液压胀形辊过盈配合密封可靠性的探讨

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液压系统中高温高压下密封件的可靠性分析

液压系统中高温高压下密封件的可靠性分析

液压系统中高温高压下密封件的可靠性分析导言:液压系统广泛应用于工业领域,其核心部分之一为密封件,密封件的可靠性对系统的运行起着至关重要的作用。

随着技术的不断发展,越来越多的工业领域对液压系统的要求越来越高,特别在高温高压工况下,对密封件的可靠性提出了更高的要求。

本文将从液压系统的工作原理入手,探讨高温高压下密封件的可靠性,并对其相关影响因素进行分析。

一、液压系统的工作原理液压系统通过液体的力传递和控制,实现机械能的转换。

通常由液压泵、控制阀、执行器和油箱组成。

液压泵将机械能转化为液压能,通过控制阀调节液压能的流动方向和大小,再由执行器将液压能转化为机械能,从而实现系统的工作。

在此过程中,密封件的作用至关重要,它们用于防止液体泄漏,确保液压系统的正常运行。

二、高温高压对密封件的影响1. 密封性能下降高温会使密封件的材料产生膨胀,从而降低其密封性能。

同时,高压会导致密封件发生变形,增加泄漏的可能性。

因此,在高温高压工况下,密封件的密封性能会显著下降,从而降低液压系统的工作效率。

2. 耐热性能衰减高温环境会使密封件的材料分解、老化,从而导致其耐热性能衰减。

随着密封件的使用时间增加,其耐热性能会进一步下降,甚至导致密封件的失效。

因此,在高温高压下,密封件的耐热性能衰减是一个重要的影响因素。

3. 化学兼容性变差高温高压环境下,密封件与液体中的化学物质相互作用,可能会导致密封件的化学兼容性变差。

例如,液压系统中使用的液体中含有一些酸性或碱性物质,在高温高压工况下,这些物质可能会腐蚀密封件的材料,从而降低其性能。

三、提高密封件可靠性的方法1. 选择合适的密封材料在高温高压环境下,选择合适的密封材料至关重要。

一方面,密封材料应具有较高的耐热性能,能够在高温环境下保持较好的弹性和密封性能。

另一方面,密封材料应具有较好的化学兼容性,能够抵抗液体中的腐蚀。

2. 优化密封结构设计密封结构的设计直接关系到密封件的可靠性。

V形辊道的过盈配合设计及有限元模拟

V形辊道的过盈配合设计及有限元模拟

v形辊道是无缝钢管生产线中最常见的设备 , 普
将 v形辊道 的辊身和辊轴 的过盈配合简化成
遍应用于管子及芯棒等 的传送。 V形辊道的辊身与辊 圆柱面过盈联结 问题进行设计计算 , 对 V形辊身 轴一般采用过盈联结的方式进行装配。 过盈联结是利 外轮廓直径取平均值 , 约为 2 2 9 m m。
果进行 验证 。
1 V形 辊道 过盈 配合设 计
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f f 毕 E 0 . …… 0 3 3 7 帆 … ‘
1 . 2 不产生塑性变形的最大过盈量 8 一
待设计 的 V形辊道外形及装配尺寸 如图 1 所 示。 辊身材料为 Z G 2 7 0 0 — 5 0 0 , 弹性模量 E = 2 X 1 0 ” P a , 泊松比 O . 3 , 屈服强度为 2 7 0 M P a 。辊轴材料为 4 5 钢调质 , 弹性模量 E = 2 . 1 ×1 0 ” P a , ? 白 松 比 0 . 3 , 屈 服强度为 3 4 5 M P a 。 辊身与辊道采用膨胀法装配。 考 虑 电机的过载倍数及安全系数 , 将辊道传递最大扭

要: 运用 圆柱面过盈联结的计算公式 , 简化设计 了给定参数 的 V形辊道 的辊 身和辊轴 的过盈配合。并运用
v形辊道 有限元模拟 文献标识码 : A 文章编号 : 1 6 7 2 — 1 1 5 2 ( 2 0 1 4) 0 2 - 0 0 2 4 — 0 3
有限元软件 A NS YS WORK B E NC H, 对设计的 V形辊道进行 了模 拟计 算。 模拟计算结果验证 了设计的正确性。 关键词 : 过盈配合 中图分类号: T G3 3 3 . 1 7 ; 02 4 1 . 8 2

液压胀形轧辊过盈配合时残余应力的解析解

液压胀形轧辊过盈配合时残余应力的解析解

Vo . 1 NO 6 12 .
N O . 2 07 V 0
文章 编 号 :1 7— 9 X( 0 7 0 — 0 50 6 26 1 2 0 ) 60 3 —6
液 压胀 形 轧辊 过 盈 配合 时残余 应 力的解析 解
陈延 德 , 单 锐, 刘 芳
( 山大 学 理 学 院 , 北 秦 皇 岛 0 6 0 ) 燕 河 6 04 摘 要 : 次 通 过 弹 性 力学 的计 算 , 液 压 胀 形 轧 辊 过 盈 配 合 时 的情 况 进 行 了分 析. 首 对 通过 构 造 位 移 函数 , 用 边 利
O 引 言
液 压胀 形 轧 辊 技 术Ⅲ 在很 多 国家 已经 很 完 善 , 由 于技 术保 密 , 但 在我 国一直 没有 广 泛应 用 . 本 文以 液压胀 形轧 辊 静载 时 过盈 配 合 为 例 , 过 通
在 研 冗 和 分 析 中 , 以 采 用 轴 对 称 的 柱 薄 壳 有 司
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第 2 1卷 第 6期
20 0 7年 1 1月
甘 肃 联合 大 学 学报 ( 自然 科 学版 )
J u n l f n u L a h ie st Na u a ce c s o r a o Ga s i n e Un v r iy( t r l in e ) S
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基于ANSYS Workbench的辊压机辊子过盈联接应力分析

基于ANSYS Workbench的辊压机辊子过盈联接应力分析

基于ANSYS Workbench的辊压机辊子过盈联接应力分析于浚哲;滕延伟;褚旭【摘要】对辊压机辊子进行运动及受力分析,采用厚壁圆筒模型计算辊轴和辊套配合过盈量的上、下限,运用ANSYS Workbench对不同过盈量下的过盈联接进行分析,得到了辊轴与辊套在过盈配合状态下的接触应力分布情况.将有限元计算结果与理论计算结果进行对比,验证了有限元分析结果的可靠性,为辊压机辊子过盈联接的设计提供了一种新途径.【期刊名称】《水泥技术》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P38-40)【关键词】辊压机;过盈联接;ANSYS Workbench【作者】于浚哲;滕延伟;褚旭【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TH131.7辊压机是利用两个辊子对物料施压,从而达到使物料粉碎的目的。

因此,辊子结构设计的好坏直接影响辊压机的使用效果及寿命等。

辊子主要由辊轴和辊套组装而成,两者通过过盈联接传递力,避免了键槽等结构对零件强度的削弱。

但由于过盈配合属于接触非线性类型而且难以通过常规方法对其进行测定,一般只能靠经验确定过盈量[1]。

文献[2]通过理论计算给出辊轴与辊套的最大、最小过盈量,但未分析在不同过盈量下接触面的应力分布情况。

文献[3]利用有限元方法对辊套在不同过盈量下的接触应力进行分析,并通过与理论计算进行对比,验证有限元方法的可行性,但分析过程未考虑辊轴变形对接触面应力的影响。

因而辊子过盈配合接触分析还需深入研究。

文中利用三维软件建立辊子模型,通过软件间的无缝联接导入ANSYSWorkbench中进行分析,通过在轴承支座上施加液压力,将结构变形对接触应力的影响考虑其中,相对真实地反映了在不同过盈量下接触面的应力分布,为辊子结构的设计和生产制造工艺提供理论依据。

