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        機械壓力機平衡缸吊耳螺栓設(shè)計

        2013-08-02 08:40:04徐鍛集團有限公司江蘇徐州221116張學(xué)銀
        金屬加工(熱加工) 2013年9期

        徐鍛集團有限公司 (江蘇徐州 221116) 張學(xué)銀

        江南大學(xué)機械工程學(xué)院 (江蘇無錫 214122) 張 寒

        在機械壓力機上一般都裝有氣動平衡裝置,起到平衡滑塊重量和模具重量的作用,可以消除連桿和滑塊間的間隙,減小受力零件的沖擊和磨損,提高設(shè)備的使用壽命,防止因制動器失靈或連桿折斷時,滑塊墜落而產(chǎn)生的安全事故,所以平衡缸吊耳起到關(guān)鍵的作用。

        1.問題提出

        如圖1所示,氣動平衡缸1通過平衡缸吊耳2,用螺栓3與滑塊4聯(lián)接,對大中型機械壓力機而言,滑塊與模具重量較大,因而吊耳承受較大彎矩,從而使螺栓受到很大的拉力,必須對受力最大的螺栓進行強校核。

        圖1

        2.受力模型及計算公式

        建立如圖2所示的受力模型,平衡缸對吊耳拉力為P,吊耳上面A面靠緊滑塊下止口,P與Q相等,螺栓桿不承受剪力,因而對軸線O-O的翻轉(zhuǎn)力矩為M=PL。

        圖2

        距離O-O軸線越遠(yuǎn)的螺栓變形和受到的拉力越大,因力與變形成線性關(guān)系,各螺栓的工作載荷F與其中心到O-O軸線的距離成比例,故有

        又由靜力平衡條件可得

        聯(lián)立解以上兩式,可求出距離軸線O-O最遠(yuǎn)的第3排螺栓所受到的最大工作載荷

        由于螺栓桿不承受剪力,但考慮吊耳在受拉時其靠緊滑塊B面的壓力大于0,所以螺栓需要預(yù)緊。由式(3)可看出,實際的產(chǎn)品設(shè)計中,在不增加螺栓數(shù)量和直徑的前提下,由于其為平方關(guān)系,通過加大L2值,就可有效降低Fmax值,從而降低螺栓所受最大拉應(yīng)力。

        3.計算實例

        方案1:模具與滑塊重20t,L1=35mm,L2=150mm,L3=265mm,L=370mm,螺栓為6個M30螺栓,則P=105N,代入式(3)得

        方案2:將第二排螺栓下移40mm即L2=190mm,其余數(shù)值不變,可計算出Fmax2=45 583N,下降值Fmax1-Fmax2=6599N,最大工作載荷數(shù)值下降非常明顯,故方案2更好。

        4.結(jié)語

        裝配機床時,必須使吊耳上表面與滑塊下止口靠實,使螺栓不得承受剪切應(yīng)力,只承受拉應(yīng)力,否則螺栓將受到復(fù)合應(yīng)力,更容易損壞。

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