作动器试验故障分析及改进
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一
套可借鉴 的方法 ，所采用 的强度分析方法为类似产
品的设计 验证 提供了借 鉴。
参考 文献ห้องสมุดไป่ตู้：
【 １ 】 孙 占刚 ， 贾 志 宁． 内燃机 连 杆疲 劳 破 坏机 理 研究 综 述
［ Ｊ ］ ． 内燃机 ， ２ ０ ０ ６ （ ４ ） ： １ — ３ ．
Ｌ ＝２ ４５ ． ５ ｍｍ ＝０ ． ２ ４ ５ ｍ
【 ２ 】范勤， 王华林． 桥式起重机主粱结构疲劳机理分析［ Ｊ ］ ．
武汉科技 大学学报 ， ２ ０ ０ ４， ２ ７ （ ３ ） ： ２ ７ １ —２ ７ ３ ．
【 ３ 】 凌卫 宁． 钢结构 疲劳 破坏 的机理 及原 因 ［ Ｊ ］ ． 广 西水 利
水 电， ２ ０ ０ １ （ ３ ） ： ７ ３— ７ ６ ．
在实际 的加 载试验过程 中，经测量加 载力 与作动 器活塞轴 发 生 的偏 角 为 ２ ． ５ 。 。在此 条 件 下 ，当加载 １ ０×１ ０ Ｎ载荷 时 ，产 生 的 侧 向力 为 Ｐ＝１ ０ ０ ０ ０ ０×
ｔ ａ ｎ ２ ． ５ ＝４ ３ ６ ６ ． ０ ９ Ｎ Ｍ ：Ｐ ×Ｌ ＝ １ ０ ６ ９ ． ６ ９ Ｎ ・ｍ 盯 ＝Ｍ ／ Ｗ ＝２ ０ ７． ０ ２ ＭＰ ａ
安装支架之 间的间隙引起 。
根据作动器 的结 构尺寸以及加载试验 中作 动器 耳 环与加 载设备 安装支架之 间的间隙 ，计算在 加载试 验
过程 中 ，作 动器 处 于两 个 极 限 位 置 （ 伸 出和 缩 回）
时加载力 与作 动器活塞轴线形 成 的角度 最大约 为 ８ 。 ，
见 图５
在采用方案二对作动器安装进行改进后 ，重新进 行试验 ，故 障现象 消除 ，试验顺利完成 。
５ 结 论
窝槽位置 的弯 曲应力 为 ｄ ｒ ＝ Ｍ ／ 其中： 为抗弯截面 系数 ；
Ｄ为窝槽处外径 ；
作 者从设 计 、制 造 、试验等方 面分析 了某作 动器 试验故障 的原 因，并对故障原因进行 了机制分析 ，在
图 ５ 作动 器偏 移角度分析简 图
方案一 ，重 新设 计加 工 加 载试 验设 备 的安 装 支 架 。此方案 的优点是可 以彻底解决针对此作动器加载
在此 角度 下 ，作 动器承受额外 的弯矩 ，根据 相关
参数建 立作 动器 的弯矩模型 如图 ６所示 。图中的窝槽 位置 即为活塞 轴与定位面 的过渡 圆角边缘 部位 ，衬套 １ 、衬套 ２是活塞杆在作 动筒 内部的两个支点 。
ｏ ｆ Ａ ｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ａ ｓ ｔ ｏｎ ｒ ａｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ， Ｓ ｔ ａ ｎ ｆ ｏ ｒ ｄ Ｕ ｎ ｉ ｖ ， ２ ０ ０ １ ．
利用 以上方 法计 算 不 同载荷 下所 产 生 的 弯 曲应
第 １ ７期
李 锋 等 ：作动器试验故 障分 析及 改进
・１ ７ ９・
３ 作 动器 试验 故 障机 制分 析
为 了进一步定位故 障原 因 ，还需要从机制上进行
进一步定量分 析。
力 ，叠加弯 曲应力与参考应力 ，计算受侧向力时的作 动器在加载试验和压力脉 冲试验下 的疲劳寿命 。方 法与第 ２ ． １ 节 中疲 劳 寿命分 析方 法相 同，结果 Ｄ ＞ １ ，即疲 劳寿命 不满 足要求 。 通过此节分析 ，进一步明确了造成作动器试 验的 故 障原 因，是 由于试验环节 中作动器耳环与加载设 备
