油气减震支柱磨合试验台的机械原理设计.pdf

与 开发 关键词 油气减震支柱；四杆机构 ；机械原理 中图分类号 T HI 2 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 9 4 9 2 f 2 0 1 1 1 2 - 0 0 8 6 0 3 T h e De s i g n o f M e c h a n i c a l Th e o r y f o r Oi l a n d Ga s Da mp i n g Co l u mn Ru n - i n Te s t - b e d L V S h a o l i ，WA N G B a o - x i a n g ，WA N G Q i u x i a n g L a n d i n g - g e a r Ad v a n c e d Ma n u f a c t u r i n g C o r p o r a t i o n，C h e n g g u 7 2 3 2 0 0，C h i n a Ab s t r a c t l h i s p a p e r t o o k t h e o i l a n d g a s d a mp i n g c o l u mn r u n i n t e s t b e d’S t a s k r e q u i r e a s t h e i s s u e．i n t r o d u c e d t h e me c h a n i c a l d e s i g n t h e o r y o f t h e t e s t i n g f a c i l i t y， wh i c h us i n g s p e e d d o wn ma c h i n e d r i v i n g p l a n e f o u r r o d o r g a n a n d f o r r e a l i z i n g t h e t wo p r o d u c t s’ r u n i n t e s t a t t h e s a me t i me ． Th i s t h e o r y h a s c e r t a i n r e f e r e n c e v a l u e f o r t h e me c ha n i c a l d e s i g n o f t h e s i mi l a r p r o d u c t s t e s t b e d ． Ke y wo r d s o i l a n d g a s d a mp i ng c o l u mnf o u r r o d o r g a n me c h a n i c a l t h e o ry 1任务 的提 出 油 气减 震支 柱是 大 型车辆 上 常用 的减震 元 件 ， 其结构是一只单活塞杆液压缸 ，无杆腔充入额定 压力的油气混合物并形成封闭腔 ，有杆腔通大气。 当活塞压缩时 ，油气混合物体积减小 、压力增大 ， 可在瞬间吸收活塞运动造成的机械冲击。 为 了 检 验 油 气 减 震 支柱 的 密 封 性 及 可 靠 性 ， 使用单位 申请研制一 台油气减震支柱磨合试验台。 主 要 技 术 指 标 为 该 产 品 缸 筒 内径 D b l 0 0 mm， 行 程 L _ 3 0 mm，平 衡 位 置 时压 力 P J 3 MP a ，活 塞 杆伸 出 3 0 mm时压力 P 2 2 M P a ，活塞杆压缩 3 0 ra m 时压力 P 3 6 MP a ，磨合频率为 O ． 2 8 _ 0 ． 2 I q z ，单 件产品的磨合次数为 1 0 0 0次 ，要求试验 台一次能 够磨合两件产品。 依据上数参数 ，可算出该产 品在平衡位置时 的载荷为 2 3 5 5 k g ，活塞杆伸 出 3 0 ra m时的载荷 为 1 5 7 0 k g ，活 塞杆压缩 3 0 m m 时的载荷 为 4 7 1 0 k g ； 也可算 出油气减震支柱 的磨合 频率是 1 6 ． 