液压螺母在采煤机上的应用

液压螺母在采煤机上的应用

0螺栓预紧力不足引起的失效螺钉连接被认为是机械拆卸连接的最重要形式，但普通螺钉连接尤其是大螺钉连接，如通风机连接螺钉、通风机连接螺钉或基础螺钉、重型机械底座和每根电杆的连接螺钉，以及金属井的连接螺钉和每根螺钉的连接。主要失败的原因是预紧力不足。因此如何解决预紧力不足已成为亟待解决的问题,而液压螺母的出现为解决这些问题提供了很大的便利与可能。1保证螺钉的制作的铺设在pc的制造的既液压螺母主要应用于大螺栓联接,在采煤机各部间的连接等处,还受到空间狭小的限制,因此所设计的螺母体积应尽可能地小,为此应选择超高油压并选用高强度塑性材料制造。设计原始参数:油压p=160MPa,螺栓M36×4。2基本结构和原则(1)螺母结构液压螺母结构如图1所示。(2)螺栓旋紧,确定固定如图1所示,被联接螺栓螺纹部分与螺母体联接,螺栓大头位于紧圈右侧,被连接件位于紧圈与螺栓大头间。工作时,先人工将螺母旋紧,并使紧圈位于右侧;然后使液压油从A口进入,通过液压油的压力对活塞体和螺母体作用,牵动螺母体1向左移动,将螺栓拉长,当色标露出时(此时标志预紧力已达到)应迅速旋紧紧圈4,使紧圈端面靠在螺母体上,泄去油压,螺栓紧固完毕;拆卸时顺序相反。3主要结构的设计3.1母字母设计3.1.1螺母结构和材料选择选取螺母体材料为:40CrMnMo,曲服强度极限σs=785MPa。3.1.2直径选择(1)活动术内直径d的确定初选内侧壁厚t1=8mm(t1螺母体内孔与活塞体间壁厚),活塞体内径D1=d+2t1=52mm(2)a为84.8mmF0=KAσs=319746N取K=0.6,A=678.8mm2;由π4(D22-D21)p≥F0π4(D22−D21)p≥F0带入数据得D2≥72.4mm取整D2=73mm(3)螺母螺母的外径尺寸为3d初选外侧壁厚t2=10mm,则螺母体外径D3=D2+2t2=93mm3.1.3第二强度理论中rd4的表达轴对称应力拉密解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)根据第四强度理论得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)外部环强度试验外环考虑到r=a时取得最大应力,代入式(1)、式(2)得这里带入式(3)得σrd4=608<[σ]强度满足要求。(2)b3[b]强度由内环尺寸得考虑到r=a及r=b时,均有可能出现最大应力值,故应分2种情况进行校验:①当r=a时,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显然σ1=0MPa,σ2=0MPa,σ3=-614MPa代入式(3)得σrd4=614≤[σ]强度能满足要求。②当r=b时,qa=0,qb=160MPa,代入式(1)、式(2)得σr=-160MPaσQ=-454MPaτrQ=0此时σ1=0,σ2=-160MPa,σ3=-454MPa由第四强度理论得σrd4=400MPa≤[σ]强度满足要求。3.1.4轴向尺寸和油孔确定(1)油孔的确定考虑到流量、加工等因素并参照国家标准,选取油孔直径为6mm,油孔与油源用螺纹联接。(2)注油孔左壁至螺钉体左端面的尺寸由前述尺寸并考虑加工制造从左侧起确定螺母体轴向尺寸如下:①螺母体左端面余量尺寸L0=2mm;②从注油孔左壁至螺母体左端面的尺寸L1=10mm;③油孔尺寸L2=6mm;④从油孔右壁至活塞腔左端面间尺寸L3=6mm;⑤活塞体最大行程L4=10mm;⑥活塞体有效导向长度L5=6mm。则螺母体轴向长度L=L0+L1+L2+L3+L4+L5=40mm螺母体结构与总体尺寸如图2所示。3.2活力设计3.2.1材料选择考虑工作条件,活塞体材料选择40CrMnMo。3.2.2尺寸确定(1)直径尺寸由前面计算结果知:活塞体内径为52mm,外径为73mm。(2)轴向尺寸考虑到紧圈自身及一定旋合长度,取活塞体螺纹部分的长度L6=20mm,则活塞体总体轴向尺寸L′=L1+L6=30mm。3.2.3色标位置的确定由文献有公式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)代入数值可得色标位置。计算确定的活塞体结构及主要尺寸如图3所示。3.3设计中的宽松结构3.3.1材料和螺钉的选择选择40CrMnMo紧圈。考虑到紧圈的锁紧作用,选择细牙三角螺纹M73×2,外圆周滚花。3.3.2轴向尺寸的选择(1)最大旋转长度根据已知数据,由文献得最大旋合长度L″=28mm(2)不同旋合长度lmin,确定紧圈尺寸最小旋合长度的依据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由文献知,kz=0.56,h=1.083mm将数据代入式(6)得z≥0.46将数据代入式(7)得z≥0.4综合考虑,取z=5故最小旋合长度Lmin=zt=10mm确定紧圈的尺寸:紧圈宽b=12mm,紧圈直径d=85mm;设计所得紧圈如图4所示。3.4面直径d由文献可选取外径D=73mm;断面直径d2=2mm,d1=59.9mm;宽度b=6