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【摘 要】本文主要介绍了该位移传感器夹具的结构和工作原理，并对关键件进行了设计计算。该传感器夹具设计合理，满足实际需求。对今后HGC缸位移传感器夹具的设计具有一定的参考价值。
【关键词】传感器夹具 弹簧 密封
在全液压压下和液压微调的轧机中，液压缸作为一个传递动力和调节辊缝的执行元件存在于系统中，既是执行量又是调节量[1]。液压缸上位移传感器是轧机压下控制系统的关键元件。位移传感器夹具直接影响位移传感器的工作，进而会影响到轧机液压辊缝控制系统的控制精度和设备维护。
一、结构组成
图1 结构组成
该位移传感器夹具主要由图1所示几部分组成。01传感器顶盖由螺钉固定在夹具最上部，保护传感器夹头，让顶盖端部代替位移传感器夹头与液压缸活塞部分接触。02盖板镶嵌在套筒03上，并由螺钉固定。位移传感器夹头也固定在盖板上。04滑套材质为铜基镶石墨，在03和05套筒相对运动时起到自润滑作用。05、07、08及10互相定位将位移传感器磁头固定。09为弹簧，套在套筒11和03之间。
图2 原理示意图
二、工作原理
图2中所示为活塞伸出和缩回两个位置。左侧为伸出，右侧为缩回。当活塞缩回时，活塞紧压着夹具顶盖向下运动，弹簧逐渐被压缩。传感器磁尺夹头01夹着磁尺随顶盖向下运动。活塞伸出时，压缩弹簧的回复力使传感器夹具顶盖紧压在活塞上，随活塞一起运动。磁尺夹头01夹着磁尺随顶盖向上运动。在活塞伸出和缩回的过程中，传感器夹头夹着磁尺在磁头03中往复运动，磁头把磁尺上的磁信号读出来，然后把被测位置转变为电信号，并反馈给位置闭环系统，以调整液压缸的压下和抬起。
三、设计要点
1）保证活塞在运动时，磁头固定良好，不产生震动。即使轻微震动都有可能影响测量精度。
2）保证磁尺不受电缆的电磁影响。
3）保证磁尺紧随活塞运动。
四、关键件的设计
1. 1圆柱螺旋压缩弹簧设计计算
弹簧的强度和变形的基本计算公式[2]
材料切应力： （1）
弹簧刚度： （2）
弹簧中经： （3）
弹簧有效圈数： （4）
式中曲度系数K：
（5）
弹簧的材料选用50GrVA，切变模量为。此处弹簧为Ⅰ类负荷的弹簧。查表可知该弹簧的许用切应力为445N/。
弹簧旋绕比：这里初步定C=10，代入式（5），可得K≈1.022
这里要保证活塞伸出时弹簧的回复力可以把夹具顶盖紧紧压在活塞上。压缩量最小时的回复力根据位移传感器夹具相关件的重量及再乘以安全系数，大小定为450N。由式（2）可算出弹簧在变形量最大时的外负载为950N.
由式（1）可得弹簧钢丝直径d的计算公式，并将K=1.022，P=950，C=10，=445代入此式，取d值为8。由式（3）可得D=80mm.。由此，根据式（4）可算出弹簧的有效圈数n≈20，取1.5为支撑圈数，则总圈数为21.5。
弹簧节距：取t=25，由此可得自由高度为508mm
1.2 弹簧强度和稳定性校核；
根据弹簧的实际工作情况，工作应力多数为最小应力保持不变的循环变应力，与此对应的疲劳安全系数可按下式计算：
（6）
式中—弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限。
—弹簧疲劳强度的许用安全系数。
查表可知，由弹簧材质及d值可查得，取。因，。因此可得>1.5
弹簧稳定性校核：
该弹簧并不满足稳定性校核公式。如图1所示，由于弹簧是安装在套筒3和11之间，相当于给弹簧安装了导杆或导套，因此大大提高了弹簧的稳定性。
五、密封件
如图2所示，A、C处密封具有压力脉动和脏污侵入的可能。哑铃型密封件作为单个元件的静态液压密封件是较为理想的选择。B处使用了两道密封，每道密封都由密封圈和O型圈组合使用，O型圈的弹性特性与密封圈的特别形状设计互相配合使密封效果达到最好。
六、结论
该位移传感器夹具是为国内某钢厂炉卷轧线HGC缸设计，已投入使用，工作正常无误。该夹具结构简单，工作稳定可靠。具有推广使用价值，也可供一般工程人员设计参考。
参考文献：
[1]何宜业.液压AGC原理及其液压缸， 鞍钢技术， 1982；07， 352～358
