硫化机的主体结构设计
郑州山源机械有限公司 http://www.hnhbzc.com 发布时间:2020-03-14 09:13
硫化机主体结构的设计与优化,根据工作面设计额定压力F(N)对左、右框板,上、下压板,工作板及其连接结构进行强度计算，因此进行结构设计与优化。
左、右框板构型如图1所示，框板立柱是平均应力较大的部位，所选用材料的许用应力为σ (Pa) .根据所承受的载荷与许用应力的比得出框板立柱的最小横截面积S (m2) .
S-=F/o .(1)
式中，S为截面积，ni; F为压力, N σ为许用应力，Pao公式(1)得出的是框板立柱的总横截面积，因2个框板有4个立柱，所以每个框板单根立柱的最小横我面积为S/4 (m*)。再根据所选板材的厚度及框板内空尺寸，安全系数等约束条件，可以确定框板单根立柱的最小宽、厚尺寸。
框架主视图，三维构型如图1所示。左、右框板是支撑承力构件，上、下压板是主要的传力构件，将液压缸的压力传导到中间工作板上。上压板固定在左右框板内孔的上沿，下压板固定在液压缸柱塞上并随柱塞上下运动。
图1框板构型图
初始设计时，上、下压板采用实心平板结构，强度计算时发现其交形较大，刚度不足。如果单纯增加甲板厚度以增加其刚度，重量、成本等因素将不符合设计要求，因此,优化设计中采用框架式压板，如图2所示，不仅提高了压板的刚度，还碗轻了压板结构重量，降低了生产成本。
图2压板构型图
左、右框板及上、下压板组合构型如图3所示。利用有限元方法分析图3所示的组合构型强度，在上压板的底面及下压板的顶面施加压力，模拟压制过程中物料对压板的作用力。约束条件为框板底面固定约束位移，代表地脚螺栓对框板的固定作用。
图3框架图
强度计算结果如图4所示。变形前网格与变形后轮麻同时显示，为清晰显示变形状态，形变显示的是夺大后的相对位移。由图4可知，在压力作用下，上压板及框板上缘向上的相对平均位移较大，框板上缘位移向上，而框板下缘固定不动，导致框板立柱平均受力较大，同时相对变形也较大。所选材料的多数，应力、应变都在可接受范围内。
图4有限元强度计算结果云图
初始设计时，框板内转角处采用倒角或倒圆形式，强度计算时发现内转角处应力集中。因此，将内转角优化为凹陷的园弧构型，如图5所示。虽然圆弧处平均应力仍然较大，但大大低于改进前的应力量级，处于可接受的范围。
图5转角优化强度计算云图
框架及上、下压板经过结构优化设计后，整体应力、应变分布较均匀，量级较低，没有明显的应力集中区域，满足强度设计要求。
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