球面桿結(jié)構(gòu)相比銷軸結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點:(1)當(dāng)抬升架體的外側(cè)和車架體內(nèi)側(cè)滑板磨損較小時,忽略滑板間隙,瞬間的沖擊力會造成銷軸受到的外力過大以至發(fā)生斷裂破壞。同樣的情況下,當(dāng)沖擊力過大時,球面接觸點會因為塑性變形壓縮成一個小直徑平面進而從點接觸變?yōu)槊娼佑|,縮減的豎直方向上的尺寸可以通過增加升降液壓缸連桿伸出量彌補。從理論上分析,升降液壓缸活塞桿頭與抬升架體的銷軸連接結(jié)構(gòu),在鋼卷和抬升架體的自重等外力F的作用下,銷軸中段相對于左右兩段具有反向的錯動,所以可視為雙剪切問題進而計算其截面的平均切應(yīng)力。實際上,橫截面上的切應(yīng)力分布并不均勻,截面Z大切應(yīng)力τ
max的值為平均剪切應(yīng)力τ的4/3倍
[4],即
,式中:F為外力;A為銷軸的截面面積;[τ]為許用切應(yīng)力。將球面桿結(jié)構(gòu)簡化為等徑圓柱體長桿結(jié)構(gòu),當(dāng)升降液壓缸連桿伸出并帶動球面桿頂起抬升架體時,近似取桿的直徑與銷軸相同,則桿的截面面積與銷軸截面面積相同均為A,當(dāng)受到相同外力F時,球面桿受到的壓應(yīng)力大小為
,式中:[σ]為許用應(yīng)力。按照第三強度理論,許用切應(yīng)力和許用應(yīng)力的關(guān)系為[τ]≈0.5[σ]。從以上計算結(jié)果分析可知,相比而言剪應(yīng)力的破壞是更容易發(fā)生的,因此球面桿結(jié)構(gòu)更具有安全性。(2)當(dāng)抬升架體的外側(cè)和車架體內(nèi)側(cè)滑板有較大磨損時,滑板間出現(xiàn)了一定量的間隙,此時如果托卷輥受到鋼卷帶尾的擊打,由于間隙的存在,抬升架體會出現(xiàn)小幅度晃動,銷軸結(jié)構(gòu)在瞬間的沖擊力的影響下,不僅受到的剪切力增大,而且由于升降液壓缸活塞桿與抬升架體之間通過銷軸連接,抬升架體的晃動會帶動液壓缸活塞桿產(chǎn)生彎曲,嚴(yán)重的情況下會使得液壓缸報廢。同樣的情況下,由于球面桿結(jié)構(gòu)與抬升架體之間并不是連接結(jié)構(gòu),即使發(fā)生抬升架體的晃動,球面桿頭與抬升架體接觸的鋼板間僅會產(chǎn)生微小的相對滑動,不會影響到液壓缸。(3)球面桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計更有利于裝配、維修等,同時能夠降低設(shè)備故障的可能性。
3 結(jié)束語
通過對卸卷小車升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計改進,使其工作性能更加可靠,方便了設(shè)備的安裝維護,生產(chǎn)現(xiàn)場使用效果良好,有效保障了生產(chǎn)的穩(wěn)定性。
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作者簡介:楊斯淮,一重集團大連工程技術(shù)有限公司,設(shè)計一部,助理工程師。
李嘉牟,一重集團大連工程技術(shù)有限公司,設(shè)計一部,工程師。