电液比例控制试验机主机的改造

王兵

摘 要： 电液比例控制试验机是一种具有优良的性能和较好的经济性的一种试验机，本设计主要完成了主机的设计计算。 主机为立式框架结构，给试验机用两根立柱支撑横梁和工作台。这种结构简单、轻巧符合设计要求。

关键词：试验机 电液比例 千斤顶

中图分类号：TM3 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）04-0303-02

一、机架的设计

千斤顶电液比例控制试验机的主机为立式框架结构，选用二立柱结构，二立柱支撑上下两个合架。液压缸坐在上台架上，下台架两侧有两块焊接钢板支撑，下台架下面放有整个油源。这种结构简单、美观，符合经济性要求。

在机器（或仪器）中支承或容纳零件或部件的构件称之为机架。

1.机架设计的准则及要求

1.1机架设计准则

机架正常工作的前提主要应保证刚度、强度及稳定性。

1.1.1刚度

评定大多数机架工作能力的主要准则是刚度。在机床中刚度决定着机床生产效率和产品精度；在齿轮减速器中，箱体的刚度影响了齿轮的工作性能和啮合精度；机架刚度直接钢板的精度和质量。

1.1.2强度

在机械零件的设计中，即使是承受应变力的零件，在按疲劳强度进行设计的同时，还需要根据受载过程中作用次数很少而数值很大的峰值载荷做静应力强度校核。

1.1.3稳定性

机架受压弯结构及受压结构都存在不稳定的问题。机架稳定是保证机架正常工作的前提，必须加以校核。

1.1.4对于机床、仪器等精密机械还应考虑热变形。

热变形将直接影响机架原有精度，从而使产品精度下降。

1.2 机架设计的基本要求

a.在机架强度和刚度的符合要求的前提下，重量应要求轻、成本低。

b.抗振性能好。

c.噪声小。

d.热变形不能影响精度。

e.结构合理要，加工工艺性能要好，便于机架零件的加工。

f.机架的结构便于安装调试与维修。

g.导轨面受力合理、耐磨性良好。

h. 造型好。

2.机架的材料

材料的选用，主要是根据机架的使用要求。多数机架形状较复杂，故一般采用铸造。由于铸铁的铸造性能好、价廉和吸振能力强，所以应用最广。

经分析，铸铁符合千斤顶试验机机架的设计要求。

3.机架的弯矩图 机架受力如图3-1（a）所示

（1）由静力平衡方程 （3-1）

得 见图3-1（b）

（2）画出竖直方向弯矩图

将B点定为原点则：

0

l/2

同时竖直杆AB，CD也受到弯矩，弯矩图如图3-1（C）所示。

将以上各弯矩图以代数和的形式叠加后如图3-1（f）所示，由此可得P点弯矩最大。

4.立柱的设计

立柱是支架的承压机构，它长期处于高压受力状态，它除应具有合理的工作阻力和可靠地工作特性外，还必须有足够的抗压、抗弯强度、良好的密封性能，结构要简单，并能适应机架的工作要求。

立柱主要参数确定 支架承受的理论支护阻力 （3-4）

式（3-4）中：

—支架的理论支护阻力，KN

—支护面积

—支护强度

立柱的长度=试验空间+横梁厚度+工作台厚度+余量 =800+180+120+200 =1300mm

立柱直径暂取

立柱的伸长度

杆部螺纹采用M56×2的螺纹

5.横梁的设计

横梁两端分别受力100KN，长a暂取980mm，宽b暂取160mm，高h暂取180mm，取 ，材料为Q235A，弯曲许用应力，（3-5）由式（3-5）可得 故满足强度要求 1.6工作台的设计 工作台尺寸的确定和工作台与横梁中心部位弯曲最大： a暂取21 b暂取1200mm，高h暂取120mm，取，材料为Q235A，弯曲许用应力 （3-5）

带入数值得：

故满足强度要求

二、驱动机构

1.千斤顶受力分析 （4-1）

（4-2）

（4-3）

根据螺旋传动公式： （4-4） （其中 为螺杆中径 为螺杆升角 为当量摩擦角 ）

得

取 f=0.15

则

所以

2.选择电动机

首先确定千斤顶升起的速度不能太快，初步确定螺杆的每分钟转数为60r，所需要的电动机输出功率为

初步确定选用台州市通宇变速机械有限公司出产的R系列斜齿轮减速机，型号为R37FY801—4M1。

3.联轴器的选择

联轴器属于机械通用零部件范畴，联轴器主要用来连接轴与轴，以传动运动与转矩，在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和安全装置的作用。

根据轴孔直径选用YL4凸缘式联轴器（GB5843—86），该联轴器不具备径向、轴向和角向补偿功能，刚性好，传递扭矩大，结构简单，工作可靠，维护简便，适用于两轴对中角度良好的一般轴系传动。

4.浮动油缸的选择

液压缸在液压系统中的作用是将液压能转变成机械能，使机械实现直线往复运动或小于360度的往复摆动运动。利用其特点实现前面所选电动机的固定，使其既能在动载试验中通过联轴器，传递到双向螺纹后在动载上升过程中实现电机的固定，防止其振动，又能在静载试验中代替人力，使其改变支撑高度。

油缸所受的外力主要来自于减速机电机大体估计其产生的力F=2000N.

初算油缸面积 A= （4-7）

设备最大工作压力 就基本上为系统小泵工作压力28Mpa

得A=7.14cm2 ，A= /4，D=9.54cm

由计算所得的D，按液压手册内径系列GB2348-80圆整到D=10（因为标准直径可以较容易的选择标准密封件。

缸体的长度等于活塞的行程与活塞的宽度之和，还要考虑端盖的长度。

缸体长度L=200+8+32=240cm

油缸的材料选择：缸筒：热轧无缝钢管 活塞：45钢（调质）

参考文献

[1]杨可森，冯德振，宋方臻， 电液比例控制千斤顶性能试验机液压系统的设计，液压与气动， 2003（2）

[2]牛占海，王宏武，对电液比例控制系统的综述，机械研究与应用，2004（12）

[3]卢长耿，李金良， 液压控制系统的分析和设计，煤炭工业出版社，1991

[4]濮良贵，纪明刚，机械设计，高等教育出版社，2006.5