張麗乾

摘要：隨著水處理行業(yè)的發(fā)展，一種端面密封的水處理多功能控制閥應(yīng)用越來越廣泛，從手動(dòng)控制到自動(dòng)控制，再到產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。這對(duì)控制閥的電控、動(dòng)力部分以及機(jī)械結(jié)構(gòu)扭矩的穩(wěn)定性要求越來越高。因此，借助動(dòng)態(tài)扭矩儀對(duì)控制閥扭矩實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)制作了一套全自動(dòng)裝配設(shè)備，并在生產(chǎn)線上成功應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：扭矩;動(dòng)態(tài)扭矩儀;端面密封;水處理多功能控制閥

隨著人類生活水平的提升以及環(huán)保的要求，生活用水、生產(chǎn)用水、可排放廢水的處理越來越重要。在水處理的過濾、吸附、阻垢、反滲透的裝置中，水處理多功能控制閥作為核心部件，能改變水的流動(dòng)方向?qū)崿F(xiàn)特定功能。陶瓷端面密封的“潤(rùn)新閥”市場(chǎng)占有率約70%。“潤(rùn)新閥”經(jīng)過不斷的技術(shù)革新，從手動(dòng)控制到自動(dòng)控制再到物聯(lián)網(wǎng)控制，功能集成到智能反沖、防泄漏，帶動(dòng)了水處理行業(yè)的發(fā)展和普及。產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步，需要依托產(chǎn)品控制與動(dòng)力系統(tǒng)到機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，所以水處理控制閥的動(dòng)密封機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)扭矩需要可測(cè)量、可控制、可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

1 端面密封水處理多功能控制閥的扭矩實(shí)現(xiàn)

端面密封，采用一定面積的高平面度兩平面的貼合，能起到密封阻流作用。從而將多個(gè)閥門緊密地集中在一個(gè)閥體上，呈平面圓周布置。“潤(rùn)新閥”在閥體內(nèi)徑向固定一個(gè)高平面度的定密封片，通過手柄或電機(jī)帶動(dòng)撥叉從而帶動(dòng)高硬度、高平面度的陶瓷動(dòng)密封片與定密封片旋轉(zhuǎn)。

旋轉(zhuǎn)過程中受力分析，主要為：

（1）撥叉旋轉(zhuǎn)受到與壓緊螺母的密封圈的摩擦力。

（2）撥叉帶動(dòng)動(dòng)密封片旋轉(zhuǎn)與定密封片之間的摩擦力，動(dòng)、定密封片的摩擦力主要受水壓作用在動(dòng)密封片上的力和定密封片與閥體密封的橡膠的回彈力影響。

從而產(chǎn)生撥叉旋轉(zhuǎn)的扭矩，不同的控制閥的扭矩不同，一般在3～10N.m之間。

2 扭矩的測(cè)量、控制與自動(dòng)實(shí)現(xiàn)方案

根據(jù)動(dòng)態(tài)扭矩儀的測(cè)量和使用要求，應(yīng)用到水處理控制閥扭矩實(shí)現(xiàn)過程中，需要在控制閥裝配的壓緊螺母預(yù)緊過程中，對(duì)撥叉旋轉(zhuǎn)的扭矩進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量和控制。所以實(shí)現(xiàn)的方案為一臺(tái)全自動(dòng)裝配設(shè)備，包括壓緊螺母止轉(zhuǎn)裝置、閥體旋轉(zhuǎn)組件、扭矩測(cè)試組件和撥叉扳手組件。閥體旋轉(zhuǎn)組件由伺服電機(jī)帶動(dòng)閥體組件及定片;撥叉扳手組件包括彈簧及連接軸，在連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中連接撥叉花鍵，帶動(dòng)閥體組件及動(dòng)片;壓緊螺母止轉(zhuǎn)裝置包括齒形扳手固定壓緊螺母，使其旋入閥體將動(dòng)片、定片壓緊;在壓緊過程中，扭矩測(cè)試組件動(dòng)態(tài)測(cè)試旋轉(zhuǎn)撥叉帶動(dòng)動(dòng)片的扭矩，當(dāng)達(dá)到設(shè)定扭矩時(shí)即停止閥體旋轉(zhuǎn)組件，各動(dòng)作復(fù)位。