文中主要分析辊轴和辊套的接触应力分布情况,故对辊子结构进行必要的简化,简化后的结构如图1所示。

1.1 辊子承受的最大转矩计算[2][3]辊轴和辊套采用温差法进行过盈装配,为使辊压机工作时两者不发生相对滑动,其接触面间的摩擦力矩应大于或等于辊子承受的转矩。

一种锥面过盈连接液压法装配应用研究与实践

一种锥面过盈连接液压法装配应用研究与实践

一种锥面过盈连接液压法装配应用研究与实践作者:王建国石永进赵忠崔桥来源:《中小企业管理与科技·上旬刊》2019年第03期【摘要】液压法装配因其工艺可控性较好,目前在电机锥面过盈连接装配过程中普遍采用。

论文以一种锥面联轴节的过盈连接为例,介绍了采用液压法装配压力及液压介质的确定方法。

【Abstract】 Hydraulic assembly is widely used in the process of conical interference connection assembly of motors because of its good controllability of process. Taking the interference connection assembly of conical coupling of a motor as an example, the paper introduces the hydraulic assembly method, and the determination of pressure and hydraulic medium.【关键词】液压介质;温度—粘度系数;影响因素;膨胀压力【Keywords】 hydraulic medium; temperature-viscosity coefficient; influencing factors;expansion pressure【中图分类号】TH131.7 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069(2019)03-0193-021 引言电机过盈连接和传动部件装配主要采用压入法、温差法和液压法。

压入法工艺简单,但配合表面易损伤;温差法和液压法工艺较压入法复杂,配合表面不易损伤,可重复装卸[1]。

但温差法用于锥面过盈连接时,部件装配深度很难控制,而采用液压法就彻底避免了这些问题,故在目前电机锥面过盈连接部件装配中工艺优先采用液压法。

液压胀形轧辊功能的动载实验研究

液压胀形轧辊功能的动载实验研究

需要无级改变和调整 的轧辊系统 .其结构和工作原
理 如 图 1 示 所
的轧辊形状控制技术 ,通过机械补偿 的方式 .使轧 辊及 其控 制 系统 具 有 较 强 的调 整 自身 凸度 的功 能 这方 面 已取 得 的成果 主 要有 如 液 压 弯辊 技 术 、中 间 辊可横移的 HC轧机 、连续可变 凸度的 “ V ”和 C C U C轧 机 、S P C变 刚 度 白补 偿 支 撑 辊 技 术 、工 作 辊 和支撑辊成 对交 叉 的 “ C轧机 ”等 ¨ 。 P I J 上述种种技术 ,都从某个角度不 同程度地提高 了轧机的板形控制能力.使板 、带材质量得 到很大 改善,但又都具有各 自本身的不 足,特别是在对现 有轧机改造和对板形 在线控制方面 ,均有其难 以克 服 的弱点 。2 0世纪 8 代 初期 , 日本住 友 金 属 工 O年 业有 限 公 司开 发 出 了一 种板形 控 制新 技 术一 液 压
( 大 机 燕山 学 械工程 院 秦皇岛 0 0 ) 刘助柏 李纬民 赵 长才 刘 国晖 学 6 0 64
摘 要 :结合 “ 九五 ”国家重点科技攻关项 目,研制 了一对用于 四辊 轧机的液压胀形 支撑 辊 ,并在 国内完成 了液压
胀形轧辊的动载实验 研究 表明:液压胀形轧辊系 统具有很强 的板形控制能力和很好的应用推广前景 关键词 :液压胀形轧辊 ;板形控制
方 面在 承 受轧 制 载荷 时 传 递所 需 要 的扭 矩 ,并 保 证轧辊 的整体 刚度 。
收稿 日期 :20 4Z 0 10一l
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3 8
塑性 工程 学报
第 9卷
3 液压 胀 形 轧 辊 的动 载 实验
研究工 作在 燕 山大 学 轧钢 实 验 室 的 四辊 轧 机 上 进行 。结合 “ 五” 国 家 重点 科 技 攻 关 项 目,研 制 九 了一 对液压胀 形 支撑 辊 ,来 代 替 原 轧机 上 的实 心 支

液压密封件可靠性分析

液压密封件可靠性分析

作者简介 : 程加栋 ( 1 9 9 O 一) , 男, 湖北 武汉人 , 武汉理工大学机 电工程学 院在 读研究生 , 工 业工程专业 。
1 7 7
E q u i p me n t Ma n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y No . 4, 2 0 1 3
题, 详情如表 1 所列。
表 1 失效分析
起因 原 材料 潜在失 效原 因 潜 在失效 后果 选 材不 当或者原 材料本 身有问题 由于材料不 满足要求 或者加 工过程 产生 气孔 、 琉 松或 添加剂超 标 f 起泄橱
物理畦 坏 : 包装不好 铁丝 、 绳子 悬挂 密 封 件 化学破 坏 : 阳光照射 靠近热 源的地方 灰尘 l 占 在密 封件上 或刮伤密 封件 密封件的 断面受损 影响密 封效果 加速糠胶变 质和 尺寸的变 化 加 速密封件 老化 过 早磨损 密封件被挤 人间 隙 摩 豢力大 、 易 发热 、 捆坏 、 爬行 射 流磨损 密封件麝损 剧烈 剧烈的释 压 密封件 顶压不 合适、 品泄精 磨损 、 气蚀 帖着磨抿 蒹境温升 大、 导致密封 材料 老化 因振动或 高压产 生泄精 密封件磨 损 。 寿命短 , 密 封件过载
0型 圈截面直径 d 2 沟槽宽度
沟槽深度 径 向压缩率
1 . 8 2 . 4
1 . 3 5 2 5 %
2 . 6 5 3 . 6
2 . 1 2 l %
3 . 5 5 4 . 8
2 . 8 5 2 0 %
5 . 3 7 . 1
4 - 3 5 l 8 %
压密 封 ( 4 0—7 0 MP a ) 、 超 级 高压 密封 ( 大于 7 0 b i P a ) 。 以密 封 耦 合 面 之 间 有无 相 对 运 动 可 以分 为 : 静 密封 和 动密 封 。 1 . 3 失效 形 式及特 点

