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大型柱塞ATOS油缸雙球鉸結(jié)構(gòu)研究
柱塞ATOS油缸是大型機(jī)本體結(jié)構(gòu)中應(yīng)用zui多的執(zhí)行元件。其中，雙球鉸結(jié)構(gòu)是工作缸柱塞與活動(dòng)橫梁的主要連接形。當(dāng)機(jī)受偏心載荷作用時(shí)，柱塞偏轉(zhuǎn)與導(dǎo)套及密封處接觸產(chǎn)生側(cè)向推力，側(cè)推力的作用加速了導(dǎo)套及密封的磨損。因此，側(cè)推力成為評(píng)價(jià)雙球鉸結(jié)構(gòu)優(yōu)劣的關(guān)鍵性問題。

大型柱塞ATOS油缸雙球鉸結(jié)構(gòu)研究                      雙球鉸結(jié)構(gòu)主要由上下球鉸和中間桿三部分構(gòu)成，在傳統(tǒng)機(jī)設(shè)計(jì)理論中，認(rèn)為增長中間桿長度并減小球鉸的球面半徑能夠更好的減小側(cè)推力。然而，在當(dāng)今機(jī)的設(shè)計(jì)制造中，尤其是在大型機(jī)柱塞ATOS油缸設(shè)計(jì)中，對(duì)雙球鉸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)理論不盡相同，尤其是該結(jié)構(gòu)主要尺寸的確定依據(jù)尚不明晰。針對(duì)柱塞ATOS油缸內(nèi)油流場尺寸跨度較大,流場模擬邊界及湍流模型選取較難的問題,提供了較優(yōu)的邊界條件及湍流模型選擇參考。建立柱塞ATOS油缸內(nèi)流場模型,采用Fluent軟件對(duì)比分析不同邊界類型、邊界位置、湍流模型條件下油流場的壓力、速度特性,比較發(fā)現(xiàn)選擇導(dǎo)向套與缸體間隙流域一側(cè)為速度入口邊界,速度大小取柱塞運(yùn)動(dòng)速度,缸進(jìn)油口為壓力出口邊界時(shí)能較好反映油流場的流動(dòng)特性。選用*邊界及湍流模型組合進(jìn)行缸內(nèi)流場模擬的結(jié)果表明,在導(dǎo)向套與缸體間隙流域,流場壓力沿流向線性減小,而流動(dòng)速度在該間隙流域相對(duì)較大,為柱塞ATOS油缸組件的接觸磨損及密封問題的流固耦合分析提供。從側(cè)推力產(chǎn)生的機(jī)理展開研究，對(duì)偏心載荷下，雙球鉸柱塞結(jié)構(gòu)進(jìn)行了受力分析，討論在不同接觸條件下，柱塞側(cè)壁處側(cè)推力的產(chǎn)生機(jī)理及作用方。并以大型非線性有限元軟件MSC.Marc為平臺(tái)，建立了該結(jié)構(gòu)的三維有限元仿真模型，系統(tǒng)的研究了中間桿長度及直徑、上下球鉸半徑和導(dǎo)套間隙等對(duì)側(cè)推力產(chǎn)生的影響規(guī)律。研究表明:相同雙球鉸結(jié)構(gòu)下，柱塞與導(dǎo)套在不同位置發(fā)生接觸后，側(cè)推力的作用方及效果各不相同。相同接觸條件下，不同結(jié)構(gòu)柱塞與導(dǎo)套發(fā)生接觸后，隨著中間桿長度的增長，側(cè)推力呈減小趨勢；隨著中間桿直徑的增大，側(cè)推力呈減小趨勢；隨著球鉸球面半徑的增大，側(cè)推力呈增大趨勢；隨著導(dǎo)套間隙的增大，側(cè)推力呈減小趨勢；以125 MN鍛造機(jī)為原型，按照1:10的尺寸比例設(shè)計(jì)制備了雙球鉸柱塞ATOS油缸側(cè)推力實(shí)驗(yàn)裝置，配備了五組不同規(guī)格尺寸的中間桿和球鉸，進(jìn)行了在偏心載荷下，不同雙球鉸結(jié)構(gòu)柱塞所受側(cè)推力大小的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：中間桿長度、上下球鉸半徑和導(dǎo)套接觸位置對(duì)側(cè)推力的影響規(guī)律與計(jì)算結(jié)果基本吻合。