密封槽修复装置的设计(附件)
目前，法兰密封面现场修复由于技术问题，一直处于瓶颈状态，而将法兰送到专门的机械厂维修成本又过高。针对这些问题，本文根据压力容器法兰密封面最终成形工艺，设计了一种加工法兰端面密封槽的机械装置。该装置利用卡盘装卡在待加工法兰孔中，切削主运动由液压马达驱动，两台步进电机带动刀具的进给运动，由碳刷滑环引出电机线路，该装置可以实现在现场对法兰接口进行简单方便的机械加工及维修。本文的设计包括其结构设计，运动设计，并用三维建模软件建出了该装置的模型。关键词 法兰密封面，现场加工，步进电机
目 录
1 绪论1
1.1 国内外发展现状1
1.2 研究背景2
2 装置初步设计3
2.1 装置的主要结构设计3
2.2 装置的主要运动设计3
3 横向进给传动系统的设计计算4
3.1 计算主切削力和切削分力4
3.2 计算导轨摩擦力4
3.3 计算滚珠丝杠的负载5
3.4 计算滚珠丝杠的动载荷和直径5
3.5 横向进给传动链部件的装配图设计6
3.6 校核丝杠螺母副的载荷范围6
3.7 确定传动系统的刚度7
3.8 电机的选择9
3.9 对机械系统进行传动方面的动态分析12
3.10 机械传动系统的误差计算与分析13
3.11 确定滚珠丝杠螺母副的精度登记和规格型号13
4 设备装配过程14
结论 20
致谢 21
参考文献22
1 绪论
1．1 国内外发展现状
我国的密封技术在近几十年的发展过程中已经取得了一定的成绩，但与国外的先进技术相比起来，还存在着不小的差距。国内密封学理论方面的创新并没有取得突出的发展，主要原因是对密封学理论的研究不够深入，很多理论研究成果还都是处于对国外研究成果的借鉴与分析上，因此，把理论应用到现实中，这种方法的效率是不高的。而且，除了理论水平的发展不够完善以外，国内的密封技术水平也还没有获得与国外一样的高水平标准。自上世纪七十年代起，新密封材料的发 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
展有了一定的进步，美国和日本也先后在橡胶密封技术上获得了突破性的成就。美国研发了氟弹性体产品，具有较高的耐热性能、耐磨性能、耐压性能以及防腐蚀性能等优点，而且它的稳定性能也较强，这些优点为工业企业的安全生产提供了安全有效的保障。随着材料与工艺技术的不断发展，橡胶密封技术也取得了飞速的发展，不同种类的橡胶密封技术在技术上进一步突破，比如聚氨酯PU材料，它的高低温性能获得了有效性的提升，其耐摩擦性能和耐温性能都或多或少的增强了一定程度。同时又因为超高分子量聚乙烯在工业生产中的普遍应用，橡胶密封技术具备了良好的润滑性、耐磨损性、抗冲击性等优点。这项技术目前被广泛的应用在船舱、推土机等很多大型机械上。
如今，密封产品的生产设备已经发展出了一条自动化方向道路。全自动的高效率设备取得了突破性的发展，比如高效混炼设备，这种设备已经开始玩更节能高效的方向发展，而且，高效率、先进、高质量的的橡胶密封技术水平也开始逐步提高和改善。就总体而言，国际上目前密封技术的发展趋势与水平主要表现在如下几个方面：高效化、智能化、自动化，产品的品质逐步提升化。但同时也有一项缺点不容忽视，我国国内的密封技术整体发展水平还属于欠佳阶段，有许多需要进步与发展的地方。但同时也有以下不容忽视的几点，首先，我国对密封设备的需求量越来越大，尤其是高性能的密封技术设备，其次，密封设备需要花费昂贵的生产成本，很多工业企业并没有足够的能力来承担，这对工业企业的安全以及有效的生产或多或少地造成了一定程度的影响。
当技术工人对一些设备或者工艺管道进行维护工程时，设备或工艺中具有腐蚀和径向划痕等缺陷的法兰将直接影响到法兰的密封性能。针对这些缺陷，常用的解决方法有以下几种：第一，增加法兰密封面垫圈的厚度，但这种方法不适用于金属密封垫圈。第二，提高法兰螺栓紧固扭矩值。该方法只适用于锈蚀或划痕情况不严重的法兰密封表面，但同时也会增加法兰和螺栓的内部应力。第三，更换新法兰。这种方法大大增加了项目的成本且延长了工期。
1．2 研究背景
大型压力容器在化学和炼油领域属于反应器的必备装置，而且，这种容器的法兰接口是吞吐材料的通道，同时还连接了其他设施。压力容器对接接头必须保证长时间密封，法兰密封面的密封性能对于压力容器的密封性能而言是非常重要的。密封槽中的密封条材料性能也很重要，必须满足要求才能保证密封的可靠性，才能达到预期的密封效果。可当法兰孔比较大、容器中介质温度高、压力高、锈蚀情况严重时，这很容易导致容器法兰端面密封槽的损坏和破裂。