简议管材液压胀形技术

简议管材液压胀形技术

收稿日期:2007-09-12作者简介:孙燕燕(1983-),女,山东威海人,沈阳大学硕士研究生;张海渠(1952-),男,吉林梨树人,沈阳大学教授・第19卷第6期2007年12月沈阳大学学报J OU RNAL OF SHEN YAN G UN IV ERSIT Y Vol 119,No.6Dec.2007文章编号:100829225(2007)0620013204简议管材液压胀形技术孙燕燕1,张海渠1,袁安营2,张士宏2,陈 川3(1.沈阳大学机械工程学院,辽宁沈阳 110044; 2.中国科学院金属研究所,辽宁沈阳 110016;3.哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨 15001)摘 要:系统地介绍了管材液压胀形技术,包括工艺设备、应用情况、发展趋势等,重点指出了管材液压胀形的成形关键是解决加载路径问题,同时对成形失效形式进行了分析・关 键 词:管材;内高压成形;液压胀形;数值模拟中图分类号:TG 376.2 文献标识码:A目前汽车、飞机等交通工具制造行业的竞争十分激烈,如何能在保证构件强度和性能的前提下减轻重量以达到节省材料、节约能源、降低成本和污染的目标,越来越被人们所关注・在此目标的强大推动下,一种以轻量化和一体化为特征开发出来的空心变截面轻体构件的先进塑性加工技术———管材液压胀形技术得到了迅猛的发展[1-2]・管材液压胀形是一种以液体为传力介质,利用液体压力和轴向推力的共同作用使管坯变形成为具有三维形状的零件的柔性加工技术・工艺原理如图1所示,将液体介质充入金属管材毛坯的内部,产生超高压,由轴向冲头对管坯的两端密封,并且施加轴向推力进行补料,两者配合作用使管坯产生塑性变形,最终与模具型腔内壁贴合,得到形状与精度均符合技术要求的中空零件[3]・由于管材液压胀形的成形压力高达数百兆帕,所以又称为内高压成形IHPF (Internal High Pressure Forming );它可以一次成形出截面形状沿轴线变化的复杂零件,对于轴线为曲线的零件,应先在数控弯管机上对管坯进行预弯曲,加工成近似的形状后再进行液压胀形・图1 内高压成形原理图1—管坯;2—上模;3—下模;4,5—冲头・1 管材液压胀形技术的现状和应用与传统的冲压工艺相比,管材液压胀形由于模具数量较少且能一次成形,能够节约原材料,降低成形费用;产品的成形精度高,表面质量好,刚度和强度显著提高・因此,管材液压胀形技术已经逐步成为塑性加工领域的一个研究热点,这得益于国内外许多科研机构和大型汽车、飞机制造企业的深入研究・现在,国外一些先进的汽车制造企业率先将此项技术应用于中空变截面轻量化构件的设计和制造[4-5],例如汽车的排气系统、非圆截面空心框架(如副车架、仪表盘支架)、车身框架(约占汽车总重的11%~15%)、空心轴类件、复杂管件,如图2所示・图2 在汽车行业常用的管材液压胀形件在国内,管材液压胀形技术的研究开始于20世纪90年代,近年来发展十分迅猛・许多科研机构做了大量的工作并取得了丰硕的成果・研究内容主要集中在管材液压胀形过程的有限元模拟和工艺优化[6-9],液压加载路径的研究和控制[10-12],失效形式的分析和解决办法以及成形设备的研究和开发[13-16]等方面・其中,哈尔滨工业大学从1998年开始系统地对管材液压胀形的成形机理、成形工艺和液压设备等关键技术进行了研究,并于2001年成功研制了国内首台内高压成形机・该机采用计算机控制,可以按给定的加载路径控制内压与轴向进给的关系・重点对减轻结构质量具有显著作用的低塑性铝合金材料的内高压成形进行了研究;另外,该课题组也曾对管坯液压胀形矩形截面零件进行了研究,主要考虑了加载路径对成形圆角大小的影响及壁厚沿轴线的分布规律,并得到了较为优化的加载路径・数值模拟能够准确预报成形过程中的缺陷,显示构件与模具型腔的贴模程度,给出壁厚分布状态,有利于调整加载路径(即内压力和轴向位移的匹配关系)以及分析成形缺陷,以获得令人满意的成形件・影响模拟精度的因素主要有:①管材力学性能参数的选取;②摩擦类型与摩擦系数的确定;③管坯与模具的接触算法・随着汽车工业的发展,数值模拟的应用日益广泛,并逐步融入模具CAD/CAM/CAE系统中,形成虚拟制造系统・瑞典沃尔沃汽车公司对不同加载路径的成形过程进行了模拟,预测和分析了弯曲、起皱和开裂等缺陷,获得成形极限曲线(FLC)[17];美国俄亥俄州立大学对零件设计、材料选择、预成形件设计与制造、液压胀形工艺等进行了数值模拟和实验研究[18]・在国内,华中科技大学采用自行开发的模拟软件(SMF T),对T形管挤压胀形过程进行了模拟,分析了各工艺参数对成形过程的影响,采用应变样条法建立了动力分析有限元模型,确定了挤压力、胀形力和平衡力三者之间的关系及其对胀形的影响[19]・李洪洋等对管坯在不同的加载路径下成形为方形截面的过程进行了大变形弹塑性有限元模拟,分析加载路径对工艺的影响,为工业生产提供了一定的参考依据[20]・2 管材液压胀形的工艺和设备管材液压胀形的基本原理是轴向力和内压力同时作用下的管坯成形过程,因此,合理地控制加载路径是保证成功成形的关键・如果轴向力和内压力匹配不合理,将会导致在成形过程中出现屈曲和起皱、破裂等失效现象・其中,起皱是由于内压力过低而轴向进给过大造成的,分为轻微起皱和死皱两种情况,有人把管材胀形中出现的随压力升高变形继续而最终可以消除的起皱形式称作有益皱,与之相对应的就是死皱[21];成形初期产生的轻微褶皱可以起到预先储存坯料的作用,在成形后期随着压力的升高和变形的继续而消失,这对顺利成形有益,而死皱在整个成形过程中无法消除,应尽量避免其出现・破裂主要是由于轴向进给相对较小而内压力上升过快,或是局部变形量过大超过了金属的成形极限,即使有足够的补料量也很难保证成形而不破裂・设备是工艺发展的基础・管材液压胀形设备昂贵,而且安装调试过程复杂,需要大量的人力、物力和财力才能实现,因此,虽然不少单位作过这方面的研究[13-16],但是目前关于设备方面的研究仍比较少・管材液压胀形设备包括液压机、模具系统、液压系统及超高压发生装置、数据采集和计算机控制系统,如图3所示・各系统的主要功能是:模具系统是胀形过程的工作平台;液压机为模具系统的安装提供空间并在液压胀形过程中提供所需的合模力,最大合模力由最大内压和工件的投影面积等因素决定;超高压发生装置是液压胀形系统的关键,由增压器产生胀形过程中所需的内压,输出的超高压由高压管路、轴向冲头的内孔导入管坯内腔中,并由超高压传感器检测工作内压,反馈给计算机控制系统进行闭环控制;数据采集和计算机控制系统用于采集数据,然后转化为数字量输入计算机中计算加载参数,形成对轴向进给和工作内压的闭环控制并实现优化・41沈 阳 大 学 学 报 第19卷图3 管材液压胀形设备3 目前存在的问题与展望管材液压胀形技术经过几十年的发展取得了很大的进步,对汽车的轻量化改装起到了重大的推进作用・我国在这方面虽然起步较晚,但发展很快,在成形机理、工艺发展、有限元模拟、模具和设备关键技术等方面做了大量成效显著的工作,促进了我国管材液压胀形技术的工业应用・目前管材液压胀形技术在设备和成形机理、模具设计、加载路径的控制等方面仍然有许多问题需要进一步深入研究・这也包括了我们对管材液压胀形技术发展的一些展望・(1)管材力学性能的测试方法・目前有限元模拟中使用的力学性能参数包括成形极限图(FLD)多为相应的板材的数值,而由板材到管材的加工过程中性能要发生变化,使用板材的力学性能参数会带来误差・(2)加载路径的确定・目前加载路径的确定方法,多是先通过有限元数值模拟计算得到初设加载路径,再由实验检验其是否能成功成形并验证模拟计算与实验结果的差异程度,基于正确合理的算法和参数,进行反复的计算优化修改,得到比较好的加载路线・针对不同材质、不同形状特点的构件,特别是具有多次预成形历史的构件,在加载路径的优化模拟方面仍然需要深入探讨・(3)液压胀形的在线控制・有限元模拟预测避免多次试模和返修的过程,但是不能对一次成形过程中出现的突发问题实现实时控制・设置数据采集和控制系统对整个成形过程跟踪记录数值,并且预测下一阶段的变形状态,反馈数据快速调整加载路径以避免成形缺陷的出现,使管坯始终处于可成形区・通过建立智能专家数据库,逐步实现管材液压胀形的智能控制和生产的批量化・(4)复合材料以及温、热态介质的管材液压胀形・前者是将不同材料或不同结构的管材通过连接或成形进行复合,放入模具型腔内胀形成为一个零件,进一步提高零件的整体性,减少模具数量・而后者主要是来提高那些质量轻但成形困难的合金的成形极限,例如镁合金和铝合金,多用于加工复杂零件・(5)模具和成形件的设计准则・通过实验和生产总结,逐步形成了管材液压胀形产品和液压胀形模具的全面系统的设计准则,包括截面形状、最小圆角和半径、最大减薄量、管材弯曲的近似度、预成形量及变截面过渡区的顺化情况等・4 结 论(1)管材液压胀形技术是成形空心变截面轻体构件的先进的塑性加工技术,具有良好的应用前景・然而在理论与技术方面尚有诸多需要解决的问题・(2)管材液压胀形的成形关键是解决加载路径问题・可以通过有限元数值模拟与成形实验相结合的方法进行预测分析,并通过成形设备系统的自动控制来实现・51第6期 孙燕燕等:简议管材液压胀形技术参考文献:[1]苑世剑,王仲仁.内高压成形的应用进展[J].中国机械工程,2002,13:783-786.[2]Zhang S H.Developments in hydroforming[J].Journal ofM aterials Processi ng Technology,1999,91:236-244. 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管子液压胀形工艺的缺陷分析及对策

