液压机上横梁的设计 2

8MN三梁四柱铸造结构上横梁设计（单缸）技术参数：公称压力P：8MN介质压力p：31.5MPa最大工作行程S：600mm最大开间H：1200mm工作台尺寸L×B（长×宽）：1200×1000mm工作速度V：10mm/s一、活塞缸尺寸设计计算1、活塞头直径：圆整到系列头mmmpPD5705686.05.318442、活塞缸内径：mmDD570头内3、活塞缸外径：pDD3-内外MPa150~110取MPa150mmD7155.313150150570外4、各部分尺寸（见图1）：图1液压缸各部分尺寸示意图mmSSRmmrRmmShmmStmmDDS5.145.722.02.0025~15.03.7128525.025.01315.728.12~5.11315.728.12~5.15.72-2111内外5、法兰外径：ghFP25210180880100~80mmmPFMPaMPaFghggh取触面积，为法兰和横梁的实际接法兰直径：可得由外hhFRDD224mmDDhh812101]5.14715[4622π二、立柱尺寸设计计算：nFPF为每根立柱的面积MPa55~45取MPa452421044.40444.0445845mmmnPF立柱直径:mmFd2381044.4444三、立柱、工作台与横梁的布置工作台尺寸：1200×1000mm图2立柱与工作台的位置布置四、上横梁强度、刚度的计算1.由于上横梁的刚度远大于立柱的刚度，因此可以将上横梁简化为简支梁，如图3：图3上横梁简化受力图最大弯曲在梁的中点：DlPM22maxD——————缸法兰的环形接触面积平均直径l——————立柱宽边中心距mmD7642812715l=1438mmmMNM90.11076421438283max最大剪力为：MNPQ42最大挠度在梁的中点，由于亮的跨度与高度相比不是很大，因此应考虑剪力对挠度的影响，梁中点挠度为：tDGFkPltDtDEJPlf2144614832303.中间截面惯性矩计算：梁的高度取：mmdh71423833将上横梁的横截面简化为工字梁，如图4所示先求截面底边W—W轴的惯性矩Jw图4上横梁横截面简化图iiwaSJJ0式中0J—每块矩形面积对本身形心轴的惯性矩1230iihbJ轴的静面矩—每块矩形面积对—每块矩形面积高度—每块矩形面积宽度—WWShbiiiiiiaFS轴的距离—每块矩形面积形心到—每块矩形的面积—WWaFii再求出整个截面的形心轴Z—Z轴到W—W轴的距离h0iiFSh0整个截面对形心轴的惯性矩为iWZFhJJ20为了方便，借助表格辅助计算（表1）表1.梁的惯性矩计算表1序号bi/mmhi/mmFi=bihi/mm2ai/mmSi=Fi-ai/mm3Ji=Si-ai/mm41230bihiJ/mm4110000.375x375x714-0.1875x375x(714-0.1875x)(714-0.1875x)2375x4.395x32x+1005050x+500689-0.375x(50x+500)(689-0.375x)(689-0.375x)2(50x+500)10416.7x+1041666.73x614-0.75x614x-0.75x2357357(614x-0.75x2)357²(614-0.75x2)0.083x(614-0.75x)34x+1005050x+50000.375x+25(50x+500)(0.375x+25)(50x+500)(0.375x+25)210416.7x+1041666.7510000.375x375x0.1875x375x×0.1875x(0.1875x)2375x4.395x3Σ7141245x-0.75x2+1000中间截面最大压应力：MPaMPaJhJhMZZY340109.1900max将表格计算结果代入h0，JZ计算公式，并将计算结果代入此方程，利用二分法和excel软件解得：对于x≥20的值，最大压应力均满足刚度要求中点挠度f0lDGFkPllDlDEJPlf214461483230式中，E=210GPaG=GPaE08.803.01221012J=JZF=iF相对挠度：Mmmlf/15.00将表格计算结果代入上面方程，利用二分法和excel软件解得：对于x≥277的值，都满足刚度要求。因此，取x=280，,则筋板厚70mm，盖板厚105mm.将x=280代入上述计算过程得具体数值表2梁的惯性矩计算表2序号bihiFiaiSiJiJ011000105105000661.56945750045946136250964790402380501900058411096000648006400039583427328040411312035740383840144170308801532428495438050190001302470000321100000395834275100010510500052.5551250028940625096479040Σ7143611201344323406745373738018045534294096925829080mmaSJJiiWmmFShii3720410201021.92850607mmFhJJiWZ强度刚度校核：最大压应力：sZYMPaJhM136.65013091021.92850607103729.11090max最大拉应力：sZYMPaJhHM136.65013091021.92850607103427149.11090max核算中点挠度f0tDGFkPltDtDEJPlf214461483230式中，E=210GPaG=GPaE08.803.01221012JZ=19285060720mm4F=361120mm2K按以下公式进行计算ZbJSFKb=280mm30022114199806010156560227190005.304105000mmaFaFaFS8.20192850607228036112041998060ZbJSFK0.195mm214461483230tDGFkPltDtDEJPlf相对挠度：MmmMmmlf/15.0/135.00经上计算校核，设计尺寸符合强度刚度要求。