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隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，橡膠制品的應(yīng)用越來越廣泛，而作為橡膠制品生產(chǎn)主要設(shè)備的硫化機的設(shè)計卻有未盡如人意的地方。本文對平板式橡膠注壓硫化機動模板進行了有限元分析和結(jié)構(gòu)改進的研究。
平板硫化機的實體結(jié)構(gòu)如圖1，主要由上固定模板、動模板、鎖模模板、鎖模油缸體四部分組成。要提高橡膠產(chǎn)品質(zhì)量，除了要解決配方和工藝方法外，更重要的是保證平板硫化機的工作精度，即各個模板和機架的變形要控制在最小范圍。
由于動模板的具體設(shè)計與其長寬比、受力狀態(tài)以及所用材料等有著密切的關(guān)系，且結(jié)構(gòu)在某些方面比較復(fù)雜，特別是加強筋的形狀和螺紋孔，直接影響著它的應(yīng)力分布。因此，根據(jù)文獻資料和設(shè)計經(jīng)驗，并結(jié)合實際情況，在強度、剛度分析時對動模板進行簡化。并在分析和計算的基礎(chǔ)上，對其結(jié)構(gòu)的設(shè)計提出了相應(yīng)的改進建議。
動模板的實體模型如圖2。當(dāng)平板硫化機在工作時，動模板受到鎖模力及液壓力的共同作用。其中動模板受到向下的均布載荷q的作用，受力如圖3所示。動模板是具有一定厚度的平板，在受到均布載荷的作用下，會產(chǎn)生彈性形變。因此，對動模板進行理論分析所采用的理論依據(jù)和計算方法主要是材料力學(xué)。依據(jù)材料力學(xué)的知識，將動模板的實體模型簡化為當(dāng)量簡支梁和外伸梁，然后以梁在彎曲時的正應(yīng)力式進行計算，簡化后所受載荷及彎矩如圖3所示。
可見，電阻應(yīng)變實測結(jié)果與理論計算所得的結(jié)果比較接近，這就表明利用簡化模型的方法對動模板進行強度分析，所得到的數(shù)據(jù)是比較符合實際的。
由理論計算和電阻應(yīng)變實測可知，動模板最大應(yīng)力發(fā)生在柱塞作用處，即液壓力作用的地方。由于原動模板在工作時完全符合強度要求，且最大變形在許用變形范圍內(nèi)，因此可以進行整體厚度的減小。但考慮到動模板加強筋處倒圓角應(yīng)力集中的影響，且應(yīng)力值也較大，因此在動模板中不考慮減小加強筋的厚度，相反增加了左右兩側(cè)加強筋的厚度。動模板改進后的結(jié)構(gòu)如圖7所示。
(1)運用材料力學(xué)的知識，將平板硫化機動模板簡化為當(dāng)量簡支梁和外伸梁進行強度分析計算，其結(jié)果與實測結(jié)果比較一致，可以簡化復(fù)雜的有限元法計算，有利于設(shè)計。
(2)根據(jù)理論計算結(jié)果而提出的結(jié)構(gòu)改進，既可保證動模板的變形，提高產(chǎn)品質(zhì)量，又可減少材料浪費，降低成本。
(3)本文所研究的動模板理論計算方法，可用于一般的平板硫化機動模板強度分析和設(shè)計。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，平板硫化機動模板的強度分析理論計算方法必將更加完善。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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