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液压缸缸体材料缸径承受压力与安全系数之间的关系

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液压缸缸体材料缸径承受压力与安全系数之间的关系

年 月 机 械 科 学 与 技 术 第 卷 第 期液 压 缸 缸 体 材 料 缸 径 承 受 压 力与 安 全 系 数 之 间 的 关 系余 国 城 浙 江 省 机 电 设 计 研 究 院 杭 州 邮 编 。 。何 西 洽 浙 江 省 机 械 工 业 学 校 杭 州 邮 编 。 。【 摘 要 本 文 以 强 度 理 论 为 依 据 , 推 导 出 了 液 压 缸 扛 体 材 料 、 缸 径 、 承 受 压 力 与 安 全 系 数 之 间 的 关 系 。从 而 使 工 程 技 术 人 员 在 设 计 中 能 根 据 已 知 参 数 迅 速 、 简 便 地 求 得 其 安 全 系 数 。【 关 健 词 】 液 压 缸 安 全 系 数卯 沼 ,,卜 工 一 , ,, , 问 题 的 提 出液 压 缸 是 液 压 传 动 中 执 行 件 之 一 。 工 程 技 术 人员 在 进 行 液 压 缸 的 设 计 时 , 常 常 会 遇 到 这 样 的 问 题如 一 个 液 压 缸 的 结 构 形 式 , 采 用 何 种 材 料 已 大 致 确定 。 那 么 多 大 的 工 作 压 力 、 多 大 的 缸 径 能 产 生 多 大 的推 力 多 大 的 壁 厚 能 承 受 多 大 的 力 其 安 全 系 数 又 是多 少 就 一 般 情 况 来 说 , 每 变 化 一 个 数 据 就 需 进 行 一系 列 的 计 算 。 最 后 将 计 算 结 果 进 行 分 析 比 较 。 筛 选 出一 组 较 为 合 理 的 数 据 。 这 样 做 计 算 工 作 量 较 大 。 分 析比 较 也 较 为 困 难 。 那 么 能 否 找 到 一 条 捷 径 使 这 项 工作 简 便 易 行 呢 我 们 的 结 论 是 确 有 这 样 一 条 途 径 。液 压 缸 体 的 应 力 分 析在 液 压 传 动 中 所 使 用 的 液 压 缸 其 缸 体 大 多 采用 厚 壁 圆 筒 , 它 们 的 共 同 特 点 是 要 能 承 受 很 高 的 冉压 。 在 油 压 的 作 用 下 , 筒 壁 内 产 生 三 向 应 力 见 图 。翱翱 覆覆图图 中 。 , 为 压 力 油 直 接 作 用 在 缸 筒 内 壁 上 所 产 生的 径 向 压 应 力 氏 为 在 内 压 作 用 下 , 缸 体 径 向 膨 胀 所引 起 的 切 向 拉 应 力 久 为 压 力 油 作 用 在 油 缸 工 作 腔两 端 所 产 生 的 轴 向 拉 应 力 。 根 据 弹 性 理 论 这 三 向 应收 稿 日 期 一 一设 计 分 析 余 国 城 等 液 压 缸 缸 体 材 料 缸 径 承 受 压 力 与 安 全 系 数 之 间 的 关 系力 的 分 布 及 其 大 小 可 用 厚 壁 筒 理 论 计 算 公 式 得 出径 向 压 应 力弓 , , 雌 、氏 一 甲 犷 一 一 下 、 一 卜 少乏 一切 向 拉 应 力冬 代氏 一 份 一 号啼 一 心 “ 尸 轴 向 拉 应 力挤雌 一 心式 中 】 为 液 压 缸 缸 体 内 壁 半 径 二为 液 压 缸 缸 体 外 壁 半 径 。为 液 压 缸 缸 壁 任 一 处 半 径 动户 为 液 压 缸 工 作 压 力由 式 可 知 径 向 压 应 力 氏 沿 壁 厚 方 向 的 分 布是 不 均 匀 的 。 当 二 时 , 内 壁 压 应 力 。 二 为 最 大 。 且总 为 压 应 力 。口 二 一 叮主 、一 二 牙 , 户 一,当 一 时 , , 一由 式 可 知 切 向 拉 应 力 沿 壁 厚 方 向 的 分 布也 是 不 均 匀 的 。 当 时 , 为 最 大公 式 推 导由 于 液 压 缸 缸 休 在 工 作 中 承 受 三 向 应 力 , 、 么 、。 , 的 作 用 。 且 认 氏 氏 。 而 缸 体 内 壁 所 受 到 的 切 向拉 应 力 氏 和 径 向 压 应 力 氏 又 都 是 最 大 。 