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ATOS阿托斯?jié)q緊油缸的失效分析和改進(jìn)設(shè)計(jì)
某20噸履帶式挖掘機(jī)導(dǎo)入市場后,，發(fā)生了多起漲緊油缸漏油的不良，直接影響了客戶的使用，市場影響很大,。在對失效漲緊裝置上的油缸外徑漲缸后的尺寸進(jìn)行測量,，檢驗(yàn)缸筒基體硬度、抗拉強(qiáng)度,、屈服強(qiáng)度,、延伸率、收縮率等發(fā)現(xiàn)：油缸材質(zhì)屈服強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度是造成油缸漲缸的原因,。

ATOS阿托斯?jié)q緊油缸的失效分析和改進(jìn)設(shè)計(jì)
漲緊油缸同時根據(jù)受力分析計(jì)算得出：可通過增強(qiáng)油缸壁的屈服強(qiáng)度或者增加油缸壁厚,，來提升油缸的性能。 首先通過對失效漲緊裝置上的油缸外徑漲缸后的尺寸進(jìn)行測量,，檢驗(yàn)缸筒基體硬度,、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度,、延伸率,、收縮率等發(fā)現(xiàn)：油缸材質(zhì)屈服強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度是造成油缸漲缸的原因。對現(xiàn)有的熱處理工藝參數(shù)進(jìn)行了分析,，水溫,、噴水壓力、淬火介質(zhì)冷卻性能以及加熱溫度和時間是合理的,，通過改變工件冷卻入水姿勢,，可以提高缸筒的屈服強(qiáng)度，其中單支入水時屈服強(qiáng)度zui高,，達(dá)到686Mpa,。 其次選用新材料STKM780進(jìn)行試制，但是其焊接熱影響區(qū)比較大,，使用過程中過大的焊接熱影響區(qū)帶來的質(zhì)量風(fēng)險較大,，另由于受其內(nèi)徑尺寸的制約其焊接時的工藝性不好無法保證焊縫底部焊接質(zhì)量。因此不能使用STKM780進(jìn)行漲緊油缸缸筒的試制,。 然后進(jìn)行了單體油缸受力分析,，油缸壁厚越小，受到的zui大應(yīng)力越人,。本文通過計(jì)算和試驗(yàn)證明,，設(shè)計(jì)漲緊時，在整機(jī)參數(shù),、漲緊總成參數(shù)不變的情況下,，可通過增強(qiáng)油缸壁的屈服強(qiáng)度或者改變油缸壁厚，來優(yōu)化油缸的性能,。通過增加壁厚,，內(nèi)徑不變,，外徑由100mm增加至107.1mm,材料不變，zui終達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,。zui后通過AYSYS進(jìn)行了有限元模擬分析和試驗(yàn)驗(yàn)證：油缸改進(jìn)后,，缸體受到的zui大應(yīng)力為143MPa,小于材料許用應(yīng)力，滿足設(shè)計(jì)要求,，滿足使用要求,，正常工況下不會發(fā)生屈服失效。
該套定心彈性漲夾具,，是專為DW型外注式單體漲緊支柱油缸車削加工開發(fā)設(shè)計(jì)的,，共兩件，分別裝于車床主軸和尾座錐孔之內(nèi),。加工時,，先將油缸裝入主軸端定心彈性漲夾具上，然后將尾座端定心彈性漲夾具推入油缸內(nèi),，再分別擰緊兩端定心彈性漲夾具上的夾緊圓螺母,，推動彈性漲套漲緊油缸，使油缸兩端的車削加工在一次裝夾中就可以完成,。同時,，油缸內(nèi)徑為珩磨表面，用該表面做裝夾基準(zhǔn)面,，精度較高,，使油缸車削加工時的定位基準(zhǔn)與油缸零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，消除了因裝夾而產(chǎn)生的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差,，提高了油缸車削加工時的裝夾精度，從而有效地保證了油缸車削加工的尺寸精度和形位公差的要求,。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下：首先對現(xiàn)有的漲緊式標(biāo)準(zhǔn)力源的基本原理及其誤差因素進(jìn)行了詳細(xì)的分析：漲緊式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)以大,、小油缸構(gòu)成的連通器為主體，根據(jù)帕斯卡原理工作,，它基于力的動力學(xué)效應(yīng),，將已知質(zhì)量砝碼的重力經(jīng)漲緊放大來復(fù)現(xiàn)基準(zhǔn)力值。影響其提高技術(shù)性能的關(guān)鍵難題是缸塞系統(tǒng)的摩擦和環(huán)形間隙泄漏,。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)為了減小柱塞之間的摩擦力,，人們總是在圍繞如何減小兩個運(yùn)動件的滑動接觸摩擦而做工作的。接著針對目前這種情況,，本文*創(chuàng)新性的提出了用滾動摩擦代替滑動摩擦的思想,，即設(shè)計(jì)出一種滾動摩擦油缸的結(jié)構(gòu)，用以替代原來的滑動摩擦油缸,。其次本文對滾動摩擦油缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,，以發(fā)明的滾動摩擦柱塞式漲緊缸為核心,，運(yùn)用兩個滾動摩擦柱塞式漲緊缸形成一連通器，構(gòu)成漲緊式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的主體,。同時本文還設(shè)計(jì)了漲緊控制系統(tǒng),。它由兩個差動連接的柱塞式漲緊缸構(gòu)成補(bǔ)油漲緊泵，配以伺服驅(qū)動控制系統(tǒng),、漲緊回路組成,。此外本系統(tǒng)采用了超高壓無摩擦密封技術(shù)和無脈動柱塞油缸自動穩(wěn)壓技術(shù)，對提高漲緊式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的力值測量精度有很大的幫助,。

ATOS阿托斯?jié)q緊油缸的失效分析和改進(jìn)設(shè)計(jì)
再次本文論述了滾動摩擦油缸漲緊式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的不確定度分析的相關(guān)原理,，推導(dǎo)出滾動摩擦油缸漲緊式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)力值和各個影響量之間的不確定度關(guān)系。zui終通過靜力學(xué)分析表明運(yùn)用滾動摩擦油缸有可能制作誤差在0.01%級的機(jī)器,。通過對漲緊油缸的流體結(jié)構(gòu)耦合分析可以看出采用新結(jié)構(gòu)的滾動摩擦漲緊式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)在防止泄露上有很好的效果,。將本文所設(shè)計(jì)的機(jī)械裝置和漲緊控制系統(tǒng)配以機(jī)電控制系統(tǒng)就可組成完整的滾動摩擦油缸漲緊式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)。 總之,，滾動摩擦油缸漲緊式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)是一種新型的標(biāo)準(zhǔn)力源裝置,。它簡化了油缸的結(jié)構(gòu)，大幅度降低了摩擦力和造價,，工作效率高,，無需高壓漲緊泵，也沒有壓力和流量脈動現(xiàn)象,。*滿足國家工業(yè)生產(chǎn)對標(biāo)準(zhǔn)力源裝置的需求,，對我國計(jì)量工作的發(fā)展有重要的意義。