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(shí)對剪刃鎖定的解鎖,其主要結(jié)構(gòu)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(fù)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(shí)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(jié)構(gòu)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(shí),地面操作站發(fā)出鎖定信號(hào),二位四通換向閥失電,缸筒⑦ A 腔不通壓力油,此時(shí)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?yàn)榉ㄌm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(shí)活動(dòng)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(dòng)下,產(chǎn)生一個(gè)壓下力施加于剪刃上,從而起到了對剪刃的鎖定作用。當(dāng)?shù)孛娌僮髡景l(fā)出剪刃解鎖信號(hào)時(shí),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(dòng)活塞壓縮碟形彈簧向上位移,解除活動(dòng)剪刃壓板上的壓下力從而起到了對剪刃的解鎖,當(dāng)剪刃解鎖后,設(shè)置在解鎖油路上的壓力繼電器動(dòng)作,地面操作站發(fā)出可以進(jìn)行剪刃更換的訊號(hào),這時(shí)剪刃更換系統(tǒng)才能動(dòng)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(yàn)算分析
剪刃鎖定的作用力是碟形彈簧壓縮時(shí)產(chǎn)生的反作用,因此我們只需計(jì)算碟形彈簧受壓的負(fù)荷,其計(jì)算公式如下:
Pc=4E/1-μ2×t3h0/K1D2K42(復(fù)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(jì)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(jī)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(shí)是由高壓油推動(dòng)活塞壓縮碟形彈簧來完成的,因此,單個(gè)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(jìn)行驗(yàn)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(yàn)算,我們可以看出解鎖時(shí)活塞上的液壓作用力遠(yuǎn)大于碟形彈簧的反作用力。
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