4 m i n 一 。 此处省略计算过程 。 收稿 日期 2 0 1 1 0 6 2 8 2试验 台机械原理简介 针对上述试验要求 ，设计 了一个用减速机驱 动的平面四杆机构 ，可带动两件产品进行磨合试 验 ，见 图 1 。 B 图 1 机械原理简图 在 图 l 所 示 的原 理 图 中，A、0两点 是 固定铰 支点 ，四个构件 A B、B C、C D、A O 注 A O杆 是空问构件 通过 4个转动副 A、B、C 、O连接 r r ， _ - 誓 簿毫 ＼ 8 6 ＼譬 ⋯＼ L-- ‘ L _ L 。‘ 一 研究 与 组成铰链 四杆机构 ，A点是原动点 ，驱 动 AB杆 绕 A点作 圆周转动 ，通过 B C杆带 动 C D杆绕 0 点摆动。在 C D杆的 E、D点处 ，分别对称铰接着 两件被试产品 ，当 C点高 、D点低 时 ，左件产品 活塞杆伸 出，右件产品活塞杆 收回，见 图 2所示 状态 ；反之 ，左件收 回，右件伸 出，见 图 3所示 状态 。从而实现对两件被试产品的磨合试验。 在图 1所示平衡状态 ．杆件 E F与 D G等长 ， 两件被试产 品均处于行程中点 ，此时负载 2 3 5 5 k g ；在 图 2所 示 极 限 状 态 一 ，负 载 F e 1 4 7 1 0 k g ，负 载 F d 1 1 5 7 0 k g ；在 图 3所 示 极 限状 态 二 ，负载 F o 2 1 5 7 0 k g ，负载 F , 4 7 1 0 k g 。 图 2 磨合试验状态一 图 3 磨合试验状态二 为了输入额定值 的转矩 ，选择 了一 台减速器 作为动力源 ，驱动 AB杆 以 A点为圆心作 圆周运 动 ，A B杆是一根 曲轴 ，即 A B杆 的长度等于 曲 轴的偏心距 ．通过 B C杆与 C D杆铰接。其驱动关 系是 减速 机 主轴转 动一 曲轴 A B杆 作 圆周 转 动一C D杆 绕 O点摆 动一 被试产 品的活塞作直线 往返移动。 在减速机主轴上装有计数器 ．可设定试验次 数 ，当达到设定值时 ，控制试验 台自动停机。 3主要技术参数 的确定 [ ] 1 首 先 确 定 了 主要 杆 件 的 长 度 ，C D 2 6 0 0 ra m．其 中 C O 1 8 0 0 mm，E O D O 1 2 0 0 m m， 依据磨合行程为 L _ 3 0 m m，利用三角函数可推算 出 A B 4 5 m mB C杆 的长度 以不产生运动干涉为 宜 ，此处取值 4 5 0 ram。 2 减速机转矩值 的计算 1 首先 ，需 要计算 出 C D杆 的 C点 的载荷 值 。 依据 C D杆绕 O点两端力矩值相平衡 ，可得 F x C OF o x EO F d x O D， 代入已知参数 x1 8 0 0 mm 1 5 7 0 k g x l 2 0 0 mm 4 7 1 0 k g 1 2 0 0 m m，可算 出 F c 2 0 9 3 k g ，约为 2 0 5 1 4 N。 2 再计算负载输入给减速机的转矩 。 依据 ￡可得 7 1 为转距 ，N i n ；F为作 用力 ，N；， J 为力臂长度，1T I T z 2 0 51 4Nx 0． 0 45 m 9 2 3N i n。 3 求负载施加到电机上的输入功率 。 依据 P z T z n ／ 9 5 5 0可得 为负载施加到减速 机 上 的转 矩 ，N i n ；n为减 速机 主轴 的转速 ，r ／ mi n P Z 9 2 3 x1 6 ． 4 ／ 9 5 5 01 ． 6 k W。 4 求减速器的计算输入功率 。 依据 P K K k W 式中 为计算输 入 功率 ，k W；P为实际输入功率 ，k W；K 为使 用系数 ．已知每天工作 时间为 6 ～ l O h ，载荷平稳 ， 因此取值 K 1 ；K 为与润滑条件有关 的系数 ，当 减速器采用循环润 滑时，K 1 可算 出减速器 的 计算输入功率为 Pc 1 1 ． 6xl xl 1 ． 6 k W 。 