主动铰接（精选7篇）
主动铰接 篇1
0 引言
铰接式自卸车 (ADT) 是一种用于采矿业、水电工程、铁路工程和机场等不同行业工程项目的工程车辆, 可在恶劣天气及空间限制条件下作业。目前国外铰接式自卸车悬挂系统广泛采用的结构有橡胶悬挂、油气悬挂和空气弹簧悬挂3种结构形式, 而油气悬挂系统以其良好的非线性特性、行驶平顺性以及操作安全性, 被广泛应用于矿山车辆。国内外的ADT悬挂系统已由早期的刚性悬挂系统发展到非独立、独立的被动悬挂系统, 被动式悬挂不能兼顾行驶平顺性、操纵稳定性两种性能及各种不同工况的需要, 高性能的半主动和主动悬挂系统受到国内外的青睐, 但目前研究半主动控制铰接车悬挂系统的文献比较少。
Worden较为系统地介绍了单缸式油气弹簧的参数化和非参数化建模方法, 分析了相关因素对系统外特性的影响规律, 从而为油气弹簧的设计提供参考[1];周德成等[2]对矿用自卸车油气悬挂系统进行了动力学仿真与试验研究, 并运用神经网络方法建立了油气弹簧的数学模型。
本文针对某铰接式自卸车转向时出现的前桥侧倾现象, 设计了新型的油气悬挂抗侧倾系统, 结合理论分析和模糊控制理论实现半主动悬挂系统的实践应用。
1 系统的结构形式及工作原理
铰接式自卸车结构如图1所示, 通过铰接体5使前桥与中后桥铰接, 使前后车架可以绕两个相互垂直的轴 (垂直地面方向和沿车架纵轴方向) 相互转动, 将油气悬挂缸置于前桥悬挂3中, 显著地提高了驾驶员的操作舒适性及安全稳定性。
1.发动机罩总成2.驾驶室总成3.前油气悬挂总成4.排气系统装置5.铰接体6.车厢倾斜机构总成7.中桥总成8.车厢装置总成9.后桥总成
油气悬挂系统原理如图2所示, 该油气悬挂系统具有传统的连通式油气悬挂的优点, 根据油气悬挂的变刚度、变阻尼特点, 将单向阀3、9, 阻尼阀2、8设在悬挂缸外部, 易于实现悬挂的半主动控制[3]。阻尼的大小根据路面不平度随时调整, 使车辆的平顺性、操纵安全性同时得到提高, 达到最佳匹配。
油气悬挂系统软件工作过程如下:在正常直线行驶状态下, 阻尼调节模块中的比例节流阀4、7断电处于常通位置, 两侧油气悬挂缸5、6处于连通式, 连通式油气悬挂在车桥两侧的载荷发生变化时, 油液在液压缸的大腔和小腔之间相互补偿, 油液在压差的作用下往复通过阻尼阀孔和单向阀孔消耗能量, 能有效地衰减振动, 使车身快速趋于平稳。当车辆在不平路面行驶或转弯时, 车辆向一侧倾斜引起载荷发生变化, 油缸大腔的压力增大, 活塞向下移动, 同时压力传到另一侧油缸的小腔, 使该缸的活塞也向下移动, 保持了车桥两端悬挂油缸行程同方向变化, 从而减小了车辆的侧倾角, 为了进一步提高车辆的侧倾刚度, 保证车辆在复杂路面及较高行驶速度下的稳定性, 提高系统的响应速度, 当车辆在某一速度下行驶且进行转向时, 比例节流阀在控制电流的作用下阀芯实现节流, 从而左右阻尼调节模块的阻尼值按控制算法变化, 使转向时阻尼增大, 抑制悬挂受压变形。油气悬挂系统软件控制流程如图3所示。
1.10.蓄能器2、8.阻尼阀3、9.单向阀4、7.比例节流阀5、6.悬挂缸
2 油气悬挂非线性数学模型的建立
由气体方程有:
蓄能器1连续性方程 (气体) 如下:
式中, γ为绝热指数, 绝热过程为1.4, 等温过程取1;Ea为气体容积弹性模数, Ea=γpa;βa为气体压缩系数;p、V、Q分别为蓄能器1中气体压力、容积、流量;pa、Va为蓄能器1的稳态值。
通过阻尼阀2、单向阀3的流量为
式中, Ee为油液的有效体积弹性模量;x、x′分别为悬挂缸5、6杆筒位移;V1a、V2a分别为悬挂静平衡时, 悬挂缸5的无杆腔和悬挂缸6的有杆腔容积;p2为悬挂缸5无杆腔压力, Pa;A1为悬挂缸5无杆腔作用面积, m2;A2为悬挂缸5有杆腔作用面积, m2。
经过单向阀3、阻尼阀2的压力变化为
式中, ρ为油液密度;Aa为阻尼阀2的等效面积;Ab为单向阀3的等效面积;p1为比例节流阀4的出口压力;Cd为流量系数。
经过比例节流阀4的流量连续性方程为
式中, Cd1为阀的流量系数;Ax为阀的作用面积。
悬挂缸5杆筒受力平衡方程为
式中, m为悬挂缸质量;F为激励作用下的悬挂缸杆筒输出作用力, 向上为正, N;p′2为悬挂缸6无杆腔压力, Pa;Ff为活塞组件与缸筒之间的摩擦力, N。
同理, 蓄能器10的连续性方程如下:
p′、V′、Q′分别为蓄能器10中气体压力、容积、流量;p′a、V′a分别为蓄能器10的稳态值。
