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四柱壓力機橫梁的結構設計概述

來源:dnsxf6k.top/作者:壓力機廠家 發布日期:2018-10-17 10:09:30

三個橫梁【上橫梁、活動橫梁及下橫梁】外形輪廓尺寸很大,為了節約金屬和減輕重量,一般做成箱型,在安裝各種缸、柱塞及立柱的地方做成圓筒形,中間加設筋闆,可以使橫梁重量輕,又有足夠的強度和均勻的剛度。筋闆一般按方格形成輻射形布置。

  橫梁由鑄造或焊接制成,目前以鑄造為多,一般采用ZG35B鑄鋼,2000KN以下的小四柱壓力機也有鐵鑄的。在設計鑄造橫梁時,應注意使各部分厚度沒有突然地變化,以避免不均勻冷卻而産生内應力,在各處連接過渡區應有較大的圓角。

  随着軋制闆材和焊接技術的發展,鋼闆焊接橫梁也日益增多,其特點為加工周期短、結構重量輕、強度高及外形美觀。一般采用A316Mn闆材。但大型焊接橫梁要求焊接技術較高,焊接整體退火往往要求大型熱處理設備,特别是由于焊接應力及變形規律不易掌握,使用時易産生裂紋,因此受到一定限制。

  衡量的寬邊尺寸由立柱的寬邊中心距确定,上梁和動梁的窄邊尺寸應盡可能小些,以便鍛造天車的吊鈎容易接近四柱壓力機中心。梁的立柱孔高度一般是立柱直徑的2.5-3.5倍,梁的中間高度則由強度确定。

  中小型四柱壓力機橫梁多數為整體結構,大型四柱壓力機橫梁由于受鑄造、加工能力和運輸能力的限制,設計成分塊組合結構。一般由兩塊、三塊、五塊甚至七塊【下梁】組成,各塊之間用螺栓和鍵連接。圖2-77為兩塊組合式上梁結構簡圖。

  設計上下橫梁時,為了減輕重量,根據‘等強度梁’的概念,設計成圖2-78所示的不等高粱,即立柱柱套的高度h小于中間截面的高度H.但在過渡區【A處】會有應力集中。表2-5的實測數據表明,A處的應力值比中間截面大2-3倍,在實際使用中,有在該處出現裂紋的情況。

  影響A處應力集中的主要因素有三個:

1.過渡圓角半徑R,在結構允許的情況下,應盡量增大R以減輕應力集中。如

四柱壓力機橫梁的結構設計概述

四柱壓力機組合式上橫梁

另外,還應正确設計與布置鑄造工藝所需的出砂孔。出砂孔邊的應力集中往往是橫梁産生疲勞裂紋的發源地。這種情況,國内外均有發現。如一台100000KN橫鍛水壓機的活動橫梁,由于主傳力筋上出砂孔邊應力集中,産生裂紋,逐步擴展到上、下面闆上,而使活動橫梁破壞,又如某廠30000KN水壓機下橫梁在主筋出砂孔出發生裂紋。100000KN模鍛水壓機活動橫梁出砂孔邊實測最大應力達到(2000~2500*10^5pa,為其中間截面最大應力值的三倍左右,而50000KN模鍛水壓機三個橫梁出砂孔邊實測的最大應力值,也為其中間截面最大應力的二倍左右。因此,形成了橫梁強度中的又一薄弱環節。而在上述兩台模鍛水壓機中,橫梁均為等高粱,因而,出砂孔邊的應力集中,就成為橫梁強度的主要問題。

  出砂孔一般布置在彎曲應力為零的中性層附近,為什麼會出現很大的拉應力呢?這是因為在梁的中性層上,雖然彎曲應力為零,但存在較大的剪應力。如取一個小單元體,單元體側邊作用有剪應力【2-79a】,若在單元體上開一個孔【圖女-79b,此單元體受剪切變形後,圓孔将變成橢圓形【圖2-79c】孔邊ac纖維受拉,而bd纖維受壓,這和實際測得出砂孔邊的應力分布是完全符合的,圖2-80為實測出砂孔邊的應力情況。

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  合理地選擇出砂孔的位置、形狀和大小,可以減少應力集中程度。例如,盡量避免在受力的主傳力筋上開出砂孔,出砂孔的位置應遠離應力最大的區域,出砂孔不要開得過大,出砂孔的形狀以圓形為好等等。如果必須在受力面上開出砂孔時,應加厚筋闆,在孔邊加上加強圈,或在出砂工序完成後,将出砂孔用鋼闆補焊上,但應選擇合适的焊接工序,以免焊後産生殘餘應力。可考慮在上、下面闆上開出砂孔,而盡量避免在傳力筋闆上開孔。在維修時,必須注意在出砂孔圓圈上不用氣割,以免孔圈表面受損害,而使應力集中更趨嚴重。