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        平板硫化機動模板強度有限元分析

        發布于:2021-10-26 19:47
        有限元分析

               隨著國民經濟的發展,橡膠制品的應用越來越廣泛,而作為橡膠制品生產主要設備的硫化機的設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構改進的研究。
               平板硫化機的實體結構如圖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。要提高橡膠產品質量,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計與其長寬比、受力狀態以及所用材料等有著密切的關系,且結構在某些方面比較復雜,特別是加強筋的形狀和螺紋孔,直接影響著它的應力分布。因此,根據文獻資料和設計經驗,并結合實際情況,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上,對其結構的設計提出了相應的改進建議。
               動模板的實體模型如圖2。當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和計算方法主要是材料力學。依據材料力學的知識,將動模板的實體模型簡化為當量簡支梁和外伸梁,然后以梁在彎曲時的正應力式進行計算,簡化后所受載荷及彎矩如圖3所示。
               可見,電阻應變實測結果與理論計算所得的結果比較接近,這就表明利用簡化模型的方法對動模板進行強度分析,所得到的數據是比較符合實際的。
               由理論計算和電阻應變實測可知,動模板最大應力發生在柱塞作用處,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,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力集中的影響,且應力值也較大,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加強筋的厚度。動模板改進后的結構如圖7所示。
               (1)運用材料力學的知識,將平板硫化機動模板簡化為當量簡支梁和外伸梁進行強度分析計算,其結果與實測結果比較一致,可以簡化復雜的有限元法計算,有利于設計。
               (2)根據理論計算結果而提出的結構改進,既可保證動模板的變形,提高產品質量,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計。隨著科學技術的進步,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。


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