垫板钻孔用气动夹具设计.pdf

液 压 气 动 与 密 --．-． 12 0 1 5- r -- 3 1 0 5期 d o i l O ． 3 9 6 9 4 ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 5 ． 0 2 6 垫板钻孑 L 用气动夹具设计 张蜀红 新疆轻工职业技术学院， 新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 2 1 摘要 随着铁路货车车辆的高速行驶 ， 货车上下心盘成为车辆的重要连接受力部件之一， 心盘的质量与货车配件的疲劳、 损坏有直 接的关系， 针对心盘顶板使用中存在的问题， 结合车间实际情况， 研制了一种新型气动夹紧装置， 投入使用后取得了预期的工作、 经济 和安全效果 。 关键词 气动； 夹具； 设计 中图分类号 T H1 3 8 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 5 0 0 7 4 - 0 3 De s i g n o f P n e u ma t i c F i x t u r e f o r P l a t e Dr i l l i n g Z HANG S h u h o n g Xi r o i a n g L i g h t V o c a t i o n a l a n d T e c h n i c a l C o l l e g e ， Wu l u mu q i 8 3 0 0 2 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Wi t h the d e v e l o p me n t o f h i g h s p e e d r a i l wa y f r e i g h t c a r t r u c k ， l o we r h e a r t d i s k h a s b e c o me o n e o f t h e i mp o r t a n t c o mp o n e n t s o f v e - h i c l e c o n n e c t i n g s t r e s s ， f a t i g u e d a ma g e ， t h e r e i s a d i r e c t r e l a t i o n s h i p b e t we e n t h e q u a l i t y a n d t h e t r u c k a c c e s s o r i e s c e n t e r p l a t e ， a i mi n g a t t h e e x i s t e d i n c o r e p l a t e r o o f p r o b l e ms i n u s e ， c o mb i n e d wi t h the a c t u a l s i tua t i o n o f t h e wo r k s h o p， h a s d e v e l o p e d a n e w t y p e o f n o v e l p n e u ma t i c c l a mp i n g d e v i c e ， p u t i n t o u s e a n d a c h i e v e d the d e s i r e d wo r k ， s a f e t y a n d e c o n o mi c e ffe c t ． Ke y wo r d s p n e u m a t i c ； fix t u r e ； d e s i g n O 前言 在我 国铁路经过几次大提速 以后 ， 铁路货车车辆 在高速行驶中， 由于牵引、 制动所造成的冲击力、 撞击 力随之加大， 车辆零部件的磨损在逐步加大， 对车辆上 下心盘螺栓造成松动、 切断的现象也普遍存在， 并严重 危机到行车安全n 。