【 ４ 】Ｃ Ｈ Ａ Ｎ ＧＦ ｕＫ ｕ ｏ ， Ｉ Ｈ Ｎ Ｊ ｅ ｏ ｎ ｇ Ｂ ｅ ｏ ｍ． Ｓ ｍ ａ ｒ ｔ Ｐ ａ ｔ ｃ ｈ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ Ｍ ｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ Ｃ ｒ ａ ｃ ｋ Ｇ ｒ ｏ ｗ ｔ ｈ ｉ ｎ Ａ ｉ ｒ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ［ Ｒ］ ． Ｓ ｔ ａ ｎ ｆ ｏ ｒ ｄ ： Ｄ ｅ ｐ ｔ
Ｐ
试验 的问题 ；缺点是零件加工周期长 、成本较高 。 方案二 ，选用尺寸满足要求 的垫 片 ，安装在耳环 与加载设 备 安装 支架 之 间 ，从 而消 除两 者之 间 的 间 隙。此方 案的优 点是 简单 、快 速 、成本低 ；缺点是在 该作动器每次试验时都需要安装垫片 ，过程繁琐 。 由于作动器的加载试验一般是在某个阶段或某一
此基础上提 出了改进措施 ，最终有效地解决 了作动器
ｄ为窝槽处 内径 ； 为尾座 轴承到尾座端外衬套 的距离 ；
Ｐ为侧 向载荷 。
有：
Ｄ ＝３ ７． ５ ｍｍ ＝０ ． ０３ ７ ５ ｍ
ｄ ＝３ ０ ． ２ ｍｍ ＝０ ． ０ ３ ０ ２ ｍ
的试验故 障。研究 内容为类似产 品的故 障分析提供 了
４ 作动 器试 验 改进 经过 以上分析计算 ，定位 引起作 动器试验故 障的 原 因是 由于在试 验环节 中，作 动器耳 环与加 载试验设 备 的安装支架之间存在间隙 ，使得在加载过程中作 动 器活塞承受 了额外 的侧 向力 ，加速 了作动器 的疲劳损 伤 ，最终导致作动器活塞断裂 。 根据故 障原 因 ，设计 出多 种改 进措 施 来进 行 解 决 ，详细如下 ：
批次进行 ，试验间隔长 ；其次加载试验设备为通用设
图 ６ 作动筒受侧 向力 时弯矩分布 图
备 ，不便于专用改造 。因此选用方案二可有效解决此
问题 。
衬套之间 的弯矩相 等为最大弯矩 Ｍ ＝ Ｐ ｘ Ｌ
窝槽位置 的抗弯截 面 系数 为 Ｗ＝叮 『 ×Ｄ ３× ［ １一 （（ Ｄ— ｄ ）／ Ｄ）４ ］／ ３ ２
套可借鉴 的方法 ，所采用 的强度分析方法为类似产
品的设计 验证 提供了借 鉴。
参考 文献ห้องสมุดไป่ตู้：
【 １ 】 孙 占刚 ， 贾 志 宁． 内燃机 连 杆疲 劳 破 坏机 理 研究 综 述
［ Ｊ ］ ． 内燃机 ， ２ ０ ０ ６ （ ４ ） ： １ — ３ ．
Ｌ ＝２ ４５ ． ５ ｍｍ ＝０ ． ２ ４ ５ ｍ
【 ２ 】范勤， 王华林． 桥式起重机主粱结构疲劳机理分析［ Ｊ ］ ．
武汉科技 大学学报 ， ２ ０ ０ ４， ２ ７ （ ３ ） ： ２ ７ １ —２ ７ ３ ．
【 ３ 】 凌卫 宁． 钢结构 疲劳 破坏 的机理 及原 因 ［ Ｊ ］ ． 广 西水 利
水 电， ２ ０ ０ １ （ ３ ） ： ７ ３— ７ ６ ．
在实际 的加 载试验过程 中，经测量加 载力 与作动 器活塞轴 发 生 的偏 角 为 ２ ． ５ 。 。在此 条 件 下 ，当加载 １ ０×１ ０ Ｎ载荷 时 ，产 生 的 侧 向力 为 Ｐ＝１ ０ ０ ０ ０ ０×
ｔ ａ ｎ ２ ． ５ ＝４ ３ ６ ６ ． ０ ９ Ｎ Ｍ ：Ｐ ×Ｌ ＝ １ ０ ６ ９ ． ６ ９ Ｎ ・ｍ 盯 ＝Ｍ ／ Ｗ ＝２ ０ ７． ０ ２ ＭＰ ａ
安装支架之 间的间隙引起 。
根据作动器 的结 构尺寸以及加载试验 中作 动器 耳 环与加 载设备 安装支架之 间的间隙 ，计算在 加载试 验
过程 中 ，作 动器 处 于两 个 极 限 位 置 （ 伸 出和 缩 回）
时加载力 与作 动器活塞轴线形 成 的角度 最大约 为 ８ 。 ，
见 图５
在采用方案二对作动器安装进行改进后 ，重新进 行试验 ，故 障现象 消除 ，试验顺利完成 。
５ 结 论
窝槽位置 的弯 曲应力 为 ｄ ｒ ＝ Ｍ ／ 其中： 为抗弯截面 系数 ；
Ｄ为窝槽处外径 ；
