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隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(jī)的設(shè)計(jì)卻有未盡如人意的地方。本文對(duì)平板式橡膠注壓硫化機(jī)動(dòng)模板進(jìn)行了有限元分析和結(jié)構(gòu)改進(jìn)的研究。
平板硫化機(jī)的實(shí)體結(jié)構(gòu)如圖1，主要由上固定模板、動(dòng)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(jī)的工作精度，即各個(gè)模板和機(jī)架的變形要控制在最小范圍。
由于動(dòng)模板的具體設(shè)計(jì)與其長(zhǎng)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(qiáng)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(xiàn)資料和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合實(shí)際情況，在強(qiáng)度、剛度分析時(shí)對(duì)動(dòng)模板進(jìn)行簡(jiǎn)化。并在分析和計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了相應(yīng)的改進(jìn)建議。
動(dòng)模板的實(shí)體模型如圖2。當(dāng)平板硫化機(jī)在工作時(shí)，動(dòng)模板受到鎖模力及液壓力的共同作用。其中動(dòng)模板受到向下的均布載荷q的作用，受力如圖3所示。動(dòng)模板是具有一定厚度的平板，在受到均布載荷的作用下，會(huì)產(chǎn)生彈性形變。因此，對(duì)動(dòng)模板進(jìn)行理論分析所采用的理論依據(jù)和計(jì)算方法主要是材料力學(xué)。依據(jù)材料力學(xué)的知識(shí)，將動(dòng)模板的實(shí)體模型簡(jiǎn)化為當(dāng)量簡(jiǎn)支梁和外伸梁，然后以梁在彎曲時(shí)的正應(yīng)力式進(jìn)行計(jì)算，簡(jiǎn)化后所受載荷及彎矩如圖3所示。
可見，電阻應(yīng)變實(shí)測(cè)結(jié)果與理論計(jì)算所得的結(jié)果比較接近，這就表明利用簡(jiǎn)化模型的方法對(duì)動(dòng)模板進(jìn)行強(qiáng)度分析，所得到的數(shù)據(jù)是比較符合實(shí)際的。
由理論計(jì)算和電阻應(yīng)變實(shí)測(cè)可知，動(dòng)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(dòng)模板在工作時(shí)完全符合強(qiáng)度要求，且最大變形在許用變形范圍內(nèi)，因此可以進(jìn)行整體厚度的減小。但考慮到動(dòng)模板加強(qiáng)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(dòng)模板中不考慮減小加強(qiáng)筋的厚度，相反增加了左右兩側(cè)加強(qiáng)筋的厚度。動(dòng)模板改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)如圖7所示。
(1)運(yùn)用材料力學(xué)的知識(shí)，將平板硫化機(jī)動(dòng)模板簡(jiǎn)化為當(dāng)量簡(jiǎn)支梁和外伸梁進(jìn)行強(qiáng)度分析計(jì)算，其結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果比較一致，可以簡(jiǎn)化復(fù)雜的有限元法計(jì)算，有利于設(shè)計(jì)。
(2)根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果而提出的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，既可保證動(dòng)模板的變形，提高產(chǎn)品質(zhì)量，又可減少材料浪費(fèi)，降低成本。
(3)本文所研究的動(dòng)模板理論計(jì)算方法，可用于一般的平板硫化機(jī)動(dòng)模板強(qiáng)度分析和設(shè)計(jì)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，平板硫化機(jī)動(dòng)模板的強(qiáng)度分析理論計(jì)算方法必將更加完善。
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