依据上述计算结果 ．设计选用 了摆线针轮减 速机 ，其 型号 为 B WD 2 ． 2 8 7 ，其 中 ，电机 功率 2 ． 2 k W，电机转速 n 1 4 3 0 r ／ m i n ，减速 比 i 8 7 ，工 程转矩 T 1 0 0 0 N m。经查阅 ，该 型号的各项参数 均符合该产品磨合加载试验的要求。 4设计 中的注意事项 研制实践表 明 ，该设备在设计时必须注意以 下事项。 1 必须对各主要受力件的强度和刚度计算。 与 开 发 该设备属于较大负载的寿命试验设备 ，如果承力 件 强度 或刚度不够 ，就会产生 弯曲变形或 折断 。 因此 ，各主要承力杆件 包括选用的轴承 、各铰 接轴 、底座等 必须进行强度和刚度计算 ．并给 出一定的安全系数 。最好在理论计算 刚度的前提 下 ，再用有 限元分析法对主要承力件进行刚度校 核，适当加强，确保磨合加载时承力件不变形 。 2 试 验 台应 带 有 手动 调 整 功 能 。油 气 减 震 支柱在磨合试验前 已经充入了额定值的油气压力， 自然状态是活塞全部伸出 ，因此在拆装 时人力无 法压缩其行程 ，不便作业。为了解决该 问题 ，选 用了带双轴型 电机 的减速机 ，可用 自制套筒扳手 嵌入外伸轴端 ，手动调整减速机主轴的转角 ，从 而可以调整 C D杆 的摆动角度 ，在安装 、拆卸被 试油气减震支柱时便于调整其行程。操作省力。 5结论 该设备在笔者所在公司研制成功数年 ，已制 成三 台同类设 备 ，经改进改型 ，可为不 同规格 、 不同负载的油气减震支柱提供磨合试验 ，图 4所 示是 实物 照片 。 自交付使用以来 ，该试验台已经完成了数千 件油气减震支柱的磨合加载试验 ，总磨合次数 已 被试 产品 立柱 图 4 试 验 台 实 物 图 片 经超过 1 0 0万次 以上。实践证明 ，该设备设计原 理成熟 、使用可靠 、操作简单 ，尤其是机械原理 的设计方案构思巧妙颇具 匠心 ，创新创效成效 显 著 ，可为同类产品的磨合加载试验提供借鉴 ，值 得推广 。 参考文献 ]闻邦椿． 机械 设计手 册[ M]． 北京 机械 工业 出版 社 ．2 0 1 ． 第一作者简介 吕少 力 ，男 ，1 9 7 4年生 ，陕西洋县人，大 学本科 ，高级． [ 程师 。研究领域 液压试验 台的设计 与研 究。已发表论文 2 2篇 。 编 辑 向 飞 ” ” ” “” ” ” ” “ ” ” ” “ ” ” ” ” “ ” 赫 l l -- ” ‘ ‘ 。 ‘ 卜 。 ‘ 。 ‘ ’ ’ ‘ ‘ ‘ ‘’ “ 、 河源高新产 业举行投产奠基仪式 广东河源着力培育的 “ 四新”产业 新能源、新材料、新电子、新医药产业的两大代表 项目广东汉能硅基薄膜太阳能电池项目、中兴通讯河源制造研发基地 2 0 1 1 年 1 1 月 1 9日分别 l 举行投产、开工仪式。中共中央政治局委员、省委书记汪洋出席活动宣布汉能项目投产，并为 中兴通讯河源基地挥铲奠基。 十 投资2 1 0 亿元的广东 汉能 硅基薄膜太阳能电 池研发制造基地是广东最大的光伏项目， 分两 l 十 期建设， 全部投产后年产能达 1 G W， 产值可实现1 0 0 亿元，利税超1 0 亿元， 创造5 0 0 0 余个 就业岗位，并带动上下游关联产业。 t 中兴通讯河源基地是 由中兴通讯投资 1 0 0亿元在河源打造的生产基地 ，主要承担手机产 t 品、有线产品、无线产品等移动通讯系统及其软件的生产，是集生产、研发及培训为一身的综 t 合性生产基地。项目将于2 0 1 3 年6月投产，2 0 1 4 年产值就将达到1 0 0 0 亿元，税收每年达5 亿t 元 以上 该项 目的落户将 带动 1 0 0多个生产配套项 目落户河源，产值达 5 0 0亿元 以上 ，税收t } 1 0 亿 元 以 上 f 十 ．． 十 ” 一 “ “ ” ” n ” ” “ ． ． “ ” ” 卜 ” ． 卜” ． ． r _I ____曩 ．．_H__Hn_．n曩 曩 广 F 曩 焉 飘 霉 露 嚣 ] I 萋 翟 I 8 8 L 蠹 J