【正文】 Ap?Sp=Lp/ApEp (7) 42 Finite Elements in Analysis and Design 42 (2021) 298–313 Bolted joints for very large bearings— numerical model development Aurelian Vadean ?, Dimitri Leray , Jean Guillot aDepartment of Mechanical Engineering, Ecole Polytechnique de Montreal, . Box 6079, Station CentreVille,Montreal, Qu233。 此外，為了考慮負(fù)載點的應(yīng)用高度，總軸向剛度（或相反的靈活性）必須用不同的元素在非均勻模式下來分配，正如在 。在圖 6中，所有的表達(dá)方式 kij都使用 R， T， L參數(shù)（圖 5）， E電子楊氏模量和 泊松數(shù)字來表達(dá)。 *p 2A PaAD? *PD paDD? * pp all D?* tt aDD D? 38 混合元素 如圖 2 所示 ，嚙合的軸承環(huán)使用的三個混合元素與三個主要部件有 關(guān)：一個元素指定為環(huán)之間的上表面和軌道上負(fù)載生效的起點之間的區(qū)域 。 確定軸承的軸向剛度位置 為了計算軸承的軸向剛度位置，我們已經(jīng)使用 MASSOL[13]根據(jù)拉斯穆森 [14]提出的一個基本圓柱集會（圖 3）所作的改進(jìn)。聯(lián)系彈簧元素它們能夠模擬環(huán)變量之間的接觸帶和安裝根據(jù)預(yù)安裝和外部負(fù)載的應(yīng)用。 ?加載，以及有關(guān)的具體內(nèi)容的制定被認(rèn)為是軸對稱 。不斷演變的接觸面積是仿照通過接觸彈簧和使用迭代求解的技術(shù)。軸承是遭受同樣重要徑向和軸向 35 負(fù)荷。這種模式有它的局限性，并不適用于螺 栓裝配時的成員有不同的幾何形狀，或在外部勢力不是在成員接口對稱的。大量的模型近似的部件和螺栓剛度使用錐體，球體，相當(dāng)于瓶裝或其他分析模型 [14]。該模型的獨特性是在于一個特殊 的有限元素的使用，像一環(huán)，除了在軸向方向。 油缸運動爬行與缸內(nèi)存在空氣和平衡閥出現(xiàn)故障有關(guān)，油缸按最大行程動作幾次可以排出油缸內(nèi)的氣體。值得注意的是主卷揚的兩個浮動油管可輔控制閥上 的 LS 油管為高壓 6 通徑油管，是二層鋼絲的，容易與一層膠管混淆。 主卷揚浮動是在動力頭打鉆情況下使用，可使主卷揚隨鉆桿自由下放，嚴(yán)禁在其它工況中進(jìn)行主卷揚浮動操作，否則會使鉆桿自由落體或掉落，出現(xiàn)機件損壞的嚴(yán)重故障。因此要控制油液的溫度。若鉆機停放一年以上時間不工作，也要更換或過濾液壓油。 2 10n E Pa J m?? ? ? ? ?。d=。 3 8Z K KF k N d m m d m m? ? ?? ? ? MPaMPa?? ??1214KFd? ??1 1 03K KFdd? ? 26 d活塞桿直徑（ m） ??? 活塞桿材料的許用應(yīng)力（ Pa） 已知： 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 合應(yīng)力為 MPa? ? 活塞桿與活塞肩部表面的壓應(yīng)力 已知： 。 1 0 0H c pd m m d m m d m md m m D m m M P a?? ? ?? ? ?2212()4FDD? ? ?? ?122 4 2 . 5 。 22k n EJP l??464dJ ??4JdK A??24Ad??4 11 10k ndP l??KKmP KN??l mnK? 23 缸筒的內(nèi)徑 D的計算 根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計算液壓缸內(nèi)徑 D 計算公式為 缸底厚度 的計算 平行缸底，當(dāng)缸底無油孔時 式中 h缸底厚度（ m） D液壓缸內(nèi)徑（ m） yp 試驗壓力（ MPa） ??? 缸底材料的許用應(yīng)力（ MPa） 已知： ? ?0. 12 5 。 無偏心載荷 由材料力學(xué)知，受壓細(xì)長桿，當(dāng)載荷力接近某一臨界值時，桿將產(chǎn)生縱向彎曲。 70 。 1 5 0 0 . 1 5 。 24 。 2）液壓缸類型及安裝方式的確定 工作時液壓缸要求可以雙向運動產(chǎn)生推拉力。就是說液壓系統(tǒng)，必須結(jié)合機 器在特定的使用條件下其性能穩(wěn)定，安全可靠，調(diào)速方便、便于拆裝、造價便宜，要全面做到這些也絕非易舉，是要有實踐經(jīng)驗和對同類鉆機具有全面的了解然后參考下表： 表 31 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力 機械類型 機床 農(nóng)業(yè)機械 液壓機 磨床 組合機床 龍門刨床 拉床 小型機械 重型機械 工作壓力 /MPa ~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 選取旋挖鉆機的液壓系統(tǒng)的工作壓力為 16MPa。 