輸入軸上,渦輪裝在輸出軸上。動(dòng)力機(jī)（內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)等）帶動(dòng)輸入軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體被離心式泵輪甩出。這種高速液體進(jìn)入渦輪后即推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，將從泵輪獲得的能量傳遞給輸出軸。液力偶合器在電機(jī)啟動(dòng)過程或在過載時(shí)具有轉(zhuǎn)矩限制功能；優(yōu)異的振動(dòng)隔離和沖擊緩沖特性；轉(zhuǎn)矩傳遞

17、無磨損；允許內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)帶載啟動(dòng)。傳統(tǒng)的調(diào)速型液力偶合器是通過電動(dòng)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)導(dǎo)液管徑向伸縮，從而調(diào)節(jié)工作腔充滿度來改變輸出轉(zhuǎn)速及力矩，而充滿度的調(diào)節(jié)是在運(yùn)行當(dāng)中進(jìn)行的，這樣就需要曲柄滑塊機(jī)構(gòu)以很大的力來驅(qū)動(dòng)勺管，但曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的主運(yùn)動(dòng)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣帶動(dòng)勺管不靈活、速度慢、調(diào)速級(jí)數(shù)不精確。本設(shè)計(jì)改用變頻泵連接油管，控制進(jìn)入工作腔工作油的油量，可以解決傳統(tǒng)的電動(dòng)執(zhí)行器的問題。設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是研究調(diào)速型液力偶合器的基本關(guān)系和特性，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇偶合器類型為ztz650/1500（有效直徑為650mm）,進(jìn)口調(diào)節(jié)對(duì)開箱體式調(diào)速型液力偶合器，其輸入轉(zhuǎn)速是1500r/min，傳遞功率

18、370kw。根據(jù)類型對(duì)變頻泵控制的調(diào)速型液力偶合器總體的結(jié)構(gòu)（葉輪、軸、軸承、外形尺寸）進(jìn)行設(shè)計(jì)。第一章 調(diào)速型液力偶合器簡介1.1 調(diào)速型液力偶合器設(shè)計(jì)的相關(guān)信息民用調(diào)速液力偶臺(tái)器，并在工業(yè)上的風(fēng)機(jī)、水泵調(diào)遣節(jié)能中取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益本所已有千余臺(tái)偶臺(tái)器產(chǎn)品應(yīng)用鋼鐵、有色冶金、火力發(fā)電、化工、水泥、石油、礦山等行業(yè)。已裝我所偶臺(tái)器的在用設(shè)備，每年節(jié)電量35億度累計(jì)節(jié)電已達(dá)25億度據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前類似于風(fēng)機(jī)、水泵等機(jī)械設(shè)備在我國大量使用，其用電量約占全國發(fā)電量的40%50%。由于歷史、設(shè)計(jì)等原因，風(fēng)機(jī)、水泵在運(yùn)行中普遍地存在著單機(jī)運(yùn)行效率低等問題,如果能使其利用率提高10%15%

19、,全年就可節(jié)電300億kw以上. 因此,圍繞風(fēng)機(jī)、水泵等機(jī)械設(shè)備有大量的節(jié)能潛力可挖。根據(jù)離心泵相似定律,泵流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比,揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速二次方成正比,軸功率與轉(zhuǎn)速三次方成正比。可見調(diào)節(jié)泵、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速既能滿足流量的工況需求,又能使電機(jī)軸功率呈三次方關(guān)系下降,因此采用加裝液力偶合器改變泵、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)泵、風(fēng)機(jī)的流量,節(jié)能效果是非常顯著。推廣應(yīng)用調(diào)速型液力偶合器對(duì)于推動(dòng)我國節(jié)能事業(yè)的發(fā)展意義重大。1.2調(diào)速型液力偶合器的基本原理概述1.2.1調(diào)速型液力偶合器的傳動(dòng)原理如圖電機(jī)動(dòng)力由主動(dòng)軸輸入并帶動(dòng)泵輪旋轉(zhuǎn)，帶有許多徑向葉片的泵輪將由變頻泵從油箱中抽出的工作油進(jìn)入工作腔中的液體（一般為汽輪機(jī)油

20、）離心加速并沖入與泵輪同樣帶有許多徑向葉片的渦輪，帶動(dòng)渦輪及從動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，將動(dòng)力傳遞給與之相連的工作機(jī)（風(fēng)機(jī)、水泵、皮帶機(jī)等等），從而完成了機(jī)械能液力能機(jī)械能的轉(zhuǎn)化與傳遞。 1.2.2 變頻泵控制的調(diào)速型液力偶合器的調(diào)速原理第一要介紹液力偶合器的工作油路：液力偶合器設(shè)有變頻泵和電機(jī)，由箱體中吸入工作油并通過油管將其送入工作腔，再通過出噴油嘴的出油控制轉(zhuǎn)速而構(gòu)成循環(huán)工作油路。傳動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量由噴油嘴外的冷風(fēng)或冷卻液來冷卻。電機(jī)一經(jīng)啟動(dòng)，輸入軸即旋轉(zhuǎn)起來，使工作腔及與之聯(lián)通的油管口（通過泵輪與外殼間的小孔）中的液體形成“油環(huán)”，該油環(huán)碰到出油口即將多余的循環(huán)油經(jīng)出油口導(dǎo)出并達(dá)到冷卻的效果，而進(jìn)油

