浅析simulation的液压缸外缸筒变形

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1、基于Simulation的液压缸外缸筒变形分析赵玉奇李瑞珍罗春虎1河南省化学工业学校郑州4500422郑州大学机械工程学院郑州450001摘要：针对液压系统的重要执行部件多级液压缸在工作过程中出现的外缸筒变形，进而导致的液压油泄漏现象，运用SolidWorks插件Simulation有限元分析软件对外缸筒进行有限元分析，并基于分析结果，提出改进设计的具体措施，避免泄漏现象的发生。关键词：液压缸；外缸筒；泄漏；应力；仿真中图分类号：TH137．51文献标识码：A文章编号：1001—0785(2010)09—0032—

2、03Abstract：SolidWorksplug—inSimulationfiniteelementanalysissoftwareisadoptedforthefiniteelementanalysisontheoutercylinderdirectingattheleakofhydraulic0ilcausedbythedeformationofoutercylinderduringtheoperationoftheimportantexecutivecomponentmulti-stagecylindero

3、fthehydraulicsystem，andspecificmeasuresofimprovingthede-signareproposedbasedonanalysisresultstoavoidleakage．Keywords：hydrauliccylinder；outercylinder；leakage；stress；simulation液压缸是液压系统中非常重要的执行元件，其驱动机构作直线往复运动，将流体的压力能转化为机械能，工作平稳，惯性小，反应快。泄漏是液压传动系统必须解决的问题。内泄漏会引起系统容积

4、效率的急剧下降，使系统达不图13级液压缸的结构图到所需的工作压力，造成设备无法正常运转；外泄漏则造成工作介质浪费和环境污染，甚至引发对环形槽的轴向压力。由于开有环形槽，缸筒的设备操作失灵和人身事故。21MPa3级液压缸主壁厚被削弱。在承受较大压力时，外缸筒会出现要用于钻井支架的竖起与放落，由于压力较大，“喇叭口”状的变形，从而导致液压油泄漏，影响工作时容易出现泄漏现象。本文运用SolidWorks钻井支架顺利竖起与放落。Simulation有限元分析软件对外缸筒进行分析，并提出改进方法，有效地解决了其泄漏问题。1结

5、构及受力分析21MPa3级液压缸的结构如图1所示，为柱图2外缸筒受力分析塞式和双作用活塞式相结合的结构。在竖起支架1．面12．面23．面3时，大直径缸(1级缸)先伸出，然后2级缸、3级缸伸出，升起过程中速度逐渐减小。工作结束2Simulation有限元计算收起液压缸时，小直径缸(3级缸)先收起，依靠重力逐级收回。作为SolidWorks的插件，Simulation与Solid-在外缸筒上开设安装卡环的环形槽，以固定Works无缝集成，其功能强大，界面友好，操作简导向套。外缸筒受力如图2所示，包括液压油、单，计算结果

6、可靠。Simulation能够进行应力分析、导向套、卡环和挡圈对内壁的正压力，以及卡环应变分析、频率分析、热分析、掉落测试、疲劳一32一《起重运输机械》2010(9)分析、设计优化、线性和非线性分析等。与Ansys结果是可靠的。等有限元分析软件相比，Simulation以其直观性和由于面1、面2、面3(见图1)直接或间接与易操作性得到了越来越广泛的应用。密封圈相接触，故须保证其变形较小。在Simula-21MPa3级液压缸外缸简Simulation有限元计tion软件中，使用“探测”工具分别测量3个面的算步骤如下：

7、最大位移，结果见表l。(1)创建算例运行Simulation插件并建立静态算例。计算位移、反作用力、应变、应力和安表12种结构的测量值及对比全系数分布。当应力超过一定数值时材料将失效。mn"3OI们2O繇甜2O器弘22器¨O瓣}0始0嚣0驻：●0兮鼹0O譬s0O{O项目原有结构改进结构相对减dr％安全系数计算基于失效准则，安全系数低于1，即838494949面1位移／mm0．271’O．26133．6耜表示材料失效。面2位移／mm0．29910．260912．8(2)设置材料属性在Simulation中将外缸筒面3

8、位移／mm0．31780．256719．2的材质指定为合金钢。(3)添加约束为完成静态分析，模型须正确施加约束，使之无法移动。Simulation提供了各4结构改进种夹具来约束模型。在外缸筒的工作过程中，其为了减小变形量，避免发生泄漏现象，在缸端面圆环与后盖焊接在一起，故在外缸筒的圆环筒外与环形槽相对的位置增加1道箍，如图4面上施加固定几何体约束。所示。(4