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四柱壓力機法藍部分的應力計算-殼環聯解法(圖解)

來源:dnsxf6k.top/作者:四柱壓力機廠家 發布日期:2017-12-18 11:03:00

    前述簡化計算法均将缸壁考慮為彈性基礎上的半無限長梁,忽略了缸底彎矩的影響,對于直徑大而短的缸,這樣簡化會引起較大的誤差。此外,也無法計算缸底應力及沿缸壁的應力分布曲線。

    文獻[7]在分析研究了現有幾種計算方法的基礎上,應用彈性力學,對四柱壓力機液壓缸的強度作了較完善的分析,簡要介紹如下。

    對于法藍支承的液壓缸,由于其幾何形狀、支承方式及外加載荷均被認為是軸對稱的,因此可以取一個子午面來進行分析,其受力簡圖如圖2―27所示。将缸沿A-A及B-B截面切開,在每個截面上均作用有未知剪力(Q1,Q2)及彎矩(M1,M2),而軸力是靜定的,因此一共有四個未知數(圖2-28)。

四柱壓力機液壓缸計算模型

    切開後的缸底及法藍可分别看作由沿其中心線均勻分布的力偶扭轉下的圓環,而中間筒部則屬于圓柱殼範疇,可将其中心圓周上單位寬度的窄條當作彈性基礎上的有限長梁來考慮。

    根據變形諧調條件,可以建立四元線性聯立方程組:

四元線性聯立方程組

    導出上面聯立方程組中的20個系數的表達式[7],可以解出未知内力凹。、M1、M2、Q1及Q2。。根據解出的四個内力,即可計算出液壓缸筒部(包括缸底及法藍圓弧過渡區)任何一點的三向應力及位移值。

    由于計算過程比較複雜,應借助電子計算機進行。

    上面提供的這種方法,具有以下特點:

3.png4.png

(1)利用這個方法,可以作出應力沿内外壁的分布曲線,如圖2―29是一台20000KN四柱壓力機工作缸外壁軸向應力%的分布曲線,從圖上可以看出,用此琺所得結果與有限元法計算結果十分接近。因此,運用這個方法不僅可對危險點進行強度校核,而且可以畫出内外壁三向應力及當量應力的分布曲線,這對缸的全面受力分析甚為有用。

    (2)提出了液壓缸的特征值BL。它反映了液壓缸直徑、壁厚及缸的長度之間的比例關系。l為液壓缸筒部長度(cm),因此BL是一個無量綱的數。當BL<5時,屬于短缸範疇,缸底彎矩及剪力對法藍處的應力狀況影響很大。當bl>6時,缸底彎矩及剪力對法藍處的應力狀況影響較小,而當BL>10時,可以忽略此相互間的影響。

    (3)上面提供的方法考慮了過渡區圓弧大小的影響,而按照現有的計算方法,由于沒有考慮圓弧的影響,因此軸向應力σz将随點的位置逐漸接近法藍(或缸底)而直線上升,從而得出最大應力點在法藍上表面(x=0)處的錯誤結論。而上面提供的算法表明最大軸向應力點一般發生在圓弧偏上部位,尺為法藍過渡圓弧半徑,這已為光彈試驗及缸的實際損壞情況所證明。

    此方法可适用于法藍支承的各種尺寸四柱壓力機液壓缸的強度計算,同時能算出筒部、法藍及缸底等處的三向應力值,且能得出各種應力沿缸壁的分布曲線,計算結果比較符合實際,建議在設計計算時采用。本法的詳細分析推導、計算公式、電子計算機計算框圖可參閱(7]。