【導(dǎo)讀】許多汽車性能試驗(yàn)均在底盤測功機(jī)上進(jìn)行，而輪胎滾動阻力是影響準(zhǔn)。確測試精度的重要原因。方法，闡述了底盤測功機(jī)的總體設(shè)計(jì)，系統(tǒng)采用測功機(jī)輸入動力，制動系消耗功率，并能準(zhǔn)確測量輸入和輸出的轉(zhuǎn)矩參數(shù)，進(jìn)而通過運(yùn)算得到滾動阻力系數(shù)的準(zhǔn)確值。研制開發(fā)滾動阻力系數(shù)試驗(yàn)裝置提供理論參考。Keywords：TurnRollerTester；MeasurePowerMachin；Tyre；RollResistance；Power

　　

【正文】 失、泄漏損失，因而易使油液發(fā)熱，總效率降低，故液壓傳動不宜用于遠(yuǎn)距離傳動。 （ 4）液壓傳動性能對溫度比較敏感 ， 故不宜在高溫或低溫下工作。液壓傳動裝置對油液的污染亦較敏感，故要求有良好的過濾設(shè)施。 （ 5）液壓元件加工精度要求高，一般情況下又要求有獨(dú)立的能源，這些可能使產(chǎn)品成本提高。 （ 6）液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)不易追查原因，不易迅速排出。 綜上所述，液壓傳動由于其優(yōu)點(diǎn)比較突出，故在工農(nóng)業(yè)各個(gè)部門獲得廣泛應(yīng)用。它的某些缺點(diǎn)隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展、提高，正在逐步得到克服。 為了迅速趕超世界先進(jìn)水平，我國已瞄準(zhǔn)世界發(fā)展主流的液壓元件系列型譜，有計(jì)劃地引進(jìn)、消化、吸收國外最先進(jìn)的液壓技術(shù)和產(chǎn)品，并對我國現(xiàn)正生產(chǎn)的液壓產(chǎn)品進(jìn)行整 頓，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，大力開展產(chǎn)品國產(chǎn)化工作?？梢灶A(yù)見，我國的液壓技術(shù)在 21 世紀(jì)必將獲得更快的發(fā)展。 ??9 液壓缸的類型及其特點(diǎn)和應(yīng)用 液壓缸是把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成直線式機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置（執(zhí)行元件）。液壓缸輸出的是力和位移。液壓缸結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，廣泛地 應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)部門。 液壓缸按其作用方式，分為單作用式和雙作用式兩大類。 單 作用式液壓缸只利用 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 液壓力推動活塞向著一個(gè)方向運(yùn)動，而反向運(yùn)動則依靠重力或彈簧力等實(shí)現(xiàn)。雙作用式液壓缸，其正、反兩個(gè)方向的運(yùn)動都 依靠液壓力來實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)選用的是雙作用式液壓缸。 液壓缸按不同的使用壓力，又可分為中低壓，中高壓和高壓液壓缸。對于機(jī)床類機(jī)械一般采用中低壓液壓缸，其額定壓力為 ～ ；對于要求體積小、重量輕、出力大的建筑車輛和飛機(jī)用液壓缸缸多采用中高壓液壓缸，其額定壓力為 10～ 16MPa；對于油壓機(jī)一類機(jī)械，大多數(shù)采用高壓液壓缸，其額定壓力為 25～ 。 液 壓缸按結(jié)構(gòu)型式的不同，又有活塞式、柱塞式、擺動式、伸縮式等形式，其中以活塞式液壓缸應(yīng)用最多?；钊缀椭子靡詫?shí)現(xiàn)直線運(yùn)動，輸出推力和速度；擺動缸 用以實(shí)現(xiàn)小于 360176。