谐波螺旋传动机构在阀门上的应用王湘江（南华大学，湖南衡阳421001）性。

　　在核动力装置的所有回路、管道、动力设备、储蓄缸、各种容器和水池，以及与利用或传送液体和气体介质有关的部件上都配有阀门装置，因此阀门的质量和可靠性在很大程度上决定着整个核动力装置的工作可靠性。据统计，整个核装置工作故障的许多情况是由于阀门不能正常工作引起的。因此对阀门的强度、密封性、无故障性和耐久性等都要求很严格，尤其在生产核燃料和同位素产品的原子能工业装置中，介质的放射性使阀门的密封可靠性成为其基本性能的首要指标。

　　2密封结构阀门的密封结构包括阀座密封、管道连接密封、阀杆密封以及阀体与阀盖连接的体盖密封。除阀杆密封外，其他3种密封都可以分为软密封及硬密封2类，软密封是用橡胶或聚四氟乙烯作密封件材料，硬密封则采用软金属，如金、铝、铜以及不锈钢等作为密封件材料。

　　阀杆密封在阀门密封结构中占有重要的位置。在国内，阀杆密封还没有摆脱填料密封和波纹管密封的形式，而这2种形式都还有诸多不足之处。如填料密封是通过在填料函中装入高弹性、高温下高稳定性、不与工作介质反应的化学性质稳定以及摩擦系数尽可能小的填料来防止工作介质泄漏。此密封方式虽然可靠性越来越高，但是仍消除不了泄漏的隐患。波纹管密封所用波纹管由薄壁金属管靠金属塑性变形而制成。通常，其一端和阀盖密封连接，另一端与阀杆密封连接，依靠外压的作用工作。但由于波纹管行程短，经常用于公称直径200mm的阀门上，当通径很大，则采用波管组件。但是这样就增大了产品尺寸，并降低了总可靠性。另外，波纹管耐压能力低，价格昂贵，制造工艺复杂。此外，还有波纹管填料双层密封，密封效果较好，但阀门尺寸增大。

　　为了解决阀杆密封问题，采用了谐波螺旋传动的形式完成核动力装置用阀门设计。其不仅可以实现向密闭空间传递运动和动力，且无需动密封，可以实现通过阀杆的介质泄漏量为零。另外阀门的谐波传动机构可获得较大的轴向行程。

　　3谐波螺旋传动闸阀3.1工作原理结合设计的实际情况，采用双波谐波螺旋传动，可以实现由圆周运动向直线运动的转化，完成阀杆的升降，实现阀门的启闭（）。该机构由具有挠性法兰的密闭圆柱形端面的固定式柔轮、刚轮及波发生器等组成。柔轮的挠性法兰严密地固定（焊接）在分离空间的两壁上，柔轮的齿圈（螺纹环槽）固定在柔性套中部。当波发生器旋转时，挤压柔轮发生弹性变形，使柔轮的截面由原来的圆形变为椭圆形。在椭圆的长轴区，柔轮上的环槽与螺杆（刚轮）脱开。在短轴区，柔轮上的环槽（或螺纹）与螺杆上的螺纹啮合，在长轴与短轴之间也如谐波齿轮传动一样，存在啮入和啮出状态。该闸阀的传动路线为，当用手柄使体壳旋转时，承压圆锥件、调节螺母承压叉形件、柔性轴承（波发生器）的外座圈和杯形件也开始转动，而柔性轴承内座圈及其外罩壳和密闭壳体固定不动。由于柔性轴承挤压密闭壳体和螺纹套，使之产生圆形变形波。柔性螺纹套的环槽，在椭圆短轴区内与螺杆上的螺纹进入结合，由于螺纹套固定不动，因此能够使螺杆在所需的方向上移动。

　　该闸阀螺纹螺距3mm，齿形角7 =60*螺杆螺纹头数2，左旋。当波发生器旋转时，带有螺纹的螺纹套（柔轮）轴向压在螺杆上，两者啮合，由于螺纹套固定，所以螺杆作往复直线运动（上升或下降）波发生器转一圈，螺杆在轴向的位移量等于螺母或螺杆的螺距，这与非谐波螺旋传动相同。当在螺杆和螺纹套上切制相同的螺距和螺纹齿形，而螺纹旋向不同时，波发生器每转一圈，则螺杆轴向位移量等于2个螺距。另外根据一般原则，在大位移量谐波螺旋传动中，应使柔性构件变形的波数为螺纹头数的倍数，通常倍数的系数为1.在这里，柔性构件的变形波数为2，而螺纹头数也为2，符合这一原则。

　　3.2密封副闸板选用楔式弹性结构。阀座密封面楔半角即密封面与垂直中心线的夹角为5*角度取自由公差。用堆焊方法在阀体上制出密封面，密封面内径大于阀座内径4mm，堆焊层加工后厚度为4mm. 3.3阀体与阀盖密封兰，将刚性法兰和阀体接触部位研磨至一定要求，通过法兰上螺栓的预紧力使二者很好地配合达到密封的效果。资料表明，精密研磨可使零件获得极高的尺寸精度、表面粗糙度、相互位置精度和准确的几何形状，可突破O.OWm级的长度加工要求，粗糙度小于RaO.01Pm的镜面加工技术。因此，满足使用要求。

　　3.4导向装置