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四柱压力机法蓝部分的应力计算-壳环联解法(图解)

来源:www.65rosesnh.com/作者:四柱压力机厂家 发布日期:2017-12-18 11:03:00

    前述简化计算法均将缸壁考虑为弹性基础上的半无限长梁,忽略了缸底弯矩的影响,对于直径大而短的缸,这样简化会引起较大的误差。此外,也无法计算缸底应力及沿缸壁的应力分布曲线。

    文献[7]在分析研究了现有几种计算方法的基础上,应用弹性力学,对四柱压力机液压缸的强度作了较完善的分析,简要介绍如下。

    对于法蓝支承的液压缸,由于其几何形状、支承方式及外加载荷均被认为是轴对称的,因此可以取一个子午面来进行分析,其受力简图如图2—27所示。将缸沿A-A及B-B截面切开,在每个截面上均作用有未知剪力(Q1,Q2)及弯矩(M1,M2),而轴力是静定的,因此一共有四个未知数(图2-28)。

四柱压力机液压缸计算模型

    切开后的缸底及法蓝可分别看作由沿其中心线均匀分布的力偶扭转下的圆环,而中间筒部则属于圆柱壳范畴,可将其中心圆周上单位宽度的窄条当作弹性基础上的有限长梁来考虑。

    根据变形谐调条件,可以建立四元线性联立方程组:

四元线性联立方程组

    导出上面联立方程组中的20个系数的表达式[7],可以解出未知内力凹。、M1、M2、Q1及Q2。。根据解出的四个内力,即可计算出液压缸筒部(包括缸底及法蓝圆弧过渡区)任何一点的三向应力及位移值。

    由于计算过程比较复杂,应借助电子计算机进行。

    上面提供的这种方法,具有以下特点:

3.png4.png

(1)利用这个方法,可以作出应力沿内外壁的分布曲线,如图2—29是一台20000KN四柱压力机工作缸外壁轴向应力%的分布曲线,从图上可以看出,用此珐所得结果与有限元法计算结果十分接近。因此,运用这个方法不仅可对危险点进行强度校核,而且可以画出内外壁三向应力及当量应力的分布曲线,这对缸的全面受力分析甚为有用。

    (2)提出了液压缸的特征值BL。它反映了液压缸直径、壁厚及缸的长度之间的比例关系。l为液压缸筒部长度(cm),因此BL是一个无量纲的数。当BL<5时,属于短缸范畴,缸底弯矩及剪力对法蓝处的应力状况影响很大。当bl>6时,缸底弯矩及剪力对法蓝处的应力状况影响较小,而当BL>10时,可以忽略此相互间的影响。

    (3)上面提供的方法考虑了过渡区圆弧大小的影响,而按照现有的计算方法,由于没有考虑圆弧的影响,因此轴向应力σz将随点的位置逐渐接近法蓝(或缸底)而直线上升,从而得出最大应力点在法蓝上表面(x=0)处的错误结论。而上面提供的算法表明最大轴向应力点一般发生在圆弧偏上部位,尺为法蓝过渡圆弧半径,这已为光弹试验及缸的实际损坏情况所证明。

    此方法可适用于法蓝支承的各种尺寸四柱压力机液压缸的强度计算,同时能算出筒部、法蓝及缸底等处的三向应力值,且能得出各种应力沿缸壁的分布曲线,计算结果比较符合实际,建议在设计计算时采用。本法的详细分析推导、计算公式、电子计算机计算框图可参阅(7]。