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

2、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

3、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-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

4、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

5、，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

6、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

7、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，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

8、，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