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裁断机影响液压机应力集中的其他因素
正确设计与布置铸造工艺所需的出砂孔。出砂孔边的应力集中往往是横梁产生疲劳裂纹的发源地,这种情况,国内外均有发现。如一台100000KN模锻水压机的活动横梁,由于主传力筋上出砂孔边应力集中,产生裂纹,逐步扩展到上、下面板上,而使活动横梁破坏。又如某厂30000KN水压机下横梁在主筋板出砂孔处发生裂纹。100000KN模锻水压机活动横梁出砂孔边实测最大应力达到(2000~2500) x 10的6次方Pa,为其中间截面最大应力值的三倍左右,而50000KN模锻水压机三个横梁出砂孔边实测的最大应力值,也为其中间截面最大应力的二倍左右。因此,形成了横梁强度中的又一薄弱环节。而在上述两台模锻水压机中,横梁均为等高梁,因而,出砂孔边的应力集中,就成为横梁强度的主要问题。
出砂孔一般布置在弯曲应力为零的中性层附近,为什么会出现很大的拉应力呢?这是因为在梁的中性层上,虽然弯曲应力为零,但存在较大的剪应力。如取一个小单元体,单元体侧边作用有剪应力(图2-79 a),若在单元体上开一个孔(图2-79 b),此单元体受剪切变形后,圆孔将变成椭圆孔(图2-79 c),孔边a、c纤维受拉,而b、d纤维受压,这就是由于剪切应力所引起的孔边拉压应力。孔的一边受拉,而另一边受压,这和实际测得出砂孔边的应力分布是完全符合的,图2-80为实测出砂孔边的应力情况。
合理地选择出砂孔的位置、形状和大小,可以减少应力集中程度。例如,尽量避免在受力的主传力筋上开出砂孔,出砂孔的位置应远离应力最大的区域,出砂孔不要开得过大,出砂孔的形状以圆形为好等等。如果必须在受力面上开出砂孔时,应加厚筋板,在孔边加上加强圈,或在出砂工序完成后,将出砂孔用钢板补焊上,但应选择合适的焊接工序,以免焊后产生残余应力。可考虑在上、下面板上开出砂孔,而尽量避免在传力筋板上开孔。在维修时,必须注意在出砂孔圆圈上不用气割,以免孔圈表面受损害,而使应力集中更趋严重。
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