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1、毕业论文液压式测力装置设计 毕业设计论文题 目 液压式测力装置的设计 院 系 机电工程系 专 业 姓 名 学 号 指导教师 张下炼 二一二年二月二十三日毕业设计论文任务书学生姓名学 号5801XXXXXXXXXX专 业院系机电工程系毕业设计论文题目液压式测力装置的设计任务与要求一设计的任务1综合运用平时所学理论基础基本知识和基本技能提高和分析解决实际问题的能力2查阅相关文献和资料制定设计或实验方案3参考文献不得少于6篇4设计计算绘图5总结和撰写论文6在规定时间内完成老师布置的论文内容二设计的要求1内容丰富立意新颖2资料详实运用得当3语体正确合符规范4层次清晰中心突出5论证充分结论合理6正文不少
2、于 4000 字完成时间段2012年1月日 至72013年3月23日 共1 周指导教师单位职 称高级工程师院系审核意见毕业设计 论文 进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字2012126-1210论文选题20121211-1221搜集资料20121222-12 31拟定初稿20130101-01 31修改中稿20130201-0308确定终稿20120309-0315 交电子档 打印稿2份20130316-0323答辩准备教师对进度计划实施情况总评签 名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一毕业设计 论文 中期检查记录表学生填写毕业设计 论文 题目液压式测力装置的设
3、计学生姓名 学号专业机械制造与自动化指导教师姓名张下炼职称高级工程师检查教师填写毕业设计 论文 题目工作量饱满一般不够毕业设计 论文 题目难度大适中不够毕业设计 论文 题目涉及知识点丰富比较丰富较少毕业设计 论文 题目价值很有价值一般价值不大学生是否按计划进度独立 完成工作任务学生毕业设计 论文 工作进度填写情况指导次数学生工作态度认真一般较差其他检查内容存在问题及采取措施检查教师签字 年 月 日院系意见 加盖公章 年 月 日摘 要本论文介绍了有液压测力装置有关背景知识和发展现状以及设计一个简便的液压测力装置其中讨论了液压测力的基本原理和其适用范围研究它的对于其他测力装置的优劣重点阐述了设计的
4、总体思路和该液压测力装置各个部件的选用及压力用油做了最优选择并对该装置重要部件缸体做了详细的校核且对该测力装置的测量范围和测量精度也做了客观的讨论最后就活塞与缸筒间的内泄问题缸桶系统的有效面积和压力表对液压测力装置测定值的影响做了细致论述做出了前瞻性研究关键词液压 测力 缸体 压力油AbstracThis thesis introduced to have hydraulic pressure to measure the force apparatus relevantbackground knowledge anddevetlp present condition first and th
5、e author design of asimple hydraulic pressure measure force apparatusDiscussed among them the hydraulic pressure measures the basic prinipli of force toapply scope with it and study it of for other measure the good and bad of forceapparatusThe point elaborated the total way of thinking of design to
6、measure force toequip choose of each assembly unit subassembly to use with that hydraulic pressure andthe pressure made the superior choice with the oil and to should equip importantassembly unit subassembly urn body to make a detailed school a pit and to shouldmeasured measure scope and measure acc
