一种减振爬梯在压力机中的应用

张漾

摘要：本文以机械压力机振动危害为出发点，分析了振动产生的原因，给出了机械压力机爬梯的一般结构形式，及各个结构形式的优缺点。基于机械压力机爬梯因振动危害在设计中的不足，设计了一种减振爬梯结构，并阐述了爬梯的减振原理，并分析和论证了这种减振爬梯的可行性。

关键词：机械压力机；爬梯减振结构；柔性连接

随着制造业的飞速发展，机械压力机在现代生产中的应用越来越广泛。机械压力机主要由横梁、主传动系统、离合器和制动器、滑块和滑块调整机构、立柱、底座、移动工作台和气垫以及气动、液压和润滑系统及电气系统组成。考虑机械压力机安装、调试和后期的维修等因素，在单台压机和整线压机上均需主爬梯。主爬梯起始于工作地面到横梁平台，即为地面到横梁平台的通道，在压机的设计中尤为重要。

同时，机械压力机在工作中，回转体及往复运动部件的不均衡、冲压过程中克服钣金件变形力和回弹力、压机在启动和停机时克服的摩擦力和离合器的结合与脱开使滑块加速或减速所产生的惯性力等，均会产生强烈的振动[1-2]。从这层面上讲，压机主爬梯是连接动（压机振动）与静（地基）的桥梁。而压机的振动不仅会影响压力机的精度和工作效率，从而产生噪声，且对机床本身也会出现螺栓松动、零件损坏、电气元件失效、模具异常磨损等不良现象。因此，在机械压力机的主爬梯的设计中，应充分考虑压机的振动对主爬梯的影响。

本文給出一种结构，考虑压力机的振动激励，采用近似柔性连接结构，完成主爬梯的结构的设计。结构设计较以前的爬梯，可靠而稳固。

一、主爬梯常用的设计方法和种类

查规范[3]，大型设备用爬梯均为钢梯，机械压力机上用钢梯从结构形式上可分为普通直爬梯、斜爬梯和旋转爬梯。

从钢梯的结构形式来看，直爬梯结构简单，生产用料较少，因此成本较低，但此种形式的钢梯不易于后期维护人员攀爬，也不易携带较多、较重物资等，同时每次攀爬人数也不易较多。斜爬梯和旋转梯子均能弥补直爬梯的不足，从结构上讲，斜爬梯占地面积较大，每一级踏板的脚踏面积相同，每一级台阶高度大小设计灵活；旋转爬梯占地面积相应较小，结构较复杂，加工生产较难，由于梯子螺旋上升，每一级的踏板面积也一致，但踏板两端大小设计不能相同，旋转梯子的踏板个数和高度需要经过精确的计算，才能使梯子入口和出口的方位与用户预期相同。

综合考虑，在考虑低成本时，可优先考虑选用直爬梯；否则，可以选用斜爬梯和旋转爬梯，在有足够放置空间下，可优选选用斜爬梯。斜爬梯和旋转梯均是连接地面与压机，在设计中均需考虑压机的振动，本文基于此出发点给出一种新的减振结构。

二、斜爬梯的减振结构

（一）减振结构（见图1-3）

1-地面，2- 下部围栏，3- 护栏，4- 台座，5- 踏板，6- 压机上平台，7- 连接块，8-压块，9- 螺母，10- 垫圈，11- 连接板，12-螺栓，13- 聚氨酯块，14- 上部围栏，15- 支撑板，16- 止推板，17- 螺钉和垫圈

如图1，减振爬梯分为两段，下部与地面（1）通过膨胀螺栓固连，上部柔性连接在压机上平台（6）上，其主体结构主要由围栏（2和14）、护栏（3）、踏板（5）和台座（4）组成。

如图2，减振爬梯上端通过连接板（11）焊接于压机上平台（6）上，上部围栏（14）为焊接体，共2件，在图3中截面图中成T字型，连接块（7）和压块（8）通过螺钉连接，螺钉穿过上部围栏（14）上光孔，压块（8）和连接板（11）上光孔通过螺栓连接，并配有开口销，上部围栏（14）和连接板（11）间配有聚氨酯块（13）；

如图3，减振爬梯上部围栏（14）下端修大圆弧，通过螺钉（17）将台座（4）、支撑板（15）和上部围栏（14）连接起来，螺钉可在支撑板（15）上长圆孔上活动，并配有止推板（16）防止上部围栏（14）攒动。

（二）抗振原理

从结构来看，若垂直地面方向定位Z轴，两围板方向为X轴，另一方向为Y轴，在压机垂直地面振动时，斜爬梯的上段在螺栓（12）处可以转动，并可通过聚氨酯块（13）软连接，同时压机爬梯的上部围栏（14）下端的连接采用螺栓在长圆孔中滑动形式，保证了压机在Z轴和X轴方向上振动的有效吸收。在压机晃动时，在Y轴方向上的位移量可以通过围板（14）、连接板（11）和螺栓（12）的连接间隙来吸收。

因此，通过爬梯上部围栏上端的螺栓的转动和聚氨酷块的软连接，同时爬梯上部围栏下端修大圆弧，以及支撑板上的长圆孔，使得上部围栏能够在一定范围内微动，有效消除了压机振动带来的松动。本结构采用近柔性连接，提高了爬梯的可靠性，延长了爬梯的寿命，同时给生产降低了安全隐患。

（三）新结构的应用可行性论证

查相关资料[4-5]，机械压力机在有隔振垫时，基础最大振幅由原来的0.125mm下降到0.007mm，同时压机机身上最大振幅由0.096mm增加为1.05mm。因此可知，在压机振动过程中，空间Z轴（如上给出）上的位移量约为1-2mm左右，在其它两方向上振动量相对较小。

从本文中新的爬梯结构中可以看出，螺栓的转动和聚氨酯块的变形量以及螺栓连接的轴向间隙能在此振动位移量下保证爬梯不被损毁，同时保证此过程中不会对地面产生较大的激励和冲击。满足了设计减振的要求。

三、总结

在机械压力机的振动和晃动的过程中，围栏与压机连接处螺栓的转动和聚氨酯块的软连接，及围栏下端与支撑板连接用螺栓能在长圆孔中滑动，使得上部围栏能够在一定范围内微动，同时螺栓在连接时轴向上存在间隙，保证在空间三轴内的位移量均能吸收，有效控制了压机运动中爬梯对地面的激励。此外，本文爬梯的结构形式可供后续减振爬梯设计参考。

参考文献：

[1]尤少君.压力机振动成因的探究与共振的改善[J].机械研究与应用，2014，27（6）：50-51.

[2]杨先健，战嘉恺，邵斌，等.大型压力机的振动与隔振问题[J].工程建设与设计，2003（8）：14-16.

[3] GJBT 573，《钢梯》[S].2002，186.

[4]黄菊花.4大梁压机振动扰力分析及隔振装置设计[D].南昌大学，1993，5.

[5]黄菊花，揭小平，杨国泰.J36-25oB压机隔振安装的有限元动力分析[J].江西工业大学学报，1992（4）：144-151.