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碟簧在鍛錘基礎(chǔ)隔振改造中的如何應(yīng)用?發(fā)布者：廈門(mén)力常彈簧有限公司 發(fā)布時(shí)間：2019-07-07 20:26
廈門(mén)力常彈簧有限公司將在本文介紹的通過(guò)鍛錘隔振基礎(chǔ)改造的工程實(shí)踐,簡(jiǎn)要介紹了碟形彈簧在鍛錘隔振基礎(chǔ)改造中的應(yīng)用,并對(duì)碟簧有關(guān)參數(shù)選擇、組合方式及反壓限幅等問(wèn)題進(jìn)行了探討。
鍛錘基礎(chǔ)歷來(lái)都是采用砧座下設(shè)置硬質(zhì)墊木的安裝方式。鍛錘工作時(shí),由于砧座下墊木層剛度很大,高達(dá)800kN/mm2以上,砧座動(dòng)量激發(fā)的動(dòng)壓力無(wú)法得以有效衰減,沿墊木、基礎(chǔ)、地基向四周傳播,造成地面強(qiáng)烈振動(dòng)。減小地面振動(dòng)的有效途徑是在砧座與基礎(chǔ)之間設(shè)置剛度相對(duì)較小的彈性元件和適當(dāng)阻尼值的阻尼元件代替墊木,利用彈性元件的變形將砧座的動(dòng)量轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥阅?使作用于基礎(chǔ)的動(dòng)壓得以有效衰減。但由于砧座與基礎(chǔ)底板之間空間尺寸有限,以M132A自由鍛錘1t為例,豎向空間尺寸僅37cm ,如采用圓柱彈簧隔振,空間尺寸難以滿(mǎn)足要求; 采用橡膠塊隔振,則因橡膠老化現(xiàn)象比較嚴(yán)重,有效使用壽命過(guò)短。為此,本文研制成以碟簧為主要元件的鍛錘隔振器(圖1),并應(yīng)用于某煉油廠M132A 自由鍛錘基礎(chǔ)的隔振改造。
該鍛錘隔振改造前,錘擊后測(cè)得基礎(chǔ)位移1. 8mm ,基礎(chǔ)加速度1. 8g。隔振改造后,基礎(chǔ)位移減少87 %,基礎(chǔ)加速降低94%,隔振效果十分顯著,見(jiàn)表1所示。
一、碟簧參數(shù)選擇
單個(gè)碟簧在鍛錘隔振基礎(chǔ)中,承受主要外荷載, 并提供阻尼,碟簧剖面見(jiàn)圖2。
鍛錘隔振基礎(chǔ)中采用的碟簧應(yīng)按荷載與變形關(guān)系、荷載大小、結(jié)構(gòu)尺寸等要求進(jìn)行選擇。以下一些參數(shù)的確定是重要的。
1. C 值的 選擇( C =D/ d )
碟簧單位體積作功能力與C值有關(guān),一般在C≈1. 7 時(shí),作功能力最大。因此,設(shè)計(jì)用于鍛錘隔振器的碟簧時(shí),可取C =1. 6 ～ 2. 5。C 值對(duì)碟簧剛度特性曲線(xiàn)也有很大影響, C 值越大,碟簧剛度越小。綜合上述因素,一般可取C≈2. 0。
2.比值 h0 /δ的選擇
碟簧凈高h(yuǎn) 0與厚度δ的比值 h0 /δ變化時(shí),碟簧載荷—變形曲線(xiàn),將隨之改變。
當(dāng) h0 /δ≈0. 4 時(shí), P -f 特性曲線(xiàn)近于直線(xiàn),變形隨負(fù)荷增大而呈線(xiàn)性增長(zhǎng)。
當(dāng) h0 /δ≈ 2時(shí),當(dāng)變形 f =0. 8 h0 ,負(fù)荷達(dá)最大值; 變形再增大時(shí),負(fù)荷也不再增大,出現(xiàn)碟簧剛度趨于零的區(qū)域。
