气动多加载力机械时效台设计.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 2 ． 2 0 1 4 d o i l O ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 4 ． 1 2 ． 0 1 0 气动多加载力机械时效台设计 杨海荣 Th e De s i g n of Pn e u ma t i c M u l t i - l o a d i n g M e c h a n i c a l Ag i n g M a c hi n e Y ANG Ha i - r o n g 常州铁道高等职业技术学校 轨道交通系， 江苏 常州 2 1 3 0 1 1 摘 要 设计了一台气动多加载力机械时效台， 该设备采用气缸驱动， 两路气压可调节回路控制 ， 可实现两种压力自由切换、 加载次数 和时间可调节以及快速换模等功能， 满足了小批量多品种产品的机械加载时效的需求。该装置的设计原理同样适用于多种压力切换 的需求， 其结构合理， 动作可靠 ， 通用性强， 在生产应用中取得了良好效果。 关键词 多功能； 气动； 机械时效 文献标识码 T H1 3 8 文献标识码 B 文章编 号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 1 2 0 0 2 7 0 3 O 前言 一 种零件需要通过多次定值加载进行机械时效处 收 稿 日期 2 01 4 1 0 1 2 作 者简 介 杨海荣 1 9 7 9 一 ， 女 ， 江苏常州 人 ， 副教 授 ， 工程硕士 ， 主要从 事 冲压及注塑模具设计与制造 的教学 和研究工作 。 理 ， 从而得到更稳定的机械性能 ， 需要设计一种机械时 效台。该时效台需要能够实现2 5 0 N和9 6 0 N的两种加 载力 ， 加载力误差为标称值的1 0 ％， 力加载的时间可调 节 ， 两种加载力可 自由切换 ， 加载次数 可 自由设定 ， 可 实现两种不 同外形尺寸工件的快速换模 。根据设计要 求 ， 采用气 动机构 比较合适 ， 缸径为 5 0 ram的气缸的输 度存在较大波动 。由图 9 可知 ， 大腔压力波动较 大 ， 主 要原因是动臂为大惯性负载， 高速起动时会造成较大 压力波动 。 8 0 7 0 6 O 5 0 4 0 3 O 2 O l 0 O 一 节流槽压降 ⋯一 主阀位移 - ， _ 6 。 - 6 4 0 2 4 6 8 0 1 2 l 4 时间 s 图 1 0 节流槽压降 l 5 0 | 00 5 O O -5 O 1 oo 1 5 O 7 三 0 2 4 6 8 1 0 l 2 l 4 时间f ／ s 图1 1 动臂运行速度 5 结论 本文对适用L U D V系统的负载补偿多路阀进行分 沂研究， 通过建立多路阀的通流面积公式并导人多体 动力学仿真软件S i m u l a t i o n X中， 搭建出完整的多路阀 仿真模 型， 并对动臂进行仿真分析 ， 分析表明多路 阀动 臂联 的设计是根据其适用 的液压缸油腔面积 比及执行 结构 的工作特性来完成的 ， 动臂联多路阀设计较为合 理 ， 但在工作过程中仍会存在一些问题。比如补油阀 设计流量和开启压力较大， 造成动臂在下降过程中存 在部分能量损失 。在大惯性起动 时 ， 会存在较 大的压 力波动 ， 造 成整机运行 的不平稳 ， 可 以通过在多路阀联 先导控制处添加进油节流控制 ， 延缓起动时间。 参考文献 【 1 】 冀宏， 王东升， 丁大力， 等． 非全周开 口滑阀阀口面积的计算 方法[ J ] ． 兰州理工大学报， 2 0 0 8 ， 3 4 3 4 8 5 1 ． 【 2 】 牛越胜， 张圣峰， 徐兵， 等． L U D V多路阀中压力补偿阀的仿真 分析『 J 1 ． 机电工程， 2 0 1 1 ， 2 8 8 9 1 4 9 1 7 ， 9 2 3 ． [ 3 ] 冀宏， 张继环， 王东升， 等． 滑阀矩形节流槽 阀口的流量系数 [ J ] ． 兰州理工大学学报， 2 0 1 0 ， 3 6 3 4 7 5 0 ． [ 4 ] 焦宗夏， 彭传龙， 吴帅， 等． 工程机械多路阀研究进展与发展 展望[ J ] ． 液压与气动， 2 0 1 3 ， 1 1 1 6 ． [ 5 ] 杨耀祥， 王露， 李胜 民， 等． 一种多路阀主阀的仿真分析研究 [ J ] ． 液压与气动， 2 0 1 3 ， 2 9 9 1 0 2 ． [ 6 ]6 王丽薇， 吕晓林． 基于I T I S i m u l a t i o n X的液压挖掘机多路阀 建模与仿真【J 】 ． 机床与液压， 2 0 1 2 ， 4 0 9 1 2 6 1 2 8 ， 1 3 4 ． [ 7 ] 彭晓， 周志鸿． 液压挖掘机 L U D V控制系统分析[ J ] ． 液压气动 与密封， 2 0 1 1 , 3 1 1 2 3 - 6 ． [ 8 】 巩秀江， 刘军， 张洪德， 等． 流量分配系统 L U D V 的应用与研 究[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 2 ， 3 2 1 2 7 5 7 7 ． 