21、的速度通過變頻泵來控制，無級(jí)的改變“油環(huán)”厚度，從而使帶有負(fù)荷的輸出軸無級(jí)地改變轉(zhuǎn)速。 1.3 調(diào)速型液力偶合器的國內(nèi)現(xiàn)狀及前景當(dāng)前中國調(diào)速液力偶合器產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工業(yè)國家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。液力傳動(dòng)的基本元件是液力偶合器和液力變矩器。液力偶合器的基本構(gòu)件是具有若干徑向平面葉片的、構(gòu)成工作腔的泵輪和渦輪。液力傳動(dòng)油在工作腔里高速循環(huán)流動(dòng)傳遞動(dòng)力，油液隨從泵輪做牽連運(yùn)動(dòng)的同時(shí)因

22、受離心力作用而做離心運(yùn)動(dòng)，從泵輪(及輸入軸)吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)化為動(dòng)量矩(mvr)增量，高速液流從泵輪沖入渦輪做向心流動(dòng)釋放動(dòng)量矩，推動(dòng)渦輪(及輸出軸)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)工作機(jī)(及負(fù)載)做功。液力變矩器的基本構(gòu)件是泵輪、渦輪和導(dǎo)輪，它們均是具有空間(彎曲)葉片的工作輪，按相關(guān)順序排列構(gòu)成工作腔。液力傳動(dòng)油在工作腔中被泵輪渦輪攪動(dòng)，使液流獲得動(dòng)量矩增量，經(jīng)過導(dǎo)輪調(diào)轉(zhuǎn)液流方向后沖入渦輪，釋放動(dòng)量矩(動(dòng)能)推動(dòng)渦輪帶動(dòng)工作機(jī)旋轉(zhuǎn)做功。我國液力元件近年發(fā)展較快，2003年液力偶合器的全國年產(chǎn)量約7萬臺(tái)。廣泛應(yīng)用于帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)、球磨機(jī)、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、水泵和油泵等設(shè)備的傳動(dòng)中，提高傳動(dòng)品質(zhì)并節(jié)約能源。當(dāng)前我

23、國液力偶合器的最高輸出轉(zhuǎn)速為6500r/min，最小功率為0.3kw，最大功率為7100kw。液力偶合器的發(fā)展趨勢(shì)是高轉(zhuǎn)速、大功率。我國液力元件近年發(fā)展較快，2003年液力偶合器的全國年產(chǎn)量約7萬臺(tái)。廣泛應(yīng)用于帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)、球磨機(jī)、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、水泵和油泵等設(shè)備的傳動(dòng)中，提高傳動(dòng)品質(zhì)并節(jié)約能源。當(dāng)前我國液力偶合器的最高輸出轉(zhuǎn)速為6500r/min，最小功率為0.3kw，最大功率為7100kw。液力偶合器的發(fā)展趨勢(shì)是高轉(zhuǎn)速、大功率。國際上液力偶合器產(chǎn)品以德國福依特公司最為著名，據(jù)資料稱已有轉(zhuǎn)速達(dá)20000r/min、功率達(dá)55000kw的產(chǎn)品，可見我國與之尚有相當(dāng)大的差距。當(dāng)然，功率大

24、的液力元件對(duì)液力傳動(dòng)油的要求較高。當(dāng)今能源供應(yīng)緊張，人們不得不把注意力放到如何提高能源利用率和節(jié)約能源方面來。因此，可以在應(yīng)用中節(jié)約能源的調(diào)速型液力偶合器和液力偶合器傳動(dòng)裝置得到迅速發(fā)展。隨著火力發(fā)電廠鍋爐給水泵向高速、大功率方向發(fā)展，促使與其配套的調(diào)速型偶合器和液力偶合器傳動(dòng)裝置也向高速、大功率方向發(fā)展。1.4 裝配調(diào)速型液力偶合器的優(yōu)越性以液體油作為介質(zhì)傳遞動(dòng)力給工作機(jī)械的聯(lián)軸器能協(xié)調(diào)多機(jī)驅(qū)動(dòng)的負(fù)荷分配與恒定傳遞電動(dòng)機(jī)聯(lián)接輸出的軸速度可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)可在電機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速的無級(jí)調(diào)節(jié)，可提高電機(jī)的起動(dòng)能力、減少?zèng)_擊和振動(dòng)，協(xié)調(diào)多機(jī)驅(qū)動(dòng)的負(fù)荷分配，易于實(shí)現(xiàn)遙控和自動(dòng)控制并可大

25、量節(jié)約電能。調(diào)速型液力偶合器與其它機(jī)械聯(lián)軸裝置相比它能夠使電機(jī)空載啟動(dòng)，不必選擇過大功率余量能力的電動(dòng)機(jī)等原動(dòng)機(jī)，并且可以減少電網(wǎng)負(fù)荷的波動(dòng)，具有過載保護(hù)的性能，隔離振動(dòng)，減緩沖擊，它的傳動(dòng)部件間無直接機(jī)械接觸、使用壽命長，在額定負(fù)載下有較高的傳動(dòng)效率。調(diào)速型液力偶合器具有結(jié)構(gòu)合理，性能先進(jìn)，可靠性高，能滿足冶金、建材、發(fā)電等行業(yè)長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)工況要求。1.5 變頻泵控制的調(diào)速型液力偶合器的特點(diǎn)傳統(tǒng)的調(diào)速型液力偶合器是通過電動(dòng)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)導(dǎo)液管徑向伸縮，從而調(diào)節(jié)工作腔充滿度來改變輸出轉(zhuǎn)速及力矩，而充滿度的調(diào)節(jié)是在運(yùn)行當(dāng)中進(jìn)行的，這樣就需要曲柄滑塊機(jī)構(gòu)以很大的力來驅(qū)動(dòng)勺管，但曲柄

