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江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 （江蘇無(wú)錫 214122） 張 寒

在機(jī)械壓力機(jī)上一般都裝有氣動(dòng)平衡裝置，起到平衡滑塊重量和模具重量的作用，可以消除連桿和滑塊間的間隙，減小受力零件的沖擊和磨損，提高設(shè)備的使用壽命，防止因制動(dòng)器失靈或連桿折斷時(shí)，滑塊墜落而產(chǎn)生的安全事故，所以平衡缸吊耳起到關(guān)鍵的作用。

1.問(wèn)題提出

如圖1所示，氣動(dòng)平衡缸1通過(guò)平衡缸吊耳2，用螺栓3與滑塊4聯(lián)接，對(duì)大中型機(jī)械壓力機(jī)而言，滑塊與模具重量較大，因而吊耳承受較大彎矩，從而使螺栓受到很大的拉力，必須對(duì)受力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)校核。

圖1

2.受力模型及計(jì)算公式

建立如圖2所示的受力模型，平衡缸對(duì)吊耳拉力為P，吊耳上面A面靠緊滑塊下止口，P與Q相等，螺栓桿不承受剪力，因而對(duì)軸線O－O的翻轉(zhuǎn)力矩為M=PL。

圖2

距離O－O軸線越遠(yuǎn)的螺栓變形和受到的拉力越大，因力與變形成線性關(guān)系，各螺栓的工作載荷F與其中心到O－O軸線的距離成比例，故有

又由靜力平衡條件可得

聯(lián)立解以上兩式，可求出距離軸線O－O最遠(yuǎn)的第3排螺栓所受到的最大工作載荷

由于螺栓桿不承受剪力，但考慮吊耳在受拉時(shí)其靠緊滑塊B面的壓力大于0，所以螺栓需要預(yù)緊。由式（3）可看出，實(shí)際的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，在不增加螺栓數(shù)量和直徑的前提下，由于其為平方關(guān)系，通過(guò)加大L2值，就可有效降低Fmax值，從而降低螺栓所受最大拉應(yīng)力。

3.計(jì)算實(shí)例

方案1：模具與滑塊重20t，L1＝35mm，L2＝150mm，L3＝265mm，L=370mm，螺栓為6個(gè)M30螺栓，則P=105N，代入式（3）得

方案2：將第二排螺栓下移40mm即L2＝190mm，其余數(shù)值不變，可計(jì)算出Fmax2=45 583N，下降值Fmax1－Fmax2=6599N，最大工作載荷數(shù)值下降非常明顯，故方案2更好。

4.結(jié)語(yǔ)

裝配機(jī)床時(shí)，必須使吊耳上表面與滑塊下止口靠實(shí)，使螺栓不得承受剪切應(yīng)力，只承受拉應(yīng)力，否則螺栓將受到復(fù)合應(yīng)力，更容易損壞。