7、uracy of force apparatus to also make anobjective discussionEnd author piston and urn tube of inside leak question urnactive area and pressuregauge of the barrel system measured the influence of the force apparatus measuringvalue to make meticulous treatise to the hydraulic pressure and made prospec
8、t aresearchKEY WORD Hydraulic pressure Measure force Um body Pressure oil目 录第一章 绪 言1第一节 计量的意义和作用1第二节 计量的对象及发展1第三节 计量法的实施1第四节 法制的计量2第五节 国内外现状2第二章 液压测力装置提出和意义3第一节 液压式测力装置的设计制造3第二节 制造工艺复杂成本较高4第三章 总体设计5第一节 油缸的选用与校核5第二节 活塞的选用与校核6第三节 压力表的选用6第四节 密封圈的选用7第五节 排气阀的选用8第六节 顶头的设计8第七节 液压油的选用9第四章 几个关键问题的研究16第一节 活塞与
9、缸筒间的内泄分析16第二节 压力表对液压测力装置的影响分析16第三节 缸桶系统的有效面积18结 论20致 谢21参考文献22第一章 绪 言第一节 计量的意义和作用计量是关于测量的科学是实现单位统一量值准确可靠和与国际一致的科学和管理活动实际上人类在科学研究经济活动和社会活动中时时刻刻都离不开计量众所周知尺子秤电表秒表煤气表都是用于计量的计量已经渗透到了人类工作学习生活的各方面人们在不知不觉当中应用和享用了计量知识和技术计量与国民经济建设和科学技术的各个领域息息相关不管是人类的衣食住行工农业生产国防建设科学研究还是国内外贸易处处都离不开计量现代计量已经成为国民经济的重要技术基础此外大量的事实证明
10、物理学上的许多重要发展都是在精密计量测试的基础上取得的而许多国防尖端技术的突破也和计量测试分不开因此从这个意义上说可以将科学技术和计量的关系概括为一句话科技要发展计量须先行第二节 计量的对象及发展量在相当长的时间里计量的对象主要是物理量随着科技进步和社会发展逐渐扩展到工程量化学量生理量甚至心理量目前的计量已不再停留在以往度量衡的基础上而是形成了一门独立的学科计量学涉及长度温度力学电磁学无线电时间频率光学电离辐射声学和化学等各种专业第三节 计量法的实施为了在全国范围内统一计量制度1959年6月国务院发布关于统一计量制度的命令确定以当时的公制即后来的国际单位制为国家基本计量制度1985年9月全国人
11、大常委会通过中华人民共和国计量法与此同时在1985年我国还加入了国际法制计量组织这标志着中国的计量工作纳入了法制管理的轨道计量法律法规体系已基本完备且已经与国际法制计量接轨第四节 法制的计量计量的内容和含义十分广泛而法制计量是计量中一个重要的概念对于工农业生产国防科技和人民生活是必不可少且最重要的计量院作为国家法定计量技术机构在计量法实施20年的时间里建立并不断改进计量基标准加强国际合作与交流增强国际地位开展强制检定保障人民生命安全受国家质检总局委托承担计量标准考核和计量器具型式批准试验任务第五节 国内外现状力学处测力室是计量院建立最早的实验室之一该实验室研制保存的20MN基准测力机是目前国内