通过阻尼阀8、单向阀9的流量为
式中, V′1a、V′2a分别为悬挂静平衡时, 悬挂缸6的无杆腔和悬挂缸5的有杆腔容积。
经过阻尼阀8、单向阀9的压力变化为
式中, A′a为阻尼阀8的等效面积, 其他参数同上。
经过比例节流阀4的流量连续性方程为
式中, A′x为阀的作用面积, 其他参数同上。
悬挂缸6杆筒受力平衡方程为
式中, 各参数意义同前。
在抗侧倾控制中, 通过调节比例节流阀使两侧悬挂缸杆筒的位移相等, 即
式 (1) ~式 (13) 建立了复杂的半主动油气悬挂数学模型, 从式中可以看出悬挂缸输出的作用力与活塞杆筒的位移成非线性关系, 与速度没有任何关系, 只与油气悬挂系统的结构参数有关, 即蓄能器的初始充气压力和体积、阻尼的直径、单向阀的直径等。
3 半主动油气悬挂系统特性分析
根据所建立的数学模型, 对此油气悬挂系统特性进行定量分析, 选用蓄能器容积为3.5L, 初始充气压力为2.1 MPa, 采用阻尼孔直径为4mm, 借助于MATLAB数值与图形处理功能对系统特性进行分析。
3.1 刚度特性分析
刚度特性是指活塞杆上所受的弹性力 (不包含阻尼力) 与活塞相对于液压缸行程的关系[4]。油气悬挂系统刚度特性曲线如图4所示, 对刚度特性曲线求导即得刚度系数曲线, 如图5所示。图4中活塞杆上所受的弹性力 (或阻尼力) 受压为“+”, 受拉为“-”。悬挂缸筒相对于活塞杆筒以平衡位置为起点, 向下位移为“-”, 向上位移为“+”。从图4、图5中可以看出油气悬挂的刚度特性主要表现在悬挂缸的压缩行程, 而在相应的拉伸行程表现不明显。
3.2 阻尼特性分析
阻尼特性是指活塞杆上所受的阻尼力 (不包含弹性力) 与活塞相对于液压缸速度的关系, 液压缸拉伸行程时速度为“-”, 压缩行程时速度为“+”, 系统的阻尼特性曲线如图6所示。
阻尼系数是阻尼力随激振信号速度的变化率, 它反映了油气悬挂的阻尼特性, 对油气悬挂的阻尼特性图求导数可得其阻尼系数, 如图7所示。从图7中可以看出, 油气悬挂的阻尼力在复原行程比较小且变化缓慢, 而在拉伸行程比较大且变化快, 说明油气悬挂的阻尼特性主要表现在车架相对于车桥的拉伸行程, 而在相应的压缩行程表现不明显。
3.3 示功图
示功图是油气悬架外特性的组成之一。示功图是指油气悬架在做往复运动的一个整周期中阻尼力与油气悬架悬挂缸与活塞相对位移的对应关系曲线, 它所包围的面积表示油气悬架运行一周期所消耗的振动系统能量, 反映了油气悬架耗能和消减车辆振动的性能[5], 如图8所示。
影响油气悬挂特性的因素很多, 如激振信号的形式, 阻尼的直径、数量, 蓄能器的初始充气压力和体积以及液压缸的直径等[6]。根据现场试验得出的一些初始参数, 并以此为依据进一步进行仿真分析得出以上曲线图, 由这些图可以看出, 在非侧倾调节状态下, 油气悬挂的特性基本符合矿车用减振系统的基本特性要求。在压缩行程中阻尼力要小, 系统的弹性力起主要作用, 以缓和来自地面的冲击振动, 充分发挥弹性元件的作用;拉伸行程的阻尼力要大, 以便迅速衰减振动。油气悬挂的示功图是连续的、平滑的、稳定的和完整的, 说明油气悬挂的设计基本合理、工作正常、性能基本稳定。
4 模糊控制抗侧倾设计
4.1 模糊控制抗侧倾原理
转向时, 由于离心力的作用使左右载荷发生转移, 同时在离心力力矩的作用下左右悬挂发生较大变形, 会使车体倾斜并向外侧翻转[7]。系统通电后进行自检, 自检无误后, 采集当前车速与转向信号, 当车速或转向信号小于设定值时, 不进行抗侧倾的控制。此时控制器采集转向角和车速信号, 通过内置的模糊控制算法, 计算出左右阻尼的调节值, 通过控制左右阻尼模块的比例节流阀实现阻尼的调节, 从而抑制悬挂变形。
为了实现控制的精准性, 将前桥上配置倾角传感器用于测量动态侧倾角。利用倾角传感器可以进行更精准的闭环控制, 同时可将当前侧倾情况通过显示器显示, 对驾驶员进行警示[8]。图9为油气悬挂系统控制的实物原理图。
以车身侧倾角度为控制目标设计了模糊控制器, 在减小高速行驶转弯情况下车身侧倾角度的同时, 改善了车辆的乘坐舒适性和平稳性。以车身侧倾角和侧倾角的变化率作为模糊控制器的输入, 通过模糊运算、模糊判决来调整控制量的输出, 以控制电比例节流阀的电流, 使电比例节流阀按照模糊控制算法进行调节, 从而调整悬挂的阻尼力, 达到调节悬挂缸侧倾角度的目的。
