[發(fā)明專利]一種板框式液壓機機架預緊梁與C形板接觸面結(jié)構(gòu)

無效

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• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN103455666A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 金淼;魏慶媛;趙石巖;樊艷巧
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 石家莊一誠知識產(chǎn)權(quán)事務所 13116
• 代理人: 李合印

技術領域

本發(fā)明涉及一種組合結(jié)構(gòu)高應力區(qū)使應力均勻化的結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種板框式液壓機機架預緊梁與C形板接觸面結(jié)構(gòu)。

背景技術

組合板框式機架是大型液壓機本體的主要結(jié)構(gòu)形式之一，如圖1所示，板框式液壓機機架由預緊梁1、C形板2、上十字鍵3、下十字鍵5和大拉桿4等關鍵部件組成，預緊梁、C形板和十字鍵通過大拉桿預緊成一個整體，是整個機架中最關鍵的承載結(jié)構(gòu)，工作時除承受著較大的預緊力外，同時還承受著工作載荷的作用，其強度和剛度對于整機的安全和產(chǎn)品的質(zhì)量有著重要作用。如圖2所示，目前的板框式液壓機機架的預緊梁1與C形板2之間都是平面與平面之間的接觸，此種接觸狀態(tài)在機構(gòu)承載之后，由于接觸面間的變形不協(xié)調(diào)，易于導致接觸面處的應力分布不均勻，存在特高應力區(qū)，甚至導致接觸面發(fā)生局部塑性變形，造成預緊梁或C形板損壞，進而影響液壓機的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述存在問題，本發(fā)明的目的在于提供一種減小板框式液壓機機架預緊梁與C形板接觸區(qū)域局部高應力的接觸面結(jié)構(gòu)。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為：一種板框式液壓機機架預緊梁與C形板接觸面結(jié)構(gòu)，其特征在于：預緊梁與C形板的接觸區(qū)域由普通平面與B樣條曲面構(gòu)成。

本發(fā)明所述C形板一側(cè)接觸區(qū)域為普通平面，所述預緊梁一側(cè)接觸區(qū)域為B樣條曲面。

本發(fā)明所述B樣條曲面由預緊梁一側(cè)接觸區(qū)域截面均勻分布的a、b、c、d四個坐標點連成的曲線掃掠而成。

本發(fā)明所述四個坐標點的位置參數(shù)系采用應力集中系數(shù)作為目標函數(shù)，選擇所述四個坐標點的x向坐標作為設計變量，設計變量有4個，優(yōu)化的數(shù)學模型為：求X＝(x₁，x₂，x₃，x₄)^T，使min?f(X)＝α_σ，其中，0≤x_j，1≤j≤4，并求出最優(yōu)解X^*后而獲得。

本發(fā)明主要是將原有C形板與預緊梁的接觸區(qū)域的形面由平面接觸改為平面與B樣條曲面接觸，即C形板一側(cè)接觸區(qū)域為普通平面，預緊梁一側(cè)的接觸區(qū)域為B樣條曲線掃掠成的曲面。當預緊梁與C形板之間的接觸壓力增大后，預緊梁一側(cè)的B樣條形面發(fā)生彈性變形或較小的塑性變形，未與C形板平面接觸的部分逐漸向與之接觸的平面貼近，理想情況下則是曲面通過變形之后接近為平面。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：

1、改善了接觸區(qū)的受力狀態(tài)，大幅降低了接觸區(qū)域的等效應力極值，避免了特高應力區(qū)的存在，使預緊梁和C形板之間接觸區(qū)域的應力分布更趨于均勻。

2、避免接觸區(qū)域因發(fā)生局部的塑性變形導致預緊梁與C形板的結(jié)構(gòu)損壞，進一步提高了板框式組合機架的可靠性。

附圖說明

圖1是板框式液壓機機架結(jié)構(gòu)簡圖；

圖2是現(xiàn)有技術預緊梁與C形板接觸面結(jié)構(gòu)示意簡圖；

圖3是現(xiàn)有技術預緊梁與C形板承載后接觸區(qū)域應力分布圖；

圖4是本發(fā)明預緊梁與C形板承載后接觸面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明C形板與預緊梁承載后接觸區(qū)域應力分布圖。

圖中：1-預緊梁，2-C形板，3-上十字鍵，4-大拉桿，5-下十字鍵，6-現(xiàn)有技術預緊梁與C形板接觸區(qū)域節(jié)點應力分布趨勢曲線，7-現(xiàn)有技術預緊梁與C形板承載后接觸區(qū)域平均應力分布曲線，8-本發(fā)明預緊梁與C形板承載后接觸區(qū)域節(jié)點應力分布趨勢曲線，9-本發(fā)明預緊梁與C形板承載后接觸區(qū)域平均應力分布曲線。

具體實施方式

如圖4所示，本發(fā)明C形板2與預緊梁1的接觸區(qū)域的接觸結(jié)構(gòu)由平面與B樣條曲面構(gòu)成，即C形板一側(cè)接觸區(qū)域為普通平面，預緊梁一側(cè)的接觸區(qū)域為由該接觸區(qū)域截面均勻分布的a、b、c、d四個坐標點連成的曲線掃掠成的B樣條曲面。

B樣條曲面接觸形面采用序列二次規(guī)劃法優(yōu)化算法得到，采用預緊梁1與C形板2接觸區(qū)域的應力集中系數(shù)作為目標函數(shù)，即:

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