液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求 1）對正反循環(huán)鉆機液壓系統(tǒng)的要求 液壓系統(tǒng)傳動時液壓機械的一個組成部分，液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計要同主機的總體設(shè)計同時進(jìn)行，必須從實際出發(fā)，有機的結(jié)合各種傳動形式，充分的發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、 15 維護方便的液壓系統(tǒng)。 12 圖 29放氣裝置 1— 缸蓋 2— 放氣小孔 3— 缸體 4— 活塞桿 13 14 第 3 章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 液壓系統(tǒng)的確定 按照液體流動的循環(huán)方式不同，液壓系統(tǒng)可以分為開式循環(huán)系統(tǒng)和閉式循環(huán)系統(tǒng)兩種。 如圖 28(a)所示，當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入與其相配的缸蓋上的內(nèi)孔時，孔中的液壓油只能通過間隙δ排出，使活塞速度降低。圖 27(b)所示為摩擦環(huán)密封，它依靠套在活塞上的摩擦環(huán) (尼龍或其他高分子材料制成 )在 O 形密封圈彈力作用下貼緊缸壁而防止泄漏。圖 26(c)中的活塞桿，使用了兩個半圓環(huán) 4，它們分別由兩個密封圈座 2套住 ，半圓形的活塞 3安放在密封圈座的中間。 9 圖 25缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu) (a)法蘭連接式 (b)半環(huán)連接式 (c)螺紋連接式 (d)拉桿連接式 (e)焊接連接式 1— 缸蓋 2— 缸筒 3— 壓板 4— 半環(huán) 5— 防松螺帽 6— 拉桿 (2)活塞與活塞桿。一般來說，缸筒和缸蓋的結(jié)構(gòu)形式和其使用的材料有關(guān)。 液壓缸的設(shè)計包括了系統(tǒng)工作壓力的確定、液壓缸活塞直徑的確定和活塞桿直徑的確定、液壓缸壁厚和外徑的計算、缸蓋厚度的確定、缸體長度的確定以及活塞桿穩(wěn)定性的驗算。旋挖鉆主要用來對地基基礎(chǔ)樁基成孔，其鉆頭有多種形式：如回轉(zhuǎn)斗、短螺旋、巖芯鉆頭等，根據(jù)地質(zhì)條件的不同，更換不同的鉆頭，以達(dá)到高速、高質(zhì)的成孔要求。早在 20世紀(jì) 90 年代初，國內(nèi)旋挖鉆機需求量少，市場基本被國外鉆機所壟斷。 1984 年天津探礦機械廠首次從美國 RDI 公司引起車載式旋挖鉆機。 1975 年德國寶峨公司研制了配有伸縮鉆桿的 BG7 型鉆機，該鉆機直接從底盤提供動力，配置可鎖式鉆桿實現(xiàn)加壓鉆孔，鉆孔扭矩增大，可實現(xiàn)在緊密砂礫和巖層的鉆孔。 關(guān)鍵詞 : 變幅 液壓缸 ，變角度液壓缸， AutoCAD， Pro/Engineer 45T spiral drill luffing mechanism design of hydraulic cylinder Content abstract: This design is mainly introduced the rotating drill luffing mechanism design of hydraulic cylinder. The design of hydraulic cylinder including ensure pressure system of the hydraulic cylinder piston, piston rod diameter and the diameter and wall thickness and diameter of hydraulic cylinder cylinder, the thickness of the calculation of the length, and the cylinder piston rod stability of calculation. In this thesis, by the use of traditional design and puteraided engineering（ CAE） , firstly based on experience of the formula calculation to determined the installation scheme of the hydraulic cylinder, design size parameters of hydraulic cylinder piston and piston, Check the matching of connecting bolts, pin shaft, etc.。 