12、最大的超重型精密力值计量装置它首次把静压润滑技术应用于单缸结构的工作缸塞系统中制造技术难度大1990年通过原国家技术监督局鉴定达到国际先进水平1992年被批准为大力值国家基准1996年获得国家科技进步一等奖它的应用为大型工程项目科研与技术开发提供了精密的测试手段提高了对工程结构和高层建筑安全受力状态的检测水平为航空航天技术总体精度的提高创造了必要条件20MN基准测力机的力值准确度优于1104 力值变动度优于1104 灵敏限优于210 1990年10月计量院与日本NRLM进行大力值比对中日两台20MN基准机力值比对的结果一致性约在110104我国的20MN基准机力值波动度处于10 量级优于日本2
13、0MN机一个数量级充分显示了静压润滑工作缸塞系统的优良性能和先进水平德国物理技术研究院 PTB 的165MN 液压式测力机采用了十分复杂的四缸并联动压润滑方案对制造水平加工工艺要求较高而且成本也十分昂贵日本国家计量研究所 NRLM 的20MN 液压式测力机采用传统的单缸动压润滑结构 投资是我国20MN 测力机的八倍第二章 液压测力装置提出和意义在工业生产中测量两个物体之间夹紧力的大小是实际生产中经常要遇到的问题一般常规的测量方法比较多如利用弹簧应变片的方法等但在某些场合下使用常规的测量方法往往有很多不便如要测量制动器抱闸的夹紧力要测量圆柱形电极接电连接头之间夹紧力等而液压式测量装置可以很好的解
14、决上述问题总体上测力计量在工业生产建筑国防等领域中具有非常重要的作用各种类型的测力装置可以产生准确的力值 作为一个国家力值的基准 在国家整个力值传递系统中占有十分重要的地位与其他类型测力装置相比液压式测力装置可以测量很大的力适用于大力值计量领域液压装置设计时液压系统功能原理设计的延续和结构实现可以说也是整个液压系统设计过程的归宿事实上一个液压系统能否可靠有效的运行在很大程度上取决于液压装置设计的质量的优劣从而使液压装置结构设计在整个液压系统设计过程中成为一个相当重要的环节液压式测力装置是以帕斯卡原理为基础设计制造帕斯卡定律指出密封容器内的液体向各个方向施加相等的压力根据这一原理作用于封闭液体的
15、外力以相等的压力向限制液体的容器或者管道的表面传递在液压式测力机的液压系统中 作用于小面积的测力活塞上的标准砝码的重力W会在大面积的工作活塞上产生一个大的标准力值F作用到待检的测力计或测力传感器上如图1所示油液在油缸活塞间隙中的泄漏由泵站提供的压力为P的高压油补给从而使系统接近于液压平衡设计制造液压式测力机的技术关键在于油缸和活塞之间不能存在任何的机械摩擦 而只能有液体摩擦同时为了减小缸塞间的漏油量以保证全机处于液压平衡状态 要求缸塞间的配合间隙极小 单边间隙一般情况不得超过几十微米 无论采用何种方案解决这一关键问题不仅要以严谨可靠的理论为基础还要考虑加工工艺制造成本等诸多实际因素传统的解决方
16、法是采用动压润滑的方法即油缸围绕活塞旋转从而在缸塞间建立液体摩擦这一方法对有效面积较小的测力缸塞系统而言不难实现但对于有效面积较大的工作缸塞系统来说却存在以下两点问题由于油缸旋转 使缸塞相对位置不断变化因而漏油量也不断变化整个液压系统内部的压力很难保持稳定结果造成测力机的波动度较大本文介绍一种液压式测力装置它既可以测量圆形二物体之间的夹紧力通过改变前后顶头的形状可用来测量非圆柱形物体之间的夹紧力而且通过装置上的压力表可直接读出被测量物体之间夹紧力的大小装置结构简单制造容易使用方便第章 总体设计第一节 油缸的选用与校核内径大小和内桶的长度的确定是液压式测力装置测量范围的重要参数壁厚的确定是液压测
17、力装置稳定性和安全性的重要参数之一在静止液体中任意一点所受到各方向的压力都相等静止液体中某一微小面积 -A么上受法向作用力 -F 队其压力可用下式表示 -F P lim 31 -A -A静止液体和固体壁面相接触时固体壁面上各点在一方向上所受静压作用力的总和便是液体在该方向上作用于固体壁面上的力固体壁面为一平面时如不计重力作用平面上各点处的静压力大小相等作用在壁面上的力等于静压力与承压面积的乘积即 FpA其作用方向垂直于壁面当固体壁面为一曲面时情况就不同了曲面上液压作用力在某一方向上的分力等于压力和曲面在该方向的垂直面内投影面积的乘积图1 作用在曲面上的力当固体壁面为一曲面时情况就不同了曲面上液