26、滑塊機(jī)構(gòu)的主運(yùn)動(dòng)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣帶動(dòng)勺管不靈活、速度慢、調(diào)速級(jí)數(shù)不精確。本設(shè)計(jì)改用變頻泵條帶動(dòng)導(dǎo)液管徑向伸縮，完全舍棄勺管，并解決傳統(tǒng)的電動(dòng)執(zhí)行器的問題。第二章 變頻泵控制的調(diào)速型液力偶合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 選擇方案由設(shè)計(jì)要求額定輸入轉(zhuǎn)速1500r/min，傳遞最大功率370kw，選擇結(jié)構(gòu)緊湊，輔助設(shè)備易安裝、軸向尺寸小、節(jié)能，造價(jià)低，由變頻電機(jī)帶動(dòng)泵來進(jìn)行控制調(diào)速。以此為基礎(chǔ)再對(duì)主要部件進(jìn)行選擇。 2.1.1 調(diào)速方式進(jìn)口調(diào)節(jié)式調(diào)速型液力偶合器工作腔進(jìn)口由與變頻泵連接的油管供油，流量不變，出口流由噴油嘴導(dǎo)出，導(dǎo)致工作腔充滿度和輸出轉(zhuǎn)速的變化。由于調(diào)速響應(yīng)快（十幾秒鐘），故又稱快速調(diào)節(jié)偶合器。

27、一般認(rèn)為雙支梁結(jié)構(gòu)較為先進(jìn)，其特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，運(yùn)動(dòng)精度高，調(diào)速反應(yīng)快，適用于高轉(zhuǎn)速和要求快速調(diào)速的場(chǎng)合，廣泛應(yīng)用于風(fēng)機(jī)等設(shè)備上，所以選擇出口調(diào)節(jié)方式。 2.1.2 箱體結(jié)構(gòu)采用對(duì)開箱體式，其結(jié)構(gòu)特征為，油管被緊固在對(duì)開箱體的大法蘭上，輸入軸一端支撐在在箱體上，另一端通過泵輪支撐在箱體體上，輸出軸一端也支撐在箱體上，另一端通過買入軸承支撐在輸入軸。優(yōu)缺點(diǎn)為，易于安裝，支撐穩(wěn)定可靠，定位和復(fù)位精度較高，軸向尺寸短，取消泵殼體，油泵外置，維修方便。 2.1.3 支撐結(jié)構(gòu)采用雙簡支梁結(jié)構(gòu)（箱體式）。泵輪軸在箱體兩側(cè)各有一個(gè)支撐點(diǎn)，渦輪軸一個(gè)支撐點(diǎn)在泵輪中心軸上，另一個(gè)支撐點(diǎn)在箱體上適用于中大功

28、率中高速偶合器。其優(yōu)點(diǎn)是由堅(jiān)實(shí)的箱體支持軸的支撐點(diǎn)，穩(wěn)定可靠，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不一振動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸臨界轉(zhuǎn)速高。最適合于本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求。 2.1.4 供油方式采用20號(hào)汽輪機(jī)油為工作介質(zhì)，工作油由變頻電機(jī)帶動(dòng)的泵通過外置油管引入工作腔能，在有離心力導(dǎo)入油腔。2.2 設(shè)計(jì)原始參數(shù)與計(jì)算1) 功率與轉(zhuǎn)速由設(shè)計(jì)要求：輸入轉(zhuǎn)速1500r/min，傳遞功率370kw。2) 滑差與效率的確定偶合器在額定工況長期運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的滑差s和對(duì)應(yīng)效率，按調(diào)速型液力偶合器功率小于1600kw，可知： 額定工況滑差s=0.03 ， 機(jī)械效率m=0.98 ，偶合器效率=（1- s）m=0.9506。3) 啟動(dòng)和過載防護(hù)的要求為了有效防護(hù)動(dòng)力

29、傳動(dòng)系統(tǒng)免于過載而破壞，和在工作機(jī)啟動(dòng)時(shí)充分利用電動(dòng)機(jī)的最大扭矩，偶合器的過載系數(shù)滿足tg3.5。4) 調(diào)速范圍工作機(jī)轉(zhuǎn)矩特性為恒轉(zhuǎn)矩，調(diào)速范圍 i=0.400.97。5) 全程調(diào)速視泵輪轉(zhuǎn)速，供油泵排量、有效直徑和導(dǎo)管管徑大小等不同而有所差異。一般510s。6) 工作油偶合器的工作油也作為潤滑油，對(duì)油的要求是：粘度較低，潤滑性適當(dāng)，密度較大，無腐蝕性，閃點(diǎn)較高，不易產(chǎn)生泡沫。對(duì)于一般采用滾動(dòng)軸承支撐的偶合器，用20號(hào)機(jī)械油。 我選擇的扁圓形流道，如今的市場(chǎng)正越來越趨向于使用熱流道系統(tǒng)，和眾多技術(shù)一樣，熱流道系統(tǒng)的出現(xiàn)是為了用較少的成本將事情做得更好、更快。冷流道系統(tǒng)在每次開模時(shí)都會(huì)造成浪費(fèi)，