黩出 液 压 气 动 与 鼍 封 ／20 1 4爿-- 1 1 2期 出力能够满足设计要求 ， 在设计 中需要着重解决输 出 力的切换 ， 工件快速换模 ， 自动加载等问题。 l 气动机械时效台的机械设计 根据设计要求， 需要对工件进行加载， 工件是长方 体结构， 一端用于固定， 一端用于加载， 为了使固定端 便于装卸 ， 在时效台上设计了一个方形沉孔 ， 在 固定工 件时 ， 只需将工件直接放人 即可 。由于有两种不同尺 寸的工件， 根据工件的高度及长宽尺寸， 在固定方孔能 增加 了快换垫块 ， 以满足两 种工件 的互换安装 。工件 的加载是在工件 的另一端水平加载 ， 这样需将气缸水 平固定 ， 固定座和底座之间焊接连接并设计有加强筋 ， 以保证足够的强度。为了保证加载过程不破坏工件表 面， 气缸活塞杆的前端安装有尼龙压头， 起到保护工件 的作用。机械时效台设计的尽量紧凑 ， 便于搬运和安 放 ， 可以多个并排放置在工作 台面上 ， 便于操作并节省 空间。设计的机械时效 台的机械加载部分如图 1 所示 。 ] [二二 I - 决换垫块2 一 支撑底座3 一 尼龙 垫块4 一 固定座5 一 工件 6 一 尼龙压头7 ．5 0 一 缸径紧凑型气缸 图 1 机械时效台机械加载部分设计图 2 气动机械时效台的气动设计 时效台需要满足两种压力输出 ， 并能够 自动加 L N 载 ， 这样就需要气动和电气控制相结合来控制， 气路 部分 设计 有两 个调 压 阀 ， 通 过设 定两 个调 压 阀的压 力实现不同的压力输出。由于两个调压阀接到同一 个气缸上， 为了保证两个调压阀不发生干扰， 在气路 中又设计有单 向阀及专用排气阀 ， 设计的气路图如 图 2所示 。 图2气动原理 图 3 时效台的电气设计 由于电气控制的动作 比较少 ， 此处选用了转换开 关、 时间继电器、 计数器、 中继等电气件来实现电气控 制功能 。旋转转换 开关实现指定 电磁阀通 电 ， 从而满 足特定加载力 的设定 ， 通过计数器设定加载次数 ， 通过 时间继电器确定加载时间， 设计了保证安全的防误碰 串联 双按钮 开关 和急停 开关 。设计 的 电气 图如 图 3 所示 。 4 时效台的操作过程及操作注意事项 在操作前检查时效台是否漏气， 连接件是否松动， 急停开关是否正常， 是否正常上电。检查无误后， 在计 【 一 I 一 百l 一 ] 9 l {} _ l 2 I 1 I 8 l 7 1 l 2 l 3 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 2 ． 2 01 4 d o i l O ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 4 ． 1 2 ． 0 1 1 小分子气体在液压油中扩散行为的分子动力学研究 安 骥， 金 敏 ， 王 位， 孔勇 上海海事大学商船学院， 上海 2 0 1 3 0 6 摘 要 为了从微观层次上揭示气体小分子在液压系统中的扩散机理， 对小分子在液压油中的扩散溶解行为进行了分子动力学模拟。 采用分子动力学模拟软件， 模拟了不同温度下气体小分子在液压油中的扩散。结果表明， 温度越高， 扩散系数越大， 且与文献报道的 实验数据吻合较好， 说明分子动力学模拟是研究小分子在液压油中扩散行为的有效方法。 关键词 分子动力学 ； 扩散系数； 液压油 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 1 2 0 0 2 9 0 3 S t u d y o n t h e Ga s Di ff u s i o n i n Hy d r a u l i c Oi l b y M o l e c u l a r Dy n a mi c s S i mu l a t i o n ANJ i ， J I N Mi n， W ANG We i ， KONG y 0 Me r c h a n t Ma r i n e Co l l a g e ， S h a n g h a i Ma r i t i me U n i v e r s i t y , S h a n g h a i 2 0 1 3 0 6 ， C h i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o r e v e a l t h e d i f f u s i o n me c h a n i s m o f g a s mo l e c u l e s i n t h e h y d r a u l i c s y s t e m o n t h e mi c r o l e v e l ， d i f f u s i o n d i s s o l u t i o n b e h a v i o r s o f s ma l l - mo l e c u l e i n h y d r a u l i c o i l we r e s i mu l a t e d b a s e d o