激振器用液压缸设计(编辑修改稿)

激振器用液压缸设计(编辑修改稿)内容摘要：

试验台主要用于减振器特性 (示功特性、速度特性等 )的试验。 为此需要模拟减振器的实车工况，为减振器试验提供各种激振。 如筒谐波、方波、三角渡、随机路面谱等。 试验台采用如下测控方案：采用微机作为主测控机，通过数据采集卡对试验系统进行测控。 试验台动作指令由主测控机发出，通过 D/A接口进入伺服控制器进行信号放大和 PID调节，然后输出电流信号，驱动电液伺服阀；电液伺服阀根据信号，使液压缸按要求的方向和速度运动；液压缸在运动的同时带动减振器运动，并分别通过位移传感器测量位移、力传感器测量阻尼力。 检测的位移信号和力信号通过适当调理分别进入数据采集卡的两路 A／ D中，然后计算机通过数 据处理得到要求的减振器特性曲线。 本测控方案采用位置反馈控制，因此位移信号还同时送到伺服控制器中。 试验台方案设计 本试验台采用伺服阀控制液压缸往复运动，直接形成激振波形。 试验台测试系统原理如图 21所示。 5 浙江科技学院毕业设计（论文） 图 21 测试系统原理图 试验台主机结构 试验台主机结构如图 22所示： 图 22 减振器测试台示意图 1 — 底架 2 — 旋转机构 3 — 夹紧块 4 — 上活动台 5 — 立柱 6 — 上固定台 7 — 调节丝杆 8 — 力传感器（ YZ101C/2T） 9 — 减振器 10 — 下活动台 11 — 下固定台 12 — 伺服缸 13 — 位移传感器（ ICF300EM） 6 浙江科技学院毕业设计（论文） 液压缸的种类选择 表 23 常见液压缸类型及种类 分类 名称 图形 说明 活 塞 式 液 压 缸 单 杆 单作用 活塞单向作用，依靠弹簧使 活塞复位 双作用 活塞双向作用，左、右移动速度不等，差动连接时，可提高运动速度 双杆 + 活塞左、右运动速度相等 柱 塞 式 液 压 缸 单柱塞 柱塞单向作用，依靠外力使柱塞运动 双柱塞 双柱塞双向作用 摆 动 式 液 压 单叶片 输出转轴摆动角度小于 30 7 浙江科技学院毕业设计（论文） 缸 分类 名称 图形 说明 摆 动 式 液 压 缸 双叶片 输出转轴摆动角度小于 150 其 他 液 压 缸 增力液压缸 当液压缸直径受到限制而长度不受限制时，可获得大的推力 增压液压缸 由两种不同 直径的液压缸组成，可提高 B 腔中的液压力 伸缩式液压缸 由两层或多层液压组成组成，可增加活塞行程 多位液压缸 活塞 A 有三个确定的位置 齿条液压缸 活塞齿条带动小齿轮，使它产生旋转运动 8 浙江科技学院毕业设计（论文） 根据 主要内容与基本要求： 1 最大激振力 23kN 2 激振频率范围 ~18Hz 3 行程范围 +/100mm 4 最大速度 1m/s 5 可实现正弦、随机振动等试验 根据设计要求，因为行程范围在 +/100mm，而 柱塞式液压缸是一种单作用式液压缸，靠液压力只能实现一个方向的运动，柱 塞回程要靠其它外力或柱塞的自重 ，无法满足设计要求，其余几种同样无法满足设计要求或结构过于复杂，故选定用液压缸为活塞式液压缸。 而活塞式液压缸分为单杆与双杆，设计要求满足正弦、随机振动，故选择单杆双作用活塞式液压缸 .如图 23所示 图 23 液压缸示意图 9 浙江科技学院毕业设计（论文） 第三章 液压缸的主要部件设计 液压缸的主要尺寸参数包括液压缸的内径 d、外径 D、壁厚  、缸的长度 L、活塞杆直径ld。 主要根据液压缸的负载、活塞运动速度和行程等因素来确定上述几项 参数。 液压缸工作压力的确定 液压缸要承受的负载包括有效工作负载、摩擦阻力和惯性力等。 液压缸的工作压力按负载确定。 对于不同用途的液压设备，由于工作条件不同，采用的压力范围也不同。 