平板硫化机法兰类零件的设计计算.pdf

第 1期 亢兆元 平 板硫 化机法兰类零 件的设计计算 平板硫化机法兰类零件的设计计算 1 l 摘 学模型 多 充兆元 西 安 裕 华 椽 暖 西7 1 o o 6 8 鸺 要本文介绍一种受力法兰的设计计算方法 提出了按圆周断裂线怍为设计承重载荷法兰的力 关键词 星 堑 型 些 妻 兰 量 型 姊 平板硫化机的下工作台和连接柱塞的法 兰在工作中承受很大的压力 通 常设计此类 零件时 因没有合适的计算方法 都采用参照 对 比的方法进行设计 这样的设计方法很不 科学 设计 出的零 件粗 大笨重 浪费材料 或 是零件的强度不够 造成使用中零件损坏 现 在提 出一种新的设计计算方法 以便 在设计 此类零件时参考使用 一 图 l 法兰零件 损坏 形状殛受 力简 图 a 平 法兰 b 带 凸台平法兰 收稿 日期 9 7 0 6 6 壤 b 继 通过对 大量损 坏的法兰类零 件进行 研 究 发现该 类零件发生断裂破坏和变 形破坏 都主要在沿圆周线上 参看图 1 1 设计计算方法 1 1 平法兰的设计计算方法 根据材料力学的构件破坏概念 应将在 断裂面上的各种应力都计算出来 找出损坏 零件的主要原因 现建立起受载荷法兰的力 四 a l d 8 图 2 受力分 析田 维普资讯 橡腔技术与装备 l g g g 年第 2 4 卷 圆心角 d 日 过圆心角取一极轴 r轴 再将这 一 扇形左端从断裂面分割开来 见图 2 则该 断裂面所受的力为剪刀 d Q 和弯矩 d M 1 1 1 计算剪力 剪力 d Q 的数学表达式为 d Q q r r d O 式 中 q 单 位 面 积 压 力 其 值一 南 1 r 一r d 0 所取扇形左端处 受 力总面积 P 法兰所受载荷 H 法兰厚度 则沿圆周断裂面所受的总剪力为 Q d Q 导 r q T r r l r 一D 二 i r l Q P r 一r 嘲 丽 2 w q r H 1 1 2 计算弯矩 弯矩 d M 的数学表达式为 r 2 d M J q r d r r r 1 r 2 q d O J r r r 1 d r 叫 苦 一 孚 q d c 譬 一 争 萼 式 中 r d d r 扇形 左端 处弧形受力 面积 图中阴影部分 r r 弧形 受力面 积到 断 裂面 的距离 则沿圆周断裂面所受的总弯矩为 M M 萼 一 挚 扣 c譬 一 誓 等 1 1 3 计算抗弯惯性矩 同理 则需计算 出该 圆周断裂面的抗弯 惯性矩 根据材料力学公式 T 2 7 r r LHs 7 r r H3 12 6 1 I 4 计算圆周断裂面上 的弯曲拉应力和 压应力 M H 一 T 6 P 等一 一 r 1 r i H 以上均按图 1 a 平法兰计算 1 2 带有筋板结构法兰的设计计算方法 如果不是平法兰 则按相 同的方法沿 圆 周展开 用材料力学里的组合截面计算法 计 算 出其抗弯截面惯性矩 例如 比较常见的为 带有 筋板 结构 法 兰 参 看图 3 按圆周 展开 时 r 处的截面如图中所示 按照材料力学的 平移的方法 可将截 面图形垂直于受力方向 平移 即可将 图形简化计算 事件 田 北展开圈 囝 3 带有 筋板结构 法兰 先求出形心轴的位置 y c r h 2 n B h h 百h 2 按组 合截 面 计算 法 分 别计 算 I I 和 I 1 2 h y b 维普资讯 第 l 期 亢兆元 平 板硫化机法兰类零 件的设计计算 I t 警 n B h y 一 h z 1 I I I 这样就可以求出该 圆轴断裂面的抗弯截 面惯性 矩 实际计 算时代 入数字计算更为简 便 再分别计算 出弯 曲拉应力和压应力 当 这几个应力计算 出后 根据材料力学 强度理 论 可以找出造成零件损坏的原因 也为设计 该类零件提供了理论依据 1 3 平板硫化机下工作台设计计算方法 平板硫化机的下工作台在工作中受力和 