塔机油缸耳环安全因数的精密确定法.pdf

《塔机油缸耳环安全因数的精密确定法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、精密制造与自动化2010年第2期塔机油缸耳环安全因数的精密确定法汪学栋汪中厚张立平上海理工大学机械工程学院(200093)摘要针对油缸耳环位置安全因数难以确定的问题，利用虚拟样机技术在PRO／E中建立油缸的三维模型，对油缸进行了动力学分析，利用类比的方法确定油缸耳环处的安全因数，最后在Pro／MECHANIcA中建立油缸的CAE模型，验证油缸耳环安全因数的可行性。确定安全因数的方法也同样适用于其他元件。关键词油缸动力学模型安全因数CAE模型近年来，液压传动广泛应用于冶金机械、工程过程中做到有据可依；利用系统的数字样机和模型，机械、煤矿机械

2、、机器人等领域。液压油缸是液使模型的改变比较容易，节省时间；可以发现不期压系统的两大执行元件之一，是液压系统中比较重望的产品特性，确保产品满足要求钔。要的元件。常用的设计手册中将油缸的安全因数取在Pro／E中添加相应的建模单元，在为5【2J，进而根据油缸的安全因数来考虑耳环的安Pro／MECHANISM建立动力学模型，如图2所示。全因数，常常将耳环的安全因数取得过大。这样做是因为考虑到油缸耳环的强度受到液体压力在耳环的分力、较大的速度引起的惯性、较大的加速度引起冲击等因素的影响。但这在比较平稳的使用条件下，会造成体积庞大，成本高，耗材多等

3、问题。安装在塔机的油缸主要用于支撑塔顶的重量，工作状销态比较平稳，油缸耳环的安全因数可以取得较小。本文根据油缸的工作状况利用虚拟样机技术类比方图2油缸的动力学模型法确定油缸耳环的安全因数，并利用CAE技术对设计出的油缸进行校核。根据塔机油缸的设计参数，极限压力的大小为31t，油缸的材料为钢，密度为7850kg／m，油缸进1油缸模型的建立油的极限速度为5mm／s。油缸主要由缸筒，活塞、活塞杆、活塞杆的导速度引起的惯性力与加速度引起的冲击对油缸向套、中隔圈、缓冲装置、排气阀、油口、单向阀耳环的安全因数的确定有着很大的影响。实例计算等组成。按照

4、原始的设计图纸在Pro／E中建立油缸得知，当速度为400mm／s时，由惯性力引起的压力的三维模型如图1所示。增大2．7倍以上。油缸在不断的上升过程中，绕着耳环销钉发生摆动，测量点的速度随着时间的变化不断地变化，大约在5mm／s左右变化。由于有阻尼的作用，随着时问的增加，速度逐渐地减小，油缸上升的速度较小，因速度引起的惯性力较小。加速度较小，油缸不存在很明显的冲击，如图3、图4所示。图1油缸的三维模型塔机油缸在工作过程中除两端连接部分外，内外表面光滑一致，油缸的强度不会降低。根据动力2油缸的动力学分析学的分析结果，活塞杆上升的速度较小不存在

5、因速动力学分析是有必要的，它可以在产品的开发度引起的惯性力。支撑塔顶的油缸工作方式单一，43精密制造与自动化2010年第2期不存在因缓冲、节流和换向液压阀产生的冲击压力。『_．s．guv_唧／越最555555544321848O24634十BE0+BO十EO+E0+E0++BOEEEEEEE一一-一一-一}ll，‘1图5油缸网格划分图时间／s表1材料的基本属性图3测量点的加速度曲线图密度洎松比杨氏模正火加回火的正火加回火的／l(g‘m。~／MPa强度极限／MPa屈服极限a78500_32．O6E557027502468l0时间(sec)图

6、4测量点的速度曲线图图6油缸整体变形图王墨辉对千斤顶油缸进行详尽的分析，认为其工况平稳，安全因数可取I．4～1．6，并做试验，安全因数为1．4～1．6满足千斤顶油缸的使用要求J。根据类比的方法和文献[5]，可以确定油缸的安全因数为1．4～1．6。但是上述的安全因数为计算活塞杆的安全因数，对于耳环而言，受力相对于活塞杆较行程为零，夹角为2。，底部有间隙时小，其安全因数可以取得更小些。根据实际的工作图7yonmises应力分布云图和局部放大图经验和上述的分析结果取极限工作状况下的安全因●l＆434el493e_[l9743e=团14O3eO6

7、2le圈l4712e一l9371e1503e越27968e曲28434em铷0O0e数为1．2。●屠■一●位奏位酬耋日时LL曩m咖冒州m●地一甜3油缸的c^E分析按照安全因数为1．2重新计算耳环的各个尺寸值。为了验证耳环安全因数的可靠性，下面利用有行程为零，夹角为2。，底部有间隙时限元分析软件Pm／MECHANICA对油缸进行CAE图8第一主应力分布云图和局部放大图分析。Pro／ENGINEER采用P法划分网格，通过提高由表2可知，设计耳环时，将耳环的安全因数插值函数的阶数获得高的求解精度。因此网格可以选为1．2时，耳环圆角处的屈服应力为

8、240MPa，划分的较为粗大[卅。有限元网格如图5所示，材料第一主应力为203MPa。没有超过材料的极限值，采用45钢，力学性能见表1。且PRO／E分析较为精确。本文假设油缸的工况为极油缸的整