電液比例控制試驗(yàn)機(jī)主機(jī)的改造

王兵

摘 要： 電液比例控制試驗(yàn)機(jī)是一種具有優(yōu)良的性能和較好的經(jīng)濟(jì)性的一種試驗(yàn)機(jī)，本設(shè)計(jì)主要完成了主機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 主機(jī)為立式框架結(jié)構(gòu)，給試驗(yàn)機(jī)用兩根立柱支撐橫梁和工作臺(tái)。這種結(jié)構(gòu)簡單、輕巧符合設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：試驗(yàn)機(jī) 電液比例 千斤頂

中圖分類號(hào)：TM3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2016）04-0303-02

一、機(jī)架的設(shè)計(jì)

千斤頂電液比例控制試驗(yàn)機(jī)的主機(jī)為立式框架結(jié)構(gòu)，選用二立柱結(jié)構(gòu)，二立柱支撐上下兩個(gè)合架。液壓缸坐在上臺(tái)架上，下臺(tái)架兩側(cè)有兩塊焊接鋼板支撐，下臺(tái)架下面放有整個(gè)油源。這種結(jié)構(gòu)簡單、美觀，符合經(jīng)濟(jì)性要求。

在機(jī)器（或儀器）中支承或容納零件或部件的構(gòu)件稱之為機(jī)架。

1.機(jī)架設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則及要求

1.1機(jī)架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

機(jī)架正常工作的前提主要應(yīng)保證剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性。

1.1.1剛度

評(píng)定大多數(shù)機(jī)架工作能力的主要準(zhǔn)則是剛度。在機(jī)床中剛度決定著機(jī)床生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度；在齒輪減速器中，箱體的剛度影響了齒輪的工作性能和嚙合精度；機(jī)架剛度直接鋼板的精度和質(zhì)量。

1.1.2強(qiáng)度

在機(jī)械零件的設(shè)計(jì)中，即使是承受應(yīng)變力的零件，在按疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)的同時(shí)，還需要根據(jù)受載過程中作用次數(shù)很少而數(shù)值很大的峰值載荷做靜應(yīng)力強(qiáng)度校核。

1.1.3穩(wěn)定性

機(jī)架受壓彎結(jié)構(gòu)及受壓結(jié)構(gòu)都存在不穩(wěn)定的問題。機(jī)架穩(wěn)定是保證機(jī)架正常工作的前提，必須加以校核。

1.1.4對于機(jī)床、儀器等精密機(jī)械還應(yīng)考慮熱變形。

熱變形將直接影響機(jī)架原有精度，從而使產(chǎn)品精度下降。

1.2 機(jī)架設(shè)計(jì)的基本要求

a.在機(jī)架強(qiáng)度和剛度的符合要求的前提下，重量應(yīng)要求輕、成本低。

b.抗振性能好。

c.噪聲小。

d.熱變形不能影響精度。

e.結(jié)構(gòu)合理要，加工工藝性能要好，便于機(jī)架零件的加工。

f.機(jī)架的結(jié)構(gòu)便于安裝調(diào)試與維修。

g.導(dǎo)軌面受力合理、耐磨性良好。

h. 造型好。

2.機(jī)架的材料

材料的選用，主要是根據(jù)機(jī)架的使用要求。多數(shù)機(jī)架形狀較復(fù)雜，故一般采用鑄造。由于鑄鐵的鑄造性能好、價(jià)廉和吸振能力強(qiáng)，所以應(yīng)用最廣。

經(jīng)分析，鑄鐵符合千斤頂試驗(yàn)機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)要求。

3.機(jī)架的彎矩圖 機(jī)架受力如圖3-1（a）所示

（1）由靜力平衡方程 （3-1）

得 見圖3-1（b）

（2）畫出豎直方向彎矩圖

將B點(diǎn)定為原點(diǎn)則：

0

l/2

同時(shí)豎直桿AB，CD也受到彎矩，彎矩圖如圖3-1（C）所示。

將以上各彎矩圖以代數(shù)和的形式疊加后如圖3-1（f）所示，由此可得P點(diǎn)彎矩最大。

4.立柱的設(shè)計(jì)