模糊控制原理如图10所示[9]。其中r为期望车身侧倾角, e为期望车身侧倾角与实际测倾角之差, 为车身侧倾角变化率, E为模糊化后的车身侧倾角, EC为模糊化后的车身侧倾角变化率, U为模糊输出电压, u为实际输出电压, θ为实际输出侧倾角度。
4.2 隶属度函数确定
选取车身侧倾角θ和设定值r=0之间的差值e=0-θ和车身侧倾角速度与设定值0之间的差为模糊控制器的输入语言变量, 输出电压为输出语言变量。输入变量和输出变量均采用灵敏度较高的三角函数, 变量等级是7级。输入变量论域定义为{-6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}, 变化范围分别为[-8, 8]、[-20, 20], 输出变量的论域为{-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}, 对应的输出电压范围是0~10V。
4.3 模糊控制规则表
本文将侧倾角度及侧倾角速度作为模糊控制器的输入, 通过输出的电压值来调节最终的阻尼大小[10]。当侧倾角度为负大 (NB) 时, 若侧倾角速度为负大 (NB) , 这时侧倾角度有增大的趋势, 为尽快消除已有的负大误差并抑制侧倾角度继续变大, 输出量的变化取正大即增大电压的输出从而增大阻尼值。在上述思想下, 建立的模糊控制规则如表1所示。
4.4 解模糊化
根据上述控制规则, 经过模糊推理和模糊判决, 将输出的控制量进行解模糊化取得精确量以计算输出控制量。解模糊化采用重心法。
4.5 仿真模型的建立
建立AMESim模型, 并将此部分模型进行系统编译后转化为Simulink中常用的S函数形式, 实现与Simulink的联合, 再利用Simulink中的fuzzy工具箱中的模糊控制器 (fuzzy logic controller) 搭建系统的仿真模型, 如图11所示。其中对AMESim模型中的某一悬挂缸施加正弦激励信号, 将两侧悬挂缸瞬时行程的差值转化为侧倾角度作为输出信号。仿真结果如图12中的虚线所示。
5 现场试验验证
为了验证抗侧倾控制的效果, 在某一随机路面工况下进行了车速为20km/h的90°弯转向实车道路试验, 得到如图12所示的实线, 从图12中点线可以看出非模糊控制作用下的悬挂系统侧倾角度在转向瞬间幅值达到了8°, 并且响应速度较慢, 实施模糊控制后侧倾角度控制在3°以内, 有效抑制了系统的超调, 提高了系统的稳定性和响应速度。
参考文献
[1]Lee K.Numerical Modeling for the Hydraulic Performance Prediction of Automotive Monotube Dampers[J].Vehicle System Dynamics, 1997, 28:25-39.
[2]周德成, 王国强, 国香恩, 等.神经网络技术在油气悬挂缸输出力特性预测中的应用[J].煤矿机械, 2004 (3) :113-115.Zhou Desheng, Wang Guoqiang, Guo Xiangen, et al.Non-parametric Modeling of Hydro-pneumatic Cylinder Based on Neural Network[J].Coal Mine Machinery, 2004 (3) :113-115.
[3]梁经芝, 冯付勇, 龙振新.一种新型的半主动油气悬挂研究[J].车辆与动力技术, 2005 (3) :56-58.Liang Jingzhi, Feng Fuyong, Long Zhenxin.A Research of a New Semi-active Hydro-pneumatic Suspension[J].Vehicle&Power Technology, 2005 (3) :56-58.
[4]封士彩.油气悬挂非线性数学模型及性能特性的研究[J].中国公路学报, 2002, 15 (3) :122-126.Feng Shicai.Research on Nonlinear Mathematical Model and Performance in Hydro-pneumatic Suspension[J].China Journal of Highway and Transport, 2002, 15 (3) :122-126.
