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基于Solidworks的立柱设计与强度分析

发表时间: 2017/3/7 作者: 李际勇*仲跻峰*孙彦军 来源: 互联网
综合考虑工艺要求和造价成本后,液压机的立柱与横梁的连结形式选用第一种形式。按照液压机工作时立柱受中心载荷产生的应力做计算;由于液压机的速度快,而且液压机机架的刚度不高,致使立柱根部受力复杂,因此对立柱的根部受应力较集中的区域进行校核计算。利用Solidworks软件对立柱进行有限元分析,与理论计算结果进行对比验证。
 

    1 前言

    某厂在设计45t磁性粉末液压机时使用横梁与立柱连结组合的机架形式,即用螺母把液压机的上下横梁及液压机所需的立柱连结成一个能够满足液压机刚性要求的框架;液压机机架的刚性及精度由液压机的横梁与立柱的连结形式和螺母紧固的松紧程度决定;这种连结组合的框架形式在承受液压机的全部工作载荷的同时又要在横梁上安装液压机的主要工作部件,而且立柱还要承担液压机运动部件导向轴的功能。

    2 立柱与横梁间的连结形式

    第一种形式如图1(a)所示,是利用立柱自身的台肩与横梁直接支承接触,再用锁紧螺母把立柱与横梁紧紧固定。这种形式的机架安装简单,装配后几乎不需要做过多调整,同时这种形式的机架对立柱台肩的加工精度有很高要求,以此用立柱台肩与横梁接触来保证机架的精度。小型液压机在刚性和精度要求不高时多选用此种结构。

    第二种形式如图1(b)所示,是利用两个螺母分别在横梁内外两侧与立柱连结,其中位于横梁外侧的螺母起紧固作用,位于内侧的螺母相当于台肩起支承作用。这种机架形式对于位于横梁内侧的螺母精度和立柱用于安装的螺纹精度有较高的要求,因为安装完成后的机架上下两个横梁之间的距离、平行度及水平度都需要通过调整内侧的螺母来保证机架的精度。这种形式的机架结构在实际装配时需要多次调整测量。

    第三种形式如图1(c)所示,是利用第二种机架形式的基础上加以改进而成,即把上横梁内侧的螺母去掉改用立柱自身的台肩做支承。这种形式的机架结构只需调整位于下横梁内侧的螺母就能保证上下两横梁之间要求的间距、水平度及平行度,但是在立柱的预紧方面比第二种形式的结构要麻烦。

    第四种形式如图1(d)所示,它与第三种形式的机架结构类似,都是在第二种机架形式上改进而成,只不过是把调整螺母放在上横梁内侧下横梁与立柱台肩接触连结而已。与第三种相比在上下横梁的间距、水平度及平行度的精度调整上要方便牢靠一些。

    本文在综合考虑了工艺要求和造价成本后,液压机的立柱与横梁的连结形式选用第一种形式。

    3 立柱的设计计算

    立柱直径按照其受液压缸在工作时的中心载荷估算,首先要把液压机的上下横梁看作为绝对刚性的物体,其次要假设液压机的所有立柱均匀地承受液压缸工作时产生的拉伸载荷。由公式

    1

    式中:P为液压机公称压力45000N,D0为立柱允许的最小直径,n为液压机的立柱数量4根,[σ]为立柱材料为45钢时的许用拉伸应力,查手册可知[σ]在50MPa~80MPa,在本文中选择50MPa。

    将参数代入公式(2)中计算得D0=54mm,经过与现有其他同吨位同类型的液压机的对比选取立柱直径D0=100mm。由以往经验得知,公称力小于25MN的液压机的立柱为实心立柱,而且立柱两端带有钻削的用于立柱预紧的加热孔。本文根据某厂45t磁性粉末液压机机架结构及工艺要求推算出立柱的外形尺寸,如图2所示。

 




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责任编辑:郝秋红