電液比例控制試驗機主機的改造

王兵

摘 要： 電液比例控制試驗機是一種具有優良的性能和較好的經濟性的一種試驗機，本設計主要完成了主機的設計計算。 主機為立式框架結構，給試驗機用兩根立柱支撐橫梁和工作臺。這種結構簡單、輕巧符合設計要求。

關鍵詞：試驗機 電液比例 千斤頂

中圖分類號：TM3 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）04-0303-02

一、機架的設計

千斤頂電液比例控制試驗機的主機為立式框架結構，選用二立柱結構，二立柱支撐上下兩個合架。液壓缸坐在上臺架上，下臺架兩側有兩塊焊接鋼板支撐，下臺架下面放有整個油源。這種結構簡單、美觀，符合經濟性要求。

在機器（或儀器）中支承或容納零件或部件的構件稱之為機架。

1.機架設計的準則及要求

1.1機架設計準則

機架正常工作的前提主要應保證剛度、強度及穩定性。

1.1.1剛度

評定大多數機架工作能力的主要準則是剛度。在機床中剛度決定著機床生產效率和產品精度；在齒輪減速器中，箱體的剛度影響了齒輪的工作性能和嚙合精度；機架剛度直接鋼板的精度和質量。

1.1.2強度

在機械零件的設計中，即使是承受應變力的零件，在按疲勞強度進行設計的同時，還需要根據受載過程中作用次數很少而數值很大的峰值載荷做靜應力強度校核。

1.1.3穩定性

機架受壓彎結構及受壓結構都存在不穩定的問題。機架穩定是保證機架正常工作的前提，必須加以校核。

1.1.4對于機床、儀器等精密機械還應考慮熱變形。

熱變形將直接影響機架原有精度，從而使產品精度下降。

1.2 機架設計的基本要求

a.在機架強度和剛度的符合要求的前提下，重量應要求輕、成本低。

b.抗振性能好。

c.噪聲小。

d.熱變形不能影響精度。

e.結構合理要，加工工藝性能要好，便于機架零件的加工。

f.機架的結構便于安裝調試與維修。

g.導軌面受力合理、耐磨性良好。

h. 造型好。

2.機架的材料

材料的選用，主要是根據機架的使用要求。多數機架形狀較復雜，故一般采用鑄造。由于鑄鐵的鑄造性能好、價廉和吸振能力強，所以應用最廣。

經分析，鑄鐵符合千斤頂試驗機機架的設計要求。

3.機架的彎矩圖 機架受力如圖3-1（a）所示

（1）由靜力平衡方程 （3-1）

得 見圖3-1（b）

（2）畫出豎直方向彎矩圖

將B點定為原點則：

0

l/2

同時豎直桿AB，CD也受到彎矩，彎矩圖如圖3-1（C）所示。

將以上各彎矩圖以代數和的形式疊加后如圖3-1（f）所示，由此可得P點彎矩最大。

4.立柱的設計

立柱是支架的承壓機構，它長期處于高壓受力狀態，它除應具有合理的工作阻力和可靠地工作特性外，還必須有足夠的抗壓、抗彎強度、良好的密封性能，結構要簡單，并能適應機架的工作要求。

立柱主要參數確定 支架承受的理論支護阻力 （3-4）

式（3-4）中：

—支架的理論支護阻力，KN

—支護面積

—支護強度

立柱的長度=試驗空間+橫梁厚度+工作臺厚度+余量 =800+180+120+200 =1300mm

立柱直徑暫取

立柱的伸長度

桿部螺紋采用M56×2的螺紋

5.橫梁的設計

橫梁兩端分別受力100KN，長a暫取980mm，寬b暫取160mm，高h暫取180mm，取 ，材料為Q235A，彎曲許用應力，（3-5）由式（3-5）可得 故滿足強度要求 1.6工作臺的設計 工作臺尺寸的確定和工作臺與橫梁中心部位彎曲最大： a暫取21 b暫取1200mm，高h暫取120mm，取，材料為Q235A，彎曲許用應力 （3-5）

帶入數值得：

故滿足強度要求

二、驅動機構

1.千斤頂受力分析 （4-1）

（4-2）

（4-3）

根據螺旋傳動公式： （4-4） （其中 為螺桿中徑 為螺桿升角 為當量摩擦角 ）

得

取 f=0.15

則

所以

2.選擇電動機

首先確定千斤頂升起的速度不能太快，初步確定螺桿的每分鐘轉數為60r，所需要的電動機輸出功率為

初步確定選用臺州市通宇變速機械有限公司出產的R系列斜齒輪減速機，型號為R37FY801—4M1。

3.聯軸器的選擇

聯軸器屬于機械通用零部件范疇，聯軸器主要用來連接軸與軸，以傳動運動與轉矩，在高速重載的動力傳動中，有些聯軸器還有緩沖、減振和安全裝置的作用。

根據軸孔直徑選用YL4凸緣式聯軸器（GB5843—86），該聯軸器不具備徑向、軸向和角向補償功能，剛性好，傳遞扭矩大，結構簡單，工作可靠，維護簡便，適用于兩軸對中角度良好的一般軸系傳動。

4.浮動油缸的選擇

液壓缸在液壓系統中的作用是將液壓能轉變成機械能，使機械實現直線往復運動或小于360度的往復擺動運動。利用其特點實現前面所選電動機的固定，使其既能在動載試驗中通過聯軸器，傳遞到雙向螺紋后在動載上升過程中實現電機的固定，防止其振動，又能在靜載試驗中代替人力，使其改變支撐高度。

油缸所受的外力主要來自于減速機電機大體估計其產生的力F=2000N.

初算油缸面積 A= （4-7）

設備最大工作壓力 就基本上為系統小泵工作壓力28Mpa

得A=7.14cm2 ，A= /4，D=9.54cm

由計算所得的D，按液壓手冊內徑系列GB2348-80圓整到D=10（因為標準直徑可以較容易的選擇標準密封件。

缸體的長度等于活塞的行程與活塞的寬度之和，還要考慮端蓋的長度。

缸體長度L=200+8+32=240cm

油缸的材料選擇：缸筒：熱軋無縫鋼管 活塞：45鋼（調質）

參考文獻

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[2]牛占海，王宏武，對電液比例控制系統的綜述，機械研究與應用，2004（12）

[3]盧長耿，李金良， 液壓控制系統的分析和設計，煤炭工業出版社，1991

[4]濮良貴，紀明剛，機械設計，高等教育出版社，2006.5