设计时，液压缸的工作压力可按负载大小及液压设备类型参考表 3表 32来确定。 表 31 各类液压设备常用的工作压力 (单位： MPa) 设备类型 一般机床 一般冶金设备 农业机械、小型工程机械 液压机、重型机械、轧机压下、起重运输机械 工 作压 力(MPa) 1～ ～ 16 10～ 16 20～ 32 表 32 公称压力和内径参考表 初定液压缸工作压力为 25Mpa。 缸筒设计 液压缸行程 L选为 250mm，因设计要求是 200mm。 若负载特性较明确，则按最大功率传输条件（ pL≤ 2/3ps），可确定活塞最小理论有效面积为  103m2，则活塞杆直径为 42mm，考虑到功率损失，并依据液压手册选缸内径为 D=63mm，活塞杆直径 ld =50mm，则实际最大有效面积为 Ap= 310 m2。 活塞最大速度为 1m/s。 则确定液压缸行程为 300mm，设计该液压缸为等速等行程的双活塞杆液压缸，缸筒内径 D=63mm，活塞杆直径 ld =50mm，最大激振力 23KN，额定压力 P=25Mpa，属于高压油缸。 缸筒结构、材料选择及性能要求 根据设计要求，该液压缸的激振频率范围为 ~18HZ，需要承受较大的冲击负荷，属10 浙江科技学院毕业设计（论文） 于中型缸。 故缸筒结构选用法兰连接。 一般要求材料有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒还要求有良好的焊 接性能。 根据液压缸的参数、用途选用 35号钢，机械预加工后再调质处理。 要求： 1有足够的强度，能长期承受最高工作压力及长期动态试验压力而不致产生永久变形。 2内表面在活塞密封件及导向环的摩擦力作用下，能长期工作而磨损少，尺寸公差等级和形位公差等级足以保证活塞密封件的密封性。 3缸筒还要求有良好的可焊性，以便在焊接上法兰或管接头后不至于产生裂纹或过大的变形。 液压缸壁厚的确定 当液压缸壁厚  大于缸径 D 的 101 倍时即  10D 时 ,按壁厚公式计算 ）（ ][ ][2  ppD  (31) 当液压缸壁厚  小于缸径 D 的 101 倍时 ,按薄壁筒公式计算 ][2 pD (32) 式中 p —— 液压缸最大工作压力（ MPa） [ ]—— 许用应力（ MPa）， [ ]= nb ，其中， b 为材料强度极限， n 为安全系数，通常限 n =～ 5。  —— 缸筒壁厚（ mm） ,35 号钢的强度极限 b =540MPa，对于液压激振器而言，属于高压工况，故取 n =5，对应的 [ ]= 5/540 =108MPa。 由于课题所设计的是双活塞杆液压缸，故最大压力为系统压力 p =25MPa，应 用公式（ ），可算得壁厚约为 ，综合考虑后取壁厚  =10mm。 缸筒外径 1D =83mm 验算： 对最终采用的缸筒壁厚应进行以下的验算 额定压力 PN应低于一定极限值，以保证工作安全  21D DDPN s   ( MPa ) (33) 或 11 浙江科技学院毕业设计（论文）  441221 DDDDPN s  ( MPa ) (34) 同时 额定压力也应与完全塑性变形压力有一定的比例范围，以避免塑性变形的发生，即   rLPPN  ( MPa ) (35) 此外，尚需验算缸筒径向变形 △ D 应处在允许范围内   vDD DDEDPD r 221 221 ( m ) (36) 变形量 △ D 不应超过密封圈允许范围 最后，还应验算缸筒的爆裂压力 PE DDP bE  ( MPa ) (37) 也可用费帕尔 (FAUPEL)公式 DDP bbE 1lg)2(   ( MPa ) (38) 计算的 P。