【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于蝶阀管路控制领域，尤其涉及一种切断蝶阀管路的驱动装置中拨叉结构的改进方法。
技术介绍
1、部分设备中在蝶阀管路控制时，因实际工况的需要，碟板在离开全关位置时，所需的力矩比较大，所以希望驱动装置可以输出较大的力矩，打开碟板以保持管道的导通；而在碟板在离开全开位置时，所需的驱动力较小，故而希望驱动装置减小输出的力矩；而常规设计下，驱动装置在全关位置时输出力矩不够，全开位置时输出力矩又有较大冗余，这会导致极大的能量浪费，减少驱动装置的使用寿命；因此，亟需一种切断蝶阀管路的驱动装置中拨叉结构的改进方法。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种切断蝶阀管路的驱动装置中拨叉结构的改进方法。对拨叉的结构形态进行改进，从而达到满足实际工况的需求，增加蝶阀的使用寿命。
2、技术方案：本专利技术的一种切断蝶阀管路的驱动装置中拨叉结构的改进方法，驱动装置中将拨叉与控制轴连接，当所述控制轴顺时针旋转90°时，所述蝶板随之转动，通路关闭，管道中流体被阻断，当所述控制轴逆时针旋转90°时，所述蝶板随之反向转动，通路开启，管道中流体导通；整个运动过程包括：气动弹簧装置、传动杆、拨叉、拨叉限位装置，在所述控制轴一侧设置有沿着轴向水平运动的传动杆，所述传动杆一端与所述气动弹簧装置连接，另一端设置有所述拨叉限位装置；所述拨叉的一端连接控制轴并且可带动所述控制轴转动，所述拨叉其中部沿中心线方向水平设置有延伸的槽口，所述传动杆上设置有销轴，所述销轴置于所述拨叉槽口中；所述弹
3、进一步的，第一种拨叉改进方法具体为：对拨叉进行偏转，偏转为β，将所述拨叉的形成开度由(-45°)～(45°)，即(阀门关位，开度0°)～(阀门开位，开度90°)的对称旋转，调整为(-45°-β)～(45°-β)的非对称旋转，计算扭矩值，气动弹簧装置的输出力矩计算公式如下：
4、
5、其中，t为输出力矩，η表示系统效率，f表示作用在所述传动轴上弹簧力，l表示所述传动轴与阀轴中心距，α表示拨叉旋转角行程。
6、进一步的，作用在所述传动轴上弹簧力f，计算公式如下：
7、f＝k(x+δx)
8、其中，k为所述气动弹簧装置组合弹簧系数，x为组合弹簧预压量，δx为弹簧形变量；
9、δx按照旋转角度考虑如下：
10、δx＝ltan(45°+β)-ltan|α|，α∈(-45°-β，0°)
11、δx＝ltan(45°+β)+ltanα，α∈(0°，45°-β)
12、k为所述气动弹簧装置组合弹簧系数，并联弹簧刚度系数计算公式为：
13、k1＝k’+k”
14、串联弹簧刚度计算公式为：
15、
16、k’为弹簧ⅰ的刚度系数；k”为弹簧ⅱ的刚度系数，弹簧的刚度系数计算公式为：
17、
18、其中为旋绕比；d2为弹簧中径；d为簧丝直径。
19、进一步的，在弹簧力作用下，关阀的力矩计算公式：
20、
21、进一步的，第二种拨叉改进方法具体为：对拨叉进行偏心，所述拨叉调整为拨叉上所设槽口和拨叉对称中心偏转θ角的偏心结构，计算其在极限位置之内的扭矩值；气动弹簧装置的输出力矩计算公式：
22、
23、其中，t为输出力矩，η表示系统效率，f表示作用在所述传动轴上弹簧力，l表示所述传动轴与阀轴中心距，α表示拨叉旋转角行程，θ为拨叉偏心角度；
24、根据力的矢量三角形，可推：
25、
26、由此推得在全开方向的输出力矩为：
