大型液压机实际压力达标检测的一种新方法
液压机是飞机、汽车等制造业不可缺少的加工设备,由于其工作压力大、容易得到行程长、速度平稳、安全可靠等优点,所以在机械制造业中占有重要地位。液压机的吨位,影响着某些动作是否能完成,及工作的可靠性能和冲压件的精度。市场上已有的测力仪,能够捕捉和显示瞬间工作力,此仪器的系统要求采用高精度的传感器,只适用小吨位的压力。本文从经济性、简便性、可行性等方面,就大吨位液压机实际压力是否达标,提出了一种新的检测方法:将实际测试的结果与有限元计算的结构比较,判断其实际压力是否达标。
1 研究方法
压力机压力的测试的方法,常是用压力机标定荷载传递测试仪,或在工件表面贴应变片测试。压力机标定荷载传递测试仪精度较高,用在百吨级的压力机上,对于大吨位的压力机就无能为力,购买设备的成本也较高。利用应变片测试的方法,可以大大降低成本,且不受吨位的限制,在知道测点1和测点2(如图2所示)的应变之后,由于应力分布的不均匀,要换算出加载压力的大小,按照力学计算方法,较为困难。本文提出了一种测试大型吨位压力机的压力是否达标的新方法:建立相应的工件模型,用有限元软件UC中Nastran进行静力分析,将得到的应变与测试所得的应变对比,就可以知道压力机的压力是否达标。测试原理结构图如图l所示。
图1 原理结构图
2 压力箱有限元分析
2.1 模型的建立
该压力箱由板构成,板之间采用焊接的方式进行联接。由于测试的要求,需要增大压力箱受压时的变形量,提高测试测精度。因此,我们可以在压力箱的侧面开如图2所示1的口。压力箱有限元分析模型,一般分为实体单元和壳单元模型。实体单元模型,需要将网格划分得很细,计算量较大,时间较长,对计算机的要求也高。壳单元模型,则将是利用壳单元对压力箱进行离散处理,克服了实体单元模型的缺点。因此,为了提高分析计算精度,分析模型采用以壳单元为基本单元的有限元分析模型。
图2 有限元模型,加载及测点分布图
该压力箱长1 200 mm,宽960 mm,高750 mm,顶面3Omm,中间有2块横向、2块纵向的加强板。
先在UC软件里面建立好车架的面模型,然后提交到Nastran解算。网格划分时,网格尺寸为20mm×20mm。在进行板联接模拟之前,为了使联接处的拓扑结构一致,可以先将边面接触处的联接面割开。压力箱各板之间的焊接方式,可以用UG中的MPC单元模拟。材料为45,杨氏模量为2 X 10MPa,泊松比为0.3。离散后的有限元模型如图2所示。
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