偏心距+

2024-05-11

偏心距+（精选三篇）

偏心距+ 篇1

在大型闭式双点压力机结构中,曲柄连杆机构多为偏心套连杆机构,实际生产中,由于一对偏心套在机加工中易出现偏心距超差问题,如不进行处理,直接影响整机装配后的滑块运动精度。如何快速经济地解决该问题,就成为生产厂家关注的重点之一。本文仅对“一带二”双点压力机结构(图1),提出以下处理办法,仅供参考。

2 偏心齿轮偏心距超差的常用补救措施

双点压力机两曲轴(偏心套齿轮)的运行同步问题,直接影响滑块的运动精度———垂直度。而影响运行同步问题的主要因素,就是两偏心套偏心距尺寸相差超过一定范围。为保证滑块的运动精度,一台压机的两偏心套的偏心距尺寸相差要求不超过±0.04mm。当两偏心套的偏心距值机加工后出现超差时,生产中常用的补救方式有选配法、投料法、修配法等。

图2为某型号双点压力机上的偏心套齿轮,共计三个零件:偏心套、齿圈(2个)、铜衬。铜衬以过盈配合方式装进偏心套中心孔,齿圈通过圆锥销、螺栓与偏心套连接成为一体(图2中未画出)。

按图纸要求,一台压机上的两偏心套偏心距相互允差±0.04mm,当超差时,常用的补救措施有以下几种:

(1)选配法。只能在产品批量生产时采用,该方法就是在一批偏心套中,挑选两个偏心距尺寸相差符合要求的工件。由于大型闭式双点压力机的生产多为单件,该方法应用较少。

(2)投料法。就是重新投料加工两个偏心套,与已有的两个偏心套各自适配。该方法,一般在交货期限比较宽松、今后还有该产品订单的情况下适用,否则会造成积压浪费。

(3)修配法。就是采取将偏心套的偏心圆柱直径车小的办法,“借修”偏心距尺寸。此种方法的缺陷是:由于偏心圆柱直径改小,与之配合的连杆铜瓦内孔也必须随之变小,即需要配镗连杆瓦内孔。在生产实践中,常把连杆瓦安排在偏心套成品后加工,以备补救,故修配法应用较多。

上述偏心距超差的补救措施,在生产进度和成本均有严格要求的情况下,很难做到兼顾。为力求生产进度和经济成本的统一,经过探索,一种看似有违齿轮啮合原理的“快捷补救方式”,经过多次试用,被证明是可行的。

3 偏心距超差的“快捷补救方式”

偏心套偏心距超差的“快捷补救方式”,就是在数控立式铣镗床上,以偏心套的偏心圆柱面为基准,“借镗”中心孔以保证偏心距尺寸。中心孔“借镗”后,因要包容原中心孔,所以孔径尺寸将增大。中心孔径变大后,与之过盈配合的铜衬外圆直径也要增大,由于铜衬机加工周期短,在生产工艺安排上,习惯把铜衬外圆和内孔各留1mm的余量进行配车,所以该方法很有应用价值。

但“快捷补救方式”也有个原理缺陷,见图3,当“借镗”中心孔后,一般不再以新中心孔为基准,车修偏心套上装配齿圈的圆柱面来保证同轴度。不再进行车修的原因是齿圈已成品,如车修偏心套上的装配齿圈圆柱面,则齿圈内孔因只能车大、不能车小,无法配修,若采用电镀工艺将齿圈内孔直径减小,成本又太高。

由于“借镗”后的中心孔,相对装配齿圈的圆柱轴心有了“偏心量”,这样装配成品后的偏心套齿轮的齿圈在绕新中心孔回转时,就有了一定“偏心量”,形成“偏心齿轮”。不过,通过原理分析,只要借镗后的中心孔“偏心量”不超过一定范围,将不致影响偏心套齿圈和中间齿轮的正常啮合。

“快捷补救方式”的具体操作过程如下:

(1)在数控立式铣镗床上,将偏心套的基准端面放在设备工作台上,然后校正偏心套另一端面上的定位键槽,与设备的y轴(或x轴)平行(注:在机加工艺编排上,偏心圆柱面是以中心孔、定位键槽为基准,在专用工装上车出成品的);

