履带起重机臂架间承压接头.pdf

产品·结构
工和截
Products and
第47卷第3期
ructures
总第509期
量带起重机槊间ほ餐
赵江平,周玉龙,胡本
徐工集团工程机械股份有限公司建设机械分公司
摘要设计一种主要用于承压工况下机械活动部件连接的承压接头,该承压接头通过承压区域端面的刚性接触来承受压
力,并将压力直接传递给后部连接端,将常用接头轴孔配合的曲面承載方式改変为平面承载,受力更均匀,可改善连接销轴
及接头的受力情况,避免应力集中现象,从而减小连接销轴的直径或强度,进而減小接头的尺す,降低接头的重量;承压接头
轴孔的大间隙配合设计,可降低绡轴孔及销轴的加工难度,且容易装配,可节省安装拆卸时间提高生产效率;实际应用表
明,使用该承压接头的履带起重机架系统,可降低架系统的外形尺寸,节约存放空间,降低运输成本,并可有效降低驚架
系统自身的重量,提高架系统起安全性及起重性能。
关键词:承压接头;大间隙配合;平面承載;端面承載
机械部件的活动连接,很多采用铰接连接。现有的接件的外形尺寸加大,重量增加,导致成本增加。而在某些
头连接方案,仅依靠销轴来承受并传递载荷,对销轴及接场合下,工作中接头主要承受压力,因此,需要设计一种
头的要求较高,由于销轴受力区域有限,且为曲面承载,主要承受压力,并可以承受一定拉力的连接接头,改善连
易产生受力不均匀、应力集中等现象。实际工程中为满足接销轴及接头的受力情况,并减小接头尺寸,降低连接销
强度要求通常将销轴直径做大,材质加强,这样会使结构轴的直径,从而减小结构件的外形尺寸。
作者简介:赵江平(1982-),男,江西彭泽人,工程师,硕土,研究方向:履带起重机
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产品·结构
Products and
Structures
1现有接头连接形式简介
现有用于两机械部件连接的接头形式主要有3种。
第一种为图1所示的普通接头,此种接头既可以承受压
力,也可以承受拉力;此种接头主要通过销轴来承受载
荷,并将载荷通过接头两侧的耳板传递到下一连接端,对
销轴及接头要求较高。第二种为图2所示叉形接头,通过
又头的弧形凹窝与叉套耳板的销轴相适应来承受压力,
仅适用于工作中单向受压的场合,此种接头主要通过销
轴来承受压力载荷,并将载荷通过接头两侧的耳板传递
到下一连接端,对销轴及接头要求较高,且被连接两部件
无固定连接。第三种为图3所示的法兰承压连接,主要用
于竖直方向且承受垂直载荷的工况。
图3法兰连接结构示意图
2承压接头设计
本文所设计的承压接头主要由承压单接头、承压双
接头和销轴组成,如图4、图5及图6所示。承压单接头
具有耳板,耳板上开有销轴孔,承压单接头耳板后端部
为平面结构,作为承压区域,后面有连接端;承压双接头
(a)连接状态
(b)打开状态
具有与承压单接头相适应的两侧耳板,耳板上开有销轴
孔,耳板前部为与承压单接头耳板后部平面区域相适应
图1薯通接头结构示意图
的平面结构,作为承压区域,耳板后部有连接端;通过对
承压单、双接头的承压平面区域进行加工,保证承压区
承压单接头
连接端
连接端
承压区域
(a)连接状态
(h)打开状态
销轴
承压双接头
图2叉形接头结构示意图
a)连接状态
b)打开状态
图4承压接头结构示意图
21J2016-3
第47卷第3期
总第509期
耳板
承压区城,为平面
图7曲面承載力分布图
接头通过承压端面的接触来承受压力,并通过承压区域
销轴孔
将力传递至下一连接端,将轴孔配合的曲面承载方式改
变为平面承载,受力更均匀(见图8);由于承压接触区域
图5永压双接头
较大,同等条件下可以降低应力,并可避免受力不均匀、
应力集中等现象的产生,从而改善接头的受力状况。
承压区域,为平面
耳板
图8平面承載力分布图
传统的连接接头依靠销轴来承受并传递载荷,会对
销轴孔
销轴产生较大的剪切应力,剪切应力是破坏销轴的主要
应力,实际工程中一般通过将销轴直径加大,材质加强的
图6承压单接头
方式加强销轴,这样会造成销轴重量增加,成本增加,销
域能够完全刚性接触;通过轴、孔的大间隙配合设计来实
轴直径增加也会引起接头尺寸增大;承压接头通过端部
承压来承受并传递载荷不会产生剪切应力,同时销轴不
现销轴不承压,而承压面先接触;销轴作为连接两部件的
再作为主要受力件,其受力状况得到大大改善,销轴直径
连接体,可以承受一定的拉力;工作中,承压双接头耳板
可以减小,重量及成本也会降低;同时,实际工程中接头
前部的平面承压区域与承压单接头耳板后端部的承压平的尺寸大小往往由销轴直径决定,由于销轴直径减小,接
面相接触,通过接触区城的刚性接触来承受压力,并通过
头尺寸可以相应减小,重量降低。
接头承压区域将力传递至下一连接端。销轴作为连接两
传统的接头连接仅依靠轴孔配合来承受并传递载
部件的连接体,不承受力或只承受较小的力。
荷,对销轴及销轴孔的配合精度要求较高,销轴及销轴孔
的加工难度较大,导致成本增加,同时配合精度高引起装
3对比分析
配较困难;承压接头的轴孔为大间隙配合,可降低销轴孔
传统的连接接头依靠销轴来承受载荷并传递载荷
及销轴的加工难度,且容易装配,可节省安装拆卸时间,
承载方式为曲面承载,如图7所示,由于销轴受力区域有
提高生产效率。
限,同等条件下产生的应力较大,且受力不均匀,易引起
以成功应用于某型履带式起重机臂架系统的承压接
应力集中等现象的产生,对销轴及接头的要求较高;承压头为例(图9和图10为实物照片),相同工况下,应用
2016-3工「3