[5]Lu Shaobo, Li Yinong, Zhao Shuen, et al.Integrated Control of Vehicle Suspension and Steeting Systems Based on Grey Fuzzy Control Algorithm[C]//Proceedings of ICMEM2007International Conference on Mechanical Engineering and Mechanics.Wuxi, 2007:241-245.
[6]刘志强.车辆油气悬挂系统动力学研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2011.
[7]赵鑫.基于悬架阻尼调节的轻型车侧倾控制研究[D].长春:吉林大学, 2011.
[8]Zhao Jingyi, Guo Rui, Wang Zhiyong.The Developing of Independent Suspension and Its Electro-hydraulic Control System of Heavy Platform Vehicle[J].Journal of Northeastern University (Natural Science) , 2008, 29 (S2) :237-240.
[9]王东亮, 管继富, 王文瑞.半主动油气悬架系统模糊控制[J].农业机械学报, 2009, 40 (4) :23-26.Wang Dongliang, Guan Jifu, Wang Wenrui.Fuzzy Control System for Semi-active Hydro-pneumatic Suspension[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2009, 40 (4) :23-26.
[10]付登宏.基于模糊控制的汽车悬架系统性能研究[J].农业装备与车辆工程, 2010 (7) :12-15.Fu Denghong.The Research of Automobile Suspension System Performance Based on the Fuzzy Control[J].Agricultural Equipment&Vehicle Engineering, 2010 (7) :12-15.
铰接板铆焊可调定位装置 篇2
目前,常用的铆焊方法是先在4块铰接板孔中间穿上通长的工装轴(钢管)进行铆焊,以保证同轴度,再用固定长度的定位钢管穿于工装轴上来保证铰接板之间的距离。这种方法虽然保证了铰接板同轴度要求,但是焊接铰接板时容易产生变形。铰接板变形后,定位钢管及工装轴(钢管)不易拆卸下来。改进前铰接板铆焊定位工装如图1所示。
1、3、5、7.铰接板2、4、6.定位钢管8.工装轴9.机架连接板10.焊接工作台
针对以上问题,我们设计了一种便于拆卸的铰接板铆焊可调定位装置。该可调定位装置由上轴瓦1、压板2、摇杆3、下轴瓦4、螺钉5、端侧轴瓦6组成。上轴瓦1上开有1个倾斜的长孔导槽,该导槽与上轴瓦1横截面呈一定角度。上轴瓦1设有凸台,下轴瓦4开有凹槽,两者通过凸台和凹槽配合进行装配。摇杆3穿过上轴瓦1上的导槽通过螺纹连接固定在下轴瓦4上,压板2通过螺栓固定在下轴瓦4上,上轴瓦1和下轴瓦4通过压板2限位,端侧轴瓦6通过螺钉固定在下轴瓦4上。如图2所示。铰接板之间的空隙处,并与工装轴(钢管)1外径贴紧。
1.上轴瓦2.压板3.摇杆4.下轴瓦5.螺钉6.端侧轴瓦
铰接板铆焊可调定位装置的上轴瓦和下轴瓦能实现相对滑动,通过推动摇杆调整上轴瓦与下轴瓦的相对位置,便可调整2块铰接板之间的距离。当下轴瓦被推至图2所示长孔槽下端时,2块铰接板之间的间距最大,此即铰接板的定位焊接位置;当下轴瓦被推至图2所示长圆孔槽上端时,为2块铰接板之间最小间距,在此位置最易拆除铰接板铆焊可调定位装置。
此外,还可在下轴瓦与端侧轴瓦之间增加调整垫片,以实现铰接板之间距离的精确调整。
采用铰接板铆焊可调定位装置,能很好地解决因焊接变形导致铆焊定位工
1.工装轴2、4、5、7.铰接板3、6.铰接板铆焊可调定位装置8.机架连接板9.焊接工作台
铰接板法计算桥梁荷载 篇3