故 液 压 缸 的内 壁 面 为 缸 体 的 危 险 面 。 所 以 在 对 液 压 缸 进 行 强 度计 算 时 必 须 应 用 强 度 理 论 的 有 关 公 式 。由 第 一 强 度 理 论 最 大 拉 应 力 理 论 可 知 缸 体材 料 的 许 用 应 力 司 应 满 足 下 式。 氏由 第 二 强 度 理 论 最 大 拉 应 变 理 论 , 可 知 缸 体材 料 的 许 用 应 力 。 应 满 足 下 式 妻 氏 一 产 氏 氏 一式 中 产 为 横 向 变 形 系 数 对 于 金 属 材 料 产 通 常取 。由 第 三 强 度 理 论 最 大 剪 应 力 理 论 可 知 缸 体材 料 的 许 用 应 力 。 应 满 足 下 式肠 氏 一 氏由 第 四 强 度 理 论 形 状 改 变 比 能 理 论 可 知 缸体 材 料 的 许 用 应 力 司 应 满 足 下 式雌 一 弓时 , 氏 为 最 小 。一一一戒口 止 一当 一二聋 户 , 聋 , 。 合 一 。 。 一 。 , 一 。 , ,告端嘴 一 刁代 、 十 育 ,由 此 可 知 缸 体 内 壁 的 拉 应 力 乌 最 大 , 外 壁 最小 。 且 缸 壁 越 厚 差 值 越 大轴 向 拉 应 力 。 可 近 似 作 为 均 布 应 力 来 考 虑 。缸 体 所 受 到 的 径 向 压 应 力 。 。 、 切 向 拉 应 力 。 , 和轴 向 拉 应 力 的 分 布 规 律 见 图 所 示 。羲羲羲 夏夏至至至至其 中 第 一 强 度 理 论 , 第 二 强 度 理 论 可 适 用 于 脆性 材 料 。 如 铸 铁 制 造 的 油 缸 。 而 第 三 强 度 理 论 , 第 四强 度 理 论 适 用 于 塑 性 材 料 制 成 的 油 缸 。由 材 料 力 学 可 知 对 于 脆 性 材 料 的 许 用 应 力 司由 其 强 度 极 限 。 除 以 安 全 系 数 二 后 获 得 。 而 对 于 塑性 材 料 的 许 用 应 力 。 则 由 材 料 的 屈 服 极 限 氏 除 以安 全 系 数 , 后 获 得 。将 上 述 有 关 参 数 分 别 代 人 式 、 、 、。 整 理 后 可 得 出 符 合 各 种 强 度 理 论 的 液 压 缸 缸体 材 料 、 缸 径 、 压 力 与 安 全 系 数 的 关 系 式 如 下 。根 据 第 一 强 度 理 论 , 液 压 缸 缸 体 的 安 全 系 数 为几 呈 一 子峋 一 万 反 拜 万 了根 据 第 二 强 度 理 论 液 压 缸 缸 体 的 安 全 系 数 为图令 为 液 压 缸 缸 体 内 径 、 为 液 压 缸 缸 体 外径 。 则 , , 、 一 。 将 其 分 别 代 人 式 、 、可 得。 , 圣 一, 一 酬 约根 据 第 三 强 度 理 论 , 液 压 缸 缸 体 的 安 全 系 数 为氏 巷 一际 一 万 硕 子 一几 子 压 一 一 不 三上 产 一 上 沪根 据 第 四 强 度 理 论 液 压 缸 缸 体 的 安 全 系 数 为一 一 卫 认 门 一兰 一 氏 一 子陀 、 一 下 一 丁 丁丫 户 蚕口 了氏 量 一筹 户 一 户舞 ,户 下 转 第 页设 计 分 析 王 永 彬 等 大 型 超 大 型 推 土 机 橡 胶 减 振 器 的 研 制经 开 展 系 列 试 验 , 对 理 论 模 型 进 行 了 验 证 , 修 正了 模 型 中 的 若 干 系 数 值 为 实 用 产 品 的 设 计 提 供 了参 数 动 态 曲 线 掌 握 了 各 配 方 橡 胶 减 振 器 产 品 的 阻尼 对 比 性 能 结 束 语经 过 本 课 题 的 研 究 , 掌 握 了 理 论 研 究 , 优 化 设计 , 系 列 试 验 一 整 套 较 完 整 的 方 法 , 获 得 了 第 一 手 资料 , 为 今 后 新 产 品 的 开 发 莫 定 了 良 好 的 基 础 。