管子液压胀形工艺的缺陷分析及对策

在实际应用中破拱效果显著 " 该装置由气缸 % 曲柄连杆 % 悬 挂板等组成 " 具体动作 ! 曲柄在料斗外气缸的推动下在一 定的范围内摆动 ! 从而带动与曲轴连杆相铰接的悬挂板
!!!!!!!!!! 作者简 介 ’ 彭 辉 %!"#$% &! 男 ! 工 程 师 ! 主 要 从 事 设 备 改 造 及 设 备 维 护
图%
液压胀形缺陷形式
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如图 $@AB 所示是屈曲缺陷 $ 它的产生是由于在胀形开 始时管件加载了过大的轴向力以及管件的初始长度太 长 $ 它在整个胀形初始阶段都有可能出现 # 一旦出现了该 缺陷成形就无法继续 $ 为避免该缺陷的产生 # 要合理控制 初始阶段的轴向加载 # 以使在胀形过程同时 # 管件长度的 减短的材料正好可以补偿胀形区截面增大所引起的厚度 变薄 $ 另外 # 在设计管坯时要注意管子外径 % 管子长度和 管厚三者之间的关系 # 可按这样的原则来确定 & 管自由长 度不超过 ! 倍的直径 #&C DE’.’ 合适的径厚比 #E.D’. F(.DGH# 如图 > 所示 $
图" 液压胀形的基本原理及过程
#
缺陷分析及对策 如图 $ # 就是通过模拟分析软件 %&’()*+, 模拟得
到的几种缺陷形式 $ 在模拟时由于模型简单 # 三维模型直 接在 %&’()*+, 中创建并 用 自 由 网 格 划 分 工 具 产生 有 限元模型 # 为了缩短模拟时间模型只取一半 # 凸模虚拟运 动速度放大 -... 倍 $ 模具视为刚体 # 凸模 % 凹模与毛坯的 摩 擦 系 数 皆 取 ./-- # 综 合 考 虑 计 算 效 率 和 精 度 使 用

液压胀形分析报告

液压胀形分析报告

液压胀形仿真加工研究报告
一、零件设计,建立加工方案
现有一圆筒形零件欲采用液压胀形成形,设计零件时注意直径不应过大,且要比凹模短一点。

零件图如下
二、坯料选材及仿真参数设定
在dynaform中导入零件图,划分网格。

再调入下模并划分合适网格,在设置中拉延中选择single action,调入push1、push2并给其划分网格,设置坯料材料为SS304,厚度为1.2mm,push1、push2的运动其力随时间变化,液压压力按时间变化,总帧数为20,应用并提交任务job submitter.
三、依据加工方案建模,装配
四、分析运算结果
坯料成型极限图如图:
若成形极限图中出现红色区域则表示在此部位易出现拉裂,若出现红色区域较大则是由于压边力过大,出现拉裂。

坯料加工过程中的厚度如图
根据图中色彩图可看出坯料的厚度变化较均匀。

坯料加工过程中的应力变化如图:
由图中可看出零件应力集中的区域,在使用或后加工处理时应注意。

坯料加工过程中的应变变化如图
坯料加工过程中的外轮廓线变化如图:
坯料加工过程中的平面应力如图:
五、模拟结论与实际加工结合,给出最优加工方案
在模拟与实际生产中此件易出现拉裂或褶皱。

拉裂是因为液压压力过大,需
减小压力。

辊磨磨辊密封设计探讨

辊磨磨辊密封设计探讨


巍 菇
表 1 旋 转 动 密 封 特性
( ) 料 致 密性 好 , 易 泄 露 介 1材 不
质; ( ) 适 当 的机 械强 度 和硬 度 ; 2有 ( ) 缩 性 和 回 弹 性 好 , 久 变 3压 永
形小 ;
旋转 动 密封 Y形 密 封 件 密 封

类 型
型式
油 封 , 形 密封 唇 机 械 端 面 密封
密 封 的 作用 一 是 防 止 泄 漏 , 二是 防止 粉尘 等 异物 进 入 。泄 露 是机 械设
型 和非 接触 型 。 由于 磨辊 转 速 较 低 ,

1 , 使 用 的轴 承 都是 大 型轴 承 。在 )其
国 内 生 产 的辊 磨 ,如 果 采 用 进 口轴 之一 左 右 , 此 轴 承使 用 的好 坏 直 接 因 影 响到 整 台设 备 的运 行 和成 本 。 由 于 磨 辊 在 高 温 高 粉 尘 环 境 下
机 械密 封 。 23 密封 材 料 . 密 封 材 料 应 满 足 密 封 功 能 的 要 求 。 由 于被 密 封 介 质 的不 同 , 以及 设
承 , 轴 承 价 格 约 占 , 则 零
间隙 ;二是 密封 两 侧 存 在 压 力 差 , 工 作 介 质 就会 通 过 间 隙 而 泄 漏 , 时外 同 界 物 质也 会 通过 间隙而 进 入 。消 除或 减 少 任 一 因 素 都 可 以 阻 止 或 减 少 泄 漏 。密封 的作 用 就是 将 接 合 面问 的 间 隙封 住 , 断 或 切 断 泄 漏 通 道 , 加 隔 增 泄 漏 通道 中的阻 力 。密 封 作用 的 有效 性 用 “ 封 度 ” 衡 量 。密 封度 可 以用 密 来 单 位 时 间 内介 质 的体 积 或 质 量 的泄 漏量 , 即泄 漏率 来 表示 。一 般来 讲 , 静 密 封 可 能 达 到零 泄 漏 , 动 密 封 就不 但

球形件液压胀形成形方案探究

球形件液压胀形成形方案探究
s p h e r i c a l c o mp o n e n t .M e t h o d s T h r e e h y d r o f o r mi n g s c h e me s we r e d e s i g n e d a n d e a c h w a s n u me i r c a l l y s i mu l a t e d b y t h e i— f n i t e e l e me n t s o f t wa r e D y n a f o r m.Re s u l t s T h e b e s t s i mu l a t i o n r e s u l t s o f t h e t h r e e s c h e me s ,t h e s i mu l a t i o n wa l l t h i c k n e s s
料 成形 质量 最优 , 端 头补 料 次之 , 无补 料 最差 。
关键 词 :液压胀 形 ; 球 形件 ;数值 模拟 ;工 艺 D OI :1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 6 7 4 - 6 4 5 7 . 2 0 1 4 . 0 2 . 0 0 1
中图分 类号 : T G 3 9 4
提 出有限元软件 D y n a f o r m, 对每种 方案进行 了数值模拟 。结果
通过模拟分析 . 确定 了各方案
最佳 模 拟 结果 , 获得 了各 方案 壁厚 分 布情 况 , 明确 了成 形 缺 陷形 式 以及 产 生 的原 因。最 小壁 厚位
di s t r i bu t i o n.a s we l l a s t h e t y pe s a n d f u nd a me nt a l s o f f a i l u r e s we r e i n v e s t i g a t e d. Th e mi n i mu m t h i ck n e s s wa s l o c a t e d i n t h e