當(dāng) h0 /δ > 2時(shí),特性曲線(xiàn)有轉(zhuǎn)折點(diǎn)。以 h0 /δ=1. 8 為例,當(dāng) f =0. 6 h0 ,負(fù)荷達(dá)最大值,當(dāng) f >0. 6h0時(shí),隨著變形增大,負(fù)荷反而減小,出現(xiàn)所謂“負(fù)剛度”特性。這種“負(fù)剛度”和“零剛度”特性容易造成碟簧突然壓平、折斷。
鍛錘隔振基礎(chǔ)中,碟簧不能出現(xiàn)“零剛度”或“負(fù)剛度”特性,否則砧座位移將無(wú)法控制,呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)。為防止“零剛度”及“負(fù)剛度”特性出現(xiàn), h0/δ不應(yīng)大于1. 3。
3.變形值 f 的選擇
碟簧具有變剛度特性,隨著 f/h0 比值增大,變剛度特性漸趨突出,為保證隔振器平穩(wěn)工作并具有足夠安全性,變形值 f 不宜大于0. 6 h0 ,而且,如選用60Si2MnA 或 50CrVA 鋼材制造的碟簧,當(dāng) f≤0. 6h0時(shí),其靜強(qiáng)度也必然滿(mǎn)足,不需校驗(yàn)靜強(qiáng)度。
二、碟簧組合形式
由于隔振效率的要求,砧座振幅約為 10mm 左右,單片碟簧難以提供10mm 變形量,應(yīng)由數(shù)片碟簧對(duì)合組合(串聯(lián)),另外,單片碟簧負(fù)荷能力也往往不夠,簧片還應(yīng)疊合(并聯(lián)),即采用“復(fù)合組合”形式(圖1碟簧組)。
復(fù)合組合件由疊合( 疊合片數(shù)n) 和對(duì)合( 對(duì)合片數(shù)i) 碟簧復(fù)合而成。疊合片數(shù) n 和對(duì)合片數(shù)i 由負(fù)荷值和總變形量決定:
Px =np ( 1)
Fx =i f ( 2)
Hz =i〔H ( n -1) δ〕 ( 3)
式中: P——單片碟簧承受載荷, kN ;
Px ——復(fù)合組合碟簧組承受載荷, kN ;
n——碟簧疊合片數(shù);
f——單片磺簧的變形量,mm;
F x——復(fù)合組合碟簧組總變形量,mm;
H——單片碟簧組自由高度,mm;
Hx——復(fù)合組合碟簧組的總高度,mm。
碟簧疊合組合后,不但碟簧承受負(fù)荷能力增加,而且簧片之間大面積接觸,振動(dòng)過(guò)程中提供磨損阻尼。實(shí)測(cè)結(jié)果,當(dāng)采用2 片疊合時(shí),阻尼功約為碟簧總變形功的8%。疊合片數(shù)n一般不超過(guò)3片。
為了保證復(fù)合碟簧組可靠工作,組合時(shí),隔振剛性嵌套柱上下蓋板應(yīng)與碟簧外周邊相接觸。如有困難,至少上蓋板應(yīng)與碟簧外周邊相接觸。
三、反壓限幅控制
磺簧只有在受壓變形時(shí)才做功, 并且隨負(fù)荷P x ,增大而增加。當(dāng)負(fù)荷Px 減小至零后,碟簧恢復(fù)原位; 當(dāng) Px 反向后,碟簧脫離工作。因而碟簧工作是單向的。而鍛錘工作中,砧座在原位附近上下振動(dòng),既有向下運(yùn)動(dòng)時(shí)刻,也有向上運(yùn)動(dòng)時(shí)刻。當(dāng)砧座產(chǎn)生向上反彈時(shí),可能使復(fù)合碟磺組中的碟簧之間脫離接觸退出工作,因而,必須對(duì)豎向向上位移予以控制。在鍛錘其他型式隔振基礎(chǔ)中,通常的解決辦法是在砧座上部設(shè)置鋼梁以抑制反彈,這種辦法增加了技術(shù)改造的復(fù)雜性,而且有損結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的美觀。碟簧隔振器則在內(nèi)部增設(shè)反壓限幅控制裝置,控制砧座反彈,克服碟簧只能單向工作的缺陷。這種反壓裝置體積小,構(gòu)造簡(jiǎn)單,使鍛錘隔振基礎(chǔ)的技術(shù)改造簡(jiǎn)單可行。