由于施工的特点,构造设计的不同,钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥可能采用不同类型的横向结构。为使荷载横向分布的计算能更好适用各种类型的结构特性,则需要按不同的横向结构简化模型来计算。目前常采用的几种横向分布计算方法有:杠杆原理法、偏心压力法、横向铰接板法、横向刚接梁法和比拟正交异性板法。对于现浇混凝土纵向企口缝连接的装配式板桥及仅在翼缘板间用焊接钢板或伸出交叉钢筋连接的无中间横隔梁的装配式桥,因为块件间横向具有连接构造,但其连接刚性较薄弱。对于此类问题拟定了横向铰接板现浇理论来计算荷载横向分布系数。
1 计算原理
正文各层次标题一律用阿拉伯数字连续编码,并左顶格书写,序码之后空一个汉字间距接写标题,如下列格式所示。
1.1 基本思想
铰接板法是计算梁桥主梁荷载横向分布的方法之一。它属于梁系法的范畴,把桥跨结构从纵向沿主梁连接处切开,划分为各个主梁单元,而横梁的抗弯刚度则均摊在桥面上,主梁间用混凝土铰缝连在一起的桥面系。各主梁单元间只能传递剪力而不能传递弯矩。翼缘板的连接处切开以后,每个切口处有一个主要赘余力即剪力,从而取得基本结构,由力法求解。
1.2 基本假定
把桥梁跨中的实际车辆荷载用半波正弦荷载undefined代替。为方便研究荷载横向分布,设p0 =1直接采用单位正弦荷载并在跨中取单位长度来分析。各根板梁的挠曲线将是半波正弦曲线,它们所分配到的荷载也具有不同峰值的半波正弦荷载。
1.3 公式推导
对于具有n条板梁组成的桥梁,具有(n-1)条铰缝。荷载p=1作用在第i块板梁上,节点处只有剪力gk,将每一铰缝切开形成基本体系,利用两相邻板块在铰接缝处的竖向相对位移为零的变形协调条件求解。
对于图1的基本体系,可以列出(n-1)个正则方程,可由下式表达。
δk,k·gk+δk,k+1·gk+Δkp=0 k=1 (1)
δk,k-1·gk-1+δk,k·gk+δk,k+1·gk+1+Δkp=0
k=2,…,n-2 (2)
δk,k-1·gk-1+δk,k·gk+Δkp=0 k=n-1 (3)
式中 δk,k-1,δk,k,δk,k+1为柔度系数,即为铰接缝;
k为内力作用单位正弦铰接力,在铰接;
k为处引起的竖向相对位移;
Δkp为外荷载p=1在铰接缝k引起的竖向位移。
由此可知正则方程的矩阵形式:
[δ]{g}+{Δ}=0 (4)
(1)计算正则方程的系数。
取代表梁板上左边铰缝内作用单位正弦铰接力的典型情况分析。由于横向板近乎刚性,偏心的单位正弦铰接力可以用一个中心作用荷载和一个正弦分布扭矩代替,如图2。
设中心作用荷载在板跨中央产生的挠度ω,扭矩引起的跨中扭转角ϕ。由此板左侧产生的总挠度为ω+b/2·ϕ,右侧产生的挠度为ω-b/2·ϕ。ω,ϕ可有undefined和undefined计算得出,式中:E,G分别为结构材料的弹性模量和剪切模量;I,Ip分别为板的抗弯惯矩和抗扭惯矩。
由“力法”知识可以求出p=1作用下在第i号板上时相应的柔度系数。
δ11=δ22=…δkk=…=δn-1,n-1=2(ω+b/2·ϕ)
δ12=δ23=…δk,k-1=δk,k+1=…=δn,n-1=-(ω-b/2·ϕ)
由此得到柔度系数矩阵[δ]。
由图3计算系数{Δ}。
undefined
注:当i=1时,无Δi-1项;
当i=n-1时,无Δi项。
(2)计算竖向荷载。
由图1,根据力的平衡原理,可得出分配到各版块的竖向荷载峰值pij,即为
undefined
2 结 论
翻板机倾斜横梁铰接方式改进设计 篇4
关键词：装配式建筑,预制构件,翻板机,倾斜横梁,橡胶挠性铰接
进入21 世纪, 随着建筑科技的发展, 预制装配建筑技术得到了飞速的发展。装配式建筑通过技术进步, 解决了装配式建筑结构无法实现的与现浇结构强度等同的技术难题, 形成双重抗震设防结构模式, 增强抵御自然灾害的能力;克服了外墙外保温工序多、易着火、成本高、效果差、寿命短等问题, 实现了建筑由“建造”向“制造”的转变, 提高了建筑功能和结构性能, 达到“四节一环保”的绿色发展理念, 形成的以低碳、节能、环保为特征的建筑新技术体系成为世界建筑发展的大潮流、大趋势。
装配式建筑是21 世纪大趋势, 将是我国建筑、建材行业面临的一次“大革命”。
