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新型液压增力机构的结构及设计


放大字体  缩小字体 发布日期:2018-02-23
此液压增力机构利用油腔的面积比来增力,增力比大。只要较小的操纵力,就可达到较大的夹紧力。该机构具有夹紧力大、抗冲击性能强、安全可靠、操作简单、省时省力等优点。
在重型卧式车床上加工特大型工件时,由于工件的直径、长度、重量均比较大,切削力矩也相应较大,采用一般车床普通螺旋传动来夹紧工件,显然不能满足要求。为此,设计了如图所示的新型液压增力机构,只要施加较小的操纵力,就可以达到较大的夹紧力。

1 新型液压增力机构的结构原理



1.工件 2.卡爪 3.丝杆套 4.平键 5.导向键 6.齿轮 7.小活塞
8.大活塞 9、17.调整垫 10.丝杆 11.小齿轮 12.放气丝堵
13、15.密封圈 14.注油丝堵 16.弹簧 18.花盘卡具体
附图 液压增力机构原理图

1.1 工件预夹紧

附图所示为花盘上的四个卡爪之一。首先卡爪2趋近工件1,工件1用顶尖定心后,用大扳手操纵外六方头S1,使大活塞8旋转,通过键4带动丝杆套3旋转。由于弹簧16限制丝杆套3的轴向位移,迫使卡爪2作轴向移动,从而接触工件1,并产生一定的夹紧力。

1.2 工件夹紧

用力矩扳手,通过内六方孔S2转动丝杆10,由于导向键5的限制,配有丝杆内螺纹的小活塞7不旋转而只能作轴向移动。通过油液将力放大,推动丝杆套3带动卡爪2作轴向移动,从而夹紧工件1。当力矩扳手发出“咔咔”的声响后,同时有突然卸力感觉,夹紧力即达到设定值,工件被夹紧。

1.3 工件锁紧

为安全考虑,即用力矩扳手通过内六方孔S3转动小齿轮11,从而旋转齿轮6,由于齿轮6上加工有内螺纹,因此齿轮6的轴向移动将丝杆套3进一步锁紧,以防止在加工工件时,油缸泄漏使工件松卸的可能。该液压增力机构还设有机械保护,而松开工件的操作顺序与上述顺序相反。

2 新型液压增力机构的设计计算

新型液压增力机构的原理是:在互相连通的密封液压缸中的小活塞和大活塞的面积分别为A1和A2,如在小活塞上加力为P1,在液压缸中的油液的单位压力为P=P1/A。根据帕斯卡定律,大活塞上所受的力,P2=PA2则 P2=A2/A1·P1(1)
很显然,液压增力机构将力P1进行了放大,其放大比为i=A2/A1,得 P1=P2·1/i(2)
设加到旋转方头S2上的扭矩为M1,根据作功相等原理有: M1=P1·t/2πη (3)
由(1) 、(2) 、(3)式得 M1=P1·t×D122πηD22(4)式中:t——丝杆10的导程,mm
η——传动系统的总效率,%
D1——小活塞7的直径,mm
D2——大活塞8的直径,mm
当扭矩扳手长为0.4m,其操纵力为250N时,即扭矩扳手在方头S2上施加100N·m的扭矩,选择适当的设计参数,就可以达到单个卡爪280kN的夹紧力。

3 几点说明

在加工特大型工件时,往往要几个班次方能加工完成,因此液压增力机构必须具有较长的保压时间。我们在设计中规定了72h单位压力P下降在1%以内,确保其工作可靠性。为满足以上性能要求,应注意以下问题:
  1. 根据油压Pmax=30MPa选用密封性、强度、耐磨性及寿命等综合性能都比较好的密封圈。材质选用聚氨酯材料。
  2. 在设计及制造中,严格控制关键件的尺寸精度、形位公差及表面粗糙度。
  3. 工作油液要具有粘度高、机械杂质少、抗氧化性及抗乳化性能好等特点。
实践证明,此液压增力机构利用油腔的面积比来增力,增力比大。只要较小的操纵力,就可达到较大的夹紧力。该机构具有夹紧力大、抗冲击性能强、安全可靠、操作简单、省时省力等优点。
 
 
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