預應力鋼絲纏繞超高壓液壓缸的結構設計.pdf

1、近年來，隨著全球工業(yè)化進程的加速，液壓機的應用越來越廣泛，逐漸從傳統的機械領域向國防工業(yè)、航空航天、核工業(yè)等領域擴展。與此同時，液壓機也呈現重載化、小型化趨勢，其鍛造速度、壓下精度也隨之提高，這就對其核心部件液壓缸提出了更高要求。
　　作為液壓機的核心部件，液壓缸直接決定了液壓機的承載能力、工作精度和鍛造速度，液壓機的重載化、小型化也促使液壓缸往超高壓化、小尺寸化的方向發(fā)展，傳統的液壓缸設計方法顯然已經無法滿足要求。預應力鋼絲纏繞

2、超高壓液壓缸具有高承壓、高疲勞壽命、小尺寸、安全性好等優(yōu)點，已經成為制造超高壓液壓缸的最佳選擇。目前，對于預應力鋼絲纏繞超高壓缸已經進行了大量的研究，但大都是將鋼絲層簡化為當量外壓，并未考慮鋼絲層間的摩擦，也就無法準確反映芯筒和鋼絲層的應力和應變的變化規(guī)律;對于纏繞過程中鋼絲分層數對纏繞缸的影響也沒有進行具體研究。因此，本文采用預應力鋼絲纏繞技術設計80MPa超高壓液壓缸，在對其進行ANSYS仿真分析時考慮鋼絲層間摩擦力、分層降溫加壓，

3、研究結果能夠準確反映芯筒和鋼絲層應力應變的變化規(guī)律;對纏繞過程中的鋼絲分兩層、五層和十層纏繞進行分析，得出鋼絲分層數對纏繞缸的影響。具體研究內容如下:
　　首先，介紹預應力鋼絲纏繞液壓缸的結構形式、工作原理、優(yōu)勢和設計纏繞缸所遵循的原則，并根據彈塑性力學的相關知識推導出纏繞缸的相關計算公式，計算出80MPa纏繞缸的芯筒和鋼絲層的尺寸。將纏繞過程分為五層計算，得出纏繞時每層施加的初張力和每層纏繞完畢后芯筒內壁的應力分布、半徑收縮量。

4、
　　然后，借助有限元分析軟件ANSYS的參數化設計語言APDL建立80MPa纏繞缸的有限元模型，模擬預應力鋼絲纏繞過程和纏繞缸的合成狀態(tài)。針對纏繞缸的結構，將預應力鋼絲纏繞過程分為五層分析，得出每層纏繞完畢后芯筒和鋼絲層的應力分布、芯筒內壁的切向應力和半徑收縮量;纏繞完畢后芯筒內壁加壓，模擬纏繞缸的合成狀態(tài)，分析芯筒和鋼絲層的應力分布。將鋼絲分為十層和兩層纏繞，研究鋼絲分層數對纏繞缸的影響。分析結果表明:有限元仿真值和理論計算值

5、高度吻合，并且符合設計纏繞缸所遵循的原則;鋼絲分層數越多，有限元仿真值越接近理論計算值，預緊效果越好。
　　最后，介紹纏繞過程中的工藝要求并對80MPa超高壓液壓缸進行五層纏繞施工。對每層纏繞完畢后芯筒內壁的應變進行測試，計算得出內壁切向應力;對每層纏繞完畢后的芯筒內徑進行測量，得出芯筒內壁的半徑收縮量。將測試結果同理論計算值和有限元模擬值進行比較，結果表明:三者吻合度較高，從而驗證理論計算和有限元分析的正確性。
　　本文采