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通过两个推力油缸拉动主动小车来对试件进行拉力实验。两个油缸的不同步,促使主动小车边轮承受巨大载荷。为保证整机在最大拉力下能正常工作,非常有必要对严重不同步时的偏载力进行校核计算。
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1.偏载力的计算物理模型
偏载的产生主要是由拉力机两油缸运动不同步所造成的。在液压拉力365bet.com最快线路检测中心_365直播电视版下载_外勤365登录官网
中,两推力油缸的同步由图1所示的液压系统中采用了同步阀8的同步油路来保证。由于同步阀的精度有限,会造成进入油缸的流量不一致,而两油缸相同,缸径Ｄ相等,因此造成了油缸速度的一快一慢。
图1：拉力机液压系统
两推力油缸分别在Ａ、Ｂ处通过销轴跟主动小车相连,见图2。试件通过拉杆在Ｏ点与小车相连。
图2：主动小车
油缸活塞杆伸缩速度的不一致会导致小车有转动的趋势,此时侧轮与边梁接触产生偏载力阻止小车转动。当右油缸伸出动作比左油缸快时,右油缸对小车作用力比左侧大,此时小车在水平面的受力分析如图2所示。
2.最大偏载力的分析
2.1 小车受力分析
根据图2的受力分析,在这里假设右油缸动作比左边快,即Ｆ1>Ｆ2,由于小车动作缓慢,可得出小车受力平衡公式及力矩平衡公式:
Ｆ1+Ｆ2=Ｔ (1)
Ｎ1=Ｎ2=Ｎ (2)
Ｆ1·Ｌ1-Ｆ2·Ｌ2=Ｔ·Ｌ3 (3)
式中:Ｔ———试件对小车产生的作用力,Ｎ;
Ｆ1———右油缸对小车作用力,Ｎ;
Ｆ2———左油缸对小车作用力,Ｎ;
Ｎ1———右侧轮所受支承力,即偏载力,Ｎ;
Ｎ2———左侧轮所受支承力,Ｎ;
Ｌ1———右油缸安装销与拉杆安装销的距离,ｍｍ;
Ｌ2———左油缸安装销与拉杆安装销的距离,Ｌ1=Ｌ2=770ｍｍ;
Ｌ3———两侧轮之间的距离,Ｌ3=760ｍｍ。
2.2 油缸作用力不平衡性分析
由于受同步阀精度影响,导致两推力油缸对主
动小车产生的实际作用力不相等,系统背压忽略不
计,油缸作用力与油压关系如下:
Ｆ1=Ｐ1Ａ1 (4)
Ｆ2=Ｐ2Ａ2 (5)
式中:Ｐ1———右油缸无杆腔的油压,ＭＰａ;
Ｐ2———左油缸无杆腔的油压,ＭＰａ;
Ａ1、Ａ2———两油缸无杆腔面积,ｍｍ2。
同步阀两出口流量的压差计算公式如下：
流量的压差计算公式
式中：Ｑ1———通过同步阀进入右油缸的流量,Ｌ/ｍｉｎ;
Ｑ2———通过同步阀进入左油缸的流量,Ｌ/ｍｉｎ;
Ｃｑ1、Ｃｑ2———流量系数,Ｃｑ1=Ｃｑ2;
Ａ3、Ａ4———节流口面积,Ａ3=Ａ4;
ΔＰ1=Ｐ-Ｐ1,ΔＰ2=Ｐ-Ｐ2,其中Ｐ为系统压
力,由于前面已假设Ｆ1>Ｆ2,故Ｐ1>Ｐ2,ΔＰ1>ΔＰ2,同步阀进入调整状态,设其两出口流量关系为：
Ｑ2
Ｑ1=1+Ｓ (8)
其中Ｓ为同步阀的同步精度。
此外,两油缸无杆腔面积相等:
Ａ1=Ａ2=Ａ (9)
综合等式(4)～(9)可以得出两油缸作用力的
计算式如下：
Ｆ1=[Ｔ+(Ｓ2+2Ｓ)·Ｐ·Ａ]/(Ｓ2+2Ｓ+2) (10)
Ｆ2=[(1+Ｓ)2·Ｔ-(Ｓ2+2Ｓ)·Ｐ·Ａ]/(Ｓ2+2Ｓ+2) (11)
2.3 偏载力计算
由式(3),(10),(11)可以得出偏载力的计算式
如下:
Ｎ=Ｆ1·Ｌ1-Ｆ2·Ｌ2Ｌ3=(Ｌ1/Ｌ3)×[(Ｓ2+2Ｓ)·(2Ｐ·Ａ-Ｔ)/(Ｓ2+2Ｓ+2)] (12)
从公式(12)可看出,偏载力Ｎ随同步精度Ｓ的提高而减小,随小车两侧轮之间的距离Ｔ的增大而减小,随小车两侧轮之间的距离Ｌ3的增大而减小。
3.结论
拉力机偏载严重影响它的正常工作。分析了其产生的原因。通过力学分析,得出了偏载力的计算公式,为液压拉力机整机的设计提供了理论指导。
同时发现,同步精度和小车侧轮间距对偏载力的大小有重大影响,设计时可以合理选择和调节这两个参数以减小偏载力。
来源：天氏库力 发布日期
2018-12-17 浏览：