27、
28、根据力的矢量三角形，可推：
29、
30、由此推得在全关方向的输出力矩为：
31、
32、进一步的，作用在所述传动轴上弹簧力：
33、f＝k(x+δx)
34、式中，k为所述气动弹簧装置组合弹簧系数,x为组合弹簧预压量，即阀门全关位置，δx为弹簧形变量；
35、δx＝l-ltan|α|，α∈(-45°，0°)
36、δx＝l+ltanα，α∈(0°，45°0。
37、进一步的，在弹簧力作用下，关阀的力矩计算公式：
38、
39、进一步的，第三种拨叉改进方法具体为：根据所述气动弹簧装置的输出力矩计算公式：
40、
41、式中，t为输出力矩，η为系统效率，f为作用齿条轴上弹簧力，k为弹簧刚度，l为齿条轴与阀轴中心距，α为拨叉旋转角行程，β为拨叉偏转角度；θ为偏心角度；
42、全开方向的输出力矩为：
43、
44、全关方向的输出力矩为：
45、
46、进一步的，作用在所述传动轴上弹簧力：
47、f＝k(x+δx)
48、式中，k为所述气动弹簧装置组合弹簧系数，x为组合弹簧预压量，δx为弹簧形变量；式中的δx考虑如下：
49、δx＝l[tan(45°+β)-tan|α|]α∈(-45°-β，0°)
50、δx＝l[tan(45°+β)+tanα]α∈(0°，45°-β)
51、在弹簧力作用下，关阀的力矩计算公式：
52、
53、α∈(-45°-β，0°
54、
55、α∈(0°，45°-β)。
56、进一步的，弹簧气动装置包括气缸缸体、活塞以及设置在活塞有传动杆一侧的弹簧组，弹簧组之间并联后串联。
57、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：本专利技术通过驱动位置拨叉偏心角与偏转角合理优化与设计，在略微改变拨叉尺寸之后，可以极大的改善其输出力矩曲线，增加全关位置时的输出力矩，降低全开位置时的输出力矩，从而满足阀门在启闭过程中的力矩需求。现有技术下，基于弹簧气动装置的拨叉限位机构在全关位置时输出力矩通常不足，需要外部补充，增加了设备结构的复杂性；而全开位置时输出力矩又有较大冗余，既会导致极大的能量浪费，也减少了驱动装置的使用寿命。本专利技术优势在于，通过拨叉偏心角与偏转角的变化对输出力矩的影响，从而在不明显改变装置结构和空间尺寸的前提下，满足了装置所需功能，该方法结构简单、高效且易实现。
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1.一种切断蝶阀管路的驱动装置中拨叉结构的改进方法，其特征在于，驱动装置中将拨叉与控制轴连接，当所述控制轴顺时针旋转90°时，所述蝶板随之转动，通路关闭，管道中流体被阻断，当所述控制轴逆时针旋转90°时，所述蝶板随之反向转动，通路开启，管道中流体导通；整个运动过程包括：气动弹簧装置、传动杆、拨叉、拨叉限位装置，在所述控制轴一侧设置有沿着轴向水平运动的传动杆，所述传动杆一端与所述气动弹簧装置连接，另一端设置有所述拨叉限位装置；所述拨叉的一端连接控制轴并且可带动所述控制轴转动，所述拨叉其中部沿中心线方向水平设置有延伸的槽口，所述传动杆上设置有销轴，所述销轴置于所述拨叉槽口中；所述弹簧气动装置充入气体时，带动所述传动杆向左水平运动，并带动拨叉与控制轴转动，断开流体通路；所述弹簧气动装置排出气体时，弹簧气动装置中弹簧组释放势能，带动所述传动杆向右水平运动，并带动拨叉与控制轴转动，导通流体通路；包括三种拨叉改进方法，分别为设置偏心较与偏转较，以及即设置偏心有设置偏转；从而所述弹簧气动装置驱动拨叉开闭蝶阀管路时，增加所述拨叉全关位置时的输出力矩，降低全开位置时的输出力矩。