30、在注塑成型零部件時(shí)，多型腔冷流道系統(tǒng)會(huì)造成大量的原料浪費(fèi)，這使得制模者的利潤空間嚴(yán)重受損。原材料成本的節(jié)省是轉(zhuǎn)用熱流道系統(tǒng)的主要?jiǎng)恿?；另一個(gè)因素是交貨期的縮短。制模者和模具制造商們對(duì)工藝及加工技術(shù)的要求越來越精密，使得他們對(duì)于熱流道的興趣愈發(fā)濃厚。盡管熱流道系統(tǒng)有著諸多顯著的優(yōu)點(diǎn)，但是為了確保得到合適的并且是最有效益的注塑成型工藝，也需要針對(duì)具體的應(yīng)用情況，考慮其零件大小、美觀需求、產(chǎn)量、原材料和添加劑等問題。這種工作腔的特點(diǎn)是將圓形流道的左右兩半圓橫向拉開，在葉輪進(jìn)口處加裝直段而成。加裝直段的目的是增加流道的寬度，使液體與葉片之間相互作用力的面積增大，之間采用最大的圓弧半徑加，從而增加傳扭能

31、力。同時(shí)，在兩個(gè)直段來過渡以減小轉(zhuǎn)向損失。這一結(jié)果也同時(shí)能增加循環(huán)流量并提高其傳扭能力。雖然在這種形狀的流道中，液流在葉輪中的擴(kuò)散和收縮損失較大，但進(jìn)一步的分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這部分損失與流道中液流循環(huán)流動(dòng)所遇到的總阻力損失相比，所占的份量轉(zhuǎn)向損失正比于，達(dá)到的減小，轉(zhuǎn)向損失更小；相反，在液流轉(zhuǎn)向處隨著了以增加循環(huán)流量來增加傳扭能力的目的。目前，在無級(jí)調(diào)速中廣為應(yīng)用時(shí)的圓盤摩擦損失增加，流道的橫向?qū)挾纫泊?，載系數(shù)較大。 有效直徑 d：ne 偶合器所傳的額定功率， kw，ne=370kw。 工作油密度，/m3，采用20號(hào)機(jī)械油，油溫70時(shí)的密度=870/ m3。 額定工況轉(zhuǎn)速比i（或s）時(shí)的轉(zhuǎn)矩

32、系數(shù)min2/m，s=0.03，此時(shí)=2.110-6。nde 原動(dòng)機(jī)或泵輪額定轉(zhuǎn)速，r/min。nde=1500r/min。有效直徑按系列尺寸向上圓整到 由于這一圓整，則在額定工況實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，必將小于0.03。流道其余尺寸為： 葉片數(shù)目 取泵輪葉片數(shù)片，渦輪葉片數(shù)片。葉片沿葉輪周圍均勻分布。葉片厚度取3。2.4 軸向推力的計(jì)算首先通常規(guī)定軸向力方向?yàn)椋寒?dāng)軸向力使泵輪與渦輪靠攏時(shí)為正，相反使兩輪分開時(shí)為負(fù)。偶合器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)葉輪上的軸向推力由推力軸承承受。設(shè)計(jì)時(shí)必須算出軸向推力的大小及其方向，以確定軸承的承載能力。2 4.1 基本參數(shù)及幾何尺寸的確定按運(yùn)轉(zhuǎn)工況選擇轉(zhuǎn)速比。一般。泵輪角速度。流道有效半徑

33、。最小油平面半徑。全充油時(shí)常取。泵輪最大浸油半徑。取泵輪基本厚度為13，則渦輪基本厚度為12，轉(zhuǎn)動(dòng)外殼基本厚度為15，渦輪外壁和轉(zhuǎn)動(dòng)外殼間隙為6。由此， 2.4.2 其他幾何尺寸及軸向推理的計(jì)算（1） 渦輪內(nèi)外壁因油壓力不等而產(chǎn)生的軸向力f1流道內(nèi)液流流動(dòng)中心半徑rm (按勻速流流動(dòng)模型計(jì)算)。中央軸面流線內(nèi)半徑r1 （按勻速流流動(dòng)模型計(jì)算）。中央軸面流線外半徑r2 （按勻速流流動(dòng)模型計(jì)算）。偶合器所傳轉(zhuǎn)矩m。流道內(nèi)循環(huán)流量q。（2） 因液流方向變化而產(chǎn)生的推力f2。偶合器外供油壓力p0 ，通常，取。（3） 因不平衡面積而產(chǎn)生的推力f3軸向合力： 2.5 葉輪斷面設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算 2.5.1 受

