机械压力机设计中的缺陷与改进

罗展鹏

（广东锻压机床厂有限公司）

摘要：机械的压力机是机械运作的一个重要结构，主要对机械运行压力进行供给。机械实际运行过程中，一旦压力控制出现问题，就很难保证产品生产的精准度，降低产品标准。因此，一定要对机械压力机设计引起重视，采用科学的设计方法，解决日常设计中存在的缺陷，提高压力机设计的合理性，保持机械的良好运作，提高产品生产的精准度。

关键词：机械压力机；压力机设计；设计缺陷；设计改进

中国的机械生产和制造水平还处在初级阶段，很多机械的生产水平都得到精度要求。就目前的机械设计实况来看，我国机械压力机设计还存在很多的缺陷，严重的影响到了机械的使用，减低了产品的生产制造精度。在本文当中，笔者将重点对机械压力机设计中的缺陷进行分析，并提出具体的改进措施，进一步提高机械的生产制造水准，促进我国制造行业的发展。

一、 机械压力机设计缺陷及对应的改进措施

（一） 压力机曲轴支撑设计缺陷与改进对策

传统压力机的曲轴支撑设计一般是被完全固定的，两端都被完全固定的情况下，不利于对曲轴进行灵活调整，一旦压力机时间过长，曲轴受到严重的磨损，就难以对其进行调整，机械生产的产品精度句更加难以提升。

改进对策：机械长时间运动之后，轴和相应的轴承相互摩擦就会产生大量的热量，此时，轴与轴承可能会发生膨胀，因此，这里可以采用一段固定，另一端不固定的曲轴支撑设计方法，保持另一个轴承有一定的伸缩空间。同理，考虑温度上升和轴承膨胀的影响，需要限定一端曲轴轴承的位置，其它的轴和轴承则统统采取灵活的设计方法，保留一定的轴向活动空间，以便于升温膨胀情况下，轴承可以自由伸缩。这样的设计方法更为灵活，对应了曲轴的实际工作情况。

（二） 曲轴结构应力设计

缺陷分析：该设计方法下，曲轴的应力过于集中，尤其在曲柄和曲轴连接两侧位置，应力较大，应力分布不均匀，过于集中，就会导致曲轴结构不稳，时常出现过度负载情况，尤其是在高压运行情况下，压力机曲轴很可能出现结构变形或者断裂、裂纹等情况，造成压力机提前报废，降低压力机的使用寿命，这对整个机械的产品加工精度也是存在十分严重的影响的。

改进对策：改善曲轴结构，让应力可以均匀分布，首先，可以从降低曲轴自重入手，采用较为简单的结构设计，并去除一些不必要的结构，这样就可以很大程度的降低曲轴的自重，并改善其旋转惯性；同时，保持应力平坦化，這种圆弧形的过渡对于消除后期的热加工应力也是十分有利的。

（三） 滑动轴承轴瓦设计

原来轴承轴瓦设计没有采用的固定的设计方法，滑动轴承的轴瓦轴向、周向都应实施了固定设计。但是实际的设计是在轴座上安装了固定元件，这样的结构设计会使得轴瓦的取出和放入非常困难。

改进对策：在轴承上设计一个防止轴承转动的固定元件，最好在轴承盖上安装一个定位销，定位销的安装并不会对轴承的正常运动造成影响，但是十分方便取出和安装轴瓦，对于轴瓦的更换和维护比较有利。

（四） 平衡器活塞杆结构设计

缺陷分析：平衡器活塞杆是压力机气缸中的一个重要结构，传统的活塞杆结构设计一般采用图4a中的设计方法，其结构比较紧凑，采用的是密封效果教好的O形橡胶圈密封。这种平衡器活塞杆结构虽然体积小，占据的空间不大，密封效果也比较理想，但是压力机使用不长时间之后，活塞机会出现漏气问题。其主要原因在于活塞杆结构性能不佳，活塞杆所采用的尺寸与连接螺纹一致，均是一样的公称尺寸，但是O型橡胶圈内径均存在较大的负偏差，这是为了保障橡胶圈的密封性而设计的，橡胶圈较大的内径差和活塞杆的螺纹设计形成了矛盾，在安全密封圈的过程中，经常会出现内径摩擦，所以，在活塞杆使用一段时间之后，这样的摩擦损伤会逐渐扩大，最终导致漏风，这将严重的影响到气缸的正常运行。

改进对策：缩小连接螺纹的尺寸，务必要使使其小于活塞杆的尺寸，在安全橡胶圈的时候，要小心谨慎，注意不要让橡胶圈被螺纹擦伤。此外，O型橡胶圈密封通过的位置都要采用圆弧设计，而不是尖角设计，最大限度的降低橡胶圈为擦伤的可能性。

（五） 大齿轮齿圈与轮毂设计

传统的大齿轮齿圈与轮毂在结合面的位置设置了一个定位销，定位销的加装会严重的破坏大齿轮齿圈与轮毂结合面的应力结构，使得大齿轮齿圈与轮毂无法有效的结合。

改进对策：取消结合面定位销的设计，让过盈配合连接自然依赖结合面的挤压应力进行全面结合，保持结合面的应力结构合理。

（六） 人字齿轮齿向设计

缺陷分析：传统的人字齿轮齿向设计没有中间的退刀槽，这种情况下，润滑剂就无法顺利达到指定位置，而是可能会被挤压到人字齿的转角位置。

改进对策：为了让润滑剂在啮合时将不会对推向人字齿的转角处，那么，在设计人字齿轮齿的方向时，要使齿在啮合时，先让人字齿转角处的齿部开始进行啮合，这样一来，润滑油就不会流向转角处，而是从中间位置向两端流出，让齿轮可以得到充分的润滑。

（七）风包支腿垫板结构设计

缺陷分析：所采用的垫板是四角形的，这种垫板焊接在壳体上虽然能够起到一定的降低荷载的作用，但是垫板的应力结构极为不合理，大部分的应力都集中在四个角的位置，使用一段时间之后，垫板就会出现破损，需要反复的进行更换。另外，容器在使用中，由于支脚还需要承受来自于配管伸缩产生的外力和风力引起的外力，所以垫板更需要有良好的支撑力，但是四角结构的垫板由于应力结构不合理，是达不到这一要求的，过大的压力会进一步加快垫板的破损。

改进对策：圆弧形的垫板应力结构分布均匀合理，应采用圆弧形的垫板。

（八）风包支腿底板结构

缺陷分析：传统的风包支腿底板采用的统一的结构设计，这种结构下容器无法自由伸缩，使用不方便。

改进对策：卧式容器都设计了两个支腿，以保持容器的平衡，可以将其中一个支腿的底脚螺孔设计成成长圆形的结构，这样一来，容器就可以自由进行伸缩。同理，容器进行伸缩时，相应的管子也应当具备伸缩功能，随容器的伸缩进行调节，所以，需要在管子上配置伸缩器，保持容器伸缩与管子的一致性。

（九）压力机底座焊接结构设计

缺陷分析：作为主要承力构件的前后纵向板被横向钢板隔断，焊缝一般留在在横板厚度较大的位置，这样，焊缝处的应力就会远远的高于其它位置，焊缝本身就是结构不稳的位置，如果应力分布再出现不均，就易产生层状撕裂，所以应避免采用这种方法。

改进对策：采用结构设计，结构简单，焊缝受力小。

结束语：

机械压力机的设计应当考虑机械和压力机实际的运行状况进行，包括实际的受力情况、负载情况和结构需求。只有符合实际情况的设计才是合理的压力机结构设计。

参考文献：

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