碟形彈簧式液壓鎖緊裝置主要用來完成剪刃的鎖定以及剪刃更換時對剪刃鎖定的解鎖,其主要結構組成如下:缸筒、活塞、碟形彈簧、法蘭盤、剪刃壓板、調(diào)整螺母以及液壓控制系統(tǒng)。碟形彈簧組成采用了12 片A 系列二類碟形彈簧組成 6 對復合組合,其中單片碟形彈簧的參數(shù)見表1:
表 1 單片碟形彈簧的參數(shù)
系列 |
類別 |
外徑 (Do) |
內(nèi)徑 (d) |
厚度 (t) |
自由高度 (Ho) |
壓平時高度(ho) |
A |
二 |
100 |
51 |
6 |
8.2 |
2.2 |
碟形彈簧式液壓鎖緊裝置的結構原理如圖1所示,液壓原理圖為圖2,圖示為鎖緊狀態(tài)。
在剪刃要求鎖定時,地面操作站發(fā)出鎖定信號,二位四通換向閥失電,缸筒⑦ A 腔不通壓力油,此時碟形彈簧⑥產(chǎn)生的作用力作用在缸筒法蘭盤⑤與活塞⑧上,因為法蘭盤是固定在剪體⑨上的,所以碟形彈簧的作用力完全作用于活塞上,使活塞向下位移。同時活動剪刃壓板②也向活塞桿頭部的調(diào)整鎖緊螺母①的向下位移帶動下,產(chǎn)生一個壓下力施加于剪刃上,從而起到了對剪刃的鎖定作用。當?shù)孛娌僮髡景l(fā)出剪刃解鎖信號時,二位四通換向閥得電,缸筒A腔通入高壓油作用于活塞上,推動活塞壓縮碟形彈簧向上位移,解除活動剪刃壓板上的壓下力從而起到了對剪刃的解鎖,當剪刃解鎖后,設置在解鎖油路上的壓力繼電器動作,地面操作站發(fā)出可以進行剪刃更換的訊號,這時剪刃更換系統(tǒng)才能動作,從而避免了事故的發(fā)生。
2、剪刃鎖定作用力與解鎖作用力的驗算分析
剪刃鎖定的作用力是碟形彈簧壓縮時產(chǎn)生的反作用,因此我們只需計算碟形彈簧受壓的負荷,其計算公式如下:
Pc=4E/1-μ2×t3h0/K1D2K42(復合組合碟形彈簧)
式中:彈性模量 E=2.06×105N/mm2,泊松比μ=0.3,計算系數(shù)K1=0.69,K4=1。
Pc=4×2.06×105/1—0.32×63×2.2/0.69×1002×14=62361(N)
因一片剪刃上作用有4套碟形彈簧式機械鎖緊液壓裝置,因此剪刃上的鎖緊作用力 P=62361×4=249444(N)。剪刃解鎖時是由高壓油推動活塞壓縮碟形彈簧來完成的,因此,單個活塞上的作用力必須大于單組碟形彈簧的反作用力,我們對此進行驗算:
系統(tǒng)壓力P=10Mpa=980N/cm2,活塞直徑D=110mm=11cm
活塞面積A=Πr2=3.14×(11/2)2=95cm2
活塞上的作用力F=PA=980×95=93085N
通過以上驗算,我們可以看出解鎖時活塞上的液壓作用力遠大于碟形彈簧的反作用力。
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