起豎鎖緊液壓缸的試驗

一往冇前

鎖緊液壓缸在地面設備產品中作用關鍵，其中起豎鎖緊液壓缸用于完成對發射架的起豎與回收，其功能的好壞，影響發射的成功與否。

有必要采取措施，以保證產品質量為目標，在產品研制過成中進行起豎液壓缸的各項性能試驗。本文梳理匯總并分析鎖緊液壓缸結構特點、匯總關鍵性能試驗項目，開展試驗方法研究，研制開發一套試驗裝置，驗證起豎鎖緊液壓缸的關鍵性要求，確保產品質量萬無一失。

一、起豎鎖緊液壓缸簡介

起豎液壓缸采用內置鎖緊套的結構形式，主要包括缸筒，活塞、鎖緊套、端蓋及活塞桿等零部件。鎖緊液壓液壓缸有鎖緊和解鎖兩種工作狀態：當液壓缸處于鎖緊的狀態時，活塞桿和缸筒之間能可靠鎖緊，擋軸向載荷小于鎖緊力時活塞桿與缸筒之間不能有相對移動;當液壓缸處于解鎖狀態時，與普通油缸的使用一樣，正腔建壓反腔泄壓活塞桿伸出，反腔建壓正腔泄壓活塞桿收回。

二、工藝方法的制定

起豎鎖緊液壓缸關鍵性項目必須進行檢查，是確保產品滿足質量要求的關鍵，查閱圖紙技術要求，統計匯總起豎液壓缸裝配關鍵性能項目，制定工藝方法及裝置保證措施，最終完成關鍵特性的檢驗，關鍵性能與工藝方法見表所列。其中鎖緊力試驗，需要設計專用試驗裝置，通過適應范圍確定，方案設計，關鍵零部件設計，關鍵零部件的校核4個方面，開展試驗裝置的研制。

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三、試驗裝置的設計

查閱起豎鎖緊液壓缸圖紙及裝配工藝及試驗油缸的圖紙資料，對鎖緊液壓缸和試驗液壓缸的行程、長度及缸筒內徑、活塞桿直徑工藝參數進行匯總分類，從而確定試驗裝置的的適應范圍。

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開鎖壓力試驗和鎖緊力試驗都需要在80 mm、750 mm、1500 mm、三處進行，設計架體一端固定鎖緊液壓缸，一端固定試驗油缸，兩種方案完成3種行程的試驗，一種是架體上加工3個位置的孔，移動固定座，另一種是鎖緊油缸位置不動，通過更換加載液壓缸和試驗液壓缸的中間加長桿，滿足3種狀態的試驗，通過最長行程1500 mm確定固定座的具體位置。總體結構圖如圖2所示，主要有架體，固定座、筒夾、頂頭、加載油缸組成，整個試驗過程為內力，對地面無作用力。

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完成所需項目需要油源總共有3個：被試缸油源1、開鎖腔油源2、加載缸油源3。實驗的最大側量壓力26 Mpa，壓力傳感器測量值精度不低于正負5%，流量計的側來范圍(0～60) L/min,精度不低于正負5%;油源1的最高調動壓力26 Mpa，油源2的最高調動壓力24 Mpa，油源3最高調動壓力26 Mpa。

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圖1 固定座結構圖

架體兩側橫梁為槽鋼對扣焊接形式，上面鋪設20 mm厚的鋼板，下方用工字型梁作支撐，橫梁兩端有固定座將兩橫梁連接在一起，右端固定座為加載油缸提供支撐，為了增加機架的通用性，適應不同行程油缸試驗，在機架的橫梁上開設等距離的孔，構成不同大小的框架結構。固定座有鋼板焊接盒型結構，中間部位與鎖緊油缸回轉耳連接，兩側與架體連接，固定座可以沿著橫梁前后滑動與橫梁梁上的孔對齊后插入銷軸即可，其結構如圖1所示。首先筒夾分成上下兩部分，并且與油缸的接觸面用毛氈墊上，這樣保證了缸筒不被破環，通過兩端平板與機架連接在一起，放置油缸的上下串動，筒夾具體結構如圖2所示。

圖2 筒夾結構圖

試驗頭部方案設計有兩種一種是利用鎖緊液壓缸頭部的支耳與加載油缸頭部通過銷軸進行連接，一種是設計一個對頂頭使加載缸與實驗缸之間通過平面對平面的結構形式。通過產品的支耳形式的連接，會使在加載過程中加載段圍繞遠端旋轉運動，出現上翹的現象，因此選擇平面接觸對頂試驗方案，其結構如圖3所示。

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圖3 頂頭結構

為了驗證試驗裝置的安全可靠性，對試驗裝置的關鍵零組件建立有限元模型并對其進行有限元分析，根據強度校核理論分析有限元結果，當試驗裝置關鍵零組件的最大應力遠低于材料的許用應力并完全滿足強度要求的前提下，適當減小相關零組件的厚度尺寸，以節約試驗裝置的生產制造成本。其中固定座和筒夾都為直接受力件，因此校核它們的強度。

加載力為330 kN，通過有限元優化，確定用最合理的鋼板厚度焊接成固定座，固定座在承受的力須可范圍之內，盡可能的減少鋼板厚度，從而節約材料成本，優化結構后有限元分析結果如圖4所示，可以看出最大的應力是185 MPa，最大應力分布在固定座與架體連接的圓孔處，采用Q345A材料，材料的屈服極限為345 MPa，安全系數為1.8，安全可靠。

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圖4 固定座應力云

筒夾應力如圖5所示，最大應力在42 pa，最大應力分布在筒夾與油缸接觸的部位，采用Q345A材料焊接而成，材料的屈服極限為345 MPa，安全系數為8.2，安全可靠。逐項對鎖緊液壓缸關鍵性能項目進行試驗，試驗結果見表3所列，驗證驗證起豎鎖緊液壓缸的關鍵性要求，確保產品質量萬無一失。

圖5 筒夾應力云圖

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分析查閱起豎液壓缸裝配圖紙及試驗技術要求，統計匯總起豎液壓缸裝配關鍵性能要求，制定工藝方法及試驗裝置保證措施，通過確定裝置的適應范圍、制定工藝裝置的設計方案，關鍵零部件設計及校核4個面開展起豎鎖緊液缸試驗裝置的研制，并對關鍵試驗項目進行了試驗，驗證試驗要求，滿足產品質量穩定性和可靠性要求。

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