彈簧管是電液伺服閥中銜鐵組件的重要組成部分,其精度會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的精度產(chǎn)生很大的影響。在彈簧管加工過程中,步驟繁多,要求精密,所以無論在制造還是檢測(cè)中要求都很嚴(yán)格。在檢測(cè)時(shí),需要對(duì)彈簧管內(nèi)外表面進(jìn)行細(xì)致觀察,確認(rèn)彈簧內(nèi)外表面均沒有劃痕和裂紋等表面缺陷。現(xiàn)在常用的檢測(cè)方式為肉眼觀察,檢測(cè)效率低,沒有辦法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,尤其是內(nèi)表面的檢測(cè)更加困難。本文從彈簧管內(nèi)表面劃痕對(duì)其壽命的影響入手,分析了劃痕對(duì)其應(yīng)力分布的影響,討論了不同初始裂紋對(duì)彈簧管壽命的影響,并研制了一套自動(dòng)化設(shè)備,將檢測(cè)過程自動(dòng)化。最后運(yùn)用所研制的設(shè)備,對(duì)彈簧管內(nèi)表面進(jìn)行的檢測(cè),驗(yàn)證合理性。為了對(duì)有劃痕的彈簧管進(jìn)行應(yīng)力分析,首先對(duì)存在劃痕的彈簧管情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),確認(rèn)出在加工時(shí)劃痕產(chǎn)生位置的分布情況。確認(rèn)材料的相關(guān)參數(shù),利用Abaqus軟件建立起彈簧管內(nèi)表面劃痕的有限元模型,對(duì)彈簧管的應(yīng)力分布特征進(jìn)行仿真。在應(yīng)力集中的部位預(yù)制裂紋,通過更改初始裂紋尺寸和施加不同的載荷,對(duì)彈簧管的裂紋擴(kuò)展情況進(jìn)行分析,研究裂紋對(duì)彈簧管的影響。確認(rèn)彈簧管劃痕及裂紋會(huì)對(duì)彈簧管壽命產(chǎn)生重大影響之后,開始設(shè)計(jì)內(nèi)表面劃痕的檢測(cè)裝置。首先確定了采用反射式與斜射式相... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

電液伺服閥結(jié)構(gòu)圖[3]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-2-銜鐵兩臂上纏繞有等量的金屬線圈，在通電的情況下，銜鐵兩臂均產(chǎn)生電磁場(chǎng)，在永久磁鐵的作用下產(chǎn)生電磁吸力。當(dāng)F1﹦F2時(shí)，銜鐵的兩臂所受力大小相同，所以不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，銜鐵組件的其他部分也會(huì)保持在原來的位置。銜鐵兩臂受力平衡，不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，各元件保持在平衡位置之上。當(dāng)F1≠F2時(shí)，銜鐵發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因?yàn)檎麄�(gè)銜鐵組件通過過盈配合壓裝在一起，所以會(huì)引起擋板、彈簧管、反饋桿一起發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)彈簧管會(huì)由于變形而出現(xiàn)一個(gè)反抗力矩。在擋板位置發(fā)生微小的變化之后，擋板兩側(cè)的射流噴嘴到銜鐵組件中擋板的距離就發(fā)生微小變化，導(dǎo)致兩側(cè)噴嘴噴出的液壓油壓力不等，存在一定的壓力差，從而引起閥芯的位置產(chǎn)生移動(dòng)。閥芯與反饋桿的粗部配合在一起，所以閥芯的移動(dòng)帶動(dòng)反饋桿一起發(fā)生變形，從而反饋桿也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反抗力矩。當(dāng)反饋桿的因?yàn)樽冃萎a(chǎn)生的反抗力矩與彈簧管因變形而產(chǎn)生的反抗力矩之和恰好與銜鐵組件上因?yàn)橥姰a(chǎn)生的主動(dòng)轉(zhuǎn)矩相等時(shí)，閥芯就會(huì)保持平衡，不在移動(dòng)，從而保持在一個(gè)固定的位置。通過控制經(jīng)過銜鐵兩臂上線圈的電流可以調(diào)節(jié)F1與F2的大小，從而控制彈簧管與反饋桿的形變量，實(shí)現(xiàn)對(duì)閥芯位置的控制，電液伺服閥就是依照這樣的原理穩(wěn)定工作的。從伺服閥的整個(gè)力平衡調(diào)節(jié)過程中可以看出，彈簧管是一個(gè)非常重要的提供反抗力矩的零件，它的剛度特性決定了閥能不能正常工作。1-銜鐵2-彈簧管3-反饋桿4-擋板5-閥體6-噴嘴7-閥芯圖1-2銜鐵組件結(jié)構(gòu)圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-彈簧管是一種核心部分為管狀且管壁處非常薄的零件[5]，其結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。因?yàn)闊o論是彈簧管的內(nèi)表面還是彈簧管的外表面，均有著配合的要求，配合的精度要求又很高，所以對(duì)于彈簧管的管體部分，圓度和圓柱度要求均小于0.001mm。彈簧管的管壁部分厚度約為0.06mm，并且要求管壁部分的厚度變化極小，表面不能有加工缺陷。彈簧管最重要的性能指標(biāo)剛度值，幾乎完全是由彈簧管的管壁厚度決定的，所以這里是彈簧管最核心的部分。圖1-3彈簧管受力示意圖在前文敘述的伺服閥調(diào)節(jié)過程中可以知道：彈簧管會(huì)因?yàn)橥娋�圈帶動(dòng)銜鐵偏轉(zhuǎn)而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，其頭部會(huì)產(chǎn)生一定的偏轉(zhuǎn)角。在這個(gè)相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角下，彈簧管產(chǎn)生的力矩是相同的，所以就可以將彈簧管的剛度K定義為在其法蘭盤被固定的情況下，彈簧管頭部受到的彎矩M與在M的作用下彈簧管頭部產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角θ的比值。MK=（1-1）經(jīng)過多年對(duì)電液伺服閥的研究，我國(guó)已經(jīng)掌握了完善的彈簧管剛度測(cè)量方案，能夠通過對(duì)剛剛加工完成的彈簧管剛度進(jìn)行多次檢測(cè)來保證在安裝時(shí)其性能是符合使用要求的。在電液伺服閥的工作過程中，彈簧管要承受數(shù)赫茲甚至數(shù)百赫茲的交變載荷[6]，初始時(shí)微小的加工缺陷可能會(huì)在使用一段時(shí)間后擴(kuò)展為裂紋，使彈簧管剛度發(fā)生變化，不再滿足使用要求，甚至發(fā)生斷裂。但由于彈簧管在制造時(shí)工藝復(fù)雜，其表面的加工缺陷出現(xiàn)率很高。尤其是內(nèi)表面更是要經(jīng)過鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、研磨、精研等多個(gè)步驟，導(dǎo)致彈簧管的刀傷或劃痕等加工缺陷主要出現(xiàn)在內(nèi)表面，所以對(duì)彈簧管內(nèi)表面的加工缺陷進(jìn)行檢測(cè)，并且研究其表面加工缺陷對(duì)于其剛度特性的影響就尤為重要。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3491801