钢丝缠绕液压机机架的有限元分析.pdfVIP

文章编 号 ：1672—0121(2011)05—0046—03 钢 丝缠绕液压机机架 的有 限元分析 许树 勤 ，王 亚 (北京工业大学 耿丹 学 院，北京 顺义 101301) 摘要 ：建立 了钢丝缠绕液压机机 架 的整体式和分开式 的有 限元模 型 ，分析 了该机架预 紧状态 、工作状 态 下 的应力分布 。与 电测试验结果 的 比较表 明：两个模 型在半 圆梁对称面处 的应力分布无影 响 ，但只有分开式 机架能够预测 出开缝压力 。获得 了预紧力从 300kN～1130kN变化时，液压机开缝压力 的变化规律 。 关键词 ：机械制造 ；机架 ；液压机 ；钢丝缠绕 ；有 限元 中图分 类 号 ：TG375+．23 文 献标 识码 ：B 1 引 言 内侧会趋于零 ，此 时 ，半 圆梁和立柱之 间就 出现 “开 液压机需要机架作支撑 ，机架有整体框架和组 缝 ”。增加预应力能够提高机架 的整体强度 ，但是预 合框架之分 。整体机架为三梁 四柱式结构 ，机架 的重 应力 的提高受到钢丝强度 的制约 。为 了合理设计钢 量 占装备总重量 的60％以上 。整体式机架 的转角处 丝缠绕液压机机架 ，必须研究不 同预紧力对开缝压 会产生应力集 中 ，使其强度变弱 。 力 的影 响 。 为使压力机机架结构紧凑 ，Von．Platen在 《现代 超高压技术》中llJ，提 出了 “防破先分 ”的设计思想 ：变 2 钢 丝缠 绕机 架 的实验 研 究 整体机架为分开式预紧力钢丝缠绕机架 。机架 由两 文献 [21提 出用 曲梁公式来估算半 圆梁 中间截面 个半 圆形横梁和两根立柱组成 ，外面用高强度钢 带 的应力 ，通过光 弹材料模 型试验和实物样机 电测试 缠绕 ，使之成为一体 (图 1)。当压力机工作时 ，半 圆 验获得 了半 圆梁 、立柱在预紧状态和工作状态 时 的 梁上承受压力 ，立柱与半 圆梁 间的压力减 小 。随着工 应力分 布情况及半 圆形梁 的截面 的应力分布规律 。 作载荷 的不断增加 ，半 圆梁和立柱之 间的压应力在 实物 电测试验表 明：用材料力学半 圆梁简化计算方 法并不适合 。 3 机 架 的有 限元分 析 ， ／ 、 、 、 3．1 有 限元模 型 ， l l ● l ● 机架沿厚度方 向的几何形状和尺寸相 同，厚度 l l ： ： 上 为 100ram。预紧力和工作 负荷沿厚度方 向也是均布 立 柱 的 ，因此 ，按 二 维 问题考 虑 3]『。 l ： ● 根 据 结构 的对 称性 ，半 圆梁 的变形 前后 机 架 的 J ： 对称面没有位移产生 ，不论在预紧状态还是在工作 l l l 、 l f 状 态 ，半 圆梁 的对称 面上所有 点 的位移 为零 ，即 、 、 ＼