机械维修中过盈零件的装配探究

机械维修中过盈零件的装配探究

摘 要: 在进行机械 维修 的时候 , 难免会遇到过 盈零件 的现 象。 因此 , 本 文主要 是探 究过盈 零件 的相 关原理, 归纳 其装 配原 则, 总结 归纳在进行机械 维修 时, 解决过盈零件如何装配 的问题 。 关键 词 : 机械 维修 ; 过盈零件 ; 拆装原 则; 装配方法
{ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
科技风 2 0 1 7年 5月 下
机械化工

D O I : } 0 . 1 9 3 9 2 / j . e n k i . 1 6 7 1 _ 7 3 4 1 . 2 0 1 7 1 0 1 5 7
机械 维 修 中过 盈零 件 的装 配探 究
万银龙
圣戈班 ( 徐州 ) 铸管有 限公司 江苏徐 州 2 2 1 0 0 0
用压块及套筒等工具 以生成铺垫 继而在上 面施 加外力实现孔 和轴 的配合 , 不能直接将外力施加至轴 承面上。在零件 的性 能 满足 的前提下能够在零件外表涂上润 滑剂 , 以保 证在对零件予 面。第一是 在拆装过 盈零 件的 时候务 必要选 准拆装 方 向。若 以装卸 的时候零件 不受 损伤 。在选 取对 零件进 行加热 的方式 是选用 了反方 向则会 达不 到 目标 。第 二是要 找准 着力 点。对 的时候可按照零件 的材 质予 以选择 , 以达 到零件 的过盈 配合 。 不 同形状 以及材质的过盈装配部件而 言 , 其所施 加力 的部 位也 在拆卸轴承 的时候要在 内圈加适量 的热油 以便利轴承的脱落 。 会不 一样 , 合理 的选用相应 的施 力部位 。第 三是 要配合相 应的 2 . 2 . 2滑动轴承衬套 轴 向力。因为过盈零件通常有很大压 力 , 并且 压力通 常是 若干 在对铝合 金体 中的过盈零件予 以安装 的时候 , 不 可以用笨 合力 的共 同作用力 , 故而不但要考 虑使连接部 件发生形变 的压 重工具予 以硬装 , 亦不 可用力 敲打 , 能借 助铝 合金遇 热膨胀 的 力, 还应考虑到相应 的轴 向力 , 通过 配合 使最后 的合 力方 向跟 特点在其上用 热 油抑 或是 热水 , 不过 要注 意其 温度 不 可大 于 过盈 零件的作用力趋 同同时互为反作 用力 , 整个 过程 内要 保持 1 0 0  ̄ C, 如此便可以使轴承在加热之后更 易于安装 。另外 , 在安 过盈 零件的受力均衡 , 不 能在 外部施 力 的时候 , 让过 盈零 件 因 装部分大件 的时候 即便非 常小 的过盈 量 , 运 用敲击 的手段 亦难 为受 力不均而发生 形变 和歪斜 等情 况。第 四是 运用 特定 的工 把镶嵌 于钢件 内的铜瓦 打 出来 , 加 之不可 破坏零 件 , 压 力结 构 具。因为多数的过盈零件在其安装 的时候 , 鉴于高压会 给后期 亦不能利用 , 这个时候要运用加热的手段很容易把铜瓦拆下。 的拆 卸造成不便之处 , 通 常都 要准备 特定 的工具 , 对 其予 以拆 3探究机械维修过 程中如何拆卸过盈零件 3 . 1使 运 用 专 门的 拆 卸 工 具 卸, 若是确实找不 到专业 的工 具 , 亦 可在 确保 过盈零 件安 全 的 情况下 , 对其 予 以拆卸与安装 , 不管是拆 卸抑或安装 , 均不可盲 在 对过盈 零件予 以拆卸 的时候要尽 量 的运用 较为专 业的 目的敲击及拍打 。 拆卸工具 , 这是 因为过 盈零件 有配 合 的特 殊性 , 如果 条件 不允 2 探 究 机 械 维 修 中 出 现 过 盈 零 件 如 何 进 行 安 装 的 相 关 许 , 也应该对机械零件 进行 一定 的保护措 施 , 继而再 运用其 它 问 题 工具予 以拆装 , 防止在零 件接 触面进 行乱 敲打 。如 : 若 是不 可 2 . 1轮 毂 与轴 过 盈 的 配合 用 凿 子 抑 或锤 子直 接 敲 打零 件 , 在 拆 卸 的 时 候 就 可 运 用 木 块 垫 是静力压入 的方法 , 这 个方法主要利用 的工具是千斤顶 在 零 件 上 操 作 。 3 . 2施 加 适 当的 轴 向力 和夹钳 , 借 助于轮毂 的外 径来 使 出压力 。这 个方法要 求施加 的 在拆 卸 过 盈 零 件 的 时候 要 保 证 所 施 加 的 轴 向力 适 宜 , 所 施 压力需要稳而且平 , 如果 压力 忽高忽低就会 使得配合 面遭到损 坏, 这样 就会使得连接过盈 的稳定性受 到很 明显的影响 , 另外 , 加 的不同外力合为一体 的力 的方 向可以实 现跟轴心 方 向的重 如果过盈非 常大的时候 , 机械工具就无法提 供相应的力 , 因此 , 叠抑 或平 行。要防止出现轴线外 力不均匀 的情 况 , 否则会 使得 这种静力压入 的方法在实 际应用 中其 实并 不常见。 零件歪斜 抑或塞卡等。 二是利用温差 进行装 配 的方法 。这 种方法 主要 是借 助 于 3 . 3选 取 有 效 的 拆 装 方 式 热胀冷缩 的原理 , 来不 断缩小 轴径 和孔径 问所 存在 的差值 , 在 选用合 理的拆装 手段这对 过盈零 件的拆卸 及安装 而言十 装配 的具体过程 中, 只需要较小 的力 就能够完成 。在 实际过程 分重要。若是 在机械维修的时候 予 以过盈 零件的拆卸 , 选取不 中, 利用最 多的就是 加热 的方法 , 能 够使得 温差 变化 明显 。其 适 宜的拆卸手段 , 不但会 出现不好 的拆 卸效 果 , 还会造成损 失。 实加热 的方法很多 , 有焊枪火焰烘烤进行 加热或者是 热油进行 例如 , 在拆卸 圆锥形 状过盈 零件 的时候 , 合 理的方式 是从 圆锥 煮浴加热等等 。但是 这些 加热 的温度 要根 据所使 用油 的具体 的尖端给予压力把其压 出, 抑或从底部大 口的一端把其拉 出。 4 结 语 性质来判断 , 综合考虑其实际情况 , 才能达 到预期效果 。同时 , 温差装配 的方法尤其 明显的优 势所 在 , 尤 其是对 于一些脆性材 综上所述 , 在机 械维修 的过程 中 , 过盈零 件装配 问题 非常 料所制成 的轮毂 , 更是如此 。 关键 , 要求技术 相对较 高 , 但 是并 不是不 可控制 。在 机械 的具 三是动力压入 的方法 。这个 方法 主要是借 助 于机械 工具 体构造 中, 大多承载能力都非 常好 , 且应用广泛 , 只需要将过盈 或者是 冲击 的工具来 实现的一个 装配的方法 , 经 常用于过盈情 装配技术合理应用 同时结合过盈零件拆卸 、 装配 以及 工作原理 况不太 明显或者非 常配合的地方。在具体 动力压力的过 程 中, 等, 就能够很好 的完 成整 个维修 过程 , 从 而提高机 械维修 的技 大多采用 手敲打 , 即利用手锤 的力让 轮毂进入 , 使 得连接过盈 。 术和水平 。 但是 , 这种动力压力 的方法存在局 限 , 一是敲 打力 度不好把控 , 参考文献 : 二是如果 敲打损坏后会 进入 轮毂 , 从而 损坏其过盈 部件连接 的 [ 1 ] 齐恩全 , 王跃峰 . 浅析机械维修 中过盈零件的装配[ J ] .