34、力分析渦輪內(nèi)側(cè)有葉片，起到加強(qiáng)筋的作用，輪壁內(nèi)外的油壓pw可相互抵消，因此它的強(qiáng)度條件好，所以在葉輪著重考慮轉(zhuǎn)動(dòng)外殼和泵輪的計(jì)算。pc 工作輪金屬材料在旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力。pw 工作油壓力。pa 泵輪和轉(zhuǎn)動(dòng)外殼彼此傳給對(duì)方的軸向力。f 軸傳給工作輪的軸向推力。在轉(zhuǎn)速比i接近于1時(shí)，流道中的油壓力最高，葉輪的應(yīng)力最大。因此，強(qiáng)度計(jì)算以i1的工況為準(zhǔn)。 2.5.2 偶合器外緣軸向力pa的確定力pa是流道內(nèi)部有壓力pw所產(chǎn)生的，使泵輪和轉(zhuǎn)動(dòng)外殼分離的力，以此確定外緣螺栓數(shù)目與直徑。（見零件圖）泵輪最大浸油半徑。泵輪最小浸油半徑。油在j點(diǎn)的圓周速度 m/s。油在r0處的圓周速度 。泵輪最大浸油半徑處油壓力

35、 =。因油壓力而引起的泵輪側(cè)向力 泵輪外緣軸向力 2.5.3 偶合器外緣螺栓數(shù)目的確定 偶合器外緣螺栓材料選用6.8級(jí)螺栓，35號(hào)鋼，螺栓直徑,抗拉強(qiáng)度，安全系數(shù)取2。由應(yīng)力計(jì)算公式。由偶合器外緣每個(gè)螺栓的拉力可知螺栓數(shù)目個(gè)。 2.5.4 葉輪輪壁斷面的合理設(shè)計(jì)和材料的選擇1) 輪壁斷面的形狀是以偶合器設(shè)計(jì)中所確定的流道尺寸決定的滿足條件：l 渦輪斷面：在流道內(nèi)壁尺寸基礎(chǔ)上，在外面加上基本厚度13mm，并由此向應(yīng)力較大的輪轂部分逐漸加厚。l 泵輪輪壁斷面：在流道內(nèi)壁尺寸基礎(chǔ)上，在外面加上基本厚度13mm，并由此向應(yīng)力較大的輪轂部分加厚。l 轉(zhuǎn)動(dòng)外殼斷面：在渦輪外壁的形狀和其中間隙6mm基礎(chǔ)上，

36、在外面加上基本厚度15mm,并由此向向應(yīng)力較大的根部（輪轂部分）逐步加厚和向結(jié)構(gòu)需要的加固部分（如法蘭等）圓角過度而成。2) 所用材料和制造工藝根據(jù)葉輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輪壁斷面應(yīng)力的大小與偶合器所傳功率和轉(zhuǎn)速、葉輪圓周速度和由于不銹鋼重度低，為左右有較高的比強(qiáng)度（強(qiáng)度除以重度）和較高的比重比（等面密度下的剛度），作為夜里偶合器葉輪材質(zhì)，可允許有較高的圓周速度和較好的承載能力。而且由于它低溫韌性好，抗腐蝕能力強(qiáng)，可在惡劣環(huán)境下工作。因此選用鑄造鋁合金為葉輪材質(zhì)。葉輪：選用鑄造鋁合金。偶合器在最大浸油半徑處的圓周速度 所以葉輪強(qiáng)度滿足要求。 2.5.5 葉輪強(qiáng)度分析 在泵輪和渦輪共同工作時(shí)泵輪負(fù)荷始終在紅

37、玉渦輪，泵輪轉(zhuǎn)速、功率均大于渦輪，在材質(zhì)和結(jié)構(gòu)尺寸均相同的情況下，只對(duì)泵輪進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。由上所知，泵輪轉(zhuǎn)速為1500r/min，傳遞功率為370kw材質(zhì)為鋼，所以許用強(qiáng)度，泊松系數(shù)，重度，結(jié)構(gòu)尺寸如右圖：在運(yùn)行中泵輪的受力分析狀況隨符合而變化的，又因泵輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故應(yīng)力計(jì)算十分困難。我們假定泵輪受力由三部分組成：1) 在高速旋轉(zhuǎn)中泵輪自身重量構(gòu)成的離心力。2) 循環(huán)流動(dòng)的工作液體作用在泵輪壁殼內(nèi)壁上的液體壓力。3) 循環(huán)流動(dòng)的工作液體作用在葉片上構(gòu)成力矩的圓周力。把泵輪分解為內(nèi)輪轂、外輪轂、葉片和壁殼四個(gè)部分。理論分析與實(shí)踐均證明，應(yīng)力較高的是外輪緣、內(nèi)輪緣和葉片外緣。故只需對(duì)比兩者進(jìn)行分析計(jì)

38、算。(一) 外輪緣內(nèi)緣c點(diǎn)應(yīng)力（如上圖）由外輪緣質(zhì)量旋轉(zhuǎn)應(yīng)力與循環(huán)流動(dòng)的工作液體作用在泵輪壁殼（此處即為外輪緣）內(nèi)壁上的液體壓力所構(gòu)成應(yīng)力疊加（兩者均為向應(yīng)力）而構(gòu)成。 式中 u 材料泊松比， ，對(duì)鋁 ；。 r 材料重度，。 g 重力加速度，。 w 角速度，。 對(duì)內(nèi)部受液體壓力的外輪緣來說，符合厚壁筒條件，故按厚壁筒計(jì)算：式中 p 循環(huán)流動(dòng)的工作液體施加在外輪緣內(nèi)壁上的液體壓強(qiáng)。 由于和均為徑向拉伸應(yīng)力，故強(qiáng)度條件為。 所以，c點(diǎn)應(yīng)力滿足要求。(二) 泵輪葉片應(yīng)力有泵輪內(nèi)、外輪緣應(yīng)變引起葉片的拉伸應(yīng)力與泵輪傳遞力矩在葉片上引起的徑向及圓周向應(yīng)力的合成。由于循環(huán)液流在泵輪出口邊界最大的速度和壓力

