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        180°旋轉(zhuǎn)油缸改造

        2016-12-31 00:00:00張爭光
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年14期

        摘 要:文章簡要介紹了180°旋轉(zhuǎn)油缸的工作原理,分析了油缸發(fā)生故障的原因,并提出了旋轉(zhuǎn)油缸的改造方案,通過計(jì)算驗(yàn)證了改造的可行性,通過改造解決了問題。文章從工作原理展開分析,并對(duì)故障進(jìn)行總結(jié)研究,希望通過對(duì)180°旋轉(zhuǎn)油缸改造的探討,給相關(guān)人員帶來一定的借鑒意義。

        關(guān)鍵詞:180°旋轉(zhuǎn)油缸;螺旋線;鼠牙

        前言

        我單位2008年購進(jìn)了四川寧江機(jī)床廠的THM6363臥式加工中心,其換刀機(jī)構(gòu)的機(jī)械手是由180°雙來復(fù)式旋轉(zhuǎn)油缸來驅(qū)動(dòng)的。經(jīng)過一段時(shí)間使用后機(jī)械手總是出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不到位的情況,導(dǎo)致?lián)Q刀無法完成,只能通過操作人員手動(dòng)裝卸的方式進(jìn)行換刀,這大大降低了加工中心的工作效率。向德國HKS公司訂購?fù)吞?hào)油缸重新更換后故障解決,但是使用一年多后再次出新同樣故障。該油缸價(jià)格為23000元,訂購周期為3個(gè)月,不但價(jià)格昂貴而且周期長,并且重新購買安裝后有重新出現(xiàn)同樣故障的可能性,因此需要一種快捷省錢并且可靠的方案來解決該問題。

        1 液壓油缸工作原理介紹

        液壓油缸如圖1所示,當(dāng)壓力油從P1口流入時(shí),P2口排油,活塞就向右運(yùn)動(dòng)并沿著螺旋副旋轉(zhuǎn),活塞內(nèi)的螺旋副使輸出螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)油從P2口流入時(shí),P1口排油,輸出螺桿反向轉(zhuǎn)。輸出螺桿旋轉(zhuǎn)的初始角度是由螺母的位置決定,螺母兩端面都有鼠牙,缸體和缸蓋上也有鼠牙,當(dāng)輸出螺桿的起始角度調(diào)整好后,鎖緊缸蓋,此時(shí)螺母被鼠牙定位在調(diào)整好的位置上。此油缸具有兩個(gè)來復(fù)螺旋副,結(jié)構(gòu)更緊湊,工作更平穩(wěn),可利用兩個(gè)螺旋副導(dǎo)程間的差異,調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)角大小。

        2 故障分析

        在經(jīng)過拆卸和研究分析后發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)油缸內(nèi)缸體上的鼠牙磨損嚴(yán)重,螺母無法被定位在原始位置,并發(fā)生了偏移,這樣一來輸出螺桿的初始角度也發(fā)生了變化,導(dǎo)致油缸旋轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)數(shù)十度的偏移,使得機(jī)械手出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不到位的情況。鼠牙的磨損主要是由于機(jī)械手換刀刀柄過重,油缸旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的沖擊和過大,鼠牙在多次換刀沖擊下造成磨損和壓潰。這主要是因?yàn)閺S家選用的機(jī)械手重量過大,產(chǎn)生沖擊大于該油缸的承受范圍,造成鼠牙損壞。

        3 液壓缸的液壓參數(shù)分析

        旋轉(zhuǎn)油缸的活塞為螺母,施加于螺母上的液壓力必須克服螺旋棒對(duì)螺母正壓力N的水平分力以及摩擦的水平分力,才能推動(dòng)活塞沿螺旋線方向轉(zhuǎn)動(dòng)或使螺旋棒轉(zhuǎn)動(dòng)。經(jīng)查詢機(jī)床換刀系統(tǒng)的油壓是5.5至6.5MPa,通過計(jì)算可以得到其旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為418275.48N·mm,剪切時(shí)產(chǎn)生的切應(yīng)力為92.459N·mm。

        4 油缸改造分析

        依據(jù)上述故障分析情況,解決該問題的根本方法就是讓螺母固定在調(diào)整好的位置,不能讓它發(fā)生位移。經(jīng)過研究提出一個(gè)方案,那就是:首先安裝好油缸并校正油缸的初始角度,使之符合旋轉(zhuǎn)油缸的起始位置,在螺母所位置的缸體上分120°打三個(gè)定位孔,直達(dá)螺母,并且在螺母上鉆出一定深度的定位窩,然后在缸體上的定位孔內(nèi)做螺紋,接著靠按使用要求做好的定位螺絲對(duì)螺母進(jìn)行定位。具體的油缸加工改造的示意圖如圖2所示。

        在鼠牙圈均布3個(gè)螺釘,單個(gè)螺釘?shù)那袘?yīng)力考慮到受理面不規(guī)則,要相應(yīng)的乘以1.3的安全系數(shù),則單個(gè)螺釘所承受的切應(yīng)力大小為120.196MPa,因此,選用了M8的內(nèi)六角螺釘,螺釘頭加工成錐頭,以便構(gòu)成定位螺釘。螺釘選用8.8的性能等級(jí),螺釘使用中碳鋼制成淬火并回火,安全系數(shù)S選用4。根據(jù)螺釘?shù)臋C(jī)械性能等級(jí)得知屈服強(qiáng)度,得到其實(shí)際切應(yīng)力小于許用切應(yīng)力。所選用的螺釘能夠滿足實(shí)際工作要求。

        5 結(jié)束語

        通過改造后經(jīng)過一段時(shí)間的使用,油缸使用正常,這次技術(shù)改造解決了廠家油缸選用不當(dāng)造成的一系問題,節(jié)約了時(shí)間和經(jīng)費(fèi)。180°旋轉(zhuǎn)油缸的改造是在分析理解旋轉(zhuǎn)油缸的原理的基礎(chǔ)上提出的改造,通過分析、計(jì)算并實(shí)踐驗(yàn)證了改造的可行性,保障科研生產(chǎn)任務(wù)的進(jìn)行。

        參考文獻(xiàn)

        [1]謝世冠.基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的雙螺旋的副旋轉(zhuǎn)油缸結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D].中南大學(xué).

        [2]雷天覺.新編液壓工程手冊(cè)[M].北京理工大學(xué)出版社.

        [3]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

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