硫化機(jī)主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計與優(yōu)化,根據(jù)工作面設(shè)計額定壓力F(N)對左、右框板,上、下壓板,工作板及其連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度計算，因此進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化。

 

左、右框板構(gòu)型如圖1所示，框板立柱是平均應(yīng)力較大的部位，所選用材料的許用應(yīng)力為σ (Pa) .根據(jù)所承受的載荷與許用應(yīng)力的比得出框板立柱的最小橫截面積S (m2) .

 

S-=F/o .(1)

 

式中，S為截面積，ni; F為壓力, N σ為許用應(yīng)力，Pao公式(1)得出的是框板立柱的總橫截面積，因2個框板有4個立柱，所以每個框板單根立柱的最小橫我面積為S/4 (m*)。再根據(jù)所選板材的厚度及框板內(nèi)空尺寸，安全系數(shù)等約束條件，可以確定框板單根立柱的最小寬、厚尺寸。

 

框架主視圖，三維構(gòu)型如圖1所示。左、右框板是支撐承力構(gòu)件，上、下壓板是主要的傳力構(gòu)件，將液壓缸的壓力傳導(dǎo)到中間工作板上。上壓板固定在左右框板內(nèi)孔的上沿，下壓板固定在液壓缸柱塞上并隨柱塞上下運動。

 

圖1框板構(gòu)型圖

 

初始設(shè)計時，上、下壓板采用實心平板結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度計算時發(fā)現(xiàn)其交形較大，剛度不足。如果單純增加甲板厚度以增加其剛度，重量、成本等因素將不符合設(shè)計要求，因此,優(yōu)化設(shè)計中采用框架式壓板，如圖2所示，不僅提高了壓板的剛度，還碗輕了壓板結(jié)構(gòu)重量，降低了生產(chǎn)成本。

 

圖2壓板構(gòu)型圖

左、右框板及上、下壓板組合構(gòu)型如圖3所示。利用有限元方法分析圖3所示的組合構(gòu)型強(qiáng)度，在上壓板的底面及下壓板的頂面施加壓力，模擬壓制過程中物料對壓板的作用力。約束條件為框板底面固定約束位移，代表地腳螺栓對框板的固定作用。

 

 

圖3框架圖

 

強(qiáng)度計算結(jié)果如圖4所示。變形前網(wǎng)格與變形后輪麻同時顯示，為清晰顯示變形狀態(tài)，形變顯示的是奪大后的相對位移。由圖4可知，在壓力作用下，上壓板及框板上緣向上的相對平均位移較大，框板上緣位移向上，而框板下緣固定不動，導(dǎo)致框板立柱平均受力較大，同時相對變形也較大。所選材料的多數(shù)，應(yīng)力、應(yīng)變都在可接受范圍內(nèi)。

 

圖4有限元強(qiáng)度計算結(jié)果云圖

 

初始設(shè)計時，框板內(nèi)轉(zhuǎn)角處采用倒角或倒圓形式，強(qiáng)度計算時發(fā)現(xiàn)內(nèi)轉(zhuǎn)角處應(yīng)力集中。因此，將內(nèi)轉(zhuǎn)角優(yōu)化為凹陷的園弧構(gòu)型，如圖5所示。雖然圓弧處平均應(yīng)力仍然較大，但大大低于改進(jìn)前的應(yīng)力量級，處于可接受的范圍。

 

圖5轉(zhuǎn)角優(yōu)化強(qiáng)度計算云圖

 

框架及上、下壓板經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計后，整體應(yīng)力、應(yīng)變分布較均勻，量級較低，沒有明顯的應(yīng)力集中區(qū)域，滿足強(qiáng)度設(shè)計要求。