为了防止压力容器在维修过程中裂纹的扩展，应及时发现并消除产生的裂纹法兰端面密封槽的金属层，并对此进行修复，这样可以有效的防止泄漏和爆炸事故。
压力容器法兰端面密封槽产生的裂纹有大有小，大小不同的裂纹修复工艺也不同，下面分别介绍：第一种情况是只有表层金属产生了裂纹。在这种情况下，应首先去除开裂的表面金属，用具有耐腐蚀性能的表层金属进行再焊接，最后检测裂纹，并对密封表面进行加工。第二种情况是裂纹已经生长过渡层金属，这种情况下的修复过程稍复杂,要先对过渡层金属进行加工，并且要对过渡层金属进行热处理,然后按照第一种情况修复表层金属。在这两种修复工艺中，目前只有密封表面的机械加工没有有效的现场加工方法。
压力容器法兰端面密封槽的处理是非常困难的，因为机械加工技术还不成熟。目前，当密封面只需要小面积修复时，可以采用现场人工磨削的方法解决，但这种方法修复的精度难以保证，可能会对法兰的密封性能造成影响。当修复面积较大或者要去除大面积的金属层时，容器就必须要送到专门的的机械厂的大型镗床上进行加工，这种加工方法的不足之处在于消耗了大量的人力物力财力，停产时间和工期都大大加长，对生产影响很大，这就使得有些生产厂家为了节省成本，在法兰没有发生泄漏时，不主动进行裂纹探查和修复，最后可能导致爆炸等严重后果。
为了减少不必要的资源消耗，解决法兰密封面现场修复的种种困难，下面为大家介绍一种简易的现场修复法兰密封面的设备。
2 装置初步设计
2．1 装置的主要结构设计
装置的总体结构示意图如图1所示，电动机带动主轴旋转，为加工提供动力，装置主体通过卡盘固定在待加工的卡盘孔中，卡盘支脚上装有涨紧螺钉，提高了安装的稳固性，电动机外壳与卡盘相连，卡盘孔中装有轴套，轴套外装有轴承，起定位作用，轴套与连接块相连，以上零件组成了主轴回转系统。连接块连接了回转系统和进给系统，进给系统包括两个丝杠滑台，由步进电机带动丝杠旋转，完成轴向和径向的进给运动进给运动，滑台上还装有两根支撑杆，用于支撑滑块，大滑台的滑块与小丝杠滑台通过螺栓固定，小滑台的滑块上装有刀架。此外，为防止旋转时电线绞断，主轴上还装有碳刷滑环系统，用于给两台步进电机供电和传递电信号。
目 录
1 绪论1
1.1 国内外发展现状1
1.2 研究背景2
2 装置初步设计3
2.1 装置的主要结构设计3
2.2 装置的主要运动设计3
3 横向进给传动系统的设计计算4
3.1 计算主切削力和切削分力4
3.2 计算导轨摩擦力4
3.3 计算滚珠丝杠的负载5
3.4 计算滚珠丝杠的动载荷和直径5
3.5 横向进给传动链部件的装配图设计6
3.6 校核丝杠螺母副的载荷范围6
3.7 确定传动系统的刚度7
3.8 电机的选择9
3.9 对机械系统进行传动方面的动态分析12
3.10 机械传动系统的误差计算与分析13
3.11 确定滚珠丝杠螺母副的精度登记和规格型号13
4 设备装配过程14
结论 20
致谢 21
参考文献22
1 绪论
1．1 国内外发展现状
我国的密封技术在近几十年的发展过程中已经取得了一定的成绩，但与国外的先进技术相比起来，还存在着不小的差距。国内密封学理论方面的创新并没有取得突出的发展，主要原因是对密封学理论的研究不够深入，很多理论研究成果还都是处于对国外研究成果的借鉴与分析上，因此，把理论应用到现实中，这种方法的效率是不高的。而且，除了理论水平的发展不够完善以外，国内的密封技术水平也还没有获得与国外一样的高水平标准。自上世纪七十年代起，新密封材料的发 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
展有了一定的进步，美国和日本也先后在橡胶密封技术上获得了突破性的成就。美国研发了氟弹性体产品，具有较高的耐热性能、耐磨性能、耐压性能以及防腐蚀性能等优点，而且它的稳定性能也较强，这些优点为工业企业的安全生产提供了安全有效的保障。随着材料与工艺技术的不断发展，橡胶密封技术也取得了飞速的发展，不同种类的橡胶密封技术在技术上进一步突破，比如聚氨酯PU材料，它的高低温性能获得了有效性的提升，其耐摩擦性能和耐温性能都或多或少的增强了一定程度。同时又因为超高分子量聚乙烯在工业生产中的普遍应用，橡胶密封技术具备了良好的润滑性、耐磨损性、抗冲击性等优点。这项技术目前被广泛的应用在船舱、推土机等很多大型机械上。