(2)找出偏心圆柱面的中心坐标值,调整铣镗头沿y轴(或x轴)方向走出偏心距值,镗出新的中心孔,新中心孔的孔径大小,以能完全覆盖原中心孔为准;

(3)复核偏心距数值。

4“快捷补救方式”的原理

采用“快捷补救方式”后,虽然偏心套的偏心距保证了,但与偏心套组成一体的齿圈却变成了“偏心齿轮”。在与中间齿轮的啮合过程中,当“偏心齿轮”回转一周时,两齿中心距将完成一正一负连续两个变位过程,对啮合效果产生影响。

从图4啮合中心距变化原理图,可以清晰地得出结论:(1)当偏心套从0°向180°旋转的过程中,中心距值逐渐减小,至90°时,啮合中心距和标准中心距吻合,至180°时,啮合中心距达到最小值,比标准中心距小了一个“偏心量”;(2)当偏心套从180°向360°(0°)旋转的过程中,中心距值逐渐增大,至270°时,啮合中心距和标准中心距吻合,至360°(0°)时,啮合中心距达到最大值,比标准中心距大了一个“偏心量”。

“偏心齿轮”啮合中心距的周期性变化,必然对齿轮啮合参数造成影响。为保证齿轮的啮合效果,下面就从渐开线齿轮的正确啮合条件出发,对“快捷补救方式”的适用条件进行推导,以便推广应用。

4.1 渐开线齿轮的正确啮合条件

两齿轮的模数和压力角必须相等;合理中心距;重合度大于推荐值(1.4);有一定齿侧间隙。

4.2“快捷方式”的适用条件

(1)两齿轮的模数和压力角

由机械原理可知,当一对渐开线齿轮制成之后,其基圆半径是无法改变的,故采用“快捷方式”后,两齿轮的模数和压力角没有变化,依然相等,满足齿轮的正确啮合条件。

(2)标准中心距

因“偏心齿轮”的形成,啮合中心距已不可能是标准中心距,但啮合中心距有个固定的区间值,即:

啮合中心距=标准中心距±借镗中心孔的偏心量=标准中心距±原偏心套偏心距超差值

啮合中心距能否满足齿轮的正确啮合条件,要视对重合度和齿侧间隙的影响结果而定。

(3)重合度

偏心套上的齿圈,一般设计成斜齿轮,斜齿轮齿面重合度的计算,以上述产品为例,有:

(1)啮合中心距a′

式中:a———标准中心距,已知常数;

△———偏心套偏心距超差值。

(2)重合度εγ

式中:εα———端面重合度;

εβ———纵向重合度。

(3)端面重合度εα

式中:Z1———中间齿轮齿数,已知常数;

Z2———齿圈齿数,已知常数;

αat1———中间齿轮齿顶圆端面压力角;

αat2———齿圈齿顶圆端面压力角;

αt′———啮合角。

(4)斜齿轮纵向重合度εβ

式中:b———齿轮宽度,已知常数;

β———斜齿轮螺旋角,已知常数;

mn———法向模数,已知常数。

(5)啮合角αt′

式中:αt———端面压力角;

a———标准中心距,已知常数;

a′———啮合中心距。

(6)端面压力角αt

式中:αn———法向压力角,已知常数。

(7)齿顶圆端面压力角αat

式中:rb———基圆半径;

ra———齿顶圆半径。

(8)基圆半径rb

式中:d———分度圆直径;

Z———齿轮齿数。

(9)齿顶圆半径ra

式中:h*an———齿顶高系数,取1。

联立式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9),制作电子表格如表1所示,可计算出中心距变化对重合度的影响结果。从表中可见,偏心套偏心距的“借镗量”在0.50mm以内,对“偏心齿轮”啮合的重合度几乎无影响,满足齿轮的正确啮合条件。

(4)齿侧间隙

(1)齿侧间隙变化量jΔ[2](10)

式中:Δ———中心距变化量,即偏心套偏心距超差值。

按式(10)制作电子表格见表2,可计算出中心距变化对齿侧间隙的影响结果。举例产品的齿侧间隙约0.50mm～0.60mm,从表格计算结果可以看出,偏心套偏心距的“借镗量”在0.20mm以内,对“偏心齿轮”啮合侧隙影响较小,满足齿轮的正确啮合条件。当“借镗量”超过0.20mm时,由于间隙减小量过大,为避免出现啮合质量问题,要求齿厚应相应减小。