由于车辆的车体与走行部是通过 心盘互相配合形成的一个整体 ， 因而 ， 此时的上下心盘 就成为车辆 的重要连接受力部件之一。而位于货车上 下心盘垫板是 车辆 的主要承载件 ， 在车辆运行 中受到 车体的垂直力、 横向力和纵向力的作用， 因此其质量是 极其重要的。心盘垫板质量的优劣 ， 与货车配件的疲 劳、 损坏有直接关系， 也是引起滑动轴承轴瓦端磨而发 生热轴故障的重要原因。 1 心盘垫板存在 的问题 心盘垫板装车运用后， 受自然干缩和车体静、 动载 荷的作用 ， 绝大部分发生缩变及破损， 给车辆运用带来 许多不良后果， 在传递车体垂直载荷时， 由于心盘垫板 产生缩变 ， 使得旁承游问变小， 或者完全压死 ， 影响转 向架的灵活转向。车辆不能顺利通过曲线， 在传递车 体纵向力时， 心盘与摇枕问产生纵向冲动， 增加了车辆 收稿 日期 2 0 1 5 一 叭一 2 l 作者简介 张蜀红 1 9 7 1 一 ， 女 ， 四川邛崃人， 副教授 ， 硕士， 主要从事机 电专业的教学与研究工作。 7 4 纵向冲击力 ， 会发生上、 下心盘脱壳 ， 转向架无法定位 等现象圜 。 在车辆检修过程 中， 心盘垫板破损变形量较大 ， 心 盘螺栓丢失、 松动现象 比较普遍 ， 要解决这类问题， 就 必须更换新 的垫板 ， 要更换上下心盘垫板 ， 就要使用摇 臂钻床对上心盘及下心盘垫板上的 8 个 2 3 ． 5 的孔进行 钻孑 L ， 而乌鲁木齐西车辆段车间钻床原有夹具采用人 工 拧紧螺栓定 位 ， 板材变形严 重 、 同时受 到人 力 的限 制 ， 很难达到精确定位。钻床原有夹具采用一条螺栓 人工拧紧定位 ， 需耗时1 5 m in 左右， 劳动强度高， 工作效 率低下。随着检修车辆任务增加、 检修车型复杂造成 心盘需求数量增加 ， 钻床利用率增大， 原有夹具已经不 能满足生产需求。需要研制一种新的夹紧装置来提高 工件夹紧的稳定性、 可靠性 、 安全性， 从而提高生产效 率 ， 减轻劳动强度 。 2 原有夹具使用中存在的问题 1 旧工件在电焊加修过程中产生变形 心盘损坏多表现为裂纹、 断裂、 磨损 、 偏磨、 碾堆、 麻状锤击坑变形等， 磨耗主要发生在上、 下心盘的平面 接触面 ， 及 圆柱面接触 面 、 凸缘根部的 圆周处 ， 偏磨 发 生在上 、 下心盘平面接触 面及 圆柱 面的接触 面上p 】 ， 由 于上下心盘孔径磨耗 ， 对心盘进行焊接修复 ， 焊修后热 胀冷缩产生变形， 造成压板无法压紧， 定位不准。 2 剪板机剪裁中变形 Hyd r a u l i c s Pne u ma t i c s Se a l s ／ No ． 05． 2 0 1 5 板材经过剪板机剪裁后造成边缘变形 ， 剪裁 的材 料越厚， 条宽越小的， 板材变形就越严重 ， 将剪裁后的 板材进行安装， 严重影响了零件的准确定位。 3 钻孑 L 的辅助步骤繁琐 车间使用的是Z 3 0 6 3 型摇臂钻床 ， 钻床原有夹具 操作起来步骤多 ， 工人 的劳动强度大 ， 效率低 。下表对 钻床工作的5 个辅助步骤占用时间的频数做了统计， 由 表 1 可见 ， 在钻孔前拧紧螺栓定位时间耗时较多。 表 1 5个辅助步骤占用时间的频数 序工作辅助步骤 所用时间 累计时间频率累计频率 号 去除钻床钻孔时间 m i n ra i n ％ ％ 4 加工效率低， 造成 占地面积大 工人每次钻孔加工工件的数量为3 5 块， 工作效 率低 ， 造成了上道工序工件的堆积。 5 采用螺栓紧固， 夹具落后 车间使用的Z 3 0 6 3 型摇臂钻床的夹具一直沿用8 0 年代的工具 ， 即用螺栓固定， 工艺标准沿用原来的老标 准没有改进 ， 夹具落后 ， 夹紧力不够严重影响零件的精 度 ， 且现配夹具不适应批量生产。 3 改进措施 改进前完成钻床的辅助工作有7 个步骤， 即上料、 工件对正、 上压板 、 拧紧螺栓、 钻孔后拧松螺栓、 取下压 板和下料 ， 这七个步骤所需 时间大约为 3 4 m i n ， 现设计 一 种新型气动夹紧装置， 将上压、 拧紧螺栓、 钻孔后拧 松螺栓合并到一起， 大大节约了时间， 提高了效率。 