装配式建筑符合我国节能环保的产业政策, 是我国房屋建设发展的必然趋势。同时也必将推进我国新型建材的应用向工业化、标准化、多样化发展。为积极推动我国预制装配建筑技术的发展, 抢先占领预制装配建筑这一新兴市场, 我公司于2014 年成功开发设计了预制构件生产线成套设备, 并且于2016 年1 月在大连三川建筑科技有限公司预制构件厂 (以下简称大连三川) 成功运行投产, 同时与河北曲寨水泥有限公司也签订设备订购合同, 设备同步进入设计阶段。根据生产实践和用户需求对不同设备进行了不断得更新和完善。
1 设备简介
翻板机主要由底座、倾斜臂、锁紧钩1、锁紧钩2 和倾斜横梁组成。图1 为其工作状态。
然后工作人员在通过起吊设备将预制构件调离托盘, 完成工作任务。
翻板机位于整条预制构件生产线的最末端, 它是将从养护窑中养护完的成品预制构件连同托盘在翻板工位倾举至80°的位置。
2 设备技术改进
2.1 设备遇到的问题
翻板机工作时通过倾斜横梁将两侧对称分布的锁紧钩1 连接起来, 设备启动后两侧倾斜臂同时升起和倾斜横梁配合将托盘抬起。
通过大连三川现场安装以及运转情况看出, 由于倾斜横梁与两侧锁紧钩1 上的连接采用螺栓刚性连接, 中间并没有任何挠性零件, 所以, 当两侧倾斜过程出现细微不同步后, 会导致螺栓承受剪切应力, 从而使螺栓发生弯曲变形, 如果这种情况继续发生下去, 那么螺栓将会因为无法承受过大的剪切应力而出现断裂, 横梁倾斜则随时有掉落的危险, 从而给相关人员的安全带来隐患, 并且将会给用户和设备造成损失。所以针对以上问题, 经过我们设计人员的相关论证和试验, 最后找到了解决办法。
2.2 设备改进方法
针对以上所出现的情况, 我们经过观察现场断裂螺栓和受力分析得出两侧倾举不同步时, 原本同心的螺栓把合孔不再同心, 主要受力点集中在螺栓的圆柱侧面, 这样当侧应力大于螺栓的许用应力时, 螺栓会出现断裂。
根据以上分析, 现在原来的把合螺栓外周增加一个橡胶材质的缓冲套, 这样当运动过程中螺栓与孔相对位置出现偏离时, 橡胶缓冲套可以吸收很大一部分应力, 保护螺栓不会承受过大的剪切应力, 这样在一定的应力范围内, 螺栓将不会因为剪切应力发生弯曲甚至断裂。
另外由于螺栓的连接作用不能因为缓冲套的增加而消失, 需要将橡胶缓冲套加工成锥形, 这样橡胶缓冲套还可以起到垫圈的作用, 从而同时可以达到之前的使用要求。图2 为其具体的内部结构。
2.3 设备改进的意义
翻板机在预制构件生产线中承担着倾举托盘和预制构件的作用, 并且其倾斜角度过大, 近乎于垂直, 在操作和运转过程中有一定的危险性, 属于准特种设备。所以对翻板机的设计首先要考虑的问题就是它的安全性, 在设备调试及试运转过程中, 每倾举5°都要停止运动, 对其进行稳定性观察和各结构件的焊缝检查。
针对上述改进, 首先在安全层面上为今后扫清了一项重大安全隐患, 保证了相关人员的生命和财产安全。其次, 从业务层面上提高了我们设计人员的安全意识, 积累了设计工作中的一些实际经验, 为今后产品的升级换代提供了宝贵的素材。最后, 这次改进得到了用户的一致认可, 同时在业界也树立很好的口碑, 为北方重工在预制构件成套设备领域内的开拓进取增色不少。
3 结束语
主动铰接 篇5
关键词：万向铰接机构,运动分析,虚拟装配
1 引言
万向铰接机构又称万向联轴节, 它可用于传递两相交轴间的运动和动力, 而且两轴之间的夹角可以变动。故万向铰接机构是一种常用的变角传动机构, 广泛应用于汽车、机床等机械传递系统中。
2 单万向铰接机构的结构组成
单万向铰链机构由两个叉形架零件和一个十字架零件组成, 中间的十字架通过铰链与两侧的叉形架相联, 要求轴Ⅰ和轴Ⅱ的交点与十字架中心重合, 如图1。理论上, 两轴的夹角α可以是0°~90°中的任意数, 但是由于角度越大, 从动轴转动越不均匀, 附加交变载荷也越大, 因此两轴夹角不应太大, 一般α≤30°。
3 单万向铰接机构的运动分析
由图1可知, 当轴Ⅰ转一周时, 轴Ⅱ也转一周, 但是两轴的瞬时角速度比并不恒等于1, 而是随时变化的。现在对图1中的十字架进行角速度矢量分析, 为轴Ⅰ的角速度矢量, 方向总是垂直于轴Ⅰ; 为轴Ⅱ的角速度矢量, 方向总是垂直于轴Ⅱ;十字架的角速度是绕MM轴和NN轴转动的两个角速度的矢量和, 大小和方向都是随时变化的。在图1中, NN轴垂直于轴Ⅰ和轴Ⅱ决定的平面, MM轴在轴Ⅰ和轴Ⅱ决定的平面内, 此时十字架的角速度就只是绕MM轴的角速度, 方向水平向左, 即 三角形OAB组成的角速度矢量三角形, 三者的关系为