當(dāng)砧座向下運(yùn)動(dòng)時(shí),反壓控制裝置不參與工作,當(dāng)砧座恢復(fù)零位時(shí),反壓控制裝置被啟動(dòng); 當(dāng)砧座繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)位移 Δ時(shí), 反壓控制裝置提供約束力P ,反壓控制裝置P -Δ曲線(xiàn)示于圖3。
四、隔震器變形控制
圖4 為隔振器載荷-變形曲線(xiàn)。正常打擊時(shí),載荷處于載荷-變形曲線(xiàn) OA 段內(nèi),此時(shí)碟簧內(nèi)的應(yīng)力較小,碟簧變形 f <0. 6 h0 (h 0 為碟簧內(nèi)側(cè)凈高)。當(dāng)超常工作時(shí)( 如冷擊等) , 曲線(xiàn)將處于 AB段,為了確保碟簧內(nèi)應(yīng)力不致過(guò)大,同時(shí)考慮到冷擊的次數(shù)有限,采用構(gòu)造措施使載荷達(dá)到 A 點(diǎn)( 此時(shí),碟簧變形 f =0. 6 h0) 后,再增加的載荷將全部轉(zhuǎn)移至由剛性嵌套柱承擔(dān),碟簧本身不再增加新的載荷。此時(shí),隔振器的載荷-變形曲線(xiàn)為豎直線(xiàn)AB。這樣既確保了碟簧的使用壽命,又保證了隔振器在意外情況下不會(huì)破壞。
以上就是廈門(mén)力常彈簧有限公司給大家整理“碟簧在鍛錘基礎(chǔ)隔振改造中的如何應(yīng)用?”的相關(guān)內(nèi)容，如果大家還有更多關(guān)于碟形彈簧,碟形彈簧,高溫碟形彈簧,碟形彈簧廠家,不銹鋼碟形彈簧,DIN6796碟墊等信息，可以關(guān)注廈門(mén)力常彈簧有限公司。電話(huà)：0592-5731967 手機(jī)號(hào)碼:13110927848.
鍛錘基礎(chǔ)歷來(lái)都是采用砧座下設(shè)置硬質(zhì)墊木的安裝方式。鍛錘工作時(shí),由于砧座下墊木層剛度很大,高達(dá)800kN/mm2以上,砧座動(dòng)量激發(fā)的動(dòng)壓力無(wú)法得以有效衰減,沿墊木、基礎(chǔ)、地基向四周傳播,造成地面強(qiáng)烈振動(dòng)。減小地面振動(dòng)的有效途徑是在砧座與基礎(chǔ)之間設(shè)置剛度相對(duì)較小的彈性元件和適當(dāng)阻尼值的阻尼元件代替墊木,利用彈性元件的變形將砧座的動(dòng)量轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥阅?使作用于基礎(chǔ)的動(dòng)壓得以有效衰減。但由于砧座與基礎(chǔ)底板之間空間尺寸有限,以M132A自由鍛錘1t為例,豎向空間尺寸僅37cm ,如采用圓柱彈簧隔振,空間尺寸難以滿(mǎn)足要求; 采用橡膠塊隔振,則因橡膠老化現(xiàn)象比較嚴(yán)重,有效使用壽命過(guò)短。為此,本文研制成以碟簧為主要元件的鍛錘隔振器(圖1),并應(yīng)用于某煉油廠M132A 自由鍛錘基礎(chǔ)的隔振改造。
該鍛錘隔振改造前,錘擊后測(cè)得基礎(chǔ)位移1. 8mm ,基礎(chǔ)加速度1. 8g。隔振改造后,基礎(chǔ)位移減少87 %,基礎(chǔ)加速降低94%,隔振效果十分顯著,見(jiàn)表1所示。
