偏心缩套液压缸界面压力模型及有限元分析

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1、2014年10月机床与液压Oct．2014第42卷第19期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．42No．19DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．19．030偏心缩套液压缸界面压力模型及有限元分析张于贤，刘彬彬，王红(桂林电子科技大学，广西桂林541004)摘要：为了研究偏心缩套缸体的界面应力分布规律，建立了偏心缩套缸体的数学模型，通过工程实例计算与有限元结果对比，结果表明缸体界面压力模型理论值与有限元计算值相吻合。此外，由此数学模型可知偏心缩套缸体界面压力均沿圆周分布不均，且呈减小趋势。关键词：偏心；缩套缸体；界面应力；数学模型；有

2、限元中图分类号：V245．1文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)19—113—3FiniteElementAnalysisandModelingofInterfacialPressureofShrink-fitCylinderwithEccentricityZHANGYuxian，LIUBinbin．WANGHong(GuilinUniversityofElectricTechnology，GuilinGuangxi541004，China)Abstract：Forstudyingtheinterfacialpressuredistributionregular

3、ityofshrink—fitcylinderwitheccentricity，themathematicalmodelaboutinterfacialpressureofshrink-fitcylinderwitheccentricitywasestablished．Thetheoreticalvalueofthemathematicalmodelwasidenticalwiththedataoffiniteelementanalysis(FEA)bycomparingtheresultthatbasedonanactualprojectwiththatofFEA．Beyond

4、that，itisknownfromthemathematicalmodelthattheinterfacialpressureofcylinderrepresentsunevendistribution，andde-creasesgraduallyaroundthecircumference．．Keywords：Eccentricity；Shrink-fitcylinder；Interfacialpressure；Mathematicalmodel；Finiteelement0前言1偏心缩套缸体的数学模型液压缸是液压系统中最重要的执行元件之一，随1．1偏心缩套缸体模型的建立着液

5、压设备向高压，大功率的方向发展，对液压缸的理想双层缩套缸Jl性能提出了更高的要求。为了提高缸体的承载能力和体平面应变模型示意／一。。—＼疲劳寿命，经常采用双层缩套技术对缸体施加预应图如图1所示，其中力，从而提高缸体的的承载能力，改善缸体应力分阴影部分△．为内筒相布。此种方法简单有效，因而广泛用于工程实际。对外筒的过盈量且整～为了提高缸体的承载能力且使缸体应力分布均个圆周上过盈量均相匀，运用缩套技术对缸体预先施加预应力是最常用的等，内筒内径、内筒{＼}’方法之一⋯。在弹塑性理论中，缩套缸体的理论假设外径以及外筒内径分～前提是以内外简体完全同轴(即绝对理想状态)。而别为r，rb，rc

6、。假设在实际热缩套过程中，由于加工精度、机械振动以及缸体材料是均匀的且图1理想缩套缸体温控误差等条件的制约，不可避免地产生内筒与外有理想的弹塑性，其极坐标示意图筒的同轴度偏差，内外筒的同轴度偏差势必影响缸体内筒与外筒的轴线在同一直线上。Timosenko推导的界面应力。对于精密行业的缩套缸体而言，了解同轴内外简体间的缩套界面压力P．为：度偏差下缸体的缩套界面压力的分布规律就显得尤为笪重要。‘Pl,2=2—rbK—l2[L—_睾—一]J(L1)收稿日期：2013—08—21基金项目：国家自然基金资助项目(51271062)；广西教育厅重点实验室项目(PF12128X)；2013年度

7、广西高等学校科学研究重点资助项目(SK13ZDO16)作者简介：张于贤(1963一)，男，博士后，教授，主要从事机械设计及理论、射流理论及应用、高压容器和工业工程等方面的研究。E—mail：lbb860528@163．corh。·114·机床与液压第42卷化简可得：其中K，K，K2为径比，分别为：K=，K=，△=ecos0一(rb。)。+C(7)K2-rc其中C=~／[(rh)+△]一esin0。1．2缸体界面应力分析以理想双层缩套缸体理论为基础，建立偏心双层偏心双层缩套缸体分层