18、压作用力在某一方向上的分力等于压力和曲面在该方向的垂直面内投影面积的乘积图2 缸体第二节 活塞的选用与校核活塞外表面的粗糙度和精度是决定改液压测力装置精度和灵敏度的重要条件它的密封首先用活塞圈再用两个 O 型密封圈经检验密封合格图3 活塞用 45 钢成型后先淬火然后渗碳注意须放置时要垂直放置或悬挂第三节 压力表的选用一般选择压力表的常用工作点在其全量程的 23 左右时最为理想因此 P Ps 23 16 23 24 MPa式中Ps油缸的常用工作压力 20MPa Pp所选压力表的量程根据工厂的实际情况所以决定选用 30MPa 的压力表第四节 密封圈的选用由于该液压测力装置是测量比较大的里要求密封圈
19、既能承受足够大的压强又要尽量减少泄漏液压缸的密封液压缸是依靠密封的工作容积变化来传递动力和运动的因此要求两个有相对运动的零件之间形成的空间应是密封的不使油液从进油腔泄漏至回油腔更不允许泄漏到缸体外面若密封不良不仅使液压缸的性能和效率降低甚致失去工作能力因此对液压缸的密封提出以下要求1在额定工作压力下保证良好的密封使其减少泄漏相对运动的零部件间密封装置引起的摩擦力要小不允许有卡死或爬行现象密封元件的加工工艺和装配简单即制造容易成本低适于组织集中生产和标准化生产耐磨性好工作寿命长磨损后在一定程度上能自动补偿本装置选用的是 O 型密封圈通常安装在矩形的沟槽中用于固定件或往复运动件间的密封具有以下一些
20、特点1密封性较好寿命较长用一个密封圈可起到双向密封的作用懂摩擦阻力小对油液的种类温度和压力适应性较强体积小重量轻成本小结构简单拆卸简单既可做动密封又可做静密封可在较大温度范围内工作第五节 排气阀的选用如果没有排气阀的设置压力油进入缸腔后缸内仍会有客气由于空气具有压缩性和滞后性影响测力装置的准确性为了避免这种现象的发生出来阻止空气进入外必须在缸体上安设排气阀排气阀排的位置要合理一遍安装后调试前排除缸体内部的空气由于空气比油轻总是向上浮动不会让空气有积存的残留死角第六节 顶头的设计由于该液压测力装置在各种不同的环境条件下使用有着不同的测量条件需要满足所以塞给出两个成套的顶头以便在不同的环境中可以很
21、好的和被测量物体贴合紧切可以是测量更加准确如下图图4a 顶头图4b 顶头2第七节 液压油的选用液压油的性能直接关系到改液压测力机的准确性和精度本文对此做了较为细致的讨论分析密度定义为单位体积的质量一液压油的主要物理性质1密度 m v （kgm）式中m液体的质量 v液体的体积压缩性和膨胀性 油液的密度是随着温度压力的变化而变化的即密度是温度和压力的函数其数学表达式为 pt液体的密度随压力和温度的变化量很小纯液压油的体积弹性模量 K 值14109 2109 N m2 当液体中混入有不溶解的气体时液体的体积弹性模量 k 会大大降低考虑到一般液压系统中很难避免混入气体所以计算时常取 f7XlcpNm2
22、其计算结果与实际比较接近由于液压油的可压缩性很小所以一般可以忽略但在高压以及研究系统动态性能时则不能忽略二粘度粘性当油液在外力作用下流动时由于油液分子之间的内聚力和油液分子与固体壁面的附着力会导致油液分子之间产生相对运动从而在油液中产生内摩擦力油在流动时产生内摩擦力的特性称为粘性只有在流动时油液的粘性才显示出来静止液体则不显示粘性粘度的单位粘性的大小可用粘度来衡量粘度是液体最重要的特性之一对液压系统中所用的液压油的粘度常有较严格的要求粘度一般可用下面几种不同的单位来表示动力粘度1如图所示两块平行平板间充满着油液上平板以速度 v向右运动下平板固定不动紧贴在上平板的油液粘附在上平板上与上平板一起以
23、速度 v 运动紧贴在下平板的油液则粘在于下平板而保持静止当两平板之间距离h 较小时油液速度呈线性规律分布因而这时的流动可看作为许多薄体层的运动由于各层的流动速度不同流速高的流层会带动流速低的流层而流速低的沉层又会阻滞流速高的流层这样在流层之间就产生了内摩擦力根据试验研究其液层间的内摩擦力 F 与接触面积和两液层的相对速度 du 正比与两液层间的距离成反比 du du即F A 或 33 dz dz图5 液体粘性示意图上式称为牛顿内摩擦定律式中 为动力粘度或内摩擦系数为单位面积的摩擦力 剪切应力 dz为油液相对滑动的速度梯度动力粘度 的物理意义是当速度梯度为1时单位面积上的内摩擦力如果动力粘度只与
