液壓扳手優(yōu)化方法，基礎條件及實驗方法的探討
時間：2018-07-18 來源：
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液壓扳手由于在施工的過程中常用于狹小空間及運輸十分不便利的位置，因而扳手的體積和重量是一個最為重要的指標。為了縮小部件的尺寸，采用高強度合金材料及熱處理是常見的方法。同時采用有限元分析（finite element analysis）優(yōu)化設計，達到減小部件的尺寸和重量，也是十分重要的一環(huán)。下文將從這兩個方面對液壓扳手尺寸優(yōu)化進行分析。同時，如何取得高質(zhì)量的產(chǎn)品，下面從基礎的制造條件、實驗方法也進行了一些闡述。
1.1 高強度合金材料及熱處理的方法
對于采用高強度合金材料及熱處理的方法來達到減小部件的尺寸和重量的目的。由于目前全球貿(mào)易的廣泛化，尋找到高強度材料的難度并非很大，然而由于為了進一部的提高強度，還必須采取熱處理及表面處理，對于希望部件強度達到1000MPa以上并且穩(wěn)定 ，并且對于材質(zhì)強度的均勻性也要求極高（主要是由于液壓方驅(qū)扳手內(nèi)部零件的不規(guī)則所影響），目前國內(nèi)企業(yè)還很難對于液壓方驅(qū)扳手內(nèi)部零件的強度達到1000MPa以上，即使能個別達到，也很難達到批量的穩(wěn)定性。還需要多向國外同類產(chǎn)品學習，在一個較長的時期內(nèi)，投入較多的人力與資金，在材質(zhì)與熱處理的方面多加以摸索和實驗。
1.2 有限元分析（finite element analysis）優(yōu)化設計方法
基于有限元分析而采取的優(yōu)化設計方法主要是采用離散化理論計算來反復修正設計，以達到最優(yōu)化設計。主要計算原理為：在離散后采取h-elements(進一步細分網(wǎng)格)及p-element(提高計算階數(shù))來達到計算收斂。液壓方驅(qū)扳手內(nèi)部棘爪的FEA力學計算，可見局部應力已經(jīng)超過1000MPa。 由于現(xiàn)在計算機的快速發(fā)展，由于網(wǎng)格的細化而造成的計算量巨大已經(jīng)不是一個問題。從這一方面來講，對于計算的精度沒有瓶頸問題。但是由于液壓方驅(qū)扳手內(nèi)部零件較為復雜，且邊界條件難以給定，接觸面條件也難以模擬與給定，因而計算只能作為設計與實驗的參考，不能完全依賴，應該在多個邊界條件的模型中摸索與分析結果，逐步找到可信賴的數(shù)據(jù)，并且與相應的實驗測試結果加以對比。
1.3 基礎條件
由于液壓扳手涉及到高強度材料及高液壓壓力（目前液壓扳手的主流壓力為70MPa）兩方面的要求，因而在一些基礎條件的要求上整體來說還是十分高。目前國內(nèi)產(chǎn)品對比國外同類產(chǎn)品在重量，外型，壽命，功能等方面還是存在一些差距。 從制造來說，雖然國內(nèi)不乏一些高質(zhì)量的CNC，但是缺乏一些管理與技術方面的積累，目前制造出的部件，還存在質(zhì)量不穩(wěn)定的因素。 同時對于高強度材料，高壓液壓密封圈，高壓接頭等相關基礎物料還依賴進口。
1.4 實驗方法
無論國內(nèi)還是國際上目前還沒有關于液壓扳手的產(chǎn)品及實驗標準，實驗（功能實驗，壽命實驗，可靠性實驗等）是確定產(chǎn)品質(zhì)量的基本要求，也是產(chǎn)品推向市場前的基本要求，雖然沒有專門的液壓扳手的產(chǎn)品及實驗標準。我們?nèi)稳豢梢詮囊恍﹪鴥?nèi)外的一些標準中（例如AMSI B30.1，ANSI B107等）尋找相關的技術關鍵點來制定企業(yè)的關于該產(chǎn)品的一些標準。這一環(huán)節(jié)的也是一個企業(yè)的研發(fā)能力的關鍵點，產(chǎn)品質(zhì)量及可靠性的前提保證。
1.5結論與展望
本文對液壓扳手的最優(yōu)化方法提出探討，通過本文所涉及的兩個方面（材料，F(xiàn)EA）相關的探討，初步分析如何使液壓扳手最重要的指標尺寸及重量達到理想的效果。對于國際上目前最先進的液壓扳手給予追蹤與分析，對于國內(nèi)目前在該項技術上發(fā)展，提出了需要長期摸索與實驗的建議。
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