液壓拉力試驗(yàn)機(jī)通過兩個(gè)推力油缸拉動(dòng)主動(dòng)小車來對試件進(jìn)行拉力實(shí)驗(yàn)。兩個(gè)油缸的不同步,促使主動(dòng)小車邊輪承受巨大載荷。為保證整機(jī)在最大拉力下能正常工作,非常有必要對嚴(yán)重不同步時(shí)的偏載力進(jìn)行校核計(jì)算。
液壓拉力試驗(yàn)機(jī)
1.偏載力的計(jì)算物理模型
偏載的產(chǎn)生主要是由拉力機(jī)兩油缸運(yùn)動(dòng)不同步所造成的。在液壓拉力試驗(yàn)機(jī)中,兩推力油缸的同步由圖1所示的液壓系統(tǒng)中采用了同步閥8的同步油路來保證。由于同步閥的精度有限,會造成進(jìn)入油缸的流量不一致,而兩油缸相同,缸徑Ｄ相等,因此造成了油缸速度的一快一慢。
圖1：拉力機(jī)液壓系統(tǒng)
兩推力油缸分別在Ａ、Ｂ處通過銷軸跟主動(dòng)小車相連,見圖2。試件通過拉桿在Ｏ點(diǎn)與小車相連。
圖2：主動(dòng)小車
油缸活塞桿伸縮速度的不一致會導(dǎo)致小車有轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢,此時(shí)側(cè)輪與邊梁接觸產(chǎn)生偏載力阻止小車轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)右油缸伸出動(dòng)作比左油缸快時(shí),右油缸對小車作用力比左側(cè)大,此時(shí)小車在水平面的受力分析如圖2所示。
2.最大偏載力的分析
2.1 小車受力分析
根據(jù)圖2的受力分析,在這里假設(shè)右油缸動(dòng)作比左邊快,即Ｆ1>Ｆ2,由于小車動(dòng)作緩慢,可得出小車受力平衡公式及力矩平衡公式:
Ｆ1+Ｆ2=Ｔ (1)
Ｎ1=Ｎ2=Ｎ (2)
Ｆ1·Ｌ1-Ｆ2·Ｌ2=Ｔ·Ｌ3 (3)
式中:Ｔ———試件對小車產(chǎn)生的作用力,Ｎ;
Ｆ1———右油缸對小車作用力,Ｎ;
Ｆ2———左油缸對小車作用力,Ｎ;
Ｎ1———右側(cè)輪所受支承力,即偏載力,Ｎ;
Ｎ2———左側(cè)輪所受支承力,Ｎ;
Ｌ1———右油缸安裝銷與拉桿安裝銷的距離,ｍｍ;
Ｌ2———左油缸安裝銷與拉桿安裝銷的距離,Ｌ1=Ｌ2=770ｍｍ;
Ｌ3———兩側(cè)輪之間的距離,Ｌ3=760ｍｍ。
2.2 油缸作用力不平衡性分析
由于受同步閥精度影響,導(dǎo)致兩推力油缸對主
動(dòng)小車產(chǎn)生的實(shí)際作用力不相等,系統(tǒng)背壓忽略不
計(jì),油缸作用力與油壓關(guān)系如下:
Ｆ1=Ｐ1Ａ1 (4)
Ｆ2=Ｐ2Ａ2 (5)
式中:Ｐ1———右油缸無桿腔的油壓,ＭＰａ;
Ｐ2———左油缸無桿腔的油壓,ＭＰａ;
Ａ1、Ａ2———兩油缸無桿腔面積,ｍｍ2。
同步閥兩出口流量的壓差計(jì)算公式如下：
流量的壓差計(jì)算公式
式中：Ｑ1———通過同步閥進(jìn)入右油缸的流量,Ｌ/ｍｉｎ;
Ｑ2———通過同步閥進(jìn)入左油缸的流量,Ｌ/ｍｉｎ;
Ｃｑ1、Ｃｑ2———流量系數(shù),Ｃｑ1=Ｃｑ2;
Ａ3、Ａ4———節(jié)流口面積,Ａ3=Ａ4;
ΔＰ1=Ｐ-Ｐ1,ΔＰ2=Ｐ-Ｐ2,其中Ｐ為系統(tǒng)壓
力,由于前面已假設(shè)Ｆ1>Ｆ2,故Ｐ1>Ｐ2,ΔＰ1>ΔＰ2,同步閥進(jìn)入調(diào)整狀態(tài),設(shè)其兩出口流量關(guān)系為：
Ｑ2
Ｑ1=1+Ｓ (8)
其中Ｓ為同步閥的同步精度。
此外,兩油缸無桿腔面積相等:
Ａ1=Ａ2=Ａ (9)
綜合等式(4)～(9)可以得出兩油缸作用力的
計(jì)算式如下：
Ｆ1=[Ｔ+(Ｓ2+2Ｓ)·Ｐ·Ａ]/(Ｓ2+2Ｓ+2) (10)
Ｆ2=[(1+Ｓ)2·Ｔ-(Ｓ2+2Ｓ)·Ｐ·Ａ]/(Ｓ2+2Ｓ+2) (11)
2.3 偏載力計(jì)算
由式(3),(10),(11)可以得出偏載力的計(jì)算式
如下:
Ｎ=Ｆ1·Ｌ1-Ｆ2·Ｌ2Ｌ3=(Ｌ1/Ｌ3)×[(Ｓ2+2Ｓ)·(2Ｐ·Ａ-Ｔ)/(Ｓ2+2Ｓ+2)] (12)
從公式(12)可看出,偏載力Ｎ隨同步精度Ｓ的提高而減小,隨小車兩側(cè)輪之間的距離Ｔ的增大而減小,隨小車兩側(cè)輪之間的距離Ｌ3的增大而減小。
3.結(jié)論
拉力機(jī)偏載嚴(yán)重影響它的正常工作。分析了其產(chǎn)生的原因。通過力學(xué)分析,得出了偏載力的計(jì)算公式,為液壓拉力機(jī)整機(jī)的設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)。
同時(shí)發(fā)現(xiàn),同步精度和小車側(cè)輪間距對偏載力的大小有重大影響,設(shè)計(jì)時(shí)可以合理選擇和調(diào)節(jié)這兩個(gè)參數(shù)以減小偏載力。
來源：天氏庫力 發(fā)布日期
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