的轉(zhuǎn)動，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。 本設(shè)計(jì)選 用的 是活塞式液壓缸。 活塞液壓缸有雙桿活塞缸和單桿活塞缸兩種，本設(shè)計(jì)選用的是單桿活塞缸。 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 液壓缸主要尺寸的確定 液壓缸主要尺寸包括缸的內(nèi)徑、長度、活塞桿的直徑及長度。確定上述尺寸的原始依據(jù)是液壓缸的負(fù)載、運(yùn)動速度、行程長度和結(jié)構(gòu)形式等。通常，液壓缸需要自行設(shè)計(jì)。 ??10 1．液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑 動力較大的設(shè)備（如拉床、刨床、車床、組合機(jī)床、液壓壓力機(jī)等）液壓缸的內(nèi)徑通常是先根據(jù)設(shè) 備類型及缸所受負(fù)載 F 參照表 和表 確定出缸的工作壓力 P，再按表 確定出比值 ? （ Dd?? ），然后根據(jù)承載情況按下面的公式計(jì)算得出。 表 各類液壓設(shè)備常用工作壓力 設(shè)備類型 磨床 車床、銑床、鉆床、鏜床 組合機(jī)床 龍門刨床拉床 注塑機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、小工程機(jī)械 液壓壓力機(jī)、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī) 工作壓力MPap/ ～ 2 2～ 4 3～ 5 8～ 10 10～ 16 20～ 32 表 液壓缸工作壓力與負(fù)載之間的關(guān)系 負(fù)載kNF/ ＜ 5 5～ 10 10～ 20 20～ 30 30～ 50 ＞ 50 工作壓力MPap/ ＜ ～ ～ ～ ～ ～ 5～ 10 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 表 系數(shù) ? 的推薦值 工作壓力 MPap/ ＜ 5 5～ 7 ＞ 7 活塞桿受拉力 ? ～ 活塞桿受壓力 ? ～ ～ 綜合上表選負(fù)載 F 為 90kN，工作壓力 P 為 20MPa ， 活塞桿受壓力 ? =。 當(dāng)有桿腔壓力油驅(qū)動負(fù)載時(shí)，由于 ? ? ? ?pDpdDF 2222 144 ??? ???? 故 ? ?pFD 21 4 ?? ?? （ ） 當(dāng)無 桿腔壓力油驅(qū)動負(fù)載時(shí)，由于 pDF 24?? 故 pFD ?4? （ ） 由式（ ）、式（ ）算出的 D 值及選定的 ? 值即可求出活塞桿的直 徑 d 來? ?Dd ?? 。 D 、 d 的取值應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。 因?yàn)?是由有桿槍壓力驅(qū)動負(fù)載 ，所以由式（ ） ? ? ? ? mmpFD 9041 4 22 ???? ???? ?? mmd . ??? 。 2．液壓缸壁厚 在中低壓系統(tǒng)中，液壓缸壁厚 ? 根據(jù)結(jié)構(gòu)和工藝上的需要確定，一般不進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)液壓缸 工作壓力較高或直徑較大時(shí)，才有必要對其最薄弱部位的壁厚進(jìn)行強(qiáng)度校核。 當(dāng) 10??D 時(shí)，按以下薄壁筒公式校核 ? ??? 2 Dpy? （ ） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 當(dāng) 10??D時(shí)，按以下厚壁筒公式校核 ? ?? ????????? ???? 12 yyppD??? （ ） 式中 ： ? — 缸筒壁厚； D — 缸筒直徑； yp — 試驗(yàn)壓力， 當(dāng)液壓缸的的額定壓力 Mpapn 16? 時(shí)， ny pp ? ；當(dāng)額定壓力 Mpapn 16? 