如今，密封产品的生产设备已经发展出了一条自动化方向道路。全自动的高效率设备取得了突破性的发展，比如高效混炼设备，这种设备已经开始玩更节能高效的方向发展，而且，高效率、先进、高质量的的橡胶密封技术水平也开始逐步提高和改善。就总体而言，国际上目前密封技术的发展趋势与水平主要表现在如下几个方面：高效化、智能化、自动化，产品的品质逐步提升化。但同时也有一项缺点不容忽视，我国国内的密封技术整体发展水平还属于欠佳阶段，有许多需要进步与发展的地方。但同时也有以下不容忽视的几点，首先，我国对密封设备的需求量越来越大，尤其是高性能的密封技术设备，其次，密封设备需要花费昂贵的生产成本，很多工业企业并没有足够的能力来承担，这对工业企业的安全以及有效的生产或多或少地造成了一定程度的影响。
当技术工人对一些设备或者工艺管道进行维护工程时，设备或工艺中具有腐蚀和径向划痕等缺陷的法兰将直接影响到法兰的密封性能。针对这些缺陷，常用的解决方法有以下几种：第一，增加法兰密封面垫圈的厚度，但这种方法不适用于金属密封垫圈。第二，提高法兰螺栓紧固扭矩值。该方法只适用于锈蚀或划痕情况不严重的法兰密封表面，但同时也会增加法兰和螺栓的内部应力。第三，更换新法兰。这种方法大大增加了项目的成本且延长了工期。
1．2 研究背景
大型压力容器在化学和炼油领域属于反应器的必备装置，而且，这种容器的法兰接口是吞吐材料的通道，同时还连接了其他设施。压力容器对接接头必须保证长时间密封，法兰密封面的密封性能对于压力容器的密封性能而言是非常重要的。密封槽中的密封条材料性能也很重要，必须满足要求才能保证密封的可靠性，才能达到预期的密封效果。可当法兰孔比较大、容器中介质温度高、压力高、锈蚀情况严重时，这很容易导致容器法兰端面密封槽的损坏和破裂。
为了防止压力容器在维修过程中裂纹的扩展，应及时发现并消除产生的裂纹法兰端面密封槽的金属层，并对此进行修复，这样可以有效的防止泄漏和爆炸事故。
压力容器法兰端面密封槽产生的裂纹有大有小，大小不同的裂纹修复工艺也不同，下面分别介绍：第一种情况是只有表层金属产生了裂纹。在这种情况下，应首先去除开裂的表面金属，用具有耐腐蚀性能的表层金属进行再焊接，最后检测裂纹，并对密封表面进行加工。第二种情况是裂纹已经生长过渡层金属，这种情况下的修复过程稍复杂,要先对过渡层金属进行加工，并且要对过渡层金属进行热处理,然后按照第一种情况修复表层金属。在这两种修复工艺中，目前只有密封表面的机械加工没有有效的现场加工方法。
压力容器法兰端面密封槽的处理是非常困难的，因为机械加工技术还不成熟。目前，当密封面只需要小面积修复时，可以采用现场人工磨削的方法解决，但这种方法修复的精度难以保证，可能会对法兰的密封性能造成影响。当修复面积较大或者要去除大面积的金属层时，容器就必须要送到专门的的机械厂的大型镗床上进行加工，这种加工方法的不足之处在于消耗了大量的人力物力财力，停产时间和工期都大大加长，对生产影响很大，这就使得有些生产厂家为了节省成本，在法兰没有发生泄漏时，不主动进行裂纹探查和修复，最后可能导致爆炸等严重后果。
为了减少不必要的资源消耗，解决法兰密封面现场修复的种种困难，下面为大家介绍一种简易的现场修复法兰密封面的设备。
2 装置初步设计
2．1 装置的主要结构设计
装置的总体结构示意图如图1所示，电动机带动主轴旋转，为加工提供动力，装置主体通过卡盘固定在待加工的卡盘孔中，卡盘支脚上装有涨紧螺钉，提高了安装的稳固性，电动机外壳与卡盘相连，卡盘孔中装有轴套，轴套外装有轴承，起定位作用，轴套与连接块相连，以上零件组成了主轴回转系统。连接块连接了回转系统和进给系统，进给系统包括两个丝杠滑台，由步进电机带动丝杠旋转，完成轴向和径向的进给运动进给运动，滑台上还装有两根支撑杆，用于支撑滑块，大滑台的滑块与小丝杠滑台通过螺栓固定，小滑台的滑块上装有刀架。此外，为防止旋转时电线绞断，主轴上还装有碳刷滑环系统，用于给两台步进电机供电和传递电信号。
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