一、碟簧參數(shù)選擇
單個(gè)碟簧在鍛錘隔振基礎(chǔ)中,承受主要外荷載, 并提供阻尼,碟簧剖面見(jiàn)圖2。
鍛錘隔振基礎(chǔ)中采用的碟簧應(yīng)按荷載與變形關(guān)系、荷載大小、結(jié)構(gòu)尺寸等要求進(jìn)行選擇。以下一些參數(shù)的確定是重要的。
1. C 值的 選擇( C =D/ d )
碟簧單位體積作功能力與C值有關(guān),一般在C≈1. 7 時(shí),作功能力最大。因此,設(shè)計(jì)用于鍛錘隔振器的碟簧時(shí),可取C =1. 6 ～ 2. 5。C 值對(duì)碟簧剛度特性曲線(xiàn)也有很大影響, C 值越大,碟簧剛度越小。綜合上述因素,一般可取C≈2. 0。
2.比值 h0 /δ的選擇
碟簧凈高h(yuǎn) 0與厚度δ的比值 h0 /δ變化時(shí),碟簧載荷—變形曲線(xiàn),將隨之改變。
當(dāng) h0 /δ≈0. 4 時(shí), P -f 特性曲線(xiàn)近于直線(xiàn),變形隨負(fù)荷增大而呈線(xiàn)性增長(zhǎng)。
當(dāng) h0 /δ≈ 2時(shí),當(dāng)變形 f =0. 8 h0 ,負(fù)荷達(dá)最大值; 變形再增大時(shí),負(fù)荷也不再增大,出現(xiàn)碟簧剛度趨于零的區(qū)域。
當(dāng) h0 /δ > 2時(shí),特性曲線(xiàn)有轉(zhuǎn)折點(diǎn)。以 h0 /δ=1. 8 為例,當(dāng) f =0. 6 h0 ,負(fù)荷達(dá)最大值,當(dāng) f >0. 6h0時(shí),隨著變形增大,負(fù)荷反而減小,出現(xiàn)所謂“負(fù)剛度”特性。這種“負(fù)剛度”和“零剛度”特性容易造成碟簧突然壓平、折斷。
鍛錘隔振基礎(chǔ)中,碟簧不能出現(xiàn)“零剛度”或“負(fù)剛度”特性,否則砧座位移將無(wú)法控制,呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)。為防止“零剛度”及“負(fù)剛度”特性出現(xiàn), h0/δ不應(yīng)大于1. 3。
3.變形值 f 的選擇
碟簧具有變剛度特性,隨著 f/h0 比值增大,變剛度特性漸趨突出,為保證隔振器平穩(wěn)工作并具有足夠安全性,變形值 f 不宜大于0. 6 h0 ,而且,如選用60Si2MnA 或 50CrVA 鋼材制造的碟簧,當(dāng) f≤0. 6h0時(shí),其靜強(qiáng)度也必然滿(mǎn)足,不需校驗(yàn)靜強(qiáng)度。
二、碟簧組合形式
由于隔振效率的要求,砧座振幅約為 10mm 左右,單片碟簧難以提供10mm 變形量,應(yīng)由數(shù)片碟簧對(duì)合組合(串聯(lián)),另外,單片碟簧負(fù)荷能力也往往不夠,簧片還應(yīng)疊合(并聯(lián)),即采用“復(fù)合組合”形式(圖1碟簧組)。
復(fù)合組合件由疊合( 疊合片數(shù)n) 和對(duì)合( 對(duì)合片數(shù)i) 碟簧復(fù)合而成。疊合片數(shù) n 和對(duì)合片數(shù)i 由負(fù)荷值和總變形量決定:
Px =np ( 1)
Fx =i f ( 2)
Hz =i〔H ( n -1) δ〕 ( 3)
式中: P——單片碟簧承受載荷, kN ;
Px ——復(fù)合組合碟簧組承受載荷, kN ;
n——碟簧疊合片數(shù);
f——單片磺簧的變形量,mm;
F x——復(fù)合組合碟簧組總變形量,mm;
H——單片碟簧組自由高度,mm;
