振荡减速箱运动方程的推导.pdf

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1、振荡减速箱运动方程的推导张楚江(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氢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】振荡减速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高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，保证化学反应的顺利进行。其中螺旋轴的往复运动通过一振荡减速箱来实现。对振荡减速箱的运

2、动进行分析，相当于对轴表面上点的运动进行分析，对设计反应螺旋具有指导意义。下面对该振荡减速2减速箱结构和运动说明的螺旋轴联接。箱的运动进行分析。旋转斜盘装在减速箱出轴上，其外表面与出轴的中心轴线倾斜，减速箱外壳为铸铁，水平中1某型号振荡减速箱的设备分为上下两部(结构简图1为中剖倾斜角设为，根据出轴的振荡简图(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d。联接，出轴用法兰与做往复运动旋转斜盘的外表面带有一个滚针轴承和两个推力滚柱轴承，这些轴承支承着轴颈环，通过一球轴承与减速装置的外壳相张楚江(1963一)工程师，在浙江衢化氟化

3、学有限公司从事设备连。管理工作。为研究其动作程序，假设该II2009．07I石油种化工设菩l19广场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)；L：外壳球轴承离主轴的距离(已知)；B：最大振荡角(已知)；R：轴上任意一点的回转半径(已知)：：瞬时振荡角(变量)。4运动方程的推导设任意时间t，轴的转角c0t时，瞬时振荡角为^y，见表l。瞬时振荡角与时间的关系为：=Bsin(I)tcot10020。30。40。5o。60。7o。80。90~

4、设轴的水平径向为x轴，轴的X43．585．5125160．75191．5216．5235246．25250水平轴向为Y轴，轴的垂直轴向为Y18．2335．9152．6667．9881．3192．82100．75105．510r7．18z轴，则坐标如图5。Z250246-25235216．5191．5160．7512585．543．5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∞，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

5、轴平行，主则轴上任意一点座标(x，y，z)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【ot2。始位置，主轴仍然回到最前端。Y=Ltg=Ltg(psin(I】t)上述结构就是通过旋转斜盘Z=RCOS【1)t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(x,y，z)的处于中间位置；转了180度后(方实现出轴的往复运动，其

6、运动与速度方程为：程坐标为90度)，其外表面与主轴物理学中单摆的振荡运动相类似，V：‘ORcostot又是倾斜，但此时与其开始倾斜故称为振荡减速箱。V=Lp(t)sec([3sin(1)t)cosmtV=一(I)Rsin(1)t位置相反，如图3，此时出轴在最一2。f石油和化工设茧．。o9。嚣§一点旋转360。时的运动轨迹。这5应用举例样，螺旋轴上一个物体(如叶片)6结论的旋转轨迹也能做图画出，那么例1：假设半径R=250mm，最大在螺旋轴的外壳布置其它突起物通过上述推导，得出了螺旋振荡角B=15。外壳球轴承离主轴就不会与螺旋轴的旋转发生干轴

7、上任意一点(X，y，z)的位移方程的距离L=400ram，求运动曲线。涉。和速度方程，通过位移方程，可原位移方程简化如下：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X=250sin(ot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Y=400tg=400tg(15。sin(I)t)Y=50mm，求减速箱的外壳球轴承可通过设置参数，设计所需要的Z=250eos(ot离主轴的距离L；振荡减速箱，如例2所述。因此，计算减速箱不同的旋转角度L=Y／tg=216．57ram位移方程的推导对应用具有指导的坐标(x，v，z)值

8、如表2。这样可确定减速箱的尺寸。意义。四日通过螺旋轴旋转90。时的各坐标值可以做图，画出螺旋轴上某一点旋转9O。时运动轨迹；以【1】成大先．机械设计手册【M]I第一卷)北京：机械