24、液体的种类有关而与速度梯度无关则这种液体称为牛顿液体否则为非牛顿液体液压油一般为牛顿液体v的物的法定计量单位为 s运动粘度 v 没有明确理意义但在计算中常用到由于 v 的单位中只有运动学要素故称为运动粘度相对粘度由于动力粘度较难直接测量因此工业上还常采用相对粘度来度量液体的粘性液体的相劝拈度又称条件粒度是以被测液体的粘度相对于水的粘度的大小程度来表示的我国用恩氏粘度E三粘度与压力的关系当压力增加时液体分子之间距离缩小内聚力增大粘度也增大在一般情况下压力对粘度的影响较小可不加考虑只有在压力较高或压力变化较时才需考虑压力对粘度的影响它们之间的关系为p oe bqp压力为时液体的运动粘度o大气压力下
25、液体的运动粘度e自然对数的底b系数四粘度与温度的关系温度对油液粘度的影响较大当温度增加时液体分子活动能力增强内聚力减小粘度降低油液粘度与温度的关系称为粘温特性不同的油浓有不同的粘温特性在30150范围内运动粘度76s的矿物的矿物油的粘度与温度的关系表1 温度指数nv mm2 s 2565951221303845n139159172179199210224332液压系统是依靠液压油来传递能量的它的性能会直接影响到液压系统的工作对液压传动系统治压油的使用要求可概括如下粘度合适随温度的变化小工作介质粘度是根据液压系统中重要液压元件的油膜承载能力确定的故应在保证承载能力的条件下选择合适的介质粘度工作介
26、质的粘度太大系统的压力损失大效率降低而且泵的吸油状况恶化容易产生空穴和气蚀作用使泵运转困难粘度太小则系统泄漏太多容积损失增加系统效率亦低并使系统的刚性变差此外季节改变以及机器在启动前后和正常运转的过程中工作介质的温度会发生变化因此为了使液压系统能够正常和稳定地工作要求工作介质的粘度随温度的变化要小润滑性良好工作介质对液压系统中的各运动部件起润滑作用以降低摩擦和减少磨损保证系统能够长时间正常工作近来液压系统和元件正朝高性能化方向发展许多摩擦部件处于边界润滑状态所以要求液压工作介质具有良好的润滑性抗氧化工作介质与空气接触会产生氧化变质高温高压和某些物质 如铜锌铝等 会加速氧化过程氧化后介质的酸值增
27、加腐蚀性增强而且氧化生成的粘稠物会堵塞元件的孔隙影响系统的正常工作因此要求工作介质具有良好的抗氧化性剪切安定性好工作介质在经过泵阀和微孔元器件时要经受剧烈的剪切这种机械作用会使介质产生两种形式的粘度变化即在高剪切速度下的暂时性粘度损失和聚合型增粘剂分子破坏后造成的永久性粘度下降在高速高压时这种情况尤为严重粘度降低到一定程度后就不能够继续使用因此要求工作介质的剪切安定性好防锈和不腐蚀金属液压系统中许多金属零件长期与工作介质接触其表面在溶解于介质中的水分和空气的作用下会发生锈蚀使精度和表面质量受到破坏锈蚀颗粒在系统中循环还会引起元件加速磨损和系统故障同时也不允许介质自身对金属零件有腐蚀作用或会缓慢
28、分解产生酸等腐蚀性物质所以要求液压工作介质具有良好的保护金属防止生锈和不腐蚀金属的性能同密封材料相容工作介质必须同元件上的密封材料相容不引起溶胀软化或硬化否则密封会失效产生泄漏使系统压力下降工作不正常消泡和抗泡沫性混入和溶于工作介质的空气常以气泡 直径大于 10mm 和雾沫空气 直径小于 5mm 两种形式析出即起泡起泡的介质使系统的压力降低润滑条件恶化动作刚性下降并引起系统产生异常噪声振动和气蚀此外空气泡和雾沫空气的表面积大同介质接触使氧化加速所以要求工作介质具有良好的消泡和抗泡沫性抗乳化性水可能从不同途径混入工作介质含水的液压油工作时受剧烈搅动极易乳化乳化使油液劣化变质和生成沉淀物妨碍冷却器
29、的导热阻滞管道和阀门降低润滑性及腐蚀金属所以要求工作介质具有良好的抗乳化性清净度工作介质中的机械杂质会堵塞液压元件通路引起系统故障机械杂质又会使液压元件加速磨损影响设备正常工作加大生产成本各种液压系统工作介质都应符合相应清净度的要求其他良好的化学稳定性低温流动性抗燃性以及无毒无臭在工作压力下具有充分的不可压缩性五液压工作介质品种的选择液压系统所处的工作环境即液压设备是在室内或户外作业还是在寒区或温暖的地带工作周围有无明火或高温热源对防火安全保持环境清洁防止污染等有无特殊要求液压系统的工况如液压泵的类型系统的工作温度和工作压力设备结构或动作的精密程度系统的运转时间工作特点元件使用的金属密封件和涂