4.3 应用“快捷方式”的必要条件

一般情况下,两偏心套偏心距尺寸的超差值,不大于0.20mm。由表1计算结果可知,在此条件下,中心距和重合度的变化都不致影响齿轮的正常啮合,只有齿轮侧隙是造成非正常啮合的主要因素。因此,偏心齿轮和啮合齿轮的齿厚越小,侧隙越大,越利于“快捷方式”的应用。一对齿轮副中最大侧隙,是齿厚公差、中心距变动和轮齿几何形状变异的影响之和。通常,最大侧隙并不影响传递运动的性能和平稳性以及承载能力。

当偏心距超差值大于0.20mm时,需重新滚齿,以减小齿厚从而增大侧隙。此种情况下应用“快捷方式”不再快捷,建议采用“修配法”更为方便。

5结束语

“量变引起质变”,是事物发展的普遍规律,但量变要引起质变必须积累到一定程度。

因此,在一些具体技术问题的处理上,特别是在个别零件的挽救上,最好先确认一个零件参数的变化范围是否超过引起质变的界限,以便开阔思路,优化解决方案。

参考文献

[1]东南大学机械学学科组,主编.机械原理.北京:高等教育出版社,1997-07.

[2]机械设计手册编委会,主编.机械设计手册-3卷.北京:机械工业出版,2008-02.

[3]李黎明,等.双点压力机中偏心套偏心距的加工和高效测量法.锻压装备与制造技术,2008,43(6):44-45.

[4]尹吉磊.双点压力机同步校正方法的理论探讨与实践.锻压装备与制造技,2007,42(5):46-48.

偏心距+ 篇2

速成墙板是一种纤维增强轻质石膏空心大板,该板材`具有广泛的应用前景,其生产技术和设计施工技术在澳大利亚已经比较成熟。国内近几年也对该墙板进行了相关的研究,并取得了一定的成果。在该墙板的孔腔中浇筑混凝土,端部浇筑圈梁,既可以作为垂直结构构件承受竖向荷载和水平荷载,又可以作为现浇密肋梁楼板的模板,与钢筋混凝土共同工作,构成楼板[1,2]。作为承重墙体材料,首先必须满足墙体的受压承载力要求,针对不同形式的构件,有关文献已经对速成墙板的偏心受压性能进行了试验研究[1,3]。结合速成墙板偏心受压的试验结果与偏压长柱的计算模型,建立墙板偏心受压的力学模型,对其偏心受压极限承载力进行计算十分必要。

1 附加偏心距法简介

细长柱在偏心压力作用下,构件产生纵向弯曲变形,即产生侧向挠度ei(见图1)。侧向挠度引起附加弯矩Nei,所以,侧向挠度ei称为附加偏心距。当构件高厚比较大时,需要考虑侧向挠曲产生的附加弯矩对构件承载力的影响。若假定长柱和短柱破坏时截面上的应力分布图形相同,仅仅是长柱较短柱增加一个附加偏心距,可直接由短柱的计算公式过渡到长柱[4]。

式(1)是符合各种截面形状的短柱偏心影响系数α计算的经验公式。

式中:α——偏心影响系数;

e0——初始偏心距,mm;

ei——附加偏心距,mm。

在长柱情况下应以e0+ei代替式中的e0,此时,长柱偏压承载力N按式(2)计算。

式中:N——长柱偏压承载力,N;

A——长柱的截面积,mm2;

f——材料抗压强度,MPa;

φ——纵向弯曲系数。

式中:i——惯性半径,mm。

附加偏心距ei可以根据下列边界条件确定,即e0=0时,φ=φ0,φ0为轴心受压的纵向弯曲系数。以e0=0代入式(3),得:

式中:h——柱截面高度,mm。

在e0/h<0.3时,此式计算的φ值与试验值符合程度较好,但若e0/h>0.3时,则符合程度较差,即e0的大小对ei尚有影响,应进行修正:

ei=h姨12姨1φ0-1姨1+h6e0ihe0-0.2i姨(6)

当e0/h<0.2时,方括号内数值取等于1。

将式(6)代入式(3)可得

轴心受压构件的纵向弯曲系数φ0可按式(8)计算,把式(8)代入式(5)可得式(9)。

式中:η——计算长度系数;