一种新型管材液压胀形装置的设计

一种新型管材液压胀形装置的设计

一种新型管材液压胀形装置的设计吴丛强 , 杨连发(桂林电子科技大学 机电工程学院 , 广西 桂林 541004)摘要 : 开发了一种简单实用 、可在单动压力机上使用的管材液压胀形装置 , 用于薄壁金属管材的自由胀形 、轴压胀 形和异形截面中空件的液压胀形 。

该装置不需要复杂的外部供液系统 , 通过增压活塞挤压缸体中液体的方式来为 管材成形提供液压力和轴向力 , 通过设计增压缸体和控制增压活塞的行程等来实现两个载荷的合理匹配 。

试验表 明 , 该装置结构简单 、操作方便 、工作可靠 ; 合理的载荷匹配能显著地提高管材液压胀形的成形性能 。

关键词 : 管材 ; 液压胀形 ; 加载路径 文章编号 : 100023940 ( 2009) 0120109205中图分类号 : T G 394 文献标识码 : ADesign of a ne w tub e hydro 2f orming toolWU Co ng 2qiang , YANG L i an 2fa( S choo l of Mecha n ical a n d Elect r ical Engineering , G uilin U n iver s it y of Elect r o n ic Tech n o lo g y , G uilin 541004 , China ) Abstract : A simp le a n d p r actical device wa s develop ed fo r h ydra u lic bulgin g of a t u be o n a single actio n p r ess. The f ree hydraulic b ulgi n g , t he bulging wit h a xial f eed a nd t he ma nu f act uring of hollo w p a rt s wit h va rio us shap e s f ro m t h in 2 walle d met al t ubes ca n be p erfo r m ed by t he new device . Wit ho ut t he need of co mp licat e ext er nal hydra ulic so urce , t h e inter nal h ydra ulic p re ssure a nd a xial fo rce o n t he t ube ca n be o bt ai n ed a uto matically by ext r uding t he liquid in a cylind er by a n act uating p i sto n a nd t he lo ad p at h ca n be achieved by p rop erly de signing t he cylinder a nd t he p i sto n st r o k e . The p ri mar y exp eriment al re sult s reveal t hat t h e device f eat ure s simp le st r uct ure , co nvenient op eratio n a nd relia b le w o r k , a n d t h e fo r m ing abilit y of t u be s ca n be imp r o v ed great ly under a rea s o n able lo ad p at h . K ey w ords : t u be ; h ydro 2fo r m ing ; lo ad pat h管材液 压胀 形 ( Tube H y dro 2Fo r m i n g , T H F ) 是将一定长度的薄壁金属管坯放入模具内 , 利用高压液体充入管材内腔 , 同时辅以轴向力 ( 即轴向补 料) , 使管材变 形 、充 满 模 具 型 腔 的 过 程[ 1 ] 。

一种锥面过盈连接液压法装配应用研究与实践

一种锥面过盈连接液压法装配应用研究与实践

一种锥面过盈连接液压法装配应用研究与实践【摘要】本文围绕一种锥面过盈连接液压法装配的应用展开研究,首先介绍了研究背景和研究意义。

接着详细探讨了锥面过盈连接的原理和液压法在装配中的应用,并通过实践案例分析展示了其实际应用效果。

随后对实验设计与结果进行了深入分析,同时对该装配方式的优缺点进行了对比。

在结论部分总结了研究成果,并展望了未来研究方向。

通过本文的研究,可以更好地了解锥面过盈连接液压法装配在工程实践中的应用价值,为相关领域的研究和实践提供有益参考。

【关键词】锥面过盈连接、液压法、装配、应用研究、实践案例、实验设计、结果分析、优缺点对比、研究成果、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景锥面过盈连接液压法装配是一种重要的装配技术,在工程实践中得到了广泛应用。

随着工业生产的发展,对装配质量和效率的要求越来越高,因此研究和探讨这一装配方法的应用具有重要意义。

锥面过盈连接是一种通过锥度设计实现过盈配合的连接方式,可以提高连接的承载能力和抗拉强度,是一种非常可靠的连接方式。

液压法是一种利用液体的压力传递力量的方法,具有精度高、效率高等优点,在装配领域有着广泛的应用。

将液压法应用于锥面过盈连接的装配中,可以提高装配的精度和效率,有着重要的意义和价值。

在工程实践中,锥面过盈连接液压法装配已被广泛应用于各种机械设备的装配中,取得了显著的效果。

对于这一装配方法的研究仍然存在一些问题和不足之处,需要进一步深入研究和探讨。

本文旨在对锥面过盈连接液压法装配进行应用研究和实践,为该装配方法的进一步优化和提升提供参考。

1.2 研究意义锥面过盈连接液压法装配在工程领域具有重要的实际意义。

采用液压法进行装配可以实现高效、精确、稳定的过程控制,从而提高装配质量和效率。

液压法可以实现对连接件的无损装配,避免因敲击或其他方式造成的损坏,提高了连接件的寿命和可靠性。

锥面过盈连接具有较高的承载能力和密封性能,适用于对连接件要求高度密封和承载的场合。

一种锥面过盈连接液压法装配应用研究与实践

一种锥面过盈连接液压法装配应用研究与实践

一种锥面过盈连接液压法装配应用研究与实践【摘要】本文探讨了一种新型的锥面过盈连接液压法装配方法,并分析了其原理、研究方法、实践应用案例、优缺点对比和参数优化设计。

通过初步验证实验结果,验证了该方法的有效性,并展望了未来的研究方向。

实践总结表明,该方法在提高装配效率和连接强度方面具有显著优势,具有重要的应用意义和价值。

这项研究有助于推动液压法装配技术的发展,为工程领域提供了新的解决方案。

【关键词】锥面过盈连接,液压法装配,应用研究,原理,方法研究,应用案例分析,优缺点对比,参数优化设计,实验结果,未来研究,实践总结1. 引言1.1 背景介绍液压法装配利用液压力的作用,将零件通过液压缸或者液压油进行装配,实现了更加精确、快速和安全的装配过程。

在锥面过盈连接中应用液压法装配,不仅可以提高装配效率,减少人力成本,还可以避免因为传统装配方法所导致的损坏零件的风险。

研究锥面过盈连接液压法装配的应用具有重要的意义和价值。

本文旨在探讨锥面过盈连接液压法装配的原理、装配方法研究、实践应用案例分析、优缺点对比以及参数优化设计,从而为该装配技术的推广和应用提供理论支持和实践经验。

通过本文的研究,将为提高零件装配的效率和精度提供新的思路和方法。

1.2 研究目的研究目的是通过对锥面过盈连接液压法的深入探究和分析,验证其在装配领域的可行性和优势,探讨其在工程实践中的应用价值。

通过本研究,旨在为工程技术人员提供一种新的装配方法选择,在提高装配效率的同时保证装配质量的基础上,探索一种高效的液压法装配技术,促进工程装备制造工作的科学化、自动化和智能化发展。