本文結(jié)合傳 統(tǒng)設(shè)計和計算機輔助工程技術(shù)，先依據(jù)經(jīng)驗公式計算，確定了液壓缸安裝方案， 設(shè)計了液壓缸活塞及活塞桿尺寸參數(shù)，校核了匹配的連接螺栓，銷軸等；完成了變幅及變角度液壓缸的設(shè)計計算。 旋挖鉆機的發(fā)展歷史 旋挖鉆機是在回轉(zhuǎn)斗鉆機和全套管鉆機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，第二次世界大戰(zhàn)前，美國 CALWELD 首先研制出回轉(zhuǎn)斗，短螺旋鉆機。日本的旋挖鉆機扭矩比歐洲的同類產(chǎn)品小。 2021 年后三一、山河智能等多家生產(chǎn)廠家的旋挖鉆機陸續(xù)下線，產(chǎn)銷兩旺。 國外產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀 目前在國內(nèi)銷售旋挖鉆機的國外公司主要有德國寶峨公司、意大利士力公司、 MAIT 公司、 IMT 公司、 CWV 公司等。 旋挖鉆機因具有施工速度快、成孔質(zhì)量好、環(huán)境污染小、操作靈活方便、安全性能高及適用性強等優(yōu)勢 , 已成為鉆孔灌注樁施工的主要成孔設(shè)備 , 不少重點工程的業(yè)主為確保工程進(jìn)度和質(zhì)量 , 均將其作為指定施工設(shè)備 , 從而替代了傳統(tǒng)的沖擊和回旋鉆機成孔設(shè)備。 緩沖裝置與排氣裝置視具體應(yīng)用場合而定，其他裝置則必不可少 。圖 25(c)所示為螺紋連接式，它的缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外徑加工時要求保證內(nèi)外徑同心，裝拆要使用專用工具，它的外形尺寸和重量都較小，常用于無縫鋼管 或鑄鋼制的缸筒上。螺紋連接雖然結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便可靠，但在活塞桿上車螺紋將削弱其強度。圖 27(a)所示為間隙密封，它依靠運動間的微小間隙來防止泄漏。 圖 27密封裝置 (a)間隙密封 (b)摩擦環(huán)密封 (c)O 形圈密封 (d)V 形圈密封 (4)緩沖裝置。 圖 28液壓缸的緩沖裝置 1— 節(jié)流閥 (5)放氣裝置。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖所示： 圖 31 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量，它們是設(shè)計液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件及元件供應(yīng)情況等的限制。 3） 根據(jù)選定的工作壓力和材料進(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 當(dāng)缸體材料由脆性材料制造時，缸筒厚度應(yīng)按第二強度理論計算 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 ? = 缸體外徑的計算 1 2DD??? 式中 1D 缸體外徑（ m） 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 1D =150mm 按標(biāo)準(zhǔn)圓整 1D =152mm 液壓缸油口直徑的計算 液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運動速度 v和油口最高液流速度 0v 而定 式中 0d 液壓缸油口直徑（ m） D液壓缸內(nèi)徑（ m） v液壓缸最大輸出速度（ m/min） 0v 油口液流速度 （ m/s） 已知： 00 .1 2 5 。1 6 。9 2 。 已知： F=。 2 .1 1 0 。 6 6 。 0 .1 2 。0 .0 3 8 。 等截面計算法： 當(dāng)細(xì)長 比 時，可按歐拉公式計算臨界載荷 kP 。 （ 3）：雖然在液壓系統(tǒng)的裝配中進(jìn)行了嚴(yán)格的去毛刺清洗工序，但是也不能徹底消除閥塊孔中的 毛刺和油管中的污物，工作一段時間后，毛刺污物會進(jìn)入濾油器，經(jīng)過一段時間工作，濾油器的濾芯有可能堵塞，此時液壓油就會通過濾油器上的旁通溢流閥進(jìn)入油箱。當(dāng)油溫太高時，油液粘度變得很小，有的潤滑作用變差，加快液壓元件的磨損，內(nèi)泄露增大，縮短液壓元件的使用壽命。 首次開機或拆卸維修后，液壓管路中存有空氣，要開機空載運行，油缸在工作允許的最大