液壓螺母在采煤機(jī)上的應(yīng)用

液壓螺母在采煤機(jī)上的應(yīng)用

0螺栓預(yù)緊力不足引起的失效螺釘連接被認(rèn)為是機(jī)械拆卸連接的最重要形式，但普通螺釘連接尤其是大螺釘連接，如通風(fēng)機(jī)連接螺釘、通風(fēng)機(jī)連接螺釘或基礎(chǔ)螺釘、重型機(jī)械底座和每根電桿的連接螺釘，以及金屬井的連接螺釘和每根螺釘?shù)倪B接。主要失敗的原因是預(yù)緊力不足。因此如何解決預(yù)緊力不足已成為亟待解決的問題,而液壓螺母的出現(xiàn)為解決這些問題提供了很大的便利與可能。1保證螺釘?shù)闹谱鞯匿佋O(shè)在pc的制造的既液壓螺母主要應(yīng)用于大螺栓聯(lián)接,在采煤機(jī)各部間的連接等處,還受到空間狹小的限制,因此所設(shè)計(jì)的螺母體積應(yīng)盡可能地小,為此應(yīng)選擇超高油壓并選用高強(qiáng)度塑性材料制造。設(shè)計(jì)原始參數(shù):油壓p=160MPa,螺栓M36×4。2基本結(jié)構(gòu)和原則(1)螺母結(jié)構(gòu)液壓螺母結(jié)構(gòu)如圖1所示。(2)螺栓旋緊,確定固定如圖1所示,被聯(lián)接螺栓螺紋部分與螺母體聯(lián)接,螺栓大頭位于緊圈右側(cè),被連接件位于緊圈與螺栓大頭間。工作時(shí),先人工將螺母旋緊,并使緊圈位于右側(cè);然后使液壓油從A口進(jìn)入,通過液壓油的壓力對活塞體和螺母體作用,牽動螺母體1向左移動,將螺栓拉長,當(dāng)色標(biāo)露出時(shí)(此時(shí)標(biāo)志預(yù)緊力已達(dá)到)應(yīng)迅速旋緊緊圈4,使緊圈端面靠在螺母體上,泄去油壓,螺栓緊固完畢;拆卸時(shí)順序相反。3主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1母字母設(shè)計(jì)3.1.1螺母結(jié)構(gòu)和材料選擇選取螺母體材料為:40CrMnMo,曲服強(qiáng)度極限σs=785MPa。3.1.2直徑選擇(1)活動術(shù)內(nèi)直徑d的確定初選內(nèi)側(cè)壁厚t1=8mm(t1螺母體內(nèi)孔與活塞體間壁厚),活塞體內(nèi)徑D1=d+2t1=52mm(2)a為84.8mmF0=KAσs=319746N取K=0.6,A=678.8mm2;由π4(D22-D21)p≥F0π4(D22?D21)p≥F0帶入數(shù)據(jù)得D2≥72.4mm取整D2=73mm(3)螺母螺母的外徑尺寸為3d初選外側(cè)壁厚t2=10mm,則螺母體外徑D3=D2+2t2=93mm3.1.3第二強(qiáng)度理論中rd4的表達(dá)軸對稱應(yīng)力拉密解σr=-b2/r2-1b2/a2-1qa-1-a2/r21-a2/b2qb(1)σQ=-b2/r2+1b2/r2-1qa-1+a2/r21-a2/b2qb(2)σr=?b2/r2?1b2/a2?1qa?1?a2/r21?a2/b2qb(1)σQ=?b2/r2+1b2/r2?1qa?1+a2/r21?a2/b2qb(2)根據(jù)第四強(qiáng)度理論得σrd4=√12[(σ1-σ2)2+(σ2-σ3)2+(σ3-σ1)2]＜[σ](3)σrd4=12[(σ1?σ2)2+(σ2?σ3)2+(σ3?σ1)2]???????????????????????????????√＜[σ](3)(1)外部環(huán)強(qiáng)度試驗(yàn)外環(huán)考慮到r=a時(shí)取得最大應(yīng)力,代入式(1)、式(2)得這里帶入式(3)得σrd4=608<[σ]強(qiáng)度滿足要求。