30、料的性质等液压工作介质方面的情况如货源质量理化指标性能使用特点适用范围以及对系统和元件材料的相容性等经济性即考虑液压工作介质的价格更换周期维护使用是否方便对设备寿命的影响等六液压工作介质粘度的选择意义对多数液压工作介质来说粘度选择就是介质牌号的选择粘度选择适当不仅可提高液压系统的工作效率灵敏度和可靠性还可以减少温升降低磨损从而延长系统元件的使用寿命选择依据液压系统的元件中液压泵的载荷最重所以介质粘度的选择通常是以满足液压泵的要求来确定修正对执行机构运动速度较高的系统工作介质的粘度要适当选小些以提高动作的灵敏度减少流动阻力和系统发热七使用要求 内容或措施日常维护保持环境整洁正确操作防止水分杂物或
31、空气混入含水型液压液的使用温度不要超过规定值以免水分过度蒸发要定期检查和补充水分否则其理化性质会发生变化影响使用甚至失去难燃性成为可燃液体对磷酸酯要特别注意防止进水以免发生水解变质安全使用液压油要注意防火安全磷酸酯有极强的脱脂能力使触及的皮肤干裂误触后应立即用流水肥皂清洗第章 几个关键问题的研究第一节 活塞与缸筒间的内泄分析活塞与缸筒间的密封不像活塞杆密封圈破坏那样油液流到外面引起人们的注意因而微量的内泄往往被忽视但泄漏量多会引起测力装置的测量不准确这种微量的内泄漏也会使流体积存到两个密封圈之间而产生压力这种压力有时达到很高甚至把密封件从密封安装槽中挤出使密封件破损最终导致测力装置失效这种现象
32、为背压引起的损坏在这种状态时活塞和缸体接合面不可能密封这就导致缸体内泄引起测量不准确或根本无法测量产生背压的原因分析有以下几点活塞密封安装槽前挡肩设计时与缸体间隙过大有时达 3 mm加之密封件材料本身不符合要求加剧了密封件由背压造成的挤出咬唇而损坏活塞密封件和滑动面出现伤痕时引起的背压活塞不良引起的背压损伤这主要指活塞密封安装槽的表面粗糙度达不到要求在反交力加压减压以及密封圈与缸体间的磨擦引起密封件破损产生背压的解决这种背压的措施如在密封圈的挡板上开孔易于流体流出或在Yx形密封圈槽中加入尼龙支承等这样都有效地防止背压引起的破坏工程机械液压油缸的关键在于密封型式的选择如果我们不掌握密封型式的选用
33、原则和注意事项是难以达到预期的设计要求和使用效果的第二节 压力表对液压测力装置测影响分析一压力表测量范围的影响液压千斤顶额定上限压力一般在 5060 MP 之间而生产厂家所选择的配套压力表测量范围多为 60 MPa这意味着正常使用时工作压力会达到压力表测量上限的 90100 这就带来很大的隐患无法保证测量结果的准确性和长期可靠性按规定使用压力表测量压力时被测压力不得超过压力表测量上限34一只测量范围为 60 MPa 压力表其正常线性工作区域在 45MPa 以下如果液压千斤顶需控制的压力超过 45MPa压力表弹性敏感元件就处于疲劳极限区工作时极易损坏无法保证测量结果的准确性和长期可靠性另外根据
34、JJG521999弹簧管式一般压力表压力真空表和真空表检定规程规定一般压力表的允许误差在其测量上限的 90100 范围内允许降低一级计算这就意味着在检定一块 16 级 6 MPa 的一般压力表时虽然其允许误差为96MPa但在 5460 MPa 区间其误差即使达到15MPa 依然可以判定其为合格一般压力表检定中的这一特殊规定也是造成液压千斤顶上限压力示值失准的重要原因之一由此可见选择配套压力表时应以测力装置上限压力的 140200 来确定压力表的测量上限为宜考虑到压力表的弹性后效影响最好以测力装置额定上限压力的 200来确定压力表测量上限这就意味着如果液压千斤顶需控制的上限压力在 5060 MP
35、a 之间选择测量上限为 100MPa 的压力表比较合适二压力表准确度等级和分辨力的影响根据 GB500102002混凝土结构设计规范和 GB502042002混凝土结构工程施工质量验收规范预应力张拉锚固后实际建立的预应力值与工程设计规定检验值的相对允许偏差应在5内然而由于在实际测量过程中受设计规定施工方法检测手段配套仪表环境等因素影响检测结果的可靠性和准确性也将受到较大影响特别是对小负荷点如在 10MPa 这一点时压力表的16MPa误差值就意味着测力装置的相对误差高达 16同时不同等级的压力表其最小分辨力也不同以 100 MPa 压力表为例4 级的精密压力表最小分度值为 5MPa由于指针刀锋垂
