10吨螺杆压力机设计说明书

(1)拉紧螺栓直径：

拉紧螺栓直径决定于机身的预紧力。机身预紧力通常根据压力机的公称压力及其结构形式确定。拉紧螺栓一般采用45号钢制造。

当采用正火处理的45号钢时，对于组合机身的拉紧螺栓直径d 可按以下经验公式计算，然后根据标准直径圆 初步选定。

d =式中 g p ——压力机公称压力(KN)。

对于整体机身，可取预紧力为(0.7~1.0) g p ，但是在目前实际设计时也有人取和机身同样大小的预紧力。

拉紧螺栓两端通常采用45锯齿形螺纹，其牙型与基本尺寸分别见标准，螺母采用圆螺母。当拉紧螺栓的直径确定后，两端螺纹和螺母可以按标准表（见设计手册）选取。 （2）立柱断面尺寸

立柱最小断面积按下面这个公式选取： []

min 2G P F γ=

σ;

P γ——预压力，通常可取P γ=（1.2~1.5）g p ； G σ——许用应力，可近似取40~60MPa （3）机身高度的确定 机身的高度可按下式确定： H=h+S+L+H1+A+H2+H3+H4;

式中h ——最大装模高度； S ——压力机行程长度； L ——连杆长度；

H1——滑块底面与连杆小头中心线的距离；

A+H2——偏心轴心与上横梁顶面的距离；

H3——楔形工作台的高度；

H4——底座的高度；

封闭高度采用偏心压力销或偏心套调整的压力机，在计算机身高度时，不应计人H3。

(4)底座尺寸和底座与基础接触面积

底座后面尺寸可近似按以下经验公式决定：

E＝T+2/3D;

式中T——机身中心线至传动轴支座孔中心线的距离；

D——飞轮直径(mm)。

机身底座与基础接触面积按下式确定；

P＝mg/p;

式中 m——压力机质量；

g——重力加速度；

p——机身底座与基础接触面的单位压力，一般可取0.7~0.8MPa。

4.4 机身机架的选用、受力及强度的校核

本课题选用的机身为三梁四柱式机身，机身结构简图如下图4-1所示

1-横梁 2-移动横梁 3-立柱 4-工作台

图4-1 机身结构简图

整体机身框架力的传递由上图可以看出上下横梁和立柱交界内转角处为危险区域，并为受拉状态，所以在设计的时候应该保证以下几点原则。

（1）应使力的传递距离最短。

（2）结构布置和材料分配应考虑力的传递路线。

（3）整体机身的上下横梁和立柱交界的内转角处有明显的应力集中，应设计合理的圆弧结构，并保证加工精度。

（4）上下横梁不宜采用中段局部增高等加强梁结构，因其在转折处必定应力集中，有害无利。

现在研究一下工作行程中机身受的力，假设机身与基础刚性连接，可对于不动的下横梁来分析拉紧螺栓——立柱的伸长和上横梁的绝对位移。作用在机身上的拉力通常可表示为(不考虑摩擦力)：

1z Z dv

p F R M dt

=+-∑ 式中M 、

dv

dt

分别为机身部分的换算质量和加速度； F 为螺杆压力机的最大工作负载为100K

采用的近似方法，只附带考虑了工作行程时滑块、螺杆和飞轮在突然减速情况下产生的惯性力和惯性力矩。

惯性力和惯性力矩可用下式确定：

2222M dv d s s P m m m dt dt t

≈=≈；

224X dv s

M J

J hdt ht

ππ=≈ 应当给出变形时间t ，当在没有锻件情况下模具冷击时， T= 0.01~0.05秒。

冷击时在滑决运动方向上的变形可以由比值s=p/c 令近似确定，这里c 为螺旋压力机的刚度。

4.4.1主机载荷分析

螺杆压力机的最大工作负载为100KN ，在进行载荷设计时，取负载100KN 对压力机进行受力计算。

螺杆压力机机结构形式为“三梁四柱”式，工作时加压的负载作用在横梁和导柱上，受载时横梁受压，导柱受拉

受力简图如下图所示：

F-负载 T-导柱拉力 图4-2横梁、导柱受力图

4.4.2立柱的设计

压力机的最大负载约为100kN ，通过力传递后，最后由四根立柱承受100KN 的拉力，作用在每根立柱上的拉力为25kN 。由许用拉应力公式，可计算导柱的安全直径D 。

A

F

≥

][σ 式1 式中：

][σ—许用应力；取45钢][σ=80～100MPa ；

F —轴向拉力； A —横截面积。

即：

m Pa

N F D 02.0108014.3105.24][46

3=⨯⨯⨯⨯=≥σπ 取立柱直径D=60mm,带入式1进行强度校核

][8.84

/6014.31025][23

max σσ≤=⨯⨯==MPa A F

满足条件，强度合格 立柱稳定性计算 取立柱长度L=1200mm

1546044

/64/24=====

D D D A I i ππ 式中I —立柱的的惯性距 A —立柱的横截面积 柔度计算：

立柱是两端固定结构，根据表5-2 5.0=μ

4015

1200

5.0=⨯=

=

i

l

μλ 式中μ—长度系数 立柱临界应力：

材料为45钢2.432=λ，2λλ< 则MPa c 355=σ 立柱工作应力

Mpa A F 8.84

/6014.310252

3

=⨯⨯==σ g n 公式： 3~8.13.408

.8355

=>==

w g n n 计算表明稳定性合格

4.4.3横梁的设计

横梁受力可以简化为简直梁，中间受载的情形，如图所示。

截 面1-1

横梁受力简图

图4-3

初步确定横梁的长、宽、高尺寸分别为800,700,300mm 截面为矩形， 即：负载作用下的剪力和弯矩如图所示

图4-4(a) 剪力图 (b) 弯矩图