ATOS阿托斯涨紧油缸的失效分析和改进设计
某20吨履带式挖掘机导入市场后，发生了多起涨紧油缸漏油的不良，直接影响了客户的使用，市场影响很大。在对失效涨紧装置上的油缸外径涨缸后的尺寸进行测量，检验缸筒基体硬度、抗拉强度、屈服强度、延伸率、收缩率等发现：油缸材质屈服强度低于设计要求强度是造成油缸涨缸的原因。

ATOS阿托斯涨紧油缸的失效分析和改进设计
涨紧油缸同时根据受力分析计算得出：可通过增强油缸壁的屈服强度或者增加油缸壁厚，来提升油缸的性能。 首先通过对失效涨紧装置上的油缸外径涨缸后的尺寸进行测量，检验缸筒基体硬度、抗拉强度、屈服强度、延伸率、收缩率等发现：油缸材质屈服强度低于设计要求强度是造成油缸涨缸的原因。对现有的热处理工艺参数进行了分析，水温、喷水压力、淬火介质冷却性能以及加热温度和时间是合理的，通过改变工件冷却入水姿势，可以提高缸筒的屈服强度，其中单支入水时屈服强度zui高，达到686Mpa。 其次选用新材料STKM780进行试制，但是其焊接热影响区比较大，使用过程中过大的焊接热影响区带来的质量风险较大，另由于受其内径尺寸的制约其焊接时的工艺性不好无法保证焊缝底部焊接质量。因此不能使用STKM780进行涨紧油缸缸筒的试制。 然后进行了单体油缸受力分析，油缸壁厚越小，受到的zui大应力越人。本文通过计算和试验证明，设计涨紧时，在整机参数、涨紧总成参数不变的情况下，可通过增强油缸壁的屈服强度或者改变油缸壁厚，来优化油缸的性能。通过增加壁厚，内径不变，外径由100mm增加至107.1mm,材料不变，zui终达到了设计要求。zui后通过AYSYS进行了有限元模拟分析和试验验证：油缸改进后，缸体受到的zui大应力为143MPa,小于材料许用应力，满足设计要求，满足使用要求，正常工况下不会发生屈服失效。
该套定心弹性涨夹具，是专为DW型外注式单体涨紧支柱油缸车削加工开发设计的，共两件，分别装于车床主轴和尾座锥孔之内。加工时，先将油缸装入主轴端定心弹性涨夹具上，然后将尾座端定心弹性涨夹具推入油缸内，再分别拧紧两端定心弹性涨夹具上的夹紧圆螺母，推动弹性涨套涨紧油缸，使油缸两端的车削加工在一次装夹中就可以完成。同时，油缸内径为珩磨表面，用该表面做装夹基准面，精度较高，使油缸车削加工时的定位基准与油缸零件的设计基准重合，消除了因装夹而产生的基准转换误差，提高了油缸车削加工时的装夹精度，从而有效地保证了油缸车削加工的尺寸精度和形位公差的要求。本文的主要工作和创新点总结如下：首先对现有的涨紧式标准力源的基本原理及其误差因素进行了详细的分析：涨紧式力标准机以大、小油缸构成的连通器为主体，根据帕斯卡原理工作，它基于力的动力学效应，将已知质量砝码的重力经涨紧放大来复现基准力值。影响其提高技术性能的关键难题是缸塞系统的摩擦和环形间隙泄漏。经研究发现为了减小柱塞之间的摩擦力，人们总是在围绕如何减小两个运动件的滑动接触摩擦而做工作的。接着针对目前这种情况，本文*创新性的提出了用滚动摩擦代替滑动摩擦的思想，即设计出一种滚动摩擦油缸的结构，用以替代原来的滑动摩擦油缸。其次本文对滚动摩擦油缸的结构设计进行了详细的阐述，以发明的滚动摩擦柱塞式涨紧缸为核心，运用两个滚动摩擦柱塞式涨紧缸形成一连通器，构成涨紧式力标准机的主体。同时本文还设计了涨紧控制系统。它由两个差动连接的柱塞式涨紧缸构成补油涨紧泵，配以伺服驱动控制系统、涨紧回路组成。此外本系统采用了超高压无摩擦密封技术和无脉动柱塞油缸自动稳压技术，对提高涨紧式力标准机的力值测量精度有很大的帮助。

ATOS阿托斯涨紧油缸的失效分析和改进设计
再次本文论述了滚动摩擦油缸涨紧式力标准机的不确定度分析的相关原理，推导出滚动摩擦油缸涨紧式力标准机力值和各个影响量之间的不确定度关系。zui终通过静力学分析表明运用滚动摩擦油缸有可能制作误差在0.01%级的机器。通过对涨紧油缸的流体结构耦合分析可以看出采用新结构的滚动摩擦涨紧式力标准机在防止泄露上有很好的效果。将本文所设计的机械装置和涨紧控制系统配以机电控制系统就可组成完整的滚动摩擦油缸涨紧式力标准机。 总之，滚动摩擦油缸涨紧式力标准机是一种新型的标准力源装置。它简化了油缸的结构，大幅度降低了摩擦力和造价，工作效率高，无需高压涨紧泵，也没有压力和流量脉动现象。*满足国家工业生产对标准力源装置的需求，对我国计量工作的发展有重要的意义。