[2]《全国重型机械标准》编写委员会编写. 重型机械标准2007 （第5卷）[S]. 云南科技出版社， 2007
【关键词】传感器夹具 弹簧 密封
在全液压压下和液压微调的轧机中，液压缸作为一个传递动力和调节辊缝的执行元件存在于系统中，既是执行量又是调节量[1]。液压缸上位移传感器是轧机压下控制系统的关键元件。位移传感器夹具直接影响位移传感器的工作，进而会影响到轧机液压辊缝控制系统的控制精度和设备维护。
一、结构组成
图1 结构组成
该位移传感器夹具主要由图1所示几部分组成。01传感器顶盖由螺钉固定在夹具最上部，保护传感器夹头，让顶盖端部代替位移传感器夹头与液压缸活塞部分接触。02盖板镶嵌在套筒03上，并由螺钉固定。位移传感器夹头也固定在盖板上。04滑套材质为铜基镶石墨，在03和05套筒相对运动时起到自润滑作用。05、07、08及10互相定位将位移传感器磁头固定。09为弹簧，套在套筒11和03之间。
图2 原理示意图
二、工作原理
图2中所示为活塞伸出和缩回两个位置。左侧为伸出，右侧为缩回。当活塞缩回时，活塞紧压着夹具顶盖向下运动，弹簧逐渐被压缩。传感器磁尺夹头01夹着磁尺随顶盖向下运动。活塞伸出时，压缩弹簧的回复力使传感器夹具顶盖紧压在活塞上，随活塞一起运动。磁尺夹头01夹着磁尺随顶盖向上运动。在活塞伸出和缩回的过程中，传感器夹头夹着磁尺在磁头03中往复运动，磁头把磁尺上的磁信号读出来，然后把被测位置转变为电信号，并反馈给位置闭环系统，以调整液压缸的压下和抬起。
三、设计要点
1）保证活塞在运动时，磁头固定良好，不产生震动。即使轻微震动都有可能影响测量精度。
2）保证磁尺不受电缆的电磁影响。
3）保证磁尺紧随活塞运动。
四、关键件的设计
1. 1圆柱螺旋压缩弹簧设计计算
弹簧的强度和变形的基本计算公式[2]
材料切应力： （1）
弹簧刚度： （2）
弹簧中经： （3）
弹簧有效圈数： （4）
式中曲度系数K：
（5）
弹簧的材料选用50GrVA，切变模量为。此处弹簧为Ⅰ类负荷的弹簧。查表可知该弹簧的许用切应力为445N/。
弹簧旋绕比：这里初步定C=10，代入式（5），可得K≈1.022
这里要保证活塞伸出时弹簧的回复力可以把夹具顶盖紧紧压在活塞上。压缩量最小时的回复力根据位移传感器夹具相关件的重量及再乘以安全系数，大小定为450N。由式（2）可算出弹簧在变形量最大时的外负载为950N.
由式（1）可得弹簧钢丝直径d的计算公式，并将K=1.022，P=950，C=10，=445代入此式，取d值为8。由式（3）可得D=80mm.。由此，根据式（4）可算出弹簧的有效圈数n≈20，取1.5为支撑圈数，则总圈数为21.5。
弹簧节距：取t=25，由此可得自由高度为508mm
1.2 弹簧强度和稳定性校核；
根据弹簧的实际工作情况，工作应力多数为最小应力保持不变的循环变应力，与此对应的疲劳安全系数可按下式计算：
（6）
式中—弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限。
—弹簧疲劳强度的许用安全系数。
查表可知，由弹簧材质及d值可查得，取。因，。因此可得>1.5
弹簧稳定性校核：
该弹簧并不满足稳定性校核公式。如图1所示，由于弹簧是安装在套筒3和11之间，相当于给弹簧安装了导杆或导套，因此大大提高了弹簧的稳定性。
五、密封件
如图2所示，A、C处密封具有压力脉动和脏污侵入的可能。哑铃型密封件作为单个元件的静态液压密封件是较为理想的选择。B处使用了两道密封，每道密封都由密封圈和O型圈组合使用，O型圈的弹性特性与密封圈的特别形状设计互相配合使密封效果达到最好。
六、结论
该位移传感器夹具是为国内某钢厂炉卷轧线HGC缸设计，已投入使用，工作正常无误。该夹具结构简单，工作稳定可靠。具有推广使用价值，也可供一般工程人员设计参考。
参考文献：
[1]何宜业.液压AGC原理及其液压缸， 鞍钢技术， 1982；07， 352～358
[2]《全国重型机械标准》编写委员会编写. 重型机械标准2007 （第5卷）[S]. 云南科技出版社， 2007