時(shí)， ny pp ? ； ??? — 缸筒材料的許用應(yīng)力。 ? ? nb?? ? ， b? 為抗拉強(qiáng)度， n 為安全系數(shù)，一般取5?n 。 因?yàn)? ????D 所以 按公 式（ ） 進(jìn)行校核，結(jié)果符合要求。 3．液壓缸其它尺寸的確定 液壓缸的長度按其最大行程確定，一般不大于（ 20～ 30） D 。 活塞的寬寧國市度按缸的工作壓力和活塞的密封方式確定，一般為（ ～ 1） D 。導(dǎo)向套滑動面的長度，當(dāng) D ＜ 80mm 時(shí)，?。?～ 1） D ；當(dāng) mmD 80? 時(shí) ,取（ ～ 1） d ?；钊麠U的長度按缸的長度、活塞的寬度、導(dǎo)向套的長度、端蓋的有關(guān)尺寸及它與工作臺連接方式確定。對長度與直徑之比大于 15 的受壓活塞桿，應(yīng) 按材料力學(xué)公式進(jìn)行穩(wěn)定性校核計(jì)算。當(dāng)壓力不高時(shí)，端蓋的尺寸、緊固螺釘?shù)膫€(gè)數(shù)和尺寸可由結(jié)構(gòu)決定；高壓系統(tǒng)則必須進(jìn)行螺釘強(qiáng)度的校核。 單桿活塞缸原理及計(jì)算 圖 。其活塞的一側(cè)有伸出桿，兩腔的有效工作面積不相等。當(dāng)向缸兩腔分別供油，且供油壓力和流量相同時(shí)，活塞（或缸體）在兩個(gè)方向的推力和運(yùn)動速度不相等。 當(dāng)無桿腔進(jìn)壓力油，有桿腔回油（圖 ）時(shí)，活塞推力 1F 和運(yùn)動速度 1v 分別為 kNpDpAF 2211 ?????? ? （ ） 211 4DqAqv ??? （ ） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 （ a） （ b） 圖 單桿活塞缸 當(dāng)桿腔進(jìn)壓力油，無桿腔回油（圖 ）時(shí)，活塞推力 2F 和運(yùn)動速度 2v 分別為 ? ? ? ? kNpdDpAF 0 222221 ???????? ? （ ） ? ?2221 4 dD qAqv ??? ? （ ） 式中 ： 1A — 缸無桿腔有效工作面積 ； 2A — 缸無桿腔有效工作面積 ； p — 進(jìn)油壓力 ； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 q — 進(jìn)入液壓缸的流量表 ； D — 液壓缸內(nèi)徑 ； d — 活塞桿直徑 ； 比較上面公式可知： 21 vv? ， 21 FF? 。即無桿腔進(jìn)壓力油工作時(shí)，推力大，速度低；有桿腔進(jìn)壓力油工作時(shí)，推力小，速度高。因此，單桿活塞缸常用于一個(gè)方向有較大負(fù)載但運(yùn)行速度較低，另一個(gè)方向?yàn)榭蛰d快速退回運(yùn)動的設(shè)備。例如，各種金屬切削機(jī)床、壓力機(jī)、注射機(jī)、起重機(jī)的液壓系統(tǒng) 即常用單桿活塞缸。 單桿活塞缸兩腔同時(shí)通入壓力油時(shí)， 如圖 所示，由于無桿腔工作面積大，活塞像右的推力大于向左的推力，故其向右移動。液壓缸的這種連接稱為差動連接。 差動連接時(shí)，活塞的推力 3F 為 kNpdpApApAF 86204 223213 ???????? ? （ ） 若活塞的速度為 3v ，則無桿腔的進(jìn)油量為 13Av ，有桿腔的出油量為 23Av ，因而有下式 2313 AvqAv ?? 23213 4dqAqAA qv ????? （ ） 圖 單桿活塞缸的差動連接 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 比較（ ）和（ ）式可知， 13 vv ? ；比較 （ ）和（ ）式可知， 13 FF? 。這說明單桿活塞 缸差動連接時(shí)，能使運(yùn)動部件獲得較高的速度和較小的推力。因此，單桿活塞缸還常用在需要實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)（差動連接）→工進(jìn)（無桿腔進(jìn)壓力油）→快退（有桿腔進(jìn)壓力油）”工作循環(huán)的組合機(jī)床等設(shè)備的液壓系統(tǒng)中。