设主动轴轴Ⅰ的角速度为
同理, 当两轴由图1位置转过90°时, MM轴垂直于轴Ⅰ和轴Ⅱ决定的平面, NN轴在轴Ⅰ和轴Ⅱ决定的平面内, 此时十字架的角速度就只是绕NN轴的角速度, 方向为左上, 即 三角形OAC组成的角速度矢量三角形, 即
由此可知, 当主动轴Ⅰ以角速度ω1做等速旋转时, 从动轴Ⅱ的角速度ω2在ω2′和ω2″之间变化, 即ω1cosα≤ω2≤ω1/cosα。
4 双万向铰接机构的虚拟装配
为了消除上述从动轴转速不均匀的缺点, 通常将单万向铰接机构成对使用, 因此双万向铰接机构又称等速万向铰接机构。为使主、从动轴的角速度恒相等, 在对零件建模时应注意四点: (1) 两侧叉形架的转轴应和叉形架的中心线重合; (2) 十字架为正十字; (3) 中间连接架的两叉面位于同一平面内; (4) 两侧转轴的中心线和两十字架中心连线的夹角相等;满足上述四点就可以对装配好的模型进行运动仿真。
在Solid Works的标准菜单中包含了草图绘制工具栏和特征工具栏, 合理绘制零件的草图, 并对其进行拉伸、拉伸切除, 生成底座、两侧叉形架、十字架和中间连接架的三维模型。然后, 打开一个装配体, 依次置入上述模型, 选择“配合”按钮, 利用同轴心、重合等配合, 把各零件约束在准确的位置, 底座只是起到固定叉形架的作用, 为便于观察双万向铰接机构的运动, 将其设置为隐藏, 两种双万向铰接机构的三维装配图如图2所示。分别测量两侧转轴的中心线和两十字架中心连线的夹角, 其数值正好相等, 验证了上述结论。
在上述装配图中, 单击“模拟”按钮, 选择“旋转马达”, 设置主动轴的旋转方向和角速度。再选择“计算模拟”, 双万向铰接机构就旋转起来。然后选择“重播模拟”观看模拟动画, 最后选择“保存”按钮将制作的动画保存起来。
5 结论
本文分析了单万向铰接机构的结构组成和运动规律, 得到了单万向铰接机构主、从动轴的角速度关系, 并且对双万向铰接机构的两种形式进行了虚拟装配和动态仿真, 验证了双万向铰接机构必须满足的条件, 模拟了双万向铰接机构抽象的运动状态, 为正确设计万向铰接机构奠定了基础。
参考文献
[1]陈晓红, 董海军.十字轴万向节串联轴系支撑反力分析[J].机械科学与技术, 2011 (12) :2067-2072.
压路机铰接铜套镜面车削工艺 篇6
1. 专用车刀结构特点
该刀具主要由刀头1、垫片2、压紧螺钉3、压板4和刀体5组成,如图2所示。
该刀具结构具有以下4个特点:
一是刀体5采用45号钢制成,热处理后其硬度可达到HRC38～HRC40。
1.刀头2.垫片3.压紧螺钉4.压板5.刀体
二是刀头1上镶有天然金刚石材料。利用金刚石优良的红硬性及耐磨性,在高速精车有色金属工件时,可以有效减小工件的切削变形,使工件获得很高的精度,并使工件表面粗糙度达到“镜面”效果。
三是为提高刀头夹持的稳定性,在刀头1下垫有厚0.1mm的紫铜皮垫片2。
四是刀头1几何参数较为特殊。其前端磨有一定长度且平直的修光刃,使其在切削过程中起到一定的修光作用,从而可提高切削效率并确保加工精度;其前角γ取0°～6°(图中局部视图6°标示部位),以增加刀头强度及刃磨性。刀头几何参数如图3所示。
2. 车削工艺
(1)选用合格车床
选用普通车床进行车削加工之前,要检测其使用性能。要求所用车床刚度好、传动平稳、振动小,且低速走刀时无爬行现象;其主轴径向回转精度要高,轴向跳动在1μm以内。
(2)采用一次装夹车削方法
为避免工件二次装夹造成精度误差,采用一次装夹车削成形方法。工件主要尺寸一次车削成形后,使用切断刀切除余量,最后去除切断面毛刺。为此,应充分考虑工件毛坯在卡盘上装夹长度。如图4所示。
(3)确定车削用量
车削该工件时,应在确保工件质量的前提下,尽可能提高加工效率。为此,在精车该工件时,切削速度确定为60～70m/min,走刀量确定为0.01～0.04mm/r,切削深度确定为2～3μm。
(4)使用适宜的切削液
为提高工件切削质量、增强刀具和工件散热效果,避免刀头因产生积屑、积瘤而影响工件表面粗糙度,确定在切削过程中采用清洁的5号锭子油作为切削液。
3. 加工效果
主动铰接 篇7