Hx——復(fù)合組合碟簧組的總高度,mm。
碟簧疊合組合后,不但碟簧承受負(fù)荷能力增加,而且簧片之間大面積接觸,振動(dòng)過(guò)程中提供磨損阻尼。實(shí)測(cè)結(jié)果,當(dāng)采用2 片疊合時(shí),阻尼功約為碟簧總變形功的8%。疊合片數(shù)n一般不超過(guò)3片。
為了保證復(fù)合碟簧組可靠工作,組合時(shí),隔振剛性嵌套柱上下蓋板應(yīng)與碟簧外周邊相接觸。如有困難,至少上蓋板應(yīng)與碟簧外周邊相接觸。
三、反壓限幅控制
磺簧只有在受壓變形時(shí)才做功, 并且隨負(fù)荷P x ,增大而增加。當(dāng)負(fù)荷Px 減小至零后,碟簧恢復(fù)原位; 當(dāng) Px 反向后,碟簧脫離工作。因而碟簧工作是單向的。而鍛錘工作中,砧座在原位附近上下振動(dòng),既有向下運(yùn)動(dòng)時(shí)刻,也有向上運(yùn)動(dòng)時(shí)刻。當(dāng)砧座產(chǎn)生向上反彈時(shí),可能使復(fù)合碟磺組中的碟簧之間脫離接觸退出工作,因而,必須對(duì)豎向向上位移予以控制。在鍛錘其他型式隔振基礎(chǔ)中,通常的解決辦法是在砧座上部設(shè)置鋼梁以抑制反彈,這種辦法增加了技術(shù)改造的復(fù)雜性,而且有損結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的美觀。碟簧隔振器則在內(nèi)部增設(shè)反壓限幅控制裝置,控制砧座反彈,克服碟簧只能單向工作的缺陷。這種反壓裝置體積小,構(gòu)造簡(jiǎn)單,使鍛錘隔振基礎(chǔ)的技術(shù)改造簡(jiǎn)單可行。
當(dāng)砧座向下運(yùn)動(dòng)時(shí),反壓控制裝置不參與工作,當(dāng)砧座恢復(fù)零位時(shí),反壓控制裝置被啟動(dòng); 當(dāng)砧座繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)位移 Δ時(shí), 反壓控制裝置提供約束力P ,反壓控制裝置P -Δ曲線(xiàn)示于圖3。
四、隔震器變形控制
圖4 為隔振器載荷-變形曲線(xiàn)。正常打擊時(shí),載荷處于載荷-變形曲線(xiàn) OA 段內(nèi),此時(shí)碟簧內(nèi)的應(yīng)力較小,碟簧變形 f <0. 6 h0 (h 0 為碟簧內(nèi)側(cè)凈高)。當(dāng)超常工作時(shí)( 如冷擊等) , 曲線(xiàn)將處于 AB段,為了確保碟簧內(nèi)應(yīng)力不致過(guò)大,同時(shí)考慮到冷擊的次數(shù)有限,采用構(gòu)造措施使載荷達(dá)到 A 點(diǎn)( 此時(shí),碟簧變形 f =0. 6 h0) 后,再增加的載荷將全部轉(zhuǎn)移至由剛性嵌套柱承擔(dān),碟簧本身不再增加新的載荷。此時(shí),隔振器的載荷-變形曲線(xiàn)為豎直線(xiàn)AB。這樣既確保了碟簧的使用壽命,又保證了隔振器在意外情況下不會(huì)破壞。
以上就是廈門(mén)力常彈簧有限公司給大家整理“碟簧在鍛錘基礎(chǔ)隔振改造中的如何應(yīng)用?”的相關(guān)內(nèi)容，如果大家還有更多關(guān)于碟形彈簧,碟形彈簧,高溫碟形彈簧,碟形彈簧廠家,不銹鋼碟形彈簧,DIN6796碟墊等信息，可以關(guān)注廈門(mén)力常彈簧有限公司。電話(huà)：0592-5731967 手機(jī)號(hào)碼:13110927848.