大吨位钢丝缠绕液压压砖机机架的设计.doc

中国硅酸盐学会陶瓷分会机械装备专业委员会2006学术年会论文集 大吨位钢丝缠绕液压压砖机机架的设计 吴南星 余冬玲 (景德镇陶瓷学院机械电子工程学院，333001) 预应力钢丝缠绕机架是近年来发展起来的一种 目前，国内外广泛采用的陶瓷液压压砖机为三梁 液压机机架，其结构如图1所示。该机架是由上下两 四柱结构，如图2所示。它广泛应用于中小吨位压机 个半圆梁及两立柱组成，在框架周围缠以高强度预应 上，但立柱受拉应力作用且载荷波动量大。另在梁柱 力钢丝。 近几年来，预应力钢丝缠绕结构也逐步应用于陶 瓷行业。意大利SCAMI公司先后推出PH3800、 ．々’ PH4600、PH7200等型号的钢丝缠绕结构液压压砖 》 ／ 机，立即在陶瓷压砖机行业引发了一场设计上的革 ，， 命。‘ ／ ／ 我国从50年代也开始了预应力钢丝缠绕结构的 ／ 研究。但是钢丝缠绕技术应用于陶瓷液压压砖机方 ／ 面仅在近几年展开。目前广东科达机电股份有限公 ／ 司、广东佛陶集团力泰机械有限公司先后推出了自 L ∥勿 行研制的各种型号钢丝缠绕液压压砖机，使我国液压 压砖机的整体设计水平得到了提高，缩短了与世界先 进水平的距离。 圉1钢丝缠绕机絮简田 ^ ^ 豳2三粱四柱机架简田 圈3板框式机架筒田  中国硅酸盐学会陶瓷分会机械装备专业委员会2006学术年会论文羹 圈5预紧系数计算模型图 围4机架尺寸关系图 的螺纹接合部位A处产生应力集中，形成强度薄弱 置油箱用，如图1所示，这样，即降低了整机高度，又 环节，容易造成疲劳破坏。图3是板框结构机架，其 降低了整机重量。 主要优点是消除了立柱上因螺纹而引起的应力集中 立柱的合理设计是整个机架设计的基础，机架 现象。但在B处仍有拉应力集中，即使是加大梁柱过 的总体尺寸与立柱的截面尺寸有着密切的关系。对 渡区的过渡圆角，但对于全天候高频工作的陶瓷压 于陶瓷压砖机的单牌坊机架，其尺寸关系如图4。 砖机来说，也极易因疲劳在此处断裂。 只要立柱的尺寸确定了。上下半圆梁的尺寸也 由于预应力钢丝缠绕机架具有疲劳强度高、重 确定了。例如确定了立柱净间距2a，粱厚b，则半圆梁 量轻，承载能力高、安全可靠等优点，解决了传统液 半径R=a+b。决定立柱净间距的主要因素是主油缸 压压砖机存在的许多问题。因此得到了广泛的应用。 外径。半圆粱的宽度应等于或稍小于主油缸的外径， 本文试图对钢丝缠绕陶瓷液压压砖机主机的设计进 这就确定了梁的宽度c。对于单牌坊机架的压砖机， 行探讨，供设计者参考。 立柱的宽度也为c。暂不考虑立柱的弯曲，使立柱的 缠绕机架的设计要根据陶瓷粉料成形的工艺特 平均应力稍小于立柱材料的许用应力，从而可求得 点及压砖机的主要技术参数来进行。陶瓷压砖机以 立柱的厚度b。 承受中心载荷为主，故钢丝缠绕机架一般采用单牌 若考虑弯曲应力，可按下式计算： 坊机架，由上下半圆梁和两根立柱(每侧—个)组成， F,--t口等1 2p (1) 上下半圆梁和立拄一般具有同样的宽度。在两立柱 L盯J 与上下半圆梁的外环表面设计出一环形同宽度的钢 其中，Fc为单根立柱截面积；Pc为单根立柱承受 丝槽，用于缠绕钢丝。 的预紧力；【口伪其许用应力。 墙地砖的压制过程中，运动部件(动梁)要求很高 立柱基本尺寸确定后，可按下式校核立柱的稳 的导向精度，故采用两根圆导向柱导向。两导向柱平 定性： 行固定于两立柱的前端面上且滑块一端固定于动粱 Pc≤L：粤 (2) 上。这样，导向柱本身不承受压机主油缸产生的轴向 吨L 力。这样，受载前后虽然缠绕机架的立柱有较大变 P。为I临界失稳载荷，E为立柱弹性模量，J为立 形，但是附加的两导向柱变形很小，因此取得很高的 柱惯性矩(立柱两个J中取小值)nl【为失稳安全系数 导向精度从而使立柱的刚度要求可以低一些。根据 (一般取2—3)，L为立柱长度。 上半圆梁受钢丝预紧后的应力分布情况，半圆梁的 如能满足上式，则立柱不会失稳。 中央部分距底面O．2R—o．55R(R为半圆梁纵截面的 压砖机钢丝缠绕机架必须预紧到一个合适的程 半径)的区域为低应力区o。可把此区域挖空，作为内 度。过紧，在预紧过程中就会破坏或使机架体积过于  中国硅酸盐学会甫瓷分会机械装备专业委员会2006学术年会论文集 庞大；过松，则机架在承受工作载荷时产生梁柱脱 单，故常采用等张力缠绕。而对大吨位压机，如4000T 开，甚至产生破坏。预紧系数的选择以工作时梁柱不 以上液压压砖机，因缠绕层数较多，宜采用变张力缠 脱开为界。 绕方式；与等张力相比，虽缠绕层数相近，但却大大 预紧系数由下式确定 降低钢丝的最大应力，充分发挥了钢丝的潜能，从而 iP^ 提高了整机的疲劳强度。 112f 根据大吨位陶瓷液压压砖机的