振动机械电机安装板的设计


    收稿日期 20010509
    作者简介 丁应生(1940) 男 副教授 事机械设计制造工艺教学研究
    振动机械电机安装板设计
    丁应生
    (武汉工业学院 湖北 武汉 430023)
    摘 分析振动机械电机安装板工作特点 述联接螺栓组设计计算方法加工安装方面技术求
    关键词振动电机电机安装板螺栓联接
    中图分类号TH 123  文献标识码A  文章编号10036202(2001)08 001302
    1  问题提出
    振动电机激振振动机械 包括振动筛振动流化床
    振动输送机等 实现种物料筛分干燥输
    送 必须调节床体振动方结构 床体两侧
    装 1 振动电机机器 通常利称电机安装板
    零件 电机安装电机安装板 安装板床体相联 安
    装板床体间螺栓联接 图 1 示 图 1 结
    构 拆安装板床体联接螺栓组 安装板绕中心转
    1 干螺孔距 然装螺栓组 便实现电机
    方位床体振动方调节 实际工作中出现电机安装
    板床体联接螺栓断裂事例 分析计算认
    识 原 方面螺栓强度安全系数够 方面
    加工安装中存问题 例接合面面度误差
    导致螺栓受力均等等 两方面素结合 造成螺栓断
    裂 该螺栓组受力工况特殊性 没现成设计计
    算模式套 根受载特点 结合文献认原
    探求合适设计计算方法 时 加工安装考虑
    类振动机械数零件钣金结构件 容易电机安装
    板成钣金结构件 没细致考虑特殊求
    例 安装零件接合面否进行切削加工 者然
    安排切削加工 否考虑加工方法(焊接)切削加工
    面终精度影响等等 文电机安装板设计
    包括联接螺栓组设计计算方法加工 装配中相关技
    术求 提出全面研讨见解 达确保该零件联接
    节省安全运行目
    图 1 电机电机安装板    图 2 螺栓组受力图
    2  联接螺栓组设计计算
    21  螺栓组受载特点工作求
      图 2 螺栓组受力图 螺栓受力振动电机激
    振力 电机偏重惯性力 Pg 偏重半径处安装板
    底面(接合面)成 α角某意位置时 Pg 分解成行
    底面分力 PgH垂直底面分力 PgV PgH底面构成
    翻转力矩 M
    PgHPg·cosα (1)
    PgV Pg·sinα (2)
    M Pg·h·cosα (3)
    螺栓组受力特点 Pg旋转 螺栓组承受载
    荷 PgH PgV M 变化 时 变化翻转力矩 M 造成
    螺栓工作载荷接合面间压力变化
    螺栓组工作求 应安装板床体接合面间发
    生滑移 该接合面压溃 分开 螺栓松动 时 螺栓
    足够静强度疲劳强度安全系数
    显然 螺栓必须预紧 螺栓组预紧承受变化
    工作载荷螺栓联接 设计计算特殊性难点针
    螺栓组工作项求 分找出 PgH PgV M 变
    化中该求利状况 利常规计算方法设

    22 初定基结构参数
    影响螺栓组设计结果结构参数包括图 2 中 h R1
    螺栓数 实际接合面圆环 应接合
    面接触面积 A 接触面 O O 轴抗弯截面模量W
    初定参数原
    h ———基数电机中心高 满足安装板刚度条件 应

    R1 ———保证螺栓处电机轮廓外 保证螺栓装拆方
    便 前提 应量
    螺栓数量———常规螺栓间距视 R1 具体
    确定
    A W ———根 R1 接触面验值确定接触圆环
    面外径算
    实际结构计算结果知R1 螺栓数量设计
    结果影响较供调整参数 参数变化太
    影响较
    文中算式简捷明确 涉螺栓数量布置方法
    处 图 2 中 12 支螺栓均布圆周例列式 螺栓数量布
    置方法图示时 总设计方法变 需涉螺栓
    数量布置方法算式作相应变化
    23 根滑移条件确定螺栓必须预紧力 F′
    首先找出 Pg 处什方位时 F′求
    确定必须预紧力 F′
    Pg 处图示意方位时 设螺栓预紧力 F s′ PgV
    作 螺栓接合面剩余压力 F″
    F″Fs′ Cm
    Cb +Cm
    ·PgV
    12 (4)
    13第 8 期       2001 年          粮食饲料工业                      式中 Cb Cm 分螺栓电机安装板刚度 M 接合面
    间总压力发生影响
    接合面间总压力 12F″ 设安装板床体接合面间
    摩擦系数 f 安装板滑移条件
    12F″·f ≥K·PgH (5)
    式中 K 性系数 电机安装板侧挂床体 重
    量加强 PgH作 取 K 12
    式(1)(2)(4)代入式(5) 令
    β arctg(K
    f ·Cb +Cm
    Cm
    )
     Fs′≥Pg
    12·sin(α+β)· (K
    f )2 +( Cm
    Cb +Cm
    )2
    α90°β 时 sin(α+β)1 滑移性 Fs′
    需求 F′表示必须预紧力
    F′Pg
    12· (K
    f )2 +( Cm
    Cb +Cm
    )2 (6)
    实际预紧力应等 F′
    24  计算螺栓总拉力值 静强度设计螺栓直径
    241 计算工作拉力 F
    PgV 翻转力矩 M 螺栓产生工作拉力 PgV 12 支
    螺栓均摊 翻转力矩安装板绕 O O 轴线发生变形
    图 2 示状态 O O 轴线左螺栓受拉 变形受力
    O O 轴线距离成正轴线右表现床体弹性
    变形反抗力增 螺栓受力相应减少 图 2 列式
    M (F1 R1 +2F2 R2 +2F3 R3)×2
       F1 M
    6R1

