針對液壓缸的優(yōu)化設(shè)計(jì)

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com萬方數(shù)據(jù)液壓缸硇優(yōu)化設(shè)計(jì)口張劍慈衢州學(xué)院工程實(shí)訓(xùn)中心浙江衢州324000摘要：液壓缸是液壓設(shè)備中的重要部件。工作中承受的交變負(fù)荷嚴(yán)重影響其使用壽命。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐中液壓缸的損壞規(guī)律和特點(diǎn)，提出了將彈性理論、優(yōu)化理論和有限元法結(jié)合的液壓缸的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，優(yōu)化結(jié)果表明，改善了液壓缸的應(yīng)力狀況，此方法并可精確地確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸，減輕液壓缸的重量。關(guān)鍵詞：液壓缸損壞優(yōu)化設(shè)計(jì)中圖分類號：THl37．51文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1000—4998(2012)09—0059—03液壓機(jī)的工作缸負(fù)荷重

2、。工作頻繁，往往由于設(shè)計(jì)、制造或使用不當(dāng)過早損壞。液壓缸體的結(jié)構(gòu)一般可分為三部分：即缸底、法蘭和中間厚壁圓筒。液壓缸體的一般形式是一端開口、一端封閉的厚壁高壓容器。根據(jù)多年來生產(chǎn)現(xiàn)場的使用經(jīng)驗(yàn)，液壓缸損壞的部位多數(shù)在法蘭與缸壁連接的圓弧部分，其次在缸壁向缸底過渡的圓弧部分，少數(shù)在缸筒筒壁產(chǎn)生裂紋+也有因汽蝕嚴(yán)重而破壞的。因此，掌握液壓缸的損壞規(guī)律及特點(diǎn)，提出液壓缸的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是延長液壓缸使用壽命的關(guān)鍵。筆者采用彈性理論、優(yōu)化理論和有限元法結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，對液壓缸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對應(yīng)力狀況的改善效果顯著，并可較精確地確定液壓

3、缸的結(jié)構(gòu)尺寸，避免盲目設(shè)計(jì)。1液壓缸損壞部位及特點(diǎn)從液壓缸使用情況看，一般在損壞時(shí)都已承受了很高的工作加載次數(shù)(30～100萬次)，裂紋是逐步形成和擴(kuò)展的．屬于疲勞破壞。缸筒筒壁裂紋～般首先出現(xiàn)于內(nèi)壁，逐漸向外發(fā)收稿日期：2012年4月展，裂紋多為縱向分布．或與缸壁母線成45。。缸的法蘭部分的損壞，首先在缸的法蘭過渡圓弧處的外表面出現(xiàn)裂紋，逐漸向圓周方向及內(nèi)壁擴(kuò)展，最后裂透或者裂紋擴(kuò)展到螺釘孔，使法蘭局部脫落。缸底首先在缸底過渡圓弧處的內(nèi)表面開始出現(xiàn)環(huán)向裂紋，逐步向內(nèi)壁擴(kuò)展及至裂透。液壓缸也會因汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生蜂窩狀麻點(diǎn)而損壞

4、，尤其是在進(jìn)液口內(nèi)壁，容易汽蝕。影響液壓缸工作壽命的原因是多方面的，必須結(jié)合具體情況進(jìn)行分析。但設(shè)計(jì)方法是主要原因之一。結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)不合理．如缸壁到法蘭過渡區(qū)結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)不合理，引起很大的應(yīng)力集中，從缸底到缸壁的過渡圓弧區(qū)會產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，并有應(yīng)力集中，過渡圓弧半徑一般不小于D／8(D為液壓缸內(nèi)直徑)，此處圓弧太小是缸底破裂的主要原因之一。2液壓缸的優(yōu)化設(shè)計(jì)在液壓缸的設(shè)計(jì)中．一些主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取常會根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，而經(jīng)驗(yàn)往往帶有一定的盲目性。例如，在大型液壓缸主工作缸設(shè)計(jì)時(shí)．為了減少應(yīng)力集中區(qū)的擴(kuò)展會變成深度a不變、寬度c不斷增

5、大的細(xì)長型半橢圓表面裂紋。參考文獻(xiàn)[1]FishJ．TheS-versionofFiniteElementMethod[J]．Computers&Structure，1992，43(3)：539-547．[2]FishJ，MarkolefasS，GattalR，eta1．OnAdaptiveMul—tilevelSuperpositionofFiniteElementMeshesforLinearElastostatics[J]．ApplNumeralMath，1994，14：135—164．[3]OkadaH，Endoh

6、S，KikuchiM，OnFractureAnalysisUsinganElementOvedayTechnique[J]．EngineeringFractureMechanics，2005，72：773—789．f41買買提明·艾尼，王國春．基于有限元重合網(wǎng)格法的宏觀一盤機(jī)械制造50卷第577期[5][6][7][8]細(xì)觀多尺度細(xì)?；芯縖J]．新疆大學(xué)學(xué)報(bào)，2006(4)．王國春、買買提明·艾尼．有限元重合網(wǎng)格法及其實(shí)例分析[J3．機(jī)械與屯子，2006(5)：20—21．黃其青，謝偉．有限元重合網(wǎng)格法在三維線彈性斷裂力

7、學(xué)中的應(yīng)用研究[J]．機(jī)械強(qiáng)度，2009，31(1)：104—107．黃其青。謝偉．基于有限元重合網(wǎng)格法的等大共面的三維表面裂紋交互因子研究[J]．西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，27(1)：105一109．中國航空研究院。應(yīng)力強(qiáng)度因子手冊(增訂版)[M]．北京：科學(xué)出版社，198l、△(編輯功成)2012／9學(xué)兔兔www.xuetutu.com萬方數(shù)據(jù)————————————————————————————————————————————————————————————————～應(yīng)力，往往盲目地增加法蘭及缸底的厚度。將彈性理

8、’上式中不等式約束中的許用應(yīng)力可根據(jù)設(shè)計(jì)使用論、優(yōu)化理論和有限元法結(jié)合起來，對液壓缸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能避免盲目設(shè)計(jì)。2．1數(shù)學(xué)模型及設(shè)計(jì)變量液壓缸的計(jì)算簡圖如圖l所示。液壓缸內(nèi)徑2R。及缸體長度三是給定參數(shù)。內(nèi)徑由液壓缸作用力P及液體工作壓力F確定，而缸體長度￡則由缸體柱塞的行程確定。待定的設(shè)計(jì)參數(shù)有6個(gè)