陶瓷全自动液压压机分析

    目前陶瓷全自动液压压机机架的结构型式一般有四种：第一种是上、下横梁为单独的铸件，有两根或四根立柱，立柱需要预紧，预紧的目的是保证压机工作时接触面不出现分离，以提高整机的刚性；第二种是框板式结构；第三种是焊接或整体铸造式框架；每四种是拉杆套筒式结构、该种结构也需预紧，但预紧长度不同。第二和第三种结构型式不需作接触分析，本文仅对两立柱上、下横梁分立式结构进行详细分析计算，图1是所分析的机架局部结构。

    立柱预紧方法一般采用电加热法或拉力千斤顶法，先使立柱产生微伸长，然后旋合大螺母，当立柱降温或千斤顶卸荷后，立柱预紧力就产生了，预紧力大小要保证压机工作时接触面不分离。传统的计算方法是将立柱作为单向拉伸件，预紧力P_o预紧变形△L关系为：△L=P_o1/EA,EA为预紧段抗拉刚度，１为预紧长度。

    本文按两种模型对压机机架进行力学分析，第一种模型按通常的有限元方法分别对压机机架的零部件、整体进行分析，第二种模型在整机结构上分析预紧螺母与上梁、底座的接触状况，比较两种分析结果。分析是在国产６００吨压机基础上进行的。

    ２　　部件分析方案

    　　　　压机上横梁是机架的主要部件之一，其工作性能将直接影响整机性能。

    　　　　载荷分析：上横梁载荷是通过法兰螺栓作用在上

    横梁上表面，按公称压力四分之一计算，将该载荷直接等效在螺栓位置上，压制力通过模具底平面作用在底座上表面，按均布载荷处理，载荷值取压制力四分之一，按圣维南原理，这种处理其计算结果在局部有一定误差，在其它部位影响甚微。

    约束处理：约束处理恰当与否直接影响计算结果，要尽可能接近实际。由于对称性，取上梁、底座四分之一部分进行分析，在相应的对称面上对Ｘ向和Ｙ向分别予以约束，在上梁分析中，由于法兰螺栓载荷与螺母向下载荷在Ｚ向（垂直方向）自成平衡，故可在上梁边缘上一点处给予Ｚ向约束，根据虚功原理，该处约束反力必为零，不影响计算结果。在底座约束方案中，除了在对称截面上给予Ｘ向和Ｙ向约束外，在底座底部给予Ｚ向约束，这是由于压机在实际工作中，底部不允许抬起。

    单元及结点：在部件分析中，上梁和底座全部彩四面体１０结点单元类型，这是一各高精度单元，单元内部位移按抛物线插值，而单元内应力按线性规律变化。上梁共分3471个单元，6372个结点，底座共分3846个单元，7474个结点。

    计算结果：图2分别是上梁和底座的Von Mises 应国云图，由计算可知，上染和底座除在中截面上有较大应力外，另一个值得注意的是与螺母接触位置亦是高应力部位。产生这种结果的原因是上梁和底座均是深梁，剪力影响不容忽略，在上梁和底座的螺母接触部位正是剪力最大部位，而传统的刚架计算方法得出中部为高应力部位。

    表1列出了上梁和底座其它计算结果（本乃玫ノ唬毫ξ６伲ざ任迕祝?/P>

                          表1.    上梁和底坐计算结果

                      Table Upper beam and base’s calculating result