液压支架利用泵站提供动力, 通过液体压力形成支撑力从而实现自动移设, 进行顶板支护和管理的, 是综合机械化、现代化采煤不可缺少的配套设备。液压支架主要用于水平面及不大于10°的缓倾斜厚煤层沿底板一次放顶煤采全高开采的长壁综采工作面, 也适用于急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤综采工作面。
由于煤矿井下工作环境复杂多变, 在液压支架使用、操作过程中, 会有几次、十几次甚至上百次的压力冲击作用, 1套液压支架在井下工作时, 要服役至少1个工作面, 在生产接续紧密时, 往往需要通过转移工作面来实现生产的持续性, 这就导致1套支架至少要工作1个工作面甚至几个工作面。液压支架铰接孔基本间隙都在1~2mm之间, 再加上孔和轴的尺寸公差, 铰接孔和铰接轴的实际配合间隙还要加大0.3~0.7 mm, 即二者的实际间隙在1.3~2.7 mm之间, 加上井下维护、保养设施、设备的不完善, 修理设备的不充足, 液压支架各个结构部件, 除了要承受来自顶板的压力外, 结构件之间的往复冲力、惯性力也对轴和孔产生作用力, 各个承力组件就会产生或大或小的变形, 严重的也可能造成部件的报废;其中以支架各部件连接间的铰接孔 (轴) 、各千斤顶连接用的销轴孔 (销轴) 变形量最为明显。
按照传统的补焊、打磨修复方式, 往往不能达到理想的效果, 孔、轴的直线度、垂直度都不能得到有效的保障, 给修理和使用带来一定的问题。
1 生产及检修现状
以掩护式液压支架ZY3800/16/35为例, 在检修中, 挑选3部铰接孔超差支架进行拆解, 分别对底座、前后连杆、掩护梁及顶梁测量准90、准110销轴及销轴孔, 测量尺寸见表1。
按照公司规定, 铰接孔的修理公差准四连杆机构铰接孔≤准设计标准+2 mm, 准其余≤准设计标准+3 mm, 若超出该范围, 则需要进行铰接孔修复或报废处理。从表1可以看出, 以上各结构件孔均需要进行孔的修复作业。
mm
由于镶套、更换主筋板等方法结构局限性小、质量较低、易出现问题等现象, 按照惯例, 以如下工序进行孔的修复:
1) 针对孔超差情况, 将支架全部大解体, 清理待修复孔周围的煤矸石、锈迹等, 保持孔周围有足够的清洁度。
2) 视 φ110、 φ90孔超差严重程度, 确定修补重点。
3) 符合测量环境后, 测量铰接孔尺寸并做好记录。
4) 通过测量, φ110孔尺寸大于 φ112.5的进行修补; φ90孔尺寸大于 φ92.5的进行修补。
5) 使用普通电焊机或者二氧化碳气体保护焊对超差孔进行补焊, 将 φ110孔补焊到 φ110左右, φ90孔补焊到 φ90以内。
6) 使用手动砂轮机进行修磨, φ110孔修磨尺寸在 φ112.35以内, φ90孔修磨尺寸在 φ92.35以内。
通过以上方案进行孔的检修工作后, 可保证大部分符合使用要求, 但仍有一部分孔不符合使用要求。
2 一种新式孔修复工艺的确定及实施
在总结各种铰接孔修复工艺优缺点的基础上, 结合实际情况, 确定了如下的孔修复工艺 (如图1) :
1) 针对孔超差情况, 将支架全部大解体, 清理待修复孔周围的煤矸石、锈迹等, 保持孔周围有足够的清
2) 针对各部件孔超差的部位, 将孔与地面呈垂直结构放立, 采用平焊方法对孔内壁表面进行焊接。
3) 在一个平面焊接完毕后, 转换结构件位置, 使另外一侧孔内壁表面与地面垂直, 继续进行平焊焊接。如此类推, 直到将孔内壁全部补焊圆满。采用如上方法, 可避免堆焊补孔的应力集中现象。清除表面焊渣等残留物, 将结构件转至镗床处 (视加工有效长度选择不同镗床) 。
5) 待结构件在镗床装夹完好后, 采用双向同时镗孔的方法进行铰接孔的再加工。
按照如上方法修复后, 各铰接孔尺寸 (随机抽取) 如表2。
从表2可以看出, 以标准孔 φ90、 φ110的公差 φ91+0.540、 φ111+0.350为依据, 各结构件铰接孔尺寸全部在使用公差范围内, 符合使用要求。
mm
3 新工艺的优点及发展方向
使用该工艺可在一定程度上大大提高液压支架铰接孔的修复质量, 可在一定程度上延长了液压支架的使用寿命, 对矿方生产、维护等带来便利。
该工艺在补焊阶段, 亦可使用较为先进的自动化焊机进行孔的满焊作业, 以进一步降低焊接过程中的应力集中现象, 进而提高孔焊接质量, 为下一步工序的开展奠定基础。