超高溫旋轉(zhuǎn)夾緊油缸優(yōu)化設(shè)計(jì)論文
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1.1液壓缸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
帶控制閥高溫旋轉(zhuǎn)夾緊液壓缸的工作原理:當(dāng)左端進(jìn)油，液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)油，推動(dòng)活塞桿3往上運(yùn)動(dòng)，定位銷6上開設(shè)了一條槽(由兩根槽和一根螺旋槽組成，直線距離短，約長(zhǎng)于導(dǎo)向軸的直徑)，活塞相對(duì)定位銷作直線運(yùn)動(dòng)，固定在活塞下端孔的導(dǎo)向軸18繞著定位銷6作微距離直線運(yùn)動(dòng)—旋轉(zhuǎn)—微距離直線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)整體活塞桿3作微距離直線運(yùn)動(dòng)—旋轉(zhuǎn)—微距離直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)夾具的松開旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)有桿腔進(jìn)油時(shí)，推動(dòng)整體活塞桿3往下運(yùn)動(dòng)，活塞上的導(dǎo)向軸18在槽里運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)活塞桿3作微距離直線運(yùn)動(dòng)—旋轉(zhuǎn)—微距離直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)液壓系統(tǒng)中液壓油保壓時(shí)，實(shí)現(xiàn)了活塞桿的夾緊。由于直線段距離較短，導(dǎo)向軸在槽中有自鎖功能，完全能保證夾具的夾緊功能。要實(shí)現(xiàn)以上運(yùn)動(dòng)，需要有液壓系統(tǒng)進(jìn)行支撐，提供動(dòng)力源及控制系統(tǒng)，配以PLC(可編程控制器技術(shù))，可以實(shí)現(xiàn)智能控制，有效、安全地保證液壓旋轉(zhuǎn)夾緊動(dòng)作的可靠性與安全性。
1.2液壓缸活塞導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)
在此產(chǎn)品中，導(dǎo)向軸是關(guān)鍵零件，它在螺旋槽中的運(yùn)動(dòng)較為重要，不能太過(guò)于松動(dòng)，松動(dòng)會(huì)造成鎖緊功能消失，并且間隙過(guò)大會(huì)影響旋轉(zhuǎn)的準(zhǔn)確角度，因此要保證導(dǎo)向軸在槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)自如，又要保證間隙小。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試驗(yàn)，最后采用將導(dǎo)向軸的外形設(shè)計(jì)成橢圓形(已獲專利)，采用數(shù)控車削加工，效果較好，完全保證其在旋轉(zhuǎn)槽中順利運(yùn)動(dòng)。定位銷中螺旋槽采用帶圓弧形狀設(shè)計(jì)，由于此螺旋槽的加工難度大，采用一般機(jī)床難以加工，采用數(shù)控車銑中心加工效果較好，且表面光潔。將此夾具裝配后，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、定位準(zhǔn)確。
1.3液壓缸密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
用于旋轉(zhuǎn)夾緊油缸的液壓油防滲裝置在液壓缸的工作過(guò)程中相當(dāng)重要，作者采用的是對(duì)導(dǎo)向套內(nèi)部進(jìn)行改進(jìn)，在防塵圈內(nèi)側(cè)增加一槽，并裝入“O”型密封圈。裝配好后的液壓缸，外界灰塵進(jìn)入缸內(nèi)的可能性減少，液壓油不產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)自如，液壓系統(tǒng)的壽命提高3倍。此裝置已獲專利。穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)活塞桿。由于活塞桿長(zhǎng)期作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其失穩(wěn)現(xiàn)象較為頻繁，現(xiàn)在活塞桿外圓處增加一支撐環(huán)，并填入支撐環(huán)材料。裝配好后的旋轉(zhuǎn)夾緊機(jī)構(gòu)，往上提升穩(wěn)定，未發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)自如，使整個(gè)液壓系統(tǒng)的壽命提高3倍。
1.4液壓缸密封材料的設(shè)計(jì)
氟橡膠是含有氟原子的合成橡膠，具有優(yōu)異的耐熱性、耐氧化性、耐油性和耐藥品性，它主要用于航空、化工、石油、汽車等工業(yè)部門，作為密封材料、耐介質(zhì)材料以及絕緣材料。分子結(jié)構(gòu)中含有氟原子的合成橡膠，通常以共聚物中含氟單元的氟原子數(shù)目來(lái)表示，如氟橡膠23是偏二氟乙烯同三氟氯乙烯的共聚物。由于氟橡膠耐高溫、耐油、耐化學(xué)腐蝕，采用氟膠作為防塵圈，對(duì)高溫的適應(yīng)性增強(qiáng)，外界灰塵不易進(jìn)入缸內(nèi)，使液壓缸在超高溫狀態(tài)(大約200℃)下工作可靠。
2應(yīng)用效果
此產(chǎn)品能在高溫環(huán)境(相對(duì)于液壓缸來(lái)講200℃較高)中工作，可用較輕質(zhì)量的液壓缸提升金屬冶煉中的爐蓋及高端裝備的動(dòng)作，產(chǎn)生的壓力較大，效果顯著。
3結(jié)論
由于此產(chǎn)品開發(fā)中采用了液壓與機(jī)械相結(jié)合的技術(shù)，利用了兩者的優(yōu)點(diǎn)，避免了兩者的缺點(diǎn)，特總結(jié)如下:
(1)操作方便省力，大大降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。采用旋轉(zhuǎn)夾緊液壓缸，為爐蓋的起升提供了穩(wěn)定的動(dòng)力與控制;
(2)使用這種旋轉(zhuǎn)夾緊液壓缸，滿足產(chǎn)品的需要的同時(shí)成本大大減少;
(3)節(jié)省輔助時(shí)間，提高效率。這種高溫旋轉(zhuǎn)夾緊缸節(jié)省了較大的空間(傳統(tǒng)產(chǎn)品空間較大)和減少了較多的成本。
(4)為在高溫環(huán)境中工作的類似夾具提供理論與實(shí)際參考。
作者：任小鴻 陳麗 單位：四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系 瀘州華西機(jī)械有限責(zé)任公司