n t h e mo l e c u l a r d y n a mi c s ． By u s i n g the mo l e c u l ar d y n a mi c s s i mu l a t i o n s o ft wa r e ， t h e d i f f u s i o n o f s ma l l g a s mo l e c ule s wa s s i mu l a t e d i n the h y dra u l i c o i l a t d i ff e r e n t t e mp e r a t u r e s ． T h e r e s u l t s s h o we d t h a t the d i ff u - s i o n c o e ffi c i e n t i n c r e a s e s wi th t h e ris i n g t e mp e r a t u r e ， a n d the e x p e ri m e n t a l d a t a a g r e e s we l l wi th the l i t e r a t u r e ． I t i s c o n c l u d e d tha t the mo - l e c u l a r d y n am i c s s i mu l a t i o n i s an e ffe c t i v e me t h o d t o p r e d i c t the g a s d i f f u s i o n c o e ffic i e n t o f s ma l l mo l e c u l e s i n h y d r a uli c o i l ． Ke y wo r d s mo l e c u l ar d y n a mi c ； d i ff u s i o n c o e ffic i e n t ； h y dra u l i c o i l O 引言 液压油体积弹性模量是影 响系统响应速度 、 频率 和稳定性的主要参数 ， 而液压油体积弹性模量在动态 计算时却很难设定 ， 其主要原因就在于其不溶性气体 含量很难准确测量。因此， 为探究空气溶解的规律， 根 据系统需要控制液压油的体积弹性模量 ， 对气体在液 基金项目 上海市教委重点学科资助项目 J 5 0 6 0 3 和上海海事大学“ 学 术新人” 基金 Y X R 2 0 1 4 0 1 8 收稿 日期 2 0 1 4 0 9 2 7 作者简介 安骥 1 9 7 4 一 男 ， 山东济宁人， 副教授 ， 博士 ， 研究方向 液压 系统体积弹性模量控制机理。 压油中扩散规律进行微观机理研究是极其必要 的。 近年来， 随着科学技术及计算机的飞速发展， 分子 动力学 MD 模拟已逐步成为被用来对材料性质进行预 测解释的一种重要手段 。 目前已有许多领域学者利用 分子动力学来计算及解释分子扩散行为。徐辉等[2 1利 用分子动力学计算了氧气和甲烷在水中的扩散系数。 廖瑞金等 l计算了不同小分子气体在油纸绝缘系统中 的扩散系数， 并对扩散原理进行了微观解释。钟颖等 计算了小分子气体在聚叔丁基乙炔中的扩散溶解系 数。陶长贵等 研究了氧气在聚丙烯中的扩散系数及 其 与温度 的关系 。刘清芝等 介绍 了模拟过程 中分子 数 目对结果 的影 响。Hs u P J 等川 模拟解释 了多肽在水 数器上设置加载次数 ， 将转换开关拨到需要的加载档 位。将工件放人固定孑 L ， 双手同时按压两个启动开关 ， 开始加载。待加载完全结束后将工件取下 ， 之后可进 行 下一个 工件的加载 。加载工作结 束后 ， 将转换开关 拨到0 档， 操作结束。在出现紧急情况及意外时， 按下 急停开关。 在操作时效台时应遵循如下操作注意事项。在操 作过程中禁止将肢体伸人加载头与工件的空隙内， 由1 人操作机器， 禁止多人操作， 超载完全停止后方可取工 件， 超载过程中禁止触碰转换开关， 禁止其他可能造成 伤害的动作。 参考文献 【 1 】 张世亮． 液压与气压传动[ M 】 ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 6 ． [ 2 ] 机械设计手册编委会． 气压传动与控制【 M 】 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 7 ． 【 3 】 成大先． 机械设计手册[ M ] ． 北京 化学工业出版社， 2 0 0 2 ． 【 4 】 董继先， 吴春英． 流体传动与控制【 M】 ． 北京 国防工业出版社， 2 0 1 0 ． [ 5 】 邱宣怀， 等． 机械设计[ M ] ． 北京 高等教育出版社， 2 0 0 7 ． [ 6 】6 杨海荣。 气动大压紧力 自锁加载机构设计[ J ] ． 液压气动与密 封， 2 0 1 3 ， 1 1 ． 【 7 】 张友根． 油缸驱动肘杆机构合模部件开模瞬时停顿的研究 [ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 3 ， 2 ． 2 9