β——构件的高厚比。

把式(8)代入式(7)可得式(10):

2 利用附加偏心距法计算速成墙板偏心受压承载力

2.1 理论依据与基本假定

隔孔灌注混凝土速成墙板偏心受压承载力计算可参考普通砖砌体或混凝土砌块计算方法,将其看作是石膏与混凝土二者分别承受压力,从而通过式(11)进行计算。

式中:φ1——芯柱混凝土纵向弯曲系数;

A1——芯柱的截面积,mm2;

f1——芯柱混凝土的抗压强度,MPa;

φ2——石膏板纵向弯曲系数;

A2——石膏板的截面积,mm2;

f2——石膏板的抗压强度,MPa。

计算时,采用如下假定:

(1)不考虑剪力的影响;

(2)假定混凝土和石膏板之间无相对滑动;

(3)不考虑钢筋的作用(试验已证明钢筋对构件偏心受压极限承载力没有贡献)[1];

(4)圈梁视为刚度较大的端部构件。

2.2 相关截面性质及极限抗压强度的取值

将材料分为混凝土和石膏2种分别予以考虑,单个孔内混凝土视为矩形混凝土小柱,石膏板可看作由n个工字形截面和1个附加的细长矩形截面组成(如图2、图3所示)。据此可求得混凝土截面的面积A1、截面惯性半径i1及石膏板的截面总面积A2、惯性矩I2、惯性半径i2。混凝土极限抗压强度f1、石膏板极限抗压强度f2均采用材性试验实测值,分别为24.4MPa、5.0 MPa[2]。

2.3 轴心受压纵向弯曲系数φ0的确定

1 m宽墙板(4孔)不灌混凝土和全灌混凝土时的受压承载力已经有了较为系统的试验数据[1],且鉴于速成墙板是一种新型墙体材料,故φ0的取值不再采用式(8)进行求解。速成墙板不灌混凝土时,试件均为一端铰支一端固定,共6组,其中3组为轴心受压,3组为偏心受压(偏心距e=20 mm)。其极限荷载及折算为线荷载结果(见表1)。对全灌混凝土试件,有一端固定一端铰支和两端铰支2种情况,为便于比较,现只取一端固定一端铰支的情况,混凝土标号取为C20,其结果(取平均值)见表1。

根据轴心受压结果,参照式(2)计算不灌混凝土时石膏板轴心受压纵向弯曲系数φ02:

其中,N1=149.0 kN,n=4,代入数据可求得φ02=0.83。

再根据全灌混凝土轴心受压结果得出混凝土轴心受压纵向弯曲系数φ01:

其中N2=1395.5 kN,代入数据可求得φ01=0.59。

2.4 极限荷载的求解

求得φ01、φ02后,按式(5)可求得ei1、ei2,再按式(3)求得φ1、φ2后,根据式(11)即可求得构件最终极限承载力。表2为计算结果与试验结果[1]的对比。表2中A1为隔1孔灌注混凝土、B1为隔2孔灌注混凝土、C1为隔3孔灌注混凝土。

从表2可以看出,采用附加偏心距法按上述步骤求得的极限荷载与试验结果符合程度较好。

3 结语

根据有关试验结果,速成墙板隔孔灌注混凝土偏心受压破坏形式为屈曲破坏,其抗压承载力满足普通多层房屋建筑的承载力要求。采用附加偏心距法对墙板的偏心受压承载力进行计算,计算分析结果与试验结果符合较好,该法可以用于速成墙板的受压承载力计算。

参考文献

[1]郑述海.混凝土灌芯速成墙板偏心受压性能的试验研究与有限元分析[D].天津:天津大学,2004.

[2]郇筱林.纤维增强石膏板-钢筋混凝土叠合楼板的试验研究和有限元分析[D].天津:天津大学,2004.

[3]郑述海.纤维增强石膏板隔孔灌注混凝土偏心受压性能研究[J].新型建筑材料,2008(4):37-39.