39、更兼葉片須有拔模斜度而使該處葉片厚度最小，因而合成應(yīng)力在葉片d點(diǎn)將有最大值。故需計(jì)算d點(diǎn)葉片應(yīng)力。1) 內(nèi)外輪緣應(yīng)力引起的葉片應(yīng)力-外輪緣應(yīng)力：。內(nèi)輪緣應(yīng)力： 內(nèi)、外輪緣應(yīng)力引起的葉片應(yīng)變?nèi)缦拢?由葉片應(yīng)變引起的葉片應(yīng)力：2) 液力力矩在葉片上引起的應(yīng)力葉片中心部位為無液體空腔，不承受液流作用力，液流作用區(qū)域近似于圓環(huán)面積。假定在的圓環(huán)面積上，葉片承受液流的作用力為垂直葉片的均布載荷，則泵輪葉片可按周邊固定的承受均布載荷的圓形平板來計(jì)算。均布載荷 式中 。 。 圓形平板承受的應(yīng)力為徑向應(yīng)力和圓周向應(yīng)力，計(jì)算公式如下： 3) 葉片強(qiáng)度校核由于內(nèi)、外輪緣應(yīng)力所引起的葉片應(yīng)力與液力力矩引起的葉片徑向

40、應(yīng)力在d點(diǎn)方向相同，數(shù)值疊加，而葉片圓周向應(yīng)力與前者相垂直。按第三強(qiáng)度理論所以，葉片符合設(shè)計(jì)要求。2.6 輸入軸的設(shè)計(jì)校核 2.6.1 選擇軸的材料選用45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能由機(jī)械手冊(cè)查得：，。 2.6.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步計(jì)算軸徑由傳遞功率為250kw，偶合器總效率為0.9506可知輸入軸功率:根據(jù)軸徑初步計(jì)算公式可知：考慮軸端安裝聯(lián)軸器需要鍵槽，將直徑加大并取標(biāo)準(zhǔn)值。所以軸端最小直徑取。 2.6.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以的等直徑軸為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在軸的輸入端安裝聯(lián)軸器，用于連接點(diǎn)擊和偶合器，聯(lián)軸器尺寸可從設(shè)計(jì)手冊(cè)中查得，先采用型梅花形彈性聯(lián)軸器，即聯(lián)軸器孔徑為，聯(lián)軸器長為，手冊(cè)

41、中給出其孔長尾，故聯(lián)軸器與軸配合的軸段長度取。1) 聯(lián)軸器端面與軸承內(nèi)端面取。2) 根據(jù)裝拆要求，安裝軸承的軸段直降應(yīng)較最小直徑稍大，故初選6318深溝球軸承，按手冊(cè)查出尺寸：。3) 考慮需要在6318軸承左端面固定住軸承，所以采用軸徑，材料為，熱處理，經(jīng)表面氧化處理的b型軸用彈性擋圈。其結(jié)構(gòu)尺寸差的gb/t894.1-1984) 得：，其溝槽。5) 6318軸承右端面與和齒輪泵相嚙合的齒輪做端面取。安裝齒輪的軸徑為，軸段長。6) 輸入軸末端用內(nèi)六角螺栓和圓柱銷聯(lián)接旋轉(zhuǎn)外殼和泵輪。a. 軸上零件的定位和固定1) 與齒輪泵相嚙合的齒輪用的軸肩定位，將齒輪焊接固定在軸上。2) 6318軸承右端面通

42、過查手冊(cè)靠的軸肩定位。3) 聯(lián)軸器用的軸肩定位。4) 軸承的周向固定用過贏量的配合聯(lián)接，與齒輪泵嚙合的齒輪的周向固定通過焊接，聯(lián)軸器的周向固定用平鍵聯(lián)接，輸入軸與旋轉(zhuǎn)外殼用螺栓和圓柱銷聯(lián)接。5) 旋轉(zhuǎn)外殼與輸入軸末端面齊平。b. 軸上零件的裝拆考慮零件裝拆的方便及定位需要，齒輪及其左側(cè)的零件從左邊裝入。軸伸段的直徑最小，從左到右各軸段軸徑逐漸加大。 2.6.4 按彎扭合成強(qiáng)度條件校核軸泵輪軸轉(zhuǎn)矩 ： 1. 輸入軸及其聯(lián)接零件的重力計(jì)算因?yàn)槌穗妱?dòng)機(jī)所傳力之外沒有其他外力施加在輸入軸上，所以只有軸自身重力，在這里將泵輪近似視為空心圓環(huán)的一半。估算輸入軸及其聯(lián)接零件的重力如下：1) 輸入軸重力的計(jì)

