液压工具的浅析

1 液压扳手优化方法，基础条件及实验方法的探讨

液压扳手由于在施工的过程中常用于狭小空间及运输十分不便利的位置，因而扳手的体积和重量是一个最为重要的指标。为了缩小部件的尺寸，采用高强度合金材料及热处理是常见的方法。同时采用有限元分析（finite element analysis）优化设计，达到减小部件的尺寸和重量，也是十分重要的一环。本文将从这两个方面对液压扳手尺寸优化进行分析。同时，如何取得高质量的产品，本文从基础的制造条件，实验方法也进行了一些阐述。

1.1 高强度合金材料及热处理的方法

对于采用高强度合金材料及热处理的方法来达到减小部件的尺寸和重量的目的。由于目前全球贸易的广泛化，寻找到高强度材料的难度并非很大，然而由于为了进一部的提高强度，还必须采取热处理及表面处理，对于希望部件强度达到1000MPa以上并且稳定 ，并且对于材质强度的均匀性也要求极高（主要是由于液压方驱扳手内部零件的不规则所影响），目前国内企业还很难对于液压方驱扳手内部零件的强度达到1000MPa以上，即使能个别达到，也很难达到批量的稳定性。还需要多向国外同类产品学习，在一个较长的时期内，投入较多的人力与资金，在材质与热处理的方面多加以摸索和实验。

1.2 有限元分析（finite element analysis）优化设计方法

基于有限元分析而采取的优化设计方法主要是采用离散化理论计算来反复修正设计，以达到最优化设计。主要计算原理为：

在离散后采取h-elements(进一步细分网格)及p-element(提高计算阶数)来达到计算收敛。图3为液压方驱扳手内部棘爪的FEA力学计算，可见局部应力已经超过1000MPa。 由于现在计算机的快速发展，由于网格的细化而造成的计算量巨大已经不是一个问题。从这一方面来讲，对于计算的精度没有瓶颈问题。但是由于液压方驱扳手内部零件较为复杂，且边界条件难以给定，接触面条件也难以模拟与给定，因而计算只能作为设计与实验的参考，不能完全依赖，应该在多个边界条件的模型中摸索与分析结果，逐步找到可信赖的数据，并且与相应的实验测试结果加以对比。
作者：重展（上海）实业    发表时间：2013-08-06