全自動(dòng)裝配裝置主要是利用plc、伺服電機(jī)、氣缸、光電尺等提供自動(dòng)動(dòng)作信號(hào)和動(dòng)力;利用伺服電機(jī)帶動(dòng)工作盤旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)閥體自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)氣缸帶動(dòng)螺母齒形扳手下降并自動(dòng)與旋轉(zhuǎn)閥體螺母相應(yīng)位置配合，使螺母相對(duì)于閥體旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)螺母自動(dòng)安裝的效果;當(dāng)伺服電機(jī)快速旋轉(zhuǎn)到設(shè)定位置時(shí)，扭矩檢測(cè)系統(tǒng)下降并利用自身旋轉(zhuǎn)功能自動(dòng)與閥體的撥叉工件相對(duì)應(yīng)位置配合，從而帶動(dòng)閥體拔插旋轉(zhuǎn)，通過扭矩測(cè)試儀采集測(cè)試數(shù)據(jù)，并與人機(jī)界面屏幕里面設(shè)定值相比對(duì)，控制伺服電機(jī)是否繼續(xù)運(yùn)行，或者按照設(shè)定的速度運(yùn)行，直至達(dá)到設(shè)定的數(shù)值時(shí)，完成閥體的標(biāo)準(zhǔn)安裝。

3 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)采用三菱PLC，扭矩測(cè)試組件和閥體旋轉(zhuǎn)組件采用伺服電機(jī)，壓緊螺母止退裝置移動(dòng)采用氣缸，上位采用一臺(tái)威綸通觸摸屏，實(shí)現(xiàn)在工作區(qū)域內(nèi)方便操作設(shè)置和監(jiān)控。

雙工位控制系統(tǒng)原理圖如圖3所示。

（2）A、B每個(gè)工位，實(shí)現(xiàn)根據(jù)控制閥扭矩要求進(jìn)行設(shè)定，位置、速度可調(diào)。每個(gè)工位一套雙控開關(guān)和復(fù)位開關(guān)。

（3）控制壓緊螺母止退組件的氣缸和閥體旋轉(zhuǎn)組件的伺服電機(jī)，可控制旋緊過程的速度、位置。

（4）在壓緊螺母與閥體旋緊過程中，實(shí)現(xiàn)撥叉扭矩測(cè)試組件連續(xù)測(cè)試扭矩。

（5）達(dá)到設(shè)定扭矩，即各動(dòng)作復(fù)位，包括扭矩測(cè)試組件復(fù)位、壓緊螺母止退組件復(fù)位、閥體旋轉(zhuǎn)組件復(fù)位。

（6）異常報(bào)警的輸入包括移動(dòng)達(dá)到最大限位、扭矩超過上限、周期時(shí)間超過上限、急停。

4 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)備依照產(chǎn)品裝配特性，設(shè)定相應(yīng)程序，通過更換螺母齒形扳手和撥叉齒形套即可實(shí)現(xiàn)各類閥體的裝配，通用性強(qiáng)。確保產(chǎn)品裝配后的拔叉帶動(dòng)動(dòng)片旋轉(zhuǎn)的扭矩值量化并保持可控，這樣可使手動(dòng)水處理控制閥用戶得到良好的旋轉(zhuǎn)手感、保障自動(dòng)水處理控制閥電機(jī)的負(fù)載，確保產(chǎn)品質(zhì)量。以前此道裝配工序是利用簡(jiǎn)易的旋螺母裝置將螺母快速旋轉(zhuǎn)到一定位置，然后再利用員工手工逐個(gè)調(diào)整撥叉帶動(dòng)動(dòng)片旋轉(zhuǎn)的扭矩，全過程都是人工憑感覺完成調(diào)整工作，這樣效率慢而且每只閥體調(diào)整出來的扭矩都是不固定的，無法實(shí)現(xiàn)扭矩值量化標(biāo)準(zhǔn)化。

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