2.根
3.根据权利要求2所述的一种切断蝶阀管路的驱动装置中拨叉结构的改进方法，其特征在于，作用在所述传动轴上弹簧力F，计算公式如下：
4.根据权利要求2所述的一种切断蝶阀管路的驱动装置中拨叉结构的改进方法，其特征在于，在弹簧力作用下，关阀的力矩计算公式：
5.根据权利要求1所述的一种切断蝶阀管路的驱动装置中拨叉结构的改进方法，其特征在于，第二种拨叉改进方法具体为：对拨叉进行偏心，所述拨叉调整为拨叉上所设槽口和拨叉对称中心偏转θ角的偏心结构，计算其在极限位置之内的扭矩值；气动弹簧装置的输出力矩计算公式：
6.根据权利要求5所述的一种切断蝶阀管路的驱动装置中拨叉结构的改进方法，其特征在于，作用在所述传动轴上弹簧力：
7.根据权利要求5所述的一种切断蝶阀管路的驱动装置中拨叉结构的改进方法，其特征在于，在弹簧力作用下，关阀的力矩计算公式：
8.根据权利要求1所述的一种切断蝶阀管路的驱动装置中拨叉结构的改进方法，其特征在于，第三种拨叉改进方法具体为：根据所述气动弹簧装置扭矩计算公式：
9.根据权利要求8所述的一种切断蝶阀管路的驱动装置中拨叉结构的改进方法，其特征在于，作用在所述传动轴上弹簧力：
10.根据权利要求8所述的一种切断蝶阀管路的驱动装置中拨叉结构的改进方法，其特征在于，弹簧气动装置包括气缸缸体、活塞以及设置在活塞有传动杆一侧的弹簧组，弹簧组之间并联后串联。
...【技术特征摘要】
1.一种切断蝶阀管路的驱动装置中拨叉结构的改进方法，其特征在于，驱动装置中将拨叉与控制轴连接，当所述控制轴顺时针旋转90°时，所述蝶板随之转动，通路关闭，管道中流体被阻断，当所述控制轴逆时针旋转90°时，所述蝶板随之反向转动，通路开启，管道中流体导通；整个运动过程包括：气动弹簧装置、传动杆、拨叉、拨叉限位装置，在所述控制轴一侧设置有沿着轴向水平运动的传动杆，所述传动杆一端与所述气动弹簧装置连接，另一端设置有所述拨叉限位装置；所述拨叉的一端连接控制轴并且可带动所述控制轴转动，所述拨叉其中部沿中心线方向水平设置有延伸的槽口，所述传动杆上设置有销轴，所述销轴置于所述拨叉槽口中；所述弹簧气动装置充入气体时，带动所述传动杆向左水平运动，并带动拨叉与控制轴转动，断开流体通路；所述弹簧气动装置排出气体时，弹簧气动装置中弹簧组释放势能，带动所述传动杆向右水平运动，并带动拨叉与控制轴转动，导通流体通路；包括三种拨叉改进方法，分别为设置偏心较与偏转较，以及即设置偏心有设置偏转；从而所述弹簧气动装置驱动拨叉开闭蝶阀管路时，增加所述拨叉全关位置时的输出力矩，降低全开位置时的输出力矩。
2.根据权利要求1所述的一种切断蝶阀管路的驱动装置中拨叉结构的改进方法，其特征在于，第一种拨叉改进方法具体为：对拨叉进行偏转，偏转为β，将所述拨叉的形成开度由(-45°)～(45°)，即(阀门关位，开度0°)～(阀门开位，开度90°)的对称旋转，调整为(-45°-β)～(45°-β)的非对称旋转，计算扭矩值，气...
【专利技术属性】
技术研发人员：万晓峰，方思懿，张华，陈林，周井玲，钱双庆，徐翠翠，王啸，刘榆，王辉，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：
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