WE-600A液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)液壓夾緊活塞桿破壞分析及改進(jìn)

     昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)，日600液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)液壓夾緊活塞桿破壞分析及改進(jìn)郭磊魁昆明大學(xué)電子信息與機(jī)械工程系，云南昆明65，8因桿在交變應(yīng)力作用下，由偏心壓縮引起的彎曲正應(yīng)力與壓縮產(chǎn)生的正應(yīng)力疊加，以及應(yīng)力集中造成的。針對(duì)破壞原因，對(duì)活塞桿推拉板作改進(jìn)，效果顯著。

　　對(duì)活塞桿的破壞進(jìn)行分析，找出它過早失效的原因，改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或采取有效措施延長(zhǎng)其使用壽命，以發(fā)揮設(shè)備應(yīng)有的能力為教學(xué)科研服務(wù)是必要和有意義的工作。

　　1600型液壓夾緊活塞桿破壞分析1.1夾緊機(jī)構(gòu)及活塞桿推拉板簡(jiǎn)131.2夾緊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析在夾緊加力油缸作用下，夾緊活塞桿推拉板在鉛垂距離為45mm的行程范圍內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。推拉板運(yùn)動(dòng)完與鉗口夾板間31的間隙，碰壓到鉗口夾板帶動(dòng)整個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)同運(yùn)動(dòng)。向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，鉗口夾緊試件；向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，鉗口放開試件。夾緊活塞桿推拉板的運(yùn)動(dòng)與鉗口夾板鉗口的運(yùn)動(dòng)存在時(shí)間差，推拉板把力動(dòng)量傳給靜止的鉗口及夾板。推拉板與鉗口夾板間有沖擊作用，活塞桿同樣受到了這種作用。

　　1.3夾緊活塞桿受軸向拉或壓力作用夾緊機(jī)構(gòu)向下運(yùn)動(dòng)，活塞桿受軸向壓力作用；機(jī)構(gòu)向上運(yùn)動(dòng)，活塞桿受軸向拉力作用。廠家設(shè)計(jì)活塞桿施加的推拉力為1.4夾緊活塞桿受拉壓交變力作用裝卸試件時(shí)活塞桿橫截面上的正應(yīng)力隨時(shí)間變化應(yīng)力大小及符號(hào)改變，受交變應(yīng)力作用。構(gòu)件在對(duì)稱循環(huán)下的疲勞極限最低，近似以對(duì)稱循環(huán)交變應(yīng)力來(lái)計(jì)算。在拉壓對(duì)稱循環(huán)交變應(yīng)力作用下疲勞極限為1.5夾緊活塞桿外形設(shè)計(jì)造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中活塞桿上有較大的直徑變化，光桿直徑=20，螺紋桿直徑=10，且截面過渡為直角臺(tái)階，螺桿上攻有螺紋。在光桿與螺紋桿過渡截面處形成了應(yīng)力集中1.

　　工程中，在對(duì)稱循環(huán)交變應(yīng)力作用下，考慮到構(gòu)件的應(yīng)力集中，尺寸和面質(zhì)量因素的影響，構(gòu)件受拉壓交變應(yīng)力時(shí)的疲勞極限為。6鉗口夾板左右兩塊相對(duì)離度不等造成夾緊活塞桿偏心受壓引起附加的彎曲正應(yīng)力工程中焊接件或某些試件很難做到夾持部分為同軸直線；實(shí)驗(yàn)人員裝夾試件操作不當(dāng)，鉗口夾板與推拉板間的間隙過大造成鉗口左右兩邊相對(duì)度不等，致使活塞桿偏心受壓，附加彎曲正應(yīng)力為1為螺紋桿橫截面的抗彎截面模量。

　　1.7實(shí)際計(jì)算綜上所述，夾緊活塞桿工作時(shí)可能承受的最大應(yīng)力為由于夾緊油缸壓強(qiáng)范圍是0 =6，83，被夾持的試件直徑范圍是0=1426對(duì)應(yīng)測(cè)得偏心距對(duì)應(yīng)正應(yīng)力的范圍是在對(duì)稱循環(huán)交變應(yīng)力作用下，構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度條件為夾緊活塞桿材料為40Cr，A=80OMPa，有螺紋，螺紋桿精車，經(jīng)上述定性分析和定量計(jì)算，可以認(rèn)為夾緊活塞桿在交變應(yīng)力作用下，由于沖擊應(yīng)力集中的作用首先在光桿與螺紋桿過渡截面上產(chǎn)生裂紋，經(jīng)過定數(shù)量的應(yīng)力循環(huán)，裂紋不斷擴(kuò)張，最后在個(gè)偶然的沖擊或震動(dòng)下，活塞桿沿削弱了的截面，因強(qiáng)度不足發(fā)生突然斷裂。

　　活塞桿斷裂的情況證實(shí)了以上分析計(jì)算。桿都是在光桿與螺紋桿過渡區(qū)內(nèi)破壞，斷口都是呈白亮區(qū)和粗糖區(qū)，無(wú)明顯的塑性變形，呈脆性斷裂。

　　2改進(jìn)2.1改內(nèi)置式夾緊油缸為外置式主要針對(duì)正在生產(chǎn)或待出廠的新設(shè)備，可參考賈100型外置式手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，把手動(dòng)加力設(shè)計(jì)為油壓杠桿加力，實(shí)現(xiàn)液壓夾緊。

　　2.2減小或消除沖擊應(yīng)力集中偏心壓縮對(duì)正在使用中的設(shè)備，增大螺紋桿部分直徑，使，即20221.附著層1胃厚的耐油丁睛膠在推拉板上下面上3減小板與鉗口夾板間的間隙，強(qiáng)制左右鉗口隨時(shí)處于同度，防止桿偏心受壓，避免出現(xiàn)附加彎曲正應(yīng)力，確保桿工作時(shí)承受的應(yīng)力低于32阽膠層還起到了減緩沖擊的作用3.

　　2.3改變活塞桿與推拉板齄紋連接方式采用熱軋整體成形工藝，把夾緊活塞桿與推拉板軋制成個(gè)構(gòu)件，在活塞桿前后兩側(cè)設(shè)計(jì)出加強(qiáng)筋，增加推拉板厚度強(qiáng)制鉗口協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，消除應(yīng)力集中造成的疲勞極限大幅度下降和可能出現(xiàn)的桿偏心受壓引起的彎曲正應(yīng)力。

　　3結(jié)論采用了2.2節(jié)的改進(jìn)措施，活塞桿的使用壽命由未改前的平均每桿650提高到平均每桿2 1001使用壽命延長(zhǎng)率為223.提高了設(shè)備的完好率實(shí)際使用率，發(fā)揮了設(shè)備的作用和效益。改進(jìn)效果是顯著的。

　　王義質(zhì)，李叔涵。工程力學(xué)叫重慶重慶大學(xué)出版社，1995.14，141.

　　劉鴻文。材料力學(xué)肘。北京等教育出版社，1985.125139.

　　橡膠手冊(cè)編寫小組。橡膠手冊(cè)河。北京化學(xué)工業(yè)出版社，1985.7893.