(2)b3[b]強(qiáng)度由內(nèi)環(huán)尺寸得考慮到r=a及r=b時(shí),均有可能出現(xiàn)最大應(yīng)力值,故應(yīng)分2種情況進(jìn)行校驗(yàn):①當(dāng)r=a時(shí),由式(1)、式(2)得σr=0-1-a2/r21-a2/b2qb=0ΜΡaσr=0?1?a2/r21?a2/b2qb=0MPaσQ=0-b2/r2+1b2/r2-1qb=-614ΜΡaσQ=0?b2/r2+1b2/r2?1qb=?614MPa顯然σ1=0MPa,σ2=0MPa,σ3=-614MPa代入式(3)得σrd4=614≤[σ]強(qiáng)度能滿足要求。②當(dāng)r=b時(shí),qa=0,qb=160MPa,代入式(1)、式(2)得σr=-160MPaσQ=-454MPaτrQ=0此時(shí)σ1=0,σ2=-160MPa,σ3=-454MPa由第四強(qiáng)度理論得σrd4=400MPa≤[σ]強(qiáng)度滿足要求。3.1.4軸向尺寸和油孔確定(1)油孔的確定考慮到流量、加工等因素并參照國家標(biāo)準(zhǔn),選取油孔直徑為6mm,油孔與油源用螺紋聯(lián)接。(2)注油孔左壁至螺釘體左端面的尺寸由前述尺寸并考慮加工制造從左側(cè)起確定螺母體軸向尺寸如下:①螺母體左端面余量尺寸L0=2mm;②從注油孔左壁至螺母體左端面的尺寸L1=10mm;③油孔尺寸L2=6mm;④從油孔右壁至活塞腔左端面間尺寸L3=6mm;⑤活塞體最大行程L4=10mm;⑥活塞體有效導(dǎo)向長度L5=6mm。則螺母體軸向長度L=L0+L1+L2+L3+L4+L5=40mm螺母體結(jié)構(gòu)與總體尺寸如圖2所示。3.2活力設(shè)計(jì)3.2.1材料選擇考慮工作條件,活塞體材料選擇40CrMnMo。3.2.2尺寸確定(1)直徑尺寸由前面計(jì)算結(jié)果知:活塞體內(nèi)徑為52mm,外徑為73mm。(2)軸向尺寸考慮到緊圈自身及一定旋合長度,取活塞體螺紋部分的長度L6=20mm,則活塞體總體軸向尺寸L′=L1+L6=30mm。3.2.3色標(biāo)位置的確定由文獻(xiàn)有公式εL=E0EL(L112+L2+LLAs)(4)x=1As+ELEΜ1Am(Κ1+ELEΜΚΜ)tgφ(5)εL=E0EL(L112+L2+LLAs)(4)x=1As+ELEM1Am(K1+ELEMKM)tgφ(5)代入數(shù)值可得色標(biāo)位置。計(jì)算確定的活塞體結(jié)構(gòu)及主要尺寸如圖3所示。3.3設(shè)計(jì)中的寬松結(jié)構(gòu)3.3.1材料和螺釘?shù)倪x擇選擇40CrMnMo緊圈?？紤]到緊圈的鎖緊作用,選擇細(xì)牙三角螺紋M73×2,外圓周滾花。3.3.2軸向尺寸的選擇(1)最大旋轉(zhuǎn)長度根據(jù)已知數(shù)據(jù),由文獻(xiàn)得最大旋合長度L″=28mm(2)不同旋合長度lmin,確定緊圈尺寸最小旋合長度的依據(jù)τ=Ρ1kzπdzb≤[τ](6)σw=3Ρhkzπdzb2≤[σw](7)τ=P1kzπdzb≤[τ](6)σw=3Phkzπdzb2≤[σw](7)[σw]=[σ1]=σsn=7851.2=654ΜΡa[σw]=[σ1]=σsn=7851.2=654MPa由文獻(xiàn)知,kz=0.56,h=1.083mm將數(shù)據(jù)代入式(6)得z≥0.46將數(shù)據(jù)代入式(7)得z≥0.4綜合考慮,取z=5故最小旋合長度Lmin=zt=10mm確定緊圈的尺寸:緊圈寬b=12mm,緊圈直徑d=85mm;設(shè)計(jì)所得緊圈如圖4所示。3.4面直徑d由文獻(xiàn)可選取外徑D=73mm;斷面直徑d2=2mm,d1=59.9mm;寬度b=6