[其他]一种新型的预应力钢丝缠绕承载机架

说明书

预应力钢丝缠绕承载机架属于重型机械领域。

瑞典的两家公司推出的预应力钢丝缠绕机架广泛应用于该两公司生产的各式液压机中，它们享有专利保护，见英国专利788891，美国专利〔19〕3783775、3781202、3931728。此种机架由上，下半圆梁、立柱经钢丝缠绕预紧而成一个整体。由于该机架只有垂直（轴向）方向的预紧力，只能提供轴向预紧保护，因而只适用于以中心载荷为主的机架。苏联某研究所为了将上述机架应用于承受较大偏心载荷（偏心载荷引起水平推力作用在机架立柱上），采取加大预紧系数，即用为工作载荷1.9～2.5倍的垂直预紧力来对机架预紧保护，以此来加强机架的“整体刚性”（抵抗垂直及水平推力的刚度），因而加重了机架的重量，浪费金属，技术经济指标不好。

本实用新型的目的在于不增加预紧系数（从而不增加机架重量）的前提下，提高机架承受偏心载荷的能力。

本实用新型将立柱两端伸入半圆梁内，并且使钢丝层对立柱两端产生作用力。这时钢丝层对机架立柱的垂直预紧保护力的一部分转化为水平预紧保护力，此水平预紧保护力可平衡偏心载荷引起的立柱水平推力。从而实现了对机架立柱的垂直和水平两个方向同时预紧，以承受偏心载荷。此外水平预紧保护力与垂直预紧保护力共同作用，可加强机架的“整体刚性”。

本新型机架由于有垂直和水平两个方向的预紧保护，因而适用于承受偏心载荷，而现有机架只有在极大地加大预紧系数的前提下，现有机架才能承受偏心载荷。

本新型机架的立柱及钢丝层的重量与现有机架的立柱及钢丝层重量之比为其预紧系数之比，即：

(W_柱)/(W′_柱) ＝ (W_丝)/(W′_丝) ＝ (η)/(η′)

上式中W_柱、W_丝、η分别为现有机架立柱重量，钢丝层重量和预紧系数。W′_柱，W′_丝及η′分别为新型机架立柱重量，钢丝层重量和预紧系数。

因为    η′＝1.2～1.5

η＝1.9～2.5

所以 (η)/(η′) ＝1.58～1.66

即可节省立柱和钢丝重量的37％～40％，从而可大大降低机架成本。

图1为本实用新型一新型的预应力钢丝缠绕承载机架的原理图。（1）为半圆梁、（2）是立柱，（3）是钢丝层。当立柱两端伸入半圆梁内，且使钢丝层对立柱两端产生作用力，则其对立柱的垂直预紧保护力的一部分转化为水平预紧保护力，以平衡由于偏心载荷引起的立柱水平推力（5）。而钢丝层对半圆梁的垂直预紧力平衡工作载荷的垂直推力（4）。

图1中伸入半圆梁的立柱两端的外侧可以加工成圆弧形，也可使其成为半圆梁的外圆周的一部分。立柱两端内侧与半圆梁相配合，则钢丝层对立柱两端即能施加预紧保护力。

在这种结构下，立柱两端作为半圆梁外圆周一部分的圆弧形部分，它所对应的中心角α（见图1），与偏心载荷的水平推力同垂直推力之比有关。可用下式进行计算：

垂直预紧关系式：

K＝η·〔cosα－μ·α·cosα－μ²（ (π)/2 －cosα－α·sinα）〕 （1）

水平预紧关系式：

（T₀＋ (Py·c)/(4（1＋c）) ）·〔sinα－μ（cosα＋α·sinα－1）〕

＝K₁·〔ξ· (Py·e)/(2H) ＋tgα·（Ny－ (Py)/(4（1＋c）) ）〕 （2）

选定K值（一般为1.1～1.2），μ及α值，则由（1）式可解出η值。

又T₀＝ (Py)/(i) ·η

求出T₀后，已知Py，C，ξ，H，e，由（2）式可求出K₁，若K₁＞2，则预紧设计成功。

以上各式中：

Py        为额定工作载荷

μ        为钢丝层底与半圆梁间的摩擦系数，取0.2。

Ny        为半圆梁对立柱端面垂直压力的合力（一根立柱上）

K        为脱开预紧系数，是预紧时各立柱端面压力之和与工作载荷

之比，K＝ (Ny·i)/(Py) （i为机架立柱根数）

e        为偏心载荷的偏心距，由设计书给出

H        为动梁高度

ξ        与活动横梁结构有关的系数