碟簧在锻锤基础隔振改造中的应用

　　锻锤基础历来都是采用砧座下设置硬质垫木的安装方式。锻锤工作时,由于砧座下垫木层刚度很大,高达800kN/mm²以上,砧座动量激发的动压力无法得以有效衰减,沿垫木、基础、地基向四周传播,造成地面强烈振动。减小地面振动的有效途径是在砧座与基础之间设置刚度相对较小的弹性元件和适当阻尼值的阻尼元件代替垫木,利用弹性元件的变形将砧座的动量转变为弹性能,使作用于基础的动压得以有效衰减。但由于砧座与基础底板之间空间尺寸有限,以M132A自由锻锤1t为例,竖向空间尺寸仅37cm,如采用圆柱弹簧隔振,空间尺寸难以满足要求;采用橡胶块隔振,则因橡胶老化现象比较严重,有效使用寿命过短。为此,我校研制成以碟簧为主要元件的锻锤隔振器(图1),并应用于湖南长岭炼油厂M132A自由锻锤基础的隔振改造。

　　该锻锤隔振改造前,锤击后测得基础位移118mm,基础加速度1.8g。隔振改造后,基础位移减少87%,基础加速降低94%,隔振效果十分显著,见表1所示。

　　一、碟簧参数选择

　　单个碟簧在锻锤隔振基础中,承受主要外荷载，并提供阻尼,碟簧剖面见图2。

　　锻锤隔振基础中采用的碟簧应按荷载与变形关系、荷载大小、结构尺寸等要求进行选择。以下一些参数的确定是重要的。

　　1.C值的选择(C=D/d)

　　碟簧单位体积作功能力与C值有关,一般在CU1.7时,作功能力最大。因此,设计用于锻锤隔振器的碟簧时,可取C=1.6~2.5。C值对碟簧刚度特性曲线也有很大影响,C值越大,碟簧刚度越小。

　　综合上述因素,一般可取

　　2.比值h0/δ的选择

　　碟簧净高h0与厚度D的比值h0/δ变化时,碟簧载荷)变形曲线,将随之改变。

　　当h0δ/U0.4时,P-f特性曲线近于直线,变形随负荷增大而呈线性增长。

　　当P-f特性曲线近于直线,变形随负荷增大而呈线性增长。

　　当P-f特性曲线近于直线,变形随负荷增大而呈线性增长。

　　当特性曲线有转折点。以h0/δ=1.8为例,当f=0.6h0,负荷达最大值,当f>0.6h0时,随着变形增大,负荷反而减小,出现所谓“负刚度”特性。这种“负刚度”和“零刚度”特性容易造成碟簧突然压平、折断。

　　锻锤隔振基础中,碟簧不能出现“零刚度”或“负刚度”特性,否则砧座位移将无法控制,呈现不稳定状态。为防止“零刚度”及“负刚度”特性出现,h0/δ不应大于1.3。

　　3.变形值f的选择

　　碟簧具有变刚度特性,随着f/h0比值增大,变刚度特性渐趋突出,为保证隔振器平稳工作并具有足够安全性,变形值f不宜大于0.6h0,而且,如选用60Si2MnA或50CrVA钢材制造的碟簧,当f≤0.6h0时,其静强度也必然满足,不需校验静强度。