這時(shí)，通常要求“快進(jìn)” 和“快退”的速度相等，即 23 vv ? 。由式（ ）、式（ ）、知， 23 AA? ，即 dD 2?（或 Dd ? ）。 單桿活塞缸不論是缸體固定，還是活塞 桿 固 定，工作臺的活動范圍都略大于缸有效行程的兩倍。 液壓缸的材料及技術(shù)條件 (1) 缸筒材料 （ 如 圖 所示 ） 工程機(jī)械、鍛壓機(jī)械等工作壓力較高的場合，常用 3 45 號鋼的無縫鋼管。其中， 20號鋼用得較少，因其較軟，機(jī)械強(qiáng)度也低，加工粗糙度不易保證。須與缸蓋、管接頭、耳軸等零件焊接的缸筒用 35 號鋼，并在粗加工后調(diào)質(zhì)。不與其它零件焊接的缸筒，常用 45號鋼調(diào)質(zhì)，調(diào)制處理的目的是保證強(qiáng)度高、加工性好，一般調(diào)質(zhì)到 HB241～285。 圖 缸筒 （ 2） 技術(shù)條件 1)缸筒內(nèi)徑孔采用 H9 配合。內(nèi)孔表面的粗糙度 ：當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí)，取 ～ ；當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時(shí)，取 ～ ，且均需要研磨或衍磨。比較加工方法是在鏜孔之后進(jìn)行滾壓。這樣既可降低表面粗糙度，又可提高表面硬度（表面硬度可達(dá) HRC35～ 40）。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 2)內(nèi)控表面的圓柱度公差為內(nèi)徑 D 公差之半。 3)孔 D 軸心線的直線度公差在 500mm 長度上為 。 4)端面 T 對軸心線的垂直度公差在直徑 100mm 上為 。 5)當(dāng)缸筒與端蓋用螺紋聯(lián)接時(shí)，螺紋采用 6g 級精度的工制螺紋。 6)為了防止缸筒腐蝕和提高其壽命，可以在缸筒內(nèi)表面鍍 ～ 厚的硬鉻，再進(jìn)行研磨拋光，缸筒外表面涂耐油油漆。 (如 圖 ) （ 1） 活塞材料 活塞材料常用耐磨鑄鐵、鋁合金或鋼外面覆蓋一層青銅、 黃銅和尼龍等耐磨套。 （ 2） 技術(shù)條件 1)外徑 D 對 1d 的徑向跳動公差為 D 公差之半。 2)端面 T 對活塞軸線的垂直度公差在直徑 100mm 直徑 上的公差為 。 3)外徑 D 的 圓柱度公差為外徑 D 公差之半。 圖 活塞 (如 圖 ) （ 1） 缸 蓋材料 缸蓋采用 35號鋼或 45 號鋼鍛件，或 ZG3 ZG45 鑄鋼及 HT254 HT305 HT3561灰口鑄鐵?；钊麠U導(dǎo)套可以是缸蓋本身，但最好在內(nèi)表面堆焊黃銅、青銅或其它耐磨材料?；钊麠U導(dǎo)套也可另外壓入，采用鑄鐵、黃銅、青銅或尼龍。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 圖 缸蓋 （ 2） 技術(shù)條件 1)直徑 D （鋼筒內(nèi)徑）、 2d （導(dǎo)向孔）和 3d （活塞桿密封圈外徑）的圓柱度 公差為相應(yīng)直徑公差之半。 2) 2d 、 3d 、 D 的同心度公差為 。 3)A、 B兩端面對軸線的垂直度在直徑 100mm 直徑上的公差為 ，粗糙度不高于 。 4)活塞桿的導(dǎo)向孔（或?qū)蛱椎目祝?2d 的表面粗糙度不高于 。 (如 圖 ) (1)活塞桿材料 活塞桿有實(shí)心 [圖 （ a） ]和空心 [圖 （ b） ]兩種 。實(shí)心的用 35 號或 45 好鋼，要求高的可用 40Cr 鋼；空心的用 35 號、 45號無縫鋼管，并要求活塞桿的一端留出焊接和熱處理的通氣孔 2d 。 (a) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 (b) 圖 活塞桿 （ 2）技術(shù)條件 1)粗加工后要調(diào)質(zhì)處理，硬度 HB230～ 285；最后要表面高頻淬火， HRC45～ 55。 2)直徑 1d （與