上述法兰基本相同 只是工作台一般都是上 方下 圆 见图 4 计 算弯矩 d M 时 比较困难 经过大量实践 可以采用一种近似的方法 就 是 图 4中A 的面积与 B的面积相等 将 A移 动到 B的位置 就可以计算 出一当量半径 r 圉 4 平 板硫化机下工作台 简圉 1 2 r n 一 利用前面导 出的公式 将积分上限的 r 用 r 代替 就可计算出 d M 这样的计算结果 完全可以作为零件设计依据 然后依次求 出 危险截面上的各个应力 就可以合理的设计 出工作台的各部分 我厂从 1 9 8 8年开始用此 法设计平板硫化机的下工作 台和连接法兰 比用参照对 比法设计 的工作台材料节省 1 3 1 2 经过多年使用 没有一件损坏 说 明用 此法设计承受重载荷法兰类零件是切实可行 的 图 1 b 的法兰计算方法基本相同 只需 正确选择危险截面和积分上下限 以及单位 面积压力 2 设计实例 下面以我厂生产的 XL B D6 0 0 X 6 0 0 X z 1 0 MN平板硫化机下平台为倒 进行设计 计算 平板硫化机下平台零件 图见如 图 5 圉 5 平板硫化 机下平台零件 圉 条 件 P l 1 0 N r 1 2 0 0 ram h 1 3 5 mm h 2 6 5 mm B一 5 0 ram 1 6 0 0 mm n一 8 因为平台为正方形 按下式 l 一 o q 则 一 葡 7 而一3 3 8 5 mm 一 一 堑 2 3 4 X2 0 0 X3 5 8 5 0 X6 5 3 6 0 8 mm 计算零件的抗弯截面惯性矩 I 一 2 y h l 2 z 一 2 3 1 4X 2 0 0 X n 智 维普资讯 j 一 橡胶技术与装备 1 9 9 8年第 2 4卷 3 5 3 6 O 8 3 5 2 一 1 9 6 7 1 0 I n B h E y h 1 十h 8 5 0 X 6 5 E 3 6 0 8 一 3 5 6 5 2 3 4 8 2X 1 0 三I I I 2 1 9 6 7 1 0 3 4 8 2 1 0 5 4 4 9 1 0 mm 计算沿危险截面半径 r 1 处的总弯矩 M 2 x q r z 3 一r 2 2 r 2 r 6 2 3 1 4 1 1 0 6 0 0 3 3 8 s 3 3 3 8 5 2 0 0 2 2 0 0 6 一 4 89 4 1 0 N m m 求该处的 a My o I 4 8 9 4 1 0 3 6 0 8 5 4 4 9 1 0 32 4 M Pa 一 M h t i h y o 4 8 9 4 X1 0 3 5 6 5 3 6 0 8 5 44 9 1 0 一 5 7 4 M P a 根据零件图 该处的总剪力Q为 Q P 1 1X IO X 6 51x 1 o N 3 1 4 2 0 0 6 00 该处的抗剪截面积 s为 S 一 2 x r l h n B h 2 2 3 1 4 2 0 0X 3 5 8X 5 0 6 5 7X 1 0 mm 1 o Q s 6 5 1 1 0 7X1 0 一 9 3 M Pa 经查 资料 灰铁 HT2 0 0的 o 一2 0 0 MP a o 一4 0 0 MP a取安全系数 n 一5 E o 一 一2 o o 5 4 0 MP a E o 一4 0 0 1 5 8 0 MP a 则 危 险 截 面 的 E o 3 可用于测厚的超声波探伤仪 美国N D T丕缝尘司的定量 Q F T 1 0 O 型 高性 能手握式超声波探伤仪 能对包括复合 材料和塑料在内的许多材料或制品作不破坏 型鉴定 它能探测 出诸如裂纹 裂缝 空穴 脱 层 冲伤 异物 破裂 剥离 空隙和离析等各 种内部隐藏的不均匀性和不连续性 该探伤 仪配备一个能快速反应的液晶显示屏 此外 据称一种直观的菜单任选格式能使使用人员 直接又快速 存取全部功能和控制数 据 以便 易于调整