液压缸用弹簧疲劳强度分析及改进

《液压缸用弹簧疲劳强度分析及改进》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学兔兔www.xuetutu.com液压缸用弹簧疲劳强度分析及改进刘庆教，王秀君，张虹源(徐州徐工液压件有限公司)摘要：以某型液压缸用弹簧为研究对象，采用理论分析及有限元分析方法，对复杂工况下某型液压缸用弹簧进行疲劳强度分析，分析弹簧疲劳寿命与安全系数。通过仿真试验，验证弹簧参数对其性能的影响，提出改进方案，对弹簧参数进行改进，从而使弹簧的安全性与稳定性得到提升，进而提高液压缸的使用寿命。关键词：液压缸；弹簧；参数；失效液压缸(见图1)是液压系统中的执行元件，它件，又要保证液压缸行程，同时必须具有足够的强是一种把液体

2、的压力能转换成机械能以实现直线度和刚度，寿命要长，结构要紧凑，质量要轻。根据往复运动的能量转换装置l1】。在某些复杂的液压缸《机械设计手册》设计的弹簧，很难满足液压缸所处中(工作压力一般8～10MPa)，经常要用弹簧来实现复杂工况的要求，且没有可靠的方式进行验证，当活塞杆的复位功能(在液压力作用下活塞杆伸出，弹簧材料或结构受到多次重复变化的载荷作用后，在弹簧力作用下活塞杆复位)。不同于普通状况下易发生疲劳破坏圆。针对液压缸用弹簧失效(断裂、弹簧的使用，在液压缸中，弹簧受到空间限制，受力永久变形无法恢复、恢复力不足等)

3、故障，查找原比较复杂，且运动频繁，这就对液压缸用弹簧提出因，对液压缸用弹簧设计参数不合理状况进行改了更高的要求，既要保证弹簧力足以弹出运动部进，可对液压缸安全质量的提升产生重要的影响。21．弹簧2．弹簧固定杆3．缸体4．油液口5．活塞杆6．导向套7．负载图1液压缸结构简图，本文以某型全地面起重机上的液压缸用弹簧弹簧的安全性、可靠性。为例，建立液压缸用弹簧的有限元分析模型，利用1弹簧危险点分析Pro／E软件进行数值模拟，得到应力分布、疲劳寿命分布及安全系数曲线，并进行试验验证。通过对比首先，对弹簧伸缩运动过程进行分析，

4、找到弹分析试验结果与有限元分析结果，讨论弹簧参数对簧危险点，即弹簧最先破坏点的位置。弹簧受力分其使用寿命的影响，对弹簧参数进行改进，以提高析如图2(a)所示，由于弹簧丝具有升角，故在通过作者简介：刘庆教(1966一)，男，江苏徐州人，高级工程师，研究方向：液压元件及泵阀系统。一33—学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.comj型3．53．ol234辍2．5图6弹簧在循环次数为1．2e5时的疲劳损伤分布云图由图7所示弹簧在循环次数为1．0e5时的安全一一一，一一一一一一系数分布云图可知，弹

5、簧内圈位置的安全系数较■■譬低，容易发生柚破柚坏柏加，这柏与柚柚理柚论柚ll分析所得结论一致。咻8‰8gg47吕786昌试86g5验枷5验证为验证有限元分析结果与实际工况问的差异，模拟实际工况，在试验台上进行仿真试验，通过加载使液压缸进行往复运动，验证弹簧的疲劳强度及复位情况。4．1试验原理及参数通过编制程序，控制电磁阀得电、失电，实现油路供油与卸荷，从而控制液压缸进行周期性往复动作，进而实现弹簧往复运动，直到弹簧断裂为止。图7弹簧在循环次数为1．0e5时的安全系数分布云图试验台(结构、原理本文不作详细介绍)可对多个

6、液由图8所示测量点的安全系数平均值与循环压缸同时进行试验，试验数据取平均值，从而得到次数关系曲线可知，随着循环次数的增加，弹簧的更精确的结果。试验原理如图9所示，循环周期4S，安全系数逐渐减小，当安全系数降低到某一极限值前2S将比例溢流阀压力设定为8．0MPa，电磁阀得时，该变化趋势变得较为平缓，当循环次数达到电，弹簧处于全压缩状态；后2S将比例溢流阀压力1．2e5时，安全系数为1．0左右。设定为0MPa，电磁阀失电，弹簧复位。61．电磁阀2．球阀3．定值溢流阀4．溢流阀5．比例溢流阀6．液压缸图9试验原理图4．2试

7、验结果果。弹簧伸缩量(位移)测试数据如图10所示。利用LabVIEW软件编制可控、可视程序，自动由图10可以看出，弹簧的伸缩量存在动态变采集数据，通过去伪存真的数据分析，得到所需结化，也就是说，当达到一定伸缩次数后，弹簧回复力一35一学兔兔www.xuetutu.com籁2．52．0图1O弹簧伸缩行程位移图(局部)；飞：，一f；一¨r‘r·⋯·不再稳定。当试验到1．2e5次左右时，即安全系数降!Jtii!llifi：f¨一1_i为1．0左右的时刻，弹簧断裂，试验结果与仿真分析、i⋯⋯J⋯⋯··⋯⋯；J⋯⋯‘结果基本一

8、致，验证了有限元分析结果的有效性。jJJ：iIl；J’iI；ft5改进方案⋯⋯：⋯．赋frt：奇；ifJr．tlIl：捌≥≈四l隹喀针对弹簧安全性较低问题，结合弹簧所受载荷．试fq及结构特点，考虑弹簧材料的影响，经反复试验，修4008o0l20016oo2000时间，s正参数，确定如下的改进方案。目Ⅲ／1)弹簧压缩长度远小于最短∞工作∞长∞度，