1 气动夹紧装置作用力计算 1 夹紧风缸 见图1 勾贝 鞲鞴 推杆压力计算 乌西车辆段打风室的风压为7 0 0 千帕 k P a ， 夹紧风缸 2 5 4 2 5 4 气 旋 式制 动 缸 的活 塞直 径 D为 2 5 4 mm即 0 ． 2 5 4 m。则勾贝 鞲鞴 推杆产生 的压力 |P p D ／ 2 2 订 7 0 0 1 0 3 0 ． 2 5 4 2 2 x 3 ． 1 4 3 5 4 5 1 ． 5 牛 N - 3 5 ．4 5 千牛 k N 。 2 气动夹紧装置夹紧力的计算。如 图2 所示为气 动夹紧杠杆作用原理示意图。由上面计算可知 勾贝 鞲鞴 推杆产生的压力为p 3 5 ．4 5 千牛 k N ， 根据杠杆 的作用原理可以得到 p 厶 F x L ， ， 由于工件大小、 厚薄 不一样， 所以动力臂和阻力臂随着工件的厚薄而变化 ， 假 设 某 一 工 件 在 夹 紧 的状 态 下 ， 测 得 的 动 力 臂 2 7 ram， 阻力臂 L 3 6 m m。由杠杆平衡原理得 35 ． 45 x2 7Fx3 6 则 F 3 5 ． 4 5 2 7 ／ 3 6 2 6 ． 5 9 k N 。 厶 3 6 mi l l L 2 2 7 mi l l 幽 图1夹紧风缸 图2气动夹紧杠杆作用原理示意图 2 气动夹紧装置的制作 根据风缸压力传递作用原理及杠杆作用原理， 研 制出Z 3 0 6 3 型摇臂钻床气动夹紧装置的组合及分配件 实物图如 图3 所示 。 图 3 Z 3 0 6 3 型摇臂钻 床气动夹 紧装 置 Z 3 0 6 3 型摇臂钻床气动夹紧装置由7 个主要型配 件组成。即夹紧风缸 2 5 4 2 5 4 气旋式制动缸 、 勾贝 鞲鞴 推杆 、 固定杠杆支点座 、 夹具 根据工件分大 小 、 移动杠杆 、 可调式固定杠杆 根据工件分大小 及 风压表。工件的夹紧力主要是通过段内打风室提供的 风压 7 0 0 M P a 通过夹紧风缸 2 5 4 x 2 5 4 气旋式制动缸 的活塞传递到勾贝 鞲鞴 推杆 ， 然后通过杠杆作用传 递至工件这样一个力的传递过程 ， 最终实现了工件的 夹紧定位。 4 取得的预期效果 1 提高了工作效率。使用此装置后省去了装卡 夹具时间， 一次工作的全过程由以前的5 5 m i n 含钻孔 2 1 ra i n 减低到 3 9 m i n ， 生产效率提高接近 1 倍 ， 同时也 大大减低了职工的劳动强度。 2 提高了经济效率。采用新研制的气动夹紧装 置后， 一次加工有原先的5 块提高到8 块。一天可以加 工 8 O 块心盘垫板 ， 多加工 了4 5 块 ， 每块按 6 O 元计算 ， 每 天 即可多产生效益 2 7 0 0 元 ， 一年按 2 0 0 个工作 日计算 ， 就多创造产值 5 4 万元 。 7 5 液 压 气 动 与 密 封 ／2 O1 5年 第 0 5期 d o i l O ． 3 9 6 9 4 ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 5 ． 0 2 7 液压齿轮泵 中O形圈密封机理和选用 周亚东 合肥长源液压股份有限公司， 安徽 合肥， 2 3 0 0 1 1 摘要 该文对液压齿轮泵中的0形圈的密封机理进行了简要分析， 并给出0形圈选用时的一些注意事项。 关键词 液压齿轮泵； 0形圈； 密封机理 ； 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 5 0 0 7 6 0 2 Se a l i n g M e c ha n i s m a n d Us e o f O r i n g f o r Hy d r a ul i c Ge a r P ump Z HOU Y a d o n g He f e i C h a n g y u a n Hy d r a u l i c s C o ． ， L t d ． ， He f