    受力螺栓总工作拉力
    F PgV
    12 + M
    6R1
    (7)
    式(2)(3)代入式(7) 令
    γarctg(2h
    R1
    )
     F Pg
    6 ·sin(α+γ)· (h
    R1
    )2 +(1
    2 )2 (8)
    242 计算螺栓总拉力值
    螺栓总拉力
    F oF′+ Cb
    Cb +Cm
    · Pg
    6 ·sin(α+γ)· (h
    R1
    )2 +(1
    2 )2 (9)
    螺栓总拉力值
    Fomax F′+ Cb
    Cb +Cm
    ·Pg
    6 · (h
    R1
    )2 +(1
    2 )2 (10)
    243 确定螺栓直径
    选择材料安全系数 市售普通螺栓 计算时材
    料Q235 σs 235 MPa 安全系数 S 应考虑预紧力
    计算 紧螺栓联接 承受 变载荷 类型 取值 S
    1 5
    螺栓螺纹径 d1 应满足
    d1 ≥ 4 ×1 3Fomax
    π·σs
    ·S (11)
    根 d1 求 粗牙普通螺纹标准 确定螺栓公称直
    径 d 实际 d1 值
    25  校核接合面否压溃分开
    251 关压溃
    接合面间挤压应力 2 部分组成 F′ PgV引起
    挤压应力σP1 均布 M 引起挤压应力σP2 底面绕
    中性轴线 O O 弯曲变形规律分布 σP2 值接合
    面外边缘处 根基结构参数决定接合面面积 A
    抗弯截面模量W
    σP1 12
    A·(F′ Cm
    Cb +Cm
    ·Pg
    12·sin α)
    σP2max Pg·h·cosα
    W

    (σP1 +σP2)max12F′
    A +P g· (h
    W)2 +( Cm
    Cb +Cm
    )2·(1
    A )2 (12)
    压溃条件
    (σP1 +σP2)max ≤[ σ] P (13)
    式中[ σ] P 床体连接板许挤压应力较者
    252 关分开
    σP2负值(值)接合面边外边缘处
    σP2min Pg·h·cosα
    W
    (σP1 +σP2)min 12F′
    A P g· (h
    W )2 +( Cm
    Cb +Cm
    )2·(1
    A )2 (14)
    分开条件
    (σP1 +σP2)min >0 (15)
    26 校核螺栓否松动情况
    螺栓总拉力值零 没螺栓松动情
    况 式(9)
    Fomin F′ Cb
    Cb +Cm
    ·Pg
    6 · (h
    R1
    )2 +(1
    2 )2 (16)
    松动条件
    Fomin >0 (17)
    27 校核螺栓疲劳强度安全系数
    根选定螺栓 查危险截面面积 A1 式(9) 危
    险截面均应力 σm 应力幅 σa 分
    σmF′
    A1
    (18)
    σa 1
    A1
    · Cb
    Cb +Cm
    ·Pg
    6 · (h
    R1
    )2 +(1
    2 )2 (19)
    查出选螺栓材料 σ1 Kσ Χσ 实际疲劳安全系数
    Sa′
    S a′σ1 Χσ·σm
    Kσ·σa
    (20)
    求 S a′必需疲劳安全系数Sa
    28 调整终确定设计结果
    述设计程中 螺栓公称直径 d 标准化
    应 d1 较计算必需 d1 太 者设计者希
    确定预定 d 通调整 R1 螺栓数量满意
    结果
    实际计算结果显示 根前述方法设计确定螺栓
    般满足校核条件 出现满足某校核条件时 应根具
    体情况调整 R1 螺栓数量 d h 接合面圆环外径
    满足全部条件止
    3  相关技术求
    电机安装板振动机械重零件 工作持续
    振动条件 鉴实际发生螺栓折断事例 相关
    技术求应包括
    (1)电机安装板焊接毛坯应低温回火 消焊接应
    力 回火切削加工 求接合面面度误差 02
    (2)螺栓联接应防松措施 采弹簧垫圈防松机器
    运转时应定期检查 消螺栓松动现象
    (3)应采控制预紧力方法拧紧螺栓 扭力搬
    手紧固螺栓
    参考文献
    [ 1]  濮良贵 纪名刚 机械设计[ M] 北京 高教出版社 1996
    [ 2]  徐灏 机械设计手册[ M] 北京 机械工业出版社 1991
    (责编辑俞兰苓)
    14                 丁应生振动机械电机安装板设计       2001 年       第 8 期

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