43、算輸入軸的材料為45號(hào)鋼，所以密度，形狀為階梯軸，重力為各段不同軸徑的重力和，重心位置如上圖，為：轉(zhuǎn)動(dòng)外殼重力的計(jì)算將轉(zhuǎn)動(dòng)外殼近似看成空心圓柱體，材料為鑄造鋁合金，密度。根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸估算其重心如上圖并計(jì)算其重力為：2) 泵輪重力的計(jì)算泵輪和渦輪的材料均為鋁，并且形狀外形尺寸非常接近所以將泵輪和渦輪合成一體近似堪稱是一個(gè)空心的圓環(huán)（如下圖），計(jì)算時(shí)將其拉成伸直成一個(gè)空心的圓柱體以便于計(jì)算，所以兩輪的總重為：泵、渦輪重力計(jì)算簡圖由于泵輪和渦輪的形狀尺寸非常接近，所以重力相等。2. 計(jì)算輸出軸 圖2-3軸的載荷分布圖1. 計(jì)算支撐反力，如圖3之（c），（d）因水平面不受外力，支撐反力相互抵消，所以不

44、考慮水平面，如圖3之（c）。垂直面支撐反力如圖3之（d），根據(jù)力矩平衡原理：2. 畫彎矩圖、計(jì)算彎矩圖垂直面彎矩圖見圖3之（e）,如圖以處為起點(diǎn)，設(shè)該軸向的長度為,根據(jù)彎矩平衡原理：當(dāng)時(shí)，彎矩。當(dāng)50時(shí)，彎矩。當(dāng)時(shí)，彎矩。當(dāng)時(shí)，彎矩。當(dāng)時(shí)，彎矩。當(dāng)時(shí)，彎矩當(dāng)時(shí)，彎矩。當(dāng)時(shí)，彎矩。因?yàn)闆]有水平彎矩，所以合成彎矩圖與垂直彎矩圖一致，如圖3之（f）。3. 轉(zhuǎn)矩圖見圖3之（g），4. 計(jì)算彎矩圖見圖3之（h）,轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化處理，即。 5. 校核軸強(qiáng)度，由圖知剖面的直徑最小，而計(jì)算彎矩較大，剖面所承受的計(jì)算彎矩最大，而軸徑卻不是最大值，即、剖面教危險(xiǎn)，所以校核和剖面。剖面的計(jì)算應(yīng)力為：剖面的計(jì)算應(yīng)

45、力為：并由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)差的，所以安全。一、 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1. 判斷危險(xiǎn)剖面圖中剖面，均為有應(yīng)力集中源的剖面，均有可能是危險(xiǎn)剖面。其中、均為過度圓角引起的應(yīng)力集中，它們的d計(jì)算彎矩值很接近，所以只驗(yàn)算剖面即可。、剖面相比較，只是應(yīng)力集中影響不同，可取應(yīng)力集中系數(shù)值較大者進(jìn)行驗(yàn)算即可。剖面相比較，剖面的計(jì)算彎矩值較小，且應(yīng)力集中影響較小，不予考慮。剖面的計(jì)算彎矩值最大，但應(yīng)力集中較小，剖面計(jì)算彎矩較大，而且應(yīng)力集中也加大，所以和剖面較危險(xiǎn)，和剖面的距離較接近，承載情況也接近，可取應(yīng)力集中系數(shù)值較大者，進(jìn)行驗(yàn)算。2. 校核、剖面的疲勞強(qiáng)度剖面因鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)由手冊(cè)差得：。剖面因?yàn)榕浜?/p>

46、引起的應(yīng)力集中系數(shù)由手冊(cè)查得：。剖面因過度圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)由手冊(cè)根據(jù)插入法查得：；。為求及參數(shù)下的值，須先從手冊(cè)中查出和6以及和0.02下的值，通過內(nèi)插法求得，的應(yīng)力集中系數(shù)：； ；，時(shí)的應(yīng)力集中系數(shù)： ； ；在通過內(nèi)插法，可求得和時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)： ； ； 由上所知，應(yīng)按過度圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)來驗(yàn)算剖面。剖面產(chǎn)生的扭應(yīng)力，應(yīng)力幅，平均應(yīng)力為： 絕對(duì)尺寸影響系數(shù)由手冊(cè)查得：，。表面質(zhì)量系數(shù)由手冊(cè)查得：，。剖面安全系數(shù)為：,取許用安全系數(shù),所以剖面安全。3. 校核、剖面的疲勞強(qiáng)度剖面因過度圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)由手冊(cè)查得：，,。剖面因鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)由手冊(cè)查得：。故應(yīng)按過度圓

47、角引起的盈利集中系數(shù)來驗(yàn)算剖面，剖面承受的彎矩及轉(zhuǎn)矩為：剖面產(chǎn)生的正應(yīng)力、應(yīng)力幅及平均應(yīng)力為：剖面產(chǎn)生的扭應(yīng)力及其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為： 絕對(duì)尺寸影響系數(shù)由手冊(cè)查得：，表面質(zhì)量系數(shù)由手冊(cè)查得：。剖面的安全系數(shù)為： 取，所以剖面安全。2.7 軸承的設(shè)計(jì)校核 2.7 .1 深溝球軸承的校核 偶合器輸入軸，其受力情況如右圖所以，傳遞功率263kw，轉(zhuǎn)速，工作中有輕微沖擊，工作溫度小于100，軸徑為。經(jīng)過計(jì)算，與該軸連接的泵輪所承受的軸向載荷,軸承1和2所承受的徑向載荷分別為，要求軸承壽命。1. 軸承類型的選擇由于轉(zhuǎn)速高，軸向力較小，故軸承1初步選用6318深溝球軸承，其基本參數(shù)查手冊(cè)為：，, 。2.