偏心距+ 篇3

由于偏心节点部位的重要及裂缝出现后修复困难, 尤其对于一些特别重要的建筑物, 以及严重腐蚀环境或水下建 (构) 筑物等需要严格控制不出现裂缝的结构, 必须进行偏心节点核芯区抗裂度计算。国内外许多学者对钢筋混凝土框架节点核芯区的应力应变进行了研究, 并提出各种设计方法, 但是大部分主要注意力集中在极限状态时节点区抗剪强度的计算。有些学者也提出了裂缝出现时的实用剪力计算方法, 但是主要针对梁柱对中节点。因此, 本文以节点偏心距和加腋宽度为变化参数, 从抗裂度的角度来研究偏心节点的抗裂性能, 并提出实用计算公式。

1、偏心节点有效截面宽度计算公式的建立

节点抗剪承载力取决于节点有效抗剪面积的大小, 可以通过限制有效截面宽度来计算偏心节点有效抗剪面积。《建筑抗震设计规范》 (G B 5 0 0 1 1-2 0 0 1) 规定, 当梁柱中心线不重合时, 核芯区的截面验算宽度可采用下列三式中计算结果的较小值, 并且要求框架梁柱之间偏心距不宜大于柱宽的1/4, 即e≤1/4bc。

梁柱外侧相平的节点是工程中常见的梁柱偏心节点, 见图1, 其偏心距为e=0.5 (bc-bb) , 将其代入式 (1) 可得:

此时式 (2) 、式 (3) 、式 (4) 可合并表达为:

由此可见, “规范”有效宽度bj计算公式只取决于节点的梁宽和柱截面尺寸, 没有反映梁柱节点偏心距和梁端水平加腋的影响, 且对于偏心距e>1/4bc的情况没有给出相应的计算方法。

梁柱偏心节点由于核芯区力分布不均匀, 减小了节点核芯区有效抗剪面积。偏心节点梁端水平加腋后, 节点扭矩相对减小, 核芯区混凝土体积增加, 抗剪面积增大。在这种情况下, 节点有效宽度计算公式可按下列原则导出:作用在节点核芯区的水平剪力和扭矩在节点实际截面上引起的最大剪应力等效于仅考虑水平剪力作用在有效截面上引起的平均 (名义) 剪应力, 即

式中, α为综合影响系数, 考虑到节点区剪应力分布的不均匀和钢筋的有利影响, 根据1-3的试验结果, 建议取α=0.65;β为剪应力折减系数, 考虑到混凝土不是完全塑性材料, 截面在完成剪应力重分布之前已经破坏, 截面短边方向剪应力小于长边方向剪应力, 参照弹性材料分析结果取β=0.8。再取Tj=Vj×e, 代入式 (6) 可得:

令

则偏心节点有效截面宽度:

此式直接反映了偏心距和加腋宽度对节点有效截面宽度的影响。当取bc= (1.0~3.0) hc时, γ在 (1.8~2.4) 之间波动。若取γ=2.1, 则γ在 (1.8~2.4) 之间波动所造成的bj误差在±5%内, 因此偏心节点不加腋时, 取γ=2.1。对于加腋的偏心节点, 当全加腋时, 即加腋宽度bx=200㎜时, 试验[6]表明, 其抗裂度与对中心节点基本相同, 可以认为其扭矩影响抵消, γ=0

因此, 当不加腋bx=0时, γ=2.1;当加腋bx=2 0 0 m m时;γ=0;其余加腋宽度下的γ值可按线性插值得到[6]

2、偏心节点抗裂度计算公式的建立

本文采用以下假定进行节点抗裂计算:1) 节点在裂缝出现以前基本上处于弹性阶段;2) 节点开裂以前, 箍筋所承担的剪力很小, 可以忽略不计。根据上述假定, 可以认为节点核芯区斜截面上的主拉应力达到混凝土的抗拉强度, 节点即出现裂缝。

节点出现裂缝时偏心节点外侧最大剪应力τm a x为:

式中Vjc—节点出现裂缝时所受的剪力;

bj、hj—节点核心区的宽度和高度, hj=hc。

当梁上没有加预应力时, 主梁传来的轴向应力很小, 可忽略不计。从节点核芯区取出一个单元体, 单元体受力状态如图2所示。

τmax与柱轴向应力σc同在节点核芯区, 但不在一个平面上。根据莫尔圆, 可知在核芯区的主拉应力和主压应力分别为:

节点核芯区没有出现裂缝或刚开始出现裂缝时, 必须满足:

取临界状态, 即核芯区刚出现裂缝时:

侧框架偏心节点核芯区开始开裂时的剪力为:

3、结束语