参 考 文 献, , ,反 卯 详, , , 天 二 ,孙 大 刚 、 诸 文 农 等 艘 带 式 拖 拉 机 橄 胶 减 振 驱 动 轮 性 能研 究 农 业 机 械 学 报 , 一 狱 德 沛 阻 尼 减 振 降 噪 技 术 , 西 安 交 通 大 学 出 版 社 ,户 原 春 彦 阳 防 振 橡 胶 及 其 应 用 牟 传 文 译 北 京中 国 铁 道 出 版 社 ,孙 大 刚 、 诸 文 农 等 像 胶 减 振 器 疲 劳 试 验 关 健 问 题 的 研究 农 业 机 械 学 报 , 一编 样 沈 勇上 接 第 页力 也 小 于 一 般 型 钢 轧 件 , 因 此 矩 形 管 的 接 触 应 力 小辊 颈 及 接 轴 的 扭 转 力 矩 相 应 减 小 , 使 辊 距 减 小 。某 厂 从 德 国 引 进 的 异 型 钢 管 矫 直 机 在 生 产 过 程中 矩 形 管 的 两 个 凸 边 处 时 有 裂 纹 产 生 , 这 正 是 辊 子的 压 力 过 大 , 是 由 辊 距 过 小 造 成 的 。通 过 理 论 计 算 和 类 比 , 取 辊 距 二 。 辊 距的 适 当 缩 小 , 可 以 加 大 轧 件 的 塑 性 层 厚 度 , 不 论 是 采用 大 变 形 或 小 变 形 矫 直 方 案 对 提 高 矫 直 效 率 都 是有 利 的 。棍 径 的 确 定辊 径 最 大 值 的 确 定 应 保 证 矩 形 管 在 矫 直 辊 下 能得 到 最 大 的 变 形 量 。 由 公 式月 式 中 币 比 例 系 数 , 取 值 为 。 。 。取 辊 套 的 平 均 辊 径 一 。棍 数 的 确 定在 辊 距 一 定 的 条 件 下 辊 子 数 目 多 虽 然 可 以 增加 钢 管 的 反 弯 次 数 , 提 高 矫 正 质 量 , 但 也 会 增 加 钢 管的 加 工 硬 化 和 矫 直 机 功 率 , 使 矫 直 机 结 构 增 大 。 而且 , 当 辊 数 达 到 一 定 数 目 后 , 辊 数 的 增 加 对 矫 直 质 量不 再 有 显 著 的 影 响 。 若 辊 数 过 少 , 矫 直 过 程 中 必 然 采用 大 变 形 , 对 矩 形 钢 管 而 言 , 这 可 能 使 钢 管 截 面 形 状变 形 达 不 到 矫 直 要 求 。 考 虑 到 所 要 矫 直 矩 形 管 的 规格 和 精 度 要 求 , 将 辊 子 数 目 定 为 辊结 束 语目 前 有 关 矩 形 钢 管 矫 直 机 的 结 构 参 数 确 定 及 系数 选 择 还 没 有 完 整 的 理 论 公 式 , 一 般 都 借 助 于 型 钢和 圆 管 的 理 论 , 但 其 计 算 结 果 和 实 际 情 况 相 差 很 大 。作 者 通 过 公 式 推 导 、 分 析 以 及 与 某 引 进 的 异 型 钢 管矫 直 机 矫 矩 形 管 类 比 的 方 法 , 对 矩 形 钢 管 矫 直 机的 结 构 和 有 关 参 数 进 行 了 优 化 , 为 矩 形 钢 管 矫 直 机的 设 计 提 供 了 参 考 。参 考 文 献美 铁 摩 辛 柯 丁 盖 尔 著 胡 人 礼 译 材 料 力 学 北 京科 学 出 版 社 年王 海 文 著 轧 钢 机 械 设 计 北 京 机 械 工 业 出 版 社 ,年马 鞍 山 钢 铁 设 计 院 等 编 中 小 型 轧 钢 机 械 设 计 与 计 算北 京 冶 金 工 业 出 版 社 , 年 编 样 李 乃 友上 接 第 页结 束 语上 面 推 导 出 的 各 种 强 度 理 论 条 件 下 液 压 缸 缸 体材 料 、 缸 径 、 压 力 与 安 全 系 数 的 关 系 式 可 供 工 程 技术 人 员 在 设 计 时 使 用 。 但 是 对 于 脆 性 材 料 目 前 一 般采 用 第 二 强 度 理 论 的 有 关 公 式 。 而 对 于 塑 性 材 料 , 目前 第 三 强 度 理 论 和 第 四 强 度 理 论 都 有 使 用 。 但 我 们认 为 由 于 第 三 强 度 理 论 的 计 算 公 式 中 没 有 考 虑 轴 向拉 应 力 。 的 影 响 , 使 计 算 结 果 偏 于 安 全 。 而 按 第 四 强度 理 论 的 有 关 公 式 计 算 所 得 的 结 果 较 为 精 确 、 更 符合 实 际 。参 考 文 献刘 鸿 文 材 料 力 学 人 民 教 育 出 版 社徐 芝 伦 弹 性 力 学 高 等 教 育 出 版 社 ,编 辑 赵 洪 吉

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