48、計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷由軸承的固定方式知，軸向外載荷全部由軸承1承受。所以，。查手冊(cè)，因,，由所以,。由手冊(cè)查得，。所以，3. 校核軸承壽命因，故按計(jì)算故6318軸承滿足要求。2.8 偶合器發(fā)熱與散熱計(jì)算 2.8.1 偶合器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的熱量偶合器在運(yùn)轉(zhuǎn)中存在滑差和機(jī)械效率，因而有功率損失，并轉(zhuǎn)化為油的熱量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，偶合器因轉(zhuǎn)差產(chǎn)生約16的功率損失，因機(jī)械效率產(chǎn)生約4的功率損失，所以偶合器最大發(fā)熱損失功率為總功率的20。油的熱量 式中 偶合器功率損失。 偶合器機(jī)械效率。 偶合器所傳額定功率。 2.8.2 冷卻供油系統(tǒng)與冷卻器換熱面積和冷卻水流量的計(jì)算中大功率偶合器必須有冷卻供油系統(tǒng)，其作用是：帶走偶合

49、器因滑差和其他機(jī)械損失而產(chǎn)生的熱量；實(shí)現(xiàn)偶合器無載或空載啟動(dòng)，接合和脫離，無忌調(diào)速以及供油量的自動(dòng)控制；潤滑偶合器各軸承。1) 供油泵的排量與壓頭 式中 偶合器的散熱量，。 工作油比熱容，對(duì)20號(hào)機(jī)械油。 工作油密度，對(duì)20號(hào)機(jī)械油在70油溫時(shí)，。 進(jìn)出偶合器工作油溫差，常取 。共有泵的壓力，應(yīng)在偶合器進(jìn)口處保證不低于，過低進(jìn)口壓力會(huì)使偶合器供油不足，滑差大大增加，影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 工作油進(jìn)、出冷卻器溫差，。 2.9 偶合器油箱的設(shè)計(jì)計(jì)算油箱外形結(jié)構(gòu)總體采用長方體，其尺寸與偶合器充油量有關(guān)。按最大充液量對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以在偶合器全載充油量情況下，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)在變頻泵的流量基礎(chǔ)上，保證抽兩分

50、鐘才將油全部抽空，所以最大油量為： 要求油箱的空間體積必須要大于最大油量，所以可初步定出油箱尺寸為：。第三章 變頻電機(jī)的選擇和介紹及出油口的設(shè)計(jì)計(jì)算3. 1變頻專用電動(dòng)機(jī)具有如下特點(diǎn) b級(jí)溫升設(shè)計(jì)，f級(jí)絕緣制造。采用高分子絕緣材料及真空壓力浸漆制造工藝以及采用特殊的絕緣結(jié)構(gòu)，使電氣繞組采用絕緣耐壓及機(jī)械強(qiáng)度有很大提高，足以勝任馬達(dá)之高速運(yùn)轉(zhuǎn)及抵抗變頻器高頻電流沖擊以及電壓對(duì)絕緣之破壞。平衡質(zhì)量高，震動(dòng)等級(jí)為r級(jí)（降振級(jí)）機(jī)械零部件加工精度高，并采用專用高精度進(jìn)口軸承，可以高速運(yùn)轉(zhuǎn)。強(qiáng)制通風(fēng)散熱系統(tǒng)，全部采用進(jìn)口軸流風(fēng)機(jī)超靜音、高壽命，強(qiáng)勁風(fēng)力。保障馬達(dá)在任何轉(zhuǎn)速下，得到有效散熱，可實(shí)現(xiàn)高速或低

51、速長期運(yùn)行。經(jīng)amcad軟件設(shè)計(jì)的yp系列電機(jī)，與傳統(tǒng)變頻電機(jī)相比較，具備更寬廣的調(diào)速范圍和更高的設(shè)計(jì)質(zhì)量，經(jīng)特殊的磁場(chǎng)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步抑制高次諧波磁場(chǎng)，以滿足寬頻、節(jié)能和低噪音的設(shè)計(jì)指標(biāo)。具有寬范圍恒轉(zhuǎn)矩與功率調(diào)速特性，調(diào)速平穩(wěn)，無轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。與各類變頻器均具有良好的參數(shù)匹配，配合矢量控制，可實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)速全轉(zhuǎn)矩、低頻大力矩與高精度轉(zhuǎn)速控制、位置控制及快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)控制。yp系列變頻專用電機(jī)可配制剎車器，編碼器供貨，這樣即可獲得精準(zhǔn)停車，和通過轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)高精度速度控制。采用“微電機(jī)+變頻專用電機(jī)+編碼器+變頻器”實(shí)現(xiàn)超低速無級(jí)調(diào)速的精準(zhǔn)控制。yp系列變頻專用電機(jī)通用性好，其安裝尺寸符合iec標(biāo)準(zhǔn)，與一般標(biāo)準(zhǔn)型電機(jī)具備可互換性。 3.2變頻電機(jī)的構(gòu)造原理 電動(dòng)機(jī)的調(diào)速與控制，是工農(nóng)業(yè)各類機(jī)械及辦公、民生電器設(shè)備的基礎(chǔ)技術(shù)之一。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的