36、直于表盘因而可估读到最小分度值的 110故其最小分辨力为 005MPa而 16 级的一般压力表最小分度值为 2MPa指针刀锋平行于表盘因而只能估读到最小分度值的 15其最小分辨力为 04MPa由此可见由分辨力带来的估读误差影响也不容忽视三压力表配套检定时的影响在检定条件完全相同的情况下仅仅由于压力表的选择不同其对液压式测力装置测量结果准确度的影响就不容忽视四不确定度分析分析液压测力装置的过程其测量结果不确定度来源主要有以下几方面1应变式标准测力仪引入的标准不确定度分量被检液压千斤顶检定重复性引入的标准不确定度分量温度变化引入的不确定度分量示值估读不准确引入的不确定度分量数据修约引起的标准不确定
37、度分量第三节 缸桶系统的有效面积理想地说对产生力有决定意义的缸塞系统的有效面积应相当于活塞与油缸基本面积的平均位这一理想情况是以下述假设为先决条件的即缸塞系统的制造间隙中的压力降或与压力有关的变形均不会造成此系统直径的变化然而事实并非如此尽管缸塞系统的直径变化已有可能减少到小于 1 微米的数值但是要想消除缸塞系统在高压下的变形却是完全不可能的缸塞系统的变形是由油缸内径的增加和活塞直径的减小构成的它会导致有效面积系统性的放大这种放大与压力数值有关按减小摩擦力的影响的观点在液压式标推测力机小只使用无密封的缸塞系统因而间隙中的压力特降低到大气压正如周密的研究所表明的那样这种压力降在一次近似条件下可认
38、为是线性的但是作为直径变化的结果在间隙中的优势压力还会产生附加力因此缸塞系统购合效面积这个术语的意义应加以引申以便于指定一种表现的有效面积此表观面积足由包括作为压力 函数的所有面积组成的有效面积的确定为了确定有效面积在下面的推导过程中将要考虑诸如直径变化压力降及变形这些实际上已获知的所有参数这样最终的计算方法和方程就可用于所有的缸塞系统中去图所示为一缸塞系统的各段宜径实线代表变形前的系统是通过对活塞与油缸进行实阅而得到的r 表示变形前的半径虚线代表在压力 p 下发生变形后的缸塞系统R 表示变形后酌半径由于制造公差直径变化不可能是一种数学上的连续因数因而各段直径部近似地面成宣线 rbt atzb
39、ht rzj azjbzj式中z缸塞的轴 Rbt作为 z 的函数的活塞半径 Rzj作为 2 的函数的油缸半径图1 油缸与活塞的直径段结 论本文设计的一种液压式测力装置用它既可以测量圆形二物体之间的夹紧力通过改变前后顶头的形状又可用来测量非圆柱形物体之间的夹紧力而且通过装置上的压力表可直接读出被测量物体之间夹紧力的大小装置结构简单制造容易使用方便本装置经过研究与理论上不断验证于以往的液压测力机相比还是有很大的优点于创新该液压测力式装置简单灵活便于携带于维修由于分为较多的系列产品测量值较为准确制造简单成本较低致 谢本文是在我的导师张下炼教授的心关怀与指导下完成的渊博的学识严谨的治学态度活跃的学术思
40、想积极进取的人生精神和诲人不倦的长者风范将使学生终生受益在百忙之余还对我们的设计做出了指导和监督为我的设计最终成型提供了极大的帮助老师谦虚谨慎的工作作风严于律己宽以待人的思想品格给我留下了极为难忘的印象这些都是我今后不断学习的榜样在此谨向导师致以崇高的敬意和衷心的感谢对在百忙之中抽出时间参与本论文评审的各位教授专家表示衷心的感谢参考文献类1 兰诗涛陆军华王文胡绍诚莫巧荣液压式力标准机的计算机控制改造机床与液压200421 彭常户一种液压式测力装置塑性机械工程师J200652 张璐李卫民吴凤杰液压油缸密封可靠性研究与结构的统一辽宁工学院学报J200653 张璐李卫民吴凤杰液压油缸密封可靠性研究与结构的统一辽宁工学院学报J2006104 张勇利用AutoCAD 构造机械油缸产品设计系统攀枝花大学学报J2005 195 冯剑军张俊彦韩利芬壁厚对厚壁圆筒的极限载荷的影响湘潭大学自然科学学报J200719 陶春达战人瑞冲击内压作用下厚壁圆筒弹性动力分析西南石油学院学报J200551 胡刚静压技术在液压式测力机上的应用虚拟仪器专题报告R200442 张于贤测定厚壁圆筒初始屈服压力的液压方法设计与研究R200693 金建达液压测力装置适应技术专版R200484 胡刚 PID 控制在液压式测力机电液伺服控制系统中的应用现代测量与实验室管理R2004522
