为避免液压柱塞式底盖机内的碟形弹簧在变载荷的作用下发生低频振动现象,以碟簧为研究对象,利用物理试验及振动力学理论进行碟簧静态特性和模态分析。结果表明:摩擦阻尼是促使碟簧载荷-位移特性曲线形成滞回区的主要因素;有预紧力的碟簧要比无预紧力的碟簧刚度要大,且预紧力越大碟簧刚度越大;复合组合型式受摩擦阻尼影响,其主振型变得复杂出现曲面振动,且同阶固有频率数值是其他组合型式中最大的;因此采用复合组合型式可以有效提高固有频率,避免低频共振现象发生,为碟簧组的使用及优化设计提供了参考。

为了使液压顶紧器中的碟形弹簧在有限空间内能够为密封垫提供足够的密封力,保证良好的密封性能,根据GB/T 1972—2005从碟簧的自由高度、变形量、使用空间等因素确定满足使用要求的碟簧系列和复合碟簧组合型式,并利用ANSYS对碟簧组进行应力分析及线性化应力强度校核。最终确定A系列碟簧在并联碟簧数为6片、串联碟簧组数为5组时,是该使用条件下复合碟簧组合型式中综合性能最佳的。

为保证液压顶紧器能够提供足够的密封力,以液压顶紧器中碟形弹簧(碟簧)为研究对象,依据GB/T 1972—2005标准中的碟簧尺寸规格确定A系列碟簧组在自由高度等方面优于B、C系列;利用试验得到A系列碟簧载荷-位移特性曲线,发现碟簧在接近压平状态的80%时由于在载荷作用下截面发生弯曲其位移出现急剧增加现象,且具有正刚度;之后使用ANSYS软件对不同复合组合型式进行研究,获得碟簧组应力分布规律,碟簧组最大应力位于上表面内孔承受载荷作用处;最后对符合使用条件的不同组合型式进行应力线性化评定分析。经过综合分析,最终确定当碟簧6片叠合为一组、5组对合时是不同组合型式中综合性能最佳的,可在3600 kN密封力下安全使用。

为避免液压柱塞式底盖机顶紧器碟簧长期在交变载荷作用下发生纵向振动和结构损坏,结合工程实际,以顶紧器碟簧组为研究对象,利用物理试验及振动力学理论,得到碟簧不同组合型式的载荷-位移特性曲线、动静刚度比,从而确定合适的碟簧组合型式;之后进行谐响应分析,得到响应频率-振幅曲线。结果表明:摩擦阻尼是促使碟簧载荷位移特性曲线形成滞回区的主要因素,在载荷比较小时曲线接近线性,随着载荷的加大,曲线会呈现非线性特性;顶紧器动静刚度比随