WE-600A液壓萬能試驗(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。針對破壞原因，對活塞桿推拉板作改進(jìn)，效果顯著。

　　對活塞桿的破壞進(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)件在對稱循環(huán)下的疲勞極限最低，近似以對稱循環(huán)交變應(yīng)力來計(jì)算。在拉壓對稱循環(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對應(yīng)測得偏心距對應(yīng)正應(yīng)力的范圍是在對稱循環(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.

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