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| 大缸径六面顶液压机的设计探讨 | |
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φ460缸径、6×15MN以上吨位六面顶液压机已步入市场主流。目前，市场上已有多种结构的六面顶液压机处在正常运行中。多年来，使用与制造方面的经验在潜移默化中改变着对六面顶液压机的整机性能要求，更大的承载能力、更低的部件损坏率、更实用与精确的电、液控系统正成为优秀的六面顶液压机的设计标准，为各金刚石厂家所要求，为各专业制造厂家的所贯彻和实施。
结合多年来六面顶液压机设计与使用的体会，提出如下的设计观点与同行探讨。
1、关于主机的设计
作为主要承载部件的铰链梁采用兜底式结构设计已成为业界的共识，目前主流的六面顶液压机均采用此结构形式。多年来，铰链梁耳片的高断裂发生率一直令各制造厂家头疼，也让各使用厂家担心，除了设计尺寸、材质等因素影响外，与铸造相关的加工工艺也是不可忽视的因素。
笔者认为，有效降低耳片的高断裂发生率要在设计上重视以下几个方面：
a、合理设计铰链梁耳片的抗拉强度极限值，也就是构件的安全系数确定问题。由于铸造件、交变应力、铸件热处理条件等多个不可测条件的存在，要使安全系数准确、合理的确定是很困难的。以材质为ZG35CrMo、调质处理为例，从几种规格压机设计实例及使用情况可以总结认为，设计满负荷时的耳片断面抗拉强度限不高于16kgf/mm2是安全的。
b、目前公知的铰链梁铸造工艺是预留铸造销孔，然后镗加工。由于铸孔工艺不当，易造成在此位置铸造缺陷富集现象，成品后仍存在的内部缺陷是导致在此位置断裂的主要原因。如果改变这种铸造工艺，采用去掉预留孔而直接铸成平板，在粗加工时利用专用胎具钻铣出销孔的工艺，将消除原工艺的弊端。
c、铰链梁的耳片厚度、销孔直径存在合理的尺寸匹配关系。
图一是销杆的切力-弯矩图，根据此应力图可以看到，销杆处于一种复杂的受力状态下，伴随着应力而产生的销杆应变将直接影响与之接触的耳片的受力情况。由于耳片厚度、销杆承载能力的差别，使销杆因应力产生的应变在各区段有所不同，这样就使铰链梁各耳片的实际受力状态产生不均衡，其中三耳的中间耳片应力状态尤为恶劣。通过合理设计各耳片厚度、销孔直径应该可以减小这种不均衡受力，尤其在三个耳片之间，这些尺寸的合理设计可以削弱各耳片的实际受力不均衡现象，有效降低耳片断裂机率。实践也证明，在销孔尺寸与耳片厚度尺寸上存在一种理想的匹配关系。 （图片） （图片） | |
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