机械压力机设计中的缺陷与改进

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1、应用技术研究机械压力机设计中的缺陷与改进王晓强李新华[文章摘要]压力机的结构设计在一些环节上仍存在着很多欠缺与不足,使压力机的整机质量潜在着问题隐患。本文作者结合理论知识与实践经验,寻找出结构设计中的不足,并结合零部件的工作原理、结构特点、工艺要求进行了详细的阐述,同时也分别提出了相应的改进措施,并对为何如此改进的原因加以了分析说明。[关键词]压力机设计不足改进1作者简介:王晓强,男,机械工程系讲师李新华,男,机械工程系副主任应用技术研究0前言在机械压力机产品的设计与开发中,广大机械设计工作者精益求精、严格谨慎,力求避免产品结构设计中的错误和不足,而且尽管目前国内机械压力机产

2、品的结构设计已经相对比较成熟,但是由于设计人员的疏忽和误解,以及对产品使用过程中的工艺要求与特点理解不透、认识不足,往往还会出现一些考虑上的欠缺或错误,并最终导致压力机发生质量上的问题。1设计缺陷与改进措施1.1压力机曲轴支撑设计缺陷:原设计中曲轴两端都被支撑固定,如图1-a所示。此种结构不合理。改进措施:常规设计中,一般的轴与其轴承的支撑要考虑发热后轴能自由膨胀,因此,一个轴承是固定的,另一个轴承必须在轴向有伸缩的可能。同样对于曲轴,因为温度的关系也只能在一端曲轴轴承处限定位置,其他轴承的轴向都要留有间隙,使曲轴能够在压力机长期工作温升过高后自由伸缩,如图1-b所示。图1-

3、a设计缺陷图1-b改进措施1.2曲轴结构应力集中设计缺陷:原设计中曲轴结构应力集中十分严重,特别在曲柄与曲轴连接的两侧处对曲轴承受疲劳交变载荷极为不利。如图2-a所示,此种结构不合理。改进措施:对于传递较大功率的曲轴来说,承受的载荷多属疲劳交变载荷。为了提高曲轴的疲劳强度,减轻不必要的自身重量和减小其旋转惯性力,一般曲轴设计不宜取如图2-a所示的实心结构形式。改进后,采用中空结构形式,如图2-b所示。这种结构不但可使原应力集中区的应力分布均匀,使圆角过渡部分的应力平坦化,而且有利于后序热处理工艺所引发的残余应力的消除。图2-a设计缺陷图2-b改进措施1.3滑动轴承轴瓦的周向固

4、定设计缺陷:滑动轴承的轴瓦轴向、周向都应固定,固定元件安装在轴承座上,如图3-a所示。此结构不合理。改进措施:为了使轴不移动就能较方便地从轴的下面取出轴瓦,则防止转动的固定元件,应如图3-b所示安装在轴承盖上。图3-a设计缺陷图3-b改进措施3应用技术研究1.4平衡器活塞杆结构设计缺陷:在原气缸设计中,采用较紧凑、效果好的O形圈密封;在活塞杆密封处,采用O形圈、橡胶密封圈,结构如图4-a。但使用不久、活塞杆密封漏风严重。故障原因是活塞杆结构不良,活塞杆与连接螺纹采用相同的公称尺寸,而各类橡胶密封圈内径均有较大的负偏差,以保证其密封性能,其数值远较此处活塞杆的负偏差为大,故在安

5、装过程中,造成密封圈内表面擦伤,使用中必然产生泄漏。改进措施:连接螺纹尺寸要小于活塞杆尺寸,安装时要小心,避免擦伤密封圈内表面。另外,在橡胶密封圈通过的地方,所有尖角要倒圆,如图4-b所示,这对气缸其他部位的密封也同样适用。图4-a设计缺陷图4-b改进措施1.5大齿轮齿圈与轮毂的过盈配合设计缺陷:原设计中在过盈配合连接的齿圈、轮毂等零件的结合面处加设了定位销,如图5-a所示。改进措施:在过盈配合连接的齿圈、轮毂等零件的结合面处禁止加设定位销。因为过盈配合连接是靠结合面的挤压应力达到结合目的,开设定位销后,破坏了结合面的应力状态,从而使连接失败。图5-a设计缺陷图5-b改进措施

6、图5齿轮齿圈与轮毂配图6-a设计缺陷图6-b改进措施图6人字齿轮齿向选择1.6人字齿轮齿向选择设计缺陷:原设计如图6-a所示,无中间退刀槽的人字齿轮,啮合时会将润滑油挤在人字齿的转角处。改进措施:为了避免在啮合时将润滑油挤在人字齿的转角处,因此,在选择人字齿轮齿的方向时,要使齿在啮合时,人字齿转角处的齿部首先开始接触,这样就使得润滑油从中间部分向两端流出,保证齿轮的润滑。1.7风包支腿垫板结构设计缺陷:压力容器的壳体承受很大的拉伸应力。在设计安装支脚时应尽可能地安装垫板,并注意垫板的形状和安装方式,以避免作用于其上的附加载荷。如图7-a所示,容器支脚虽然通过垫板焊接在壳体上,

7、但壳体却沿矩形垫板棱角处发生了龟裂。这是因为垫板没有圆角,焊接时四角产生的应力集中过大。另外,容器在使用中,配管的伸缩产生的外力以及风力引起的外力都施加在支脚部,从而使支脚部发生了疲劳,导致龟裂现象的发生。改进措施:如图7-b所示,将垫板的棱角变为圆角,以减少焊接时的应力集中。3应用技术研究图7-a设计缺陷图7-b改进措施1.8风包支腿底板结构设计缺陷:原设计中,如图8-a所示。此种结构不合理。改进措施:卧式容器一般有两个支腿,其中一个支腿的底脚螺孔要作成长圆形,如图8-b,使容器能够伸缩。如容器上有各

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