大型压力机过载保护装置刚度分析

摘要

滑块液压过载保护装置对大型压力机有着非常重要的作用，可以保护压力机、模具免受破坏，同时保证大型压力机保持较高的生产效率。连接器是滑块液压保护装置中的关键部件，通过液压垫与液压卸荷回路相连，其刚度和液压垫的刚度对于过载保护系统卸荷和压力机冲压精度有重要的影响，研究连接器和液压垫的刚度对于提高过载保护系统和压力机的性能具有重要的意义。
　　 本文通过理论分析、数值计算和仿真分析相结合的方法，对连接器刚度、液压垫刚度进行了较为系统的研究。
　　 通过对连接器建模并简化，将连接器和液压垫简化为两根相互作用的弹簧，分析推导得出连接器刚度系数、液压垫刚度系数、卸荷压、临界预压力的定量关系;通过图线分析讨论连接器刚度、液压垫刚度、卸荷压、预压力在改变过程中对卸荷和传递压力的影响。研究结果表明，增大连接器刚度有利于增大连接器传递的力。
　　 根据简化模型建立了连接器有限元分析模型，计算出连接器的等效刚度。分析结果表明，连接器模型不宜过度简化，模型中应包含位于连接器上端的涡轮箱和位于连接器下端的滑块，缺少两种零件的模型等效刚度值偏小。
　　 根据液体体积弹性模量推导的液体压力与体积压缩量的关系表明液体在压力作用下的体积压缩量与液体体积和压力大小相关，压力越大，体积压缩量越大;体积越大，体积压缩量越大。仿真分析结果表明，连接器在液压力作用下的变形对液压垫的刚度有影响，连接器变形使液压垫的刚度减小。管道仿真分析结果表明，其对液压垫刚度的影响主要来自于因管道而增加的液体体积，而管道在液压力作用下的变形对液压垫刚度的影响可以忽略不计。在确定卸荷压的情况下，通过图线法获得了在无管道和具有不同长度的管道时，临界预压力值及其与卸荷压力的比值，并通过曲线拟合得到临界预压力随管路长度的变化规律。
　　 通过仿真分析明确了对连接器刚度有重要影响的关键部件，其中影响最大的是挡圈和活塞，缸体径向尺寸的改变对连接器刚度的影响不大。通过控制变量法研究了挡圈的尺寸和结构对连接器刚度的影响，确定了最优挡圈厚度尺寸和结构形式。分析结果表明，具有高杨氏模量的活塞材料能够提高连接器的刚度。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 压力机概述

1．1．1 机械压力机工作原理

1．1．2 主要技术参数

1．2 压力机过载保护装置

1．2．1 压力机过载原因

1．2．2 压力机过载保护装置分类

1．2．3 液压式过载保护装置特点

1．2．4 液压过载保护系统参数介绍

1．2．5 对液压过载保护装置的要求

1．3 液压过载保护系统存在的问题

1．4 课题研究的背景及意义

1．5 课题来源及主要研究内容

第2章 连接器模型的简化与分析

2．1 连接器模型

2．1．1 连接器的组成

2．1．2 连接器模型的建立

2．2 简化模型中刚度系数的定量关系

2．3 连接器刚度系数与液体刚度系数关系的图线表示

2．4 本章小结

第3章 连接器刚度计算

3．1 连接器刚度

3．1．1 等效刚度系数

3．1．2 连接器的等效刚度系数

3．2 分析模型的建立

3．2．1 ABAQUS软件简介

3．2．2 建立模型

3．2．3 模型的设置

3．2．4 划分网格

3．2．5 分析求解

3．2．6 结果处理

3．2．7 网格细化

3．3 模型的改进

3．4 本章小结

第4章 液体刚度计算

4．1 液体的刚度的定义

4．1．1 液体的可压缩性

4．2 刚性容器中液体的刚度

4．2．1 数值计算

4．2．2 初始液体体积的计算

4．2．3 计算结果

4．2．4 缸体变形对液压垫刚度的影响

4．2．5 压力机液压过载保护系统卸荷压的确定

4．3 管路对液压垫刚度的影响

4．3．1 管路容积对液压垫刚度的影响

4．3．2 管路变形对液压垫刚度的影响

4．4 本章小结

第5章 连接器刚度增加的探讨

5．1 连接器刚度增加的必要性

5．2 增加刚度方法探讨

5．2．1 刚度的敏感环节

5．2．2 缸体径向尺寸的改变对连接器刚度的影响

5．2．3 挡圈厚度的改变对连接器刚度的影响

5．2．4 挡圈结构的改变对连接器刚度的影响

5．2．5 活塞材料的对连接器刚度的影响

5．2．6 活塞与挡圈摩擦力的影响

5．2．7 综合影响

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文和申请的专利

致谢