作 者从设 计 、制 造 、试验等方 面分析 了某作 动器 试验故障 的原 因，并对故障原因进行 了机制分析 ，在
图 ５ 作动 器偏 移角度分析简 图
方案一 ，重 新设 计加 工 加 载试 验设 备 的安 装 支 架 。此方案 的优点是可 以彻底解决针对此作动器加载
在此 角度 下 ，作 动器承受额外 的弯矩 ，根据 相关
参数建 立作 动器 的弯矩模型 如图 ６所示 。图中的窝槽 位置 即为活塞 轴与定位面 的过渡 圆角边缘 部位 ，衬套 １ 、衬套 ２是活塞杆在作 动筒 内部的两个支点 。
ｏ ｆ Ａ ｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ａ ｓ ｔ ｏｎ ｒ ａｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ， Ｓ ｔ ａ ｎ ｆ ｏ ｒ ｄ Ｕ ｎ ｉ ｖ ， ２ ０ ０ １ ．
利用 以上方 法计 算 不 同载荷 下所 产 生 的 弯 曲应
第 １ ７期
李 锋 等 ：作动器试验故 障分 析及 改进
・１ ７ ９・
３ 作 动器 试验 故 障机 制分 析
为 了进一步定位故 障原 因 ，还需要从机制上进行
进一步定量分 析。
力 ，叠加弯 曲应力与参考应力 ，计算受侧向力时的作 动器在加载试验和压力脉 冲试验下 的疲劳寿命 。方 法与第 ２ ． １ 节 中疲 劳 寿命分 析方 法相 同，结果 Ｄ ＞ １ ，即疲 劳寿命 不满 足要求 。 通过此节分析 ，进一步明确了造成作动器试 验的 故 障原 因，是 由于试验环节 中作动器耳环与加载设 备
【 ４ 】Ｃ Ｈ Ａ Ｎ ＧＦ ｕＫ ｕ ｏ ， Ｉ Ｈ Ｎ Ｊ ｅ ｏ ｎ ｇ Ｂ ｅ ｏ ｍ． Ｓ ｍ ａ ｒ ｔ Ｐ ａ ｔ ｃ ｈ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ Ｍ ｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ Ｃ ｒ ａ ｃ ｋ Ｇ ｒ ｏ ｗ ｔ ｈ ｉ ｎ Ａ ｉ ｒ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ［ Ｒ］ ． Ｓ ｔ ａ ｎ ｆ ｏ ｒ ｄ ： Ｄ ｅ ｐ ｔ
Ｐ
试验 的问题 ；缺点是零件加工周期长 、成本较高 。 方案二 ，选用尺寸满足要求 的垫 片 ，安装在耳环 与加载设 备 安装 支架 之 间 ，从 而消 除两 者之 间 的 间 隙。此方 案的优 点是 简单 、快 速 、成本低 ；缺点是在 该作动器每次试验时都需要安装垫片 ，过程繁琐 。 由于作动器的加载试验一般是在某个阶段或某一
此基础上提 出了改进措施 ，最终有效地解决 了作动器
ｄ为窝槽处 内径 ； 为尾座 轴承到尾座端外衬套 的距离 ；
Ｐ为侧 向载荷 。
有：
Ｄ ＝３ ７． ５ ｍｍ ＝０ ． ０３ ７ ５ ｍ
ｄ ＝３ ０ ． ２ ｍｍ ＝０ ． ０ ３ ０ ２ ｍ
的试验故 障。研究 内容为类似产 品的故 障分析提供 了
４ 作动 器试 验 改进 经过 以上分析计算 ，定位 引起作 动器试验故 障的 原 因是 由于在试 验环节 中，作 动器耳 环与加 载试验设 备 的安装支架之间存在间隙 ，使得在加载过程中作 动 器活塞承受 了额外 的侧 向力 ，加速 了作动器 的疲劳损 伤 ，最终导致作动器活塞断裂 。 根据故 障原 因 ，设计 出多 种改 进措 施 来进 行 解 决 ，详细如下 ：
批次进行 ，试验间隔长 ；其次加载试验设备为通用设
图 ６ 作动筒受侧 向力 时弯矩分布 图
备 ，不便于专用改造 。因此选用方案二可有效解决此
问题 。
衬套之间 的弯矩相 等为最大弯矩 Ｍ ＝ Ｐ ｘ Ｌ
窝槽位置 的抗弯截 面 系数 为 Ｗ＝叮 『 ×Ｄ ３× ［ １一 （（ Ｄ— ｄ ）／ Ｄ）４ ］／ ３ ２