通过对比分析不同装配方法的优缺点,进一步优化锥面过盈连接液压法的参数设计,提高其实用性和可操作性,为今后工程装配领域的技术研究和实践提供参考和借鉴。

1.3 意义和价值锥面过盈连接液压法是一种新型的装配方法,具有重要的意义和价值。

该方法可以有效提高装配过程的效率和精度,减少人工操作中的错误率,提高装配质量和可靠性。

一种锥面过盈连接液压法装配应用研究与实践

一种锥面过盈连接液压法装配应用研究与实践

一种锥面过盈连接液压法装配应用研究与实践
在生产制造中,机械零部件的安装方式也是非常关键的一环。

其中,过盈连接液压法装配方式能够满足更高的安装精度要求,具有很高的实用性和适用性。

过盈连接液压法装配是指在套装配时,将一件物体的直径或尺寸偏小,以达到和配合物直径或尺寸偏大的要求,以及实现较高的连接精度的过盈量。

其中,过盈量越大,连接越紧固,也就越难拆卸。

该种装配方式的特点是:它可以保证安装的精度比较高,且装配速度快、方便、可控性好,能够适用于各种不同的结构和大小的套装配件。

液压法的应用可以确保安装力量的均匀分布,从而避免出现过度加力而导致零件变形、损坏的情况。

该种装配方式的实现流程如下:
1.将装配件置于液压机上。

2.应用压力使较大的套与较小的装配件相对向上移动。

3.当达到所要求的过盈量时,压力维持,使其稳定。

4.检查其连接是否符合规定的过盈量要求。

在现代装配领域,过盈连接液压法装配得到了广泛应用。

例如,在高压脉冲油泵的制造中,对于某些结构复杂、精度高的零部件,其采用过盈连接液压法装配方式,能够达到更高的安装精度和质量要求。

总之,过盈连接液压法装配是一种常见的连接方式,它能够满足各种结构、精度和尺寸的要求。

在生产制造中,将其广泛应用,不仅能够提高安装质量,减少生产成本,还可以提高生产效率和质量稳定性。

内胀锁紧式液压缸油缸装配可靠性研究周红梅

内胀锁紧式液压缸油缸装配可靠性研究周红梅

内胀锁紧式液压缸油缸装配可靠性研究周红梅发布时间:2021-08-24T05:07:06.081Z 来源:《中国科技人才》2021年第13期作者:周红梅[导读] 某产品支腿液压缸为内胀锁紧式油缸,具有承载力大、锁紧可靠、可实现任意位置锁紧的优点。

山西航天清华装备有限责任公司长治 046004摘要:某产品支腿液压缸为内胀锁紧式油缸,具有承载力大、锁紧可靠、可实现任意位置锁紧的优点。

然而,液压油缸在生产中会出现缸筒表面拉钩,油缸合格率低,为提高油缸可靠性,进行了一系列工艺技术研究。

关键词:液压缸;锁紧套;过渡套;变形1油缸工作原理内胀锁紧式液压缸,油缸结构如图1所示,缸筒与锁紧套之间为过盈配合,其工作原理为:利用内胀锁紧套与缸筒过盈配合可承载轴向力实现任意位置锁紧,通入高压油使缸筒材质弹性变形将内胀锁紧套与缸筒过盈配合变为间隙配合,然后正反腔通入压力油,实现像普通油缸一样运行[1]。

图3 工装过渡套结构示意图生变形的原因是:一方面开锁腔的高压油与反腔低压油产生的压力差所致。

为导致过渡套变形决定在过渡套上开制泄油孔。

加工后泄油孔尺寸在φ0.4~φ0.5mm范围内。

改制后工装过渡套具体结构尺寸如图3所示。

制成泄油孔后装配完成五根油缸,第六根油缸开始出现油缸拉伤现象。

针对此种现象,工艺人员进行了讨论分析,一致认为过渡套强度不够,材质较软。

3.2改进过渡套材质工装中过渡套材料为45#钢,材质较软,在装配时无法抵抗反腔与开锁腔高压油所产生的变形影响,导致过渡套屡屡发生变形,从而无法完成装配。

原工装过渡套选材45#钢,调质硬度HB250-280。

材料,根据缸筒壁厚计算公式:其中为缸筒材料要求的最小值为缸筒最高工作压力D为缸筒内径,φ200mm为缸筒材料的许用应力,,为安全系数,通常n=5。

在实际装配时,油缸反腔压力值为19MPa±2MPa,开锁腔压力为24~26MPa,因此值为9MPa。

计算可得,过渡套最小皮厚为6mm,而实际过渡套壁厚为5mm,因此不满足使用要求。

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第46卷第4期2017年8月有色金属加工NONFERROUS METALS PROCESSINGVol.46 No.4August2017液压胀形辊过盈配合密封可靠性的探讨王龙(苏州有色金属研究院有限公司,江苏苏州215026)摘要:文章结合有限元技术模拟了液压胀形辊的受压膨胀过程,分析了辊体密封的变化情况,给出了密封效果的预估与判定方法,最后通过实际制作的液压胀形辊进行了验证。

实验结果表明,密封效果的有限元分析与预期符合,相关的原则和方法具有工程指导意义。

关键词:液压胀形辊;板形控制;有限元分析中图分类号:T G333.17 文献标识码:B 文章编号:1671 -6795(2017)04-0055-041液压胀形辊液压胀形辊的辊体结构需要满足多个方面的要 求,主要包括密封性、承载能力、结构保持能力等因 素。

辊体的密封性要求是重中之重。

1.1结构液压胀形辊初期主要用于黑色金属轧机轧辊使 用,特别适用于板形的在线实时调控。

液压胀形辊其 结构如图1所示。

1-回转接头;2-芯轴;3 -辊套;4 -液压腔(油隙);-流体通道(孔道)图1液压胀形辊本体结构Fig. 1Hydraulic bulging roller body structure液压胀形辊由芯轴与辊套组成。

在芯轴与辊套 之间设有液压腔,高压液体经过回转接头由芯轴进人 液压腔。

在高压流体的作用下,辊套向外膨胀并产生 一定的凸度变形。

调整流体压力的大小(常见的控制 压力范围为0〜50MPa),能实现极平滑地改变辊套凸 度,迅速校正辊体的弯曲变形,从而实现对板形的控 制[1]。

在辊体结构上,辊套与芯轴两端在一定轴向长 度内采用过盈配合,可以实现对高压液体的密封,同时在承受轧制载荷时传递扭矩并保证轧辊的整体收稿日期:2017 -04 -24高度。

在金属板带轧制实际应用中,液压胀形辊既可以 用于工作辊,也可以用作支承辊。

对于黑色金属和有 色金属轧制过程中的板形控制均有明显的效果[2]。

1.2过盈配合结构设计要求由于胀形辊的使用要求,在满足力能传递的情况 下,还要胜任辊形调整的要求。

具体来说,需要满足 以下几个方面要求:(1)液压腔体的良好密封性。

由于胀形辊是通过56有色金属加工第46卷图2试验用液压胀形辊结构及尺寸Fig. 2 Structure and size of testing hydraulic bulging roller由于辊体为对称结构,选取任意一个轴向1/4截 面进行仿真,设置对称约束条件。

为了保证计算精度 及计算速度,过盈配合处与受力面处网格划分较密, 其余部位网格划分较为稀疏。

内部控制压力以均布 载荷形式施加于辊套及芯轴。

建立的仿真模型如图3图3仿真模型Fig. 3Simulation model通过计算,获得截面的应力和位移数据。

部分工况的仿真结果如图4所示。

从图4可以看出,过盈配合处,自端面至油腔方 向,辊套位移值从〇. 234mm 逐渐増大至0. 303mm ,应 力则先减小再回复到相同水平,应力值在172MPa 至 247M Pa 之间。