e i 2 3 0 0 1 1 ， C h i n a Abs t r a c t T h i s a r t i c l e s i mpl e a n a l y s i s s e a l i n g me c h a n i s m o f 0- r i n g wh i c h u s e d i n Hy d r a u l i c Ge a r P u mp ， a n d g i v e s S O I T I C n o t e s o f h o w t o c h o o s e O r i n g ． Ke y wo r d s h y dr a u l i c g e a r p u mp ； o r i n g ； s e a l i n g m e c h a n i s m 0 引言 液压传动是 以有压流体为工作介质进行能量转 换、 传递和控制的一种方式。液压齿轮泵是液压传动 系统中的能量转换元件， 广泛应用于工程、 矿山、 叉车 等机械中。 液压齿轮油泵动、 静态密封均常使用 动态密封有 旋转机械密封、 橡胶唇形密封； 静态密封有垫片、 O形密 封 圈和密封剂等。液压齿轮泵最常用外密封 内压 为 0形圈密封， 密封边界大多是一个平面类环形端面。 1 密封与泄漏 密封严格意义的说只是一个程度问题 ， 它永远不 是绝对的， 密封技术所能解决的问题也只是防止或减 少泄漏。从物理意义上讲 ， 并不存在绝对的密封 ， 任何 间隙， 尽管很小 ， 都允许液态分子在两个方 向上有通 收稿 日期 2 0 1 5 0 2 1 2 作者简介 周亚东 1 9 8 3 - ， 男， 安徽合肥人 ， 助理工程师 ， 学士， 研究方 向为液压产品开发与研究 。 3 提高了安全效率。采用该气动夹紧装置后， 由 于风压产生较大的夹紧力， 实现了配件的精确定位和 工艺孑 L 加工精度 ， 为车辆的安全运行起到了质量保证。 参考文献 [ 1 11 陈增瑞． 关于更换车辆心盘垫板材料的建议[ M】 ． 铁道车辆， 1 9 8 0， 1 1 ． [ 2 】 李师军． 货车心盘螺栓松动的原 因分析及改进建议[ J 】 ． 铁道 车辆， 2 0 0 4 ， 1 ． 7 6 道 ， 即 口语上 的泄漏 。液压系统 中最多的泄漏模式 是 由压力流引起的， 以滴出或流出的液体出现。 各种各样的密封系统中， 密封间隙的形式和尺寸 变化很 大 ， 密封界 面 的膜厚 范 围从 0 ． 1 m左右 到 l r n m 。在接触式密封中， 密封间隙是很小的， 密封界面 相对滑动时 ， 密封界面 的动态流体膜形成 ， 这种动态流 体膜厚通常为 0 ． 1 ～1 m， 即与密封界 面的粗糙度和不 平 度 相 当 。 由 于 油 分 子 大 小 不 大 于 l n m左 右 0 ．0 0 1 m ， 流体分子相对最薄的动态膜依然很小 ， 泄 漏也就不可避免 的存在 。 2 0形圈密封机理与选用 2 ． 1 密封机理 液压齿轮油泵 中 0形 圈封被广 泛使用 ， 材料多为 橡胶 从流体密封角度来分析密封机理时也可以称为 弹性体 ， 它具有以下的优点 ①低弹性模量E和大断 裂伸展率 1 0 0 ％或 更高 ， 即橡胶适 应性 能强 ， 初 始安 装后接触应力保持在可接受范围； ②具有接近0 ．5 的理 论极限的高泊松比 ， 反映橡胶本质不可压缩性； ③低 【 3 】 戴淑红． 货车心盘损坏的原因及改进建议 铁道机车车辆 工人， 2 0 0 3 ， 1 ． [ 4 1 张进德， 齐鹏举， 房洪璐． 锻钢心盘实验研究与开发[ J ] ． 铁道机 车车辆， 1 9 8 4 ， 4 ． [ 5 】 李伟． 货车心盘存在的问题及改进建议『 J ] ． 机械管理开发 ， 2 0 0 4 ， 5 ． [ 6 ]6 史卫． 货车心盘检修 中存在 的问题及对 策[ J 】 ． 铁道车辆 ， 2 0 0 3 ， 5 ． 【 7 ] 韩建民 ， 等． 铁路货车心盘材料的耐磨性研究『 J 1 _ 摩擦学学 报， 2 0 0 4 ， 1 ．