立柱是支架的承壓機(jī)構(gòu)，它長期處于高壓受力狀態(tài)，它除應(yīng)具有合理的工作阻力和可靠地工作特性外，還必須有足夠的抗壓、抗彎強(qiáng)度、良好的密封性能，結(jié)構(gòu)要簡單，并能適應(yīng)機(jī)架的工作要求。

立柱主要參數(shù)確定 支架承受的理論支護(hù)阻力 （3-4）

式（3-4）中：

—支架的理論支護(hù)阻力，KN

—支護(hù)面積

—支護(hù)強(qiáng)度

立柱的長度=試驗(yàn)空間+橫梁厚度+工作臺(tái)厚度+余量 =800+180+120+200 =1300mm

立柱直徑暫取

立柱的伸長度

桿部螺紋采用M56×2的螺紋

5.橫梁的設(shè)計(jì)

橫梁兩端分別受力100KN，長a暫取980mm，寬b暫取160mm，高h(yuǎn)暫取180mm，取 ，材料為Q235A，彎曲許用應(yīng)力，（3-5）由式（3-5）可得 故滿足強(qiáng)度要求 1.6工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 工作臺(tái)尺寸的確定和工作臺(tái)與橫梁中心部位彎曲最大： a暫取21 b暫取1200mm，高h(yuǎn)暫取120mm，取，材料為Q235A，彎曲許用應(yīng)力 （3-5）

帶入數(shù)值得：

故滿足強(qiáng)度要求

二、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

1.千斤頂受力分析 （4-1）

（4-2）

（4-3）

根據(jù)螺旋傳動(dòng)公式： （4-4） （其中 為螺桿中徑 為螺桿升角 為當(dāng)量摩擦角 ）

得

取 f=0.15

則

所以

2.選擇電動(dòng)機(jī)

首先確定千斤頂升起的速度不能太快，初步確定螺桿的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)為60r，所需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率為

初步確定選用臺(tái)州市通宇變速機(jī)械有限公司出產(chǎn)的R系列斜齒輪減速機(jī)，型號(hào)為R37FY801—4M1。

3.聯(lián)軸器的選擇

聯(lián)軸器屬于機(jī)械通用零部件范疇，聯(lián)軸器主要用來連接軸與軸，以傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩，在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和安全裝置的作用。

根據(jù)軸孔直徑選用YL4凸緣式聯(lián)軸器（GB5843—86），該聯(lián)軸器不具備徑向、軸向和角向補(bǔ)償功能，剛性好，傳遞扭矩大，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，維護(hù)簡便，適用于兩軸對中角度良好的一般軸系傳動(dòng)。

4.浮動(dòng)油缸的選擇

液壓缸在液壓系統(tǒng)中的作用是將液壓能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，使機(jī)械實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或小于360度的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。利用其特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)前面所選電動(dòng)機(jī)的固定，使其既能在動(dòng)載試驗(yàn)中通過聯(lián)軸器，傳遞到雙向螺紋后在動(dòng)載上升過程中實(shí)現(xiàn)電機(jī)的固定，防止其振動(dòng)，又能在靜載試驗(yàn)中代替人力，使其改變支撐高度。

油缸所受的外力主要來自于減速機(jī)電機(jī)大體估計(jì)其產(chǎn)生的力F=2000N.

初算油缸面積 A= （4-7）

設(shè)備最大工作壓力 就基本上為系統(tǒng)小泵工作壓力28Mpa

得A=7.14cm2 ，A= /4，D=9.54cm

由計(jì)算所得的D，按液壓手冊內(nèi)徑系列GB2348-80圓整到D=10（因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)直徑可以較容易的選擇標(biāo)準(zhǔn)密封件。

缸體的長度等于活塞的行程與活塞的寬度之和，還要考慮端蓋的長度。

缸體長度L=200+8+32=240cm

油缸的材料選擇：缸筒：熱軋無縫鋼管 活塞：45鋼（調(diào)質(zhì)）

參考文獻(xiàn)

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