芯轴上相对位置的位移约为 -0.042mm ,即在结合压力作用下产生了压缩变形, 相应的其应力变化较小。

从位移角度看,配合面处仅仅在靠近密封腔处产 生了较设计过盈量大的位移。

从受力分布来看,辊套 在配合面受到2/ ±30M Pa 的压应力作用,可以认为 过盈配合段实现了可靠密封。

液压腔的液体压力实现辊面形状改变的。

较常见的 液体压力范围是0~50M P a 。

在这个压力范围都需要液压腔具有良好的密封性,以保证胀形辊可以正常工作;(2)过盈配合的承载能力,主要是扭矩传递能力。

工作过程中作持续性转动,传递轧机工作时所需扭矩 的同时在与带料接触面承受一定量的正压力。

也就 是说,即使在最大控制压力下,辊体能够传递额定扭 矩,辊套与芯轴在配合面能产生足够大的摩擦力,使 两者不能有沿配合面切向的相对滑动;()基于胀形辊结构保持的要求,芯轴与辊套配 合面周向不能有滑移,沿轴向两者也不能有相对 滑动。

2密封有效性判定静密封的密封机理。

静密封是依靠封闭结合面间的间隙以实现密封作用,无需考虑摩擦与磨损;密 封表面的泄漏是由密封材料性质、配合表面的加工精 度、粗糙度和压紧程度决定的。

密封是为了抑制泄漏,以保证密封面间足够的密 封比压以及工况下各元件有效地工作。

因此密封可 靠性包括气密性和强度两个方面,前者必要条件,后 者是充分条件。

对静密封而言,气密性就是保证密封贴合面上的 接触压应力大于被封介质的压力。

对液压胀形辊而 言,在工作载荷作用下(包括控制压力、径向负载及扭 矩),辊套产生弹性变形,过盈配合处接触应力沿配合 长度的分布情况将随载荷而变化。

在轴向任意截面 上,若过盈配合段存在一点的接触压应力大于油压腔 内液体压力,则可以认为整个液压腔通过该过盈配合 实现有效密封。

基于有限元方法,根据胀形辊的实际工况,建立 二维或三维模型,设定合适的边界条件,如过盈量、材 质、负荷、扭矩等进行分析求解,最终可以得到辊体各 部分的应力、位移等数据。

通过配合面各网格点的数 据可以判定在模拟的液体压力下是否良好密封。

在 笔者承担的某实验项目中,我们优先使用了有限元方 法进行模拟和验证。

3仿真及验证3.1仿真基本情况:辊套材料86C rM 〇V 7,芯轴材料为45 钢;弹性模量E =2.06G P a ;静摩擦系数卜=0. 15 ;配合 面及相关尺寸如图2所示。

过盈量8 =0.3m m 。

縫一1一o i009e第4期有色金属加工57(a)位移云图(b)应力云图图4过盈配合处仿真图像(50M P a控制压力)Fig. 4 Simulating image at interference fit (control pressure 50MPa)3.2力能参数计算根据材料力学原理[3]及国家标准[4],可以计算出 在不产生塑性变形时,过盈配合可传递的扭矩等参数。

针对上文的试验辊,对于辊套而言,采用塑性材 料,不产生塑性变形时允许的结合力为:Pfa m a x- ^ ^s a1—2其中,a = ^/ ;a为辊套无塑性变形时的最大结合力,MPa;qa为辊套直径比;d f为结合直径,mm;da为辊套外径,mm;<5S a为辊套屈服强度,MPa,取 930MPa。

.、1 — 〇2d-、对芯轴而言,Pma, = Cl,C = —^= ;式中,P f l为芯轴无塑性变形时的最大结合力,MPa;q为 芯轴直径比;d为芯轴内径,mm,此处取值为0;心为芯轴屈服强度,MPa,取345 MPa。

辊体在不产生塑性变形时,允许的巧取心…_和Pam a中较小的值。

据此,计算得出对辊套qa =5/6, a= 0. 08774651,P = 81. 604 MPa。

则可传递的最大扭矩由M•n •d,• ^ •芦计算,可承受的最大轴向力为心=p•n •d• ◊ ‘芦。

辊体可传递的最大扭矩M=384.5 kN •m,可承 受的最大轴向力F =1538.204 kN。

相关力能参数达 到了实际工况下要求的力能参数并具有一定的裕量。

3.3实物及试验结果项目团队设计并制造了一套最大控制压力为50M Pa的液压胀形辊系统,如图5所示。

测试中采用静态输送压力油的方式,由手动泵供给压力油,在此方式下,辊体静止,进油口与输油液压管直连。

通过验证,控制压力达到设计目标值50MPa时,辊体物理结构稳定,配合面在长达10h的保压后,未出现泄露,密封情况良好。

图5液压胀形辊实物Fig. 5 Hydraulic bulging roller4结论(1)适当的过盈配合能满足液压胀形辊的设计及使用需求,采用0. 3mm过盈量时,能够在控制压力为50MPa时,辊体正常工作;()在超高压状态下,可通过胀形辊配合面的接触压应力进行密封性判定。

当配合面接触压应力大于胀形辊内部液压控制压力时,即可认为实现了良好密封。

本文中,在控制压力为50MPa时,过盈配合面接触压应力为10 ~240MPa,大于控制压力,能够良好密封;58有色金属加工第46卷(3)本文通过有限元模拟,获取了在多组控制压 力下辊体的应力和位移变化数据,相关数据能够用于 辊体结构强度校核和密封有效性判断。

据此得出的 结论与工程设计实物验证一致。

参考文献[1] Hara Senri, Yamada Junzo, Hirooka Eiji, Takigawa Toshiji et al.Development of Sumitomo VC Roll System [ J ]. Sumitomo Metals, 1981, 33(3) :25 -42.[2] Yamada J. , Ono H. , Takigawa T. , Yasui E. , Nunokawa T. et al.Development of the Sumitomo VC Roll System [ J ]. Iron and Steelmaker, 1982 ,9(6) :37 -42.[]刘鸿文.材料力学[M ].北京:高等教育出版社,211 :7-101.[4] GB/T5371 -2〇04过盈配合的计算和选用[S ].Study on Sealing Reliability of Hydraulic Bulcjing Roller Interference FitWang Long(Suzhou Institute for Nonferrous Metals Research Co. , Ltd , Suzhou 215026 , China)Abstract : B a se d on sim ulationof hydraulic b udging r o lle r^s p re s s u re e x p a n sio n p ro c e s s with finite e le m e n t tec h n o lo g y , thisp a p e r a n a ly sis th e c h a n g e of th e roller s e a l, p re s e n ts th e prediction a n d d eterm in atio n m eth o d of th e se a lin g e ffe c t, a n d verifiesit with th ea ctu alhydraulic bulging roller. T h ere su ltssh o wth at th e finite e le m e n t a n a ly sis of th ese a lth e e x p e c ta tio n , a n d th erelatedprinciples a n d m e th o d s a reusefulfore n g in e erin gd e sig n.Keywords :hydraulic bulging roller; profile co n tro l; finite e le m e n t a n aly sis(上接第50页)引发设备或人身事故;6)要定期检查(一般是每隔六个月检查一次)蓄 能器的充气压力(用充气工具检查)发现充气压力降 低,必须及时补充氮气,以保证蓄能器能供给系统足 够的压力油;7)要定期检查蓄能器表面处理层和其内部的锈蚀情况,如发现问题应及时更换。

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