一種減振爬梯在壓力機中的應用

張漾

摘要：本文以機械壓力機振動危害為出發點，分析了振動產生的原因，給出了機械壓力機爬梯的一般結構形式，及各個結構形式的優缺點。基于機械壓力機爬梯因振動危害在設計中的不足，設計了一種減振爬梯結構，并闡述了爬梯的減振原理，并分析和論證了這種減振爬梯的可行性。

關鍵詞：機械壓力機；爬梯減振結構；柔性連接

隨著制造業的飛速發展，機械壓力機在現代生產中的應用越來越廣泛。機械壓力機主要由橫梁、主傳動系統、離合器和制動器、滑塊和滑塊調整機構、立柱、底座、移動工作臺和氣墊以及氣動、液壓和潤滑系統及電氣系統組成。考慮機械壓力機安裝、調試和后期的維修等因素，在單臺壓機和整線壓機上均需主爬梯。主爬梯起始于工作地面到橫梁平臺，即為地面到橫梁平臺的通道，在壓機的設計中尤為重要。

同時，機械壓力機在工作中，回轉體及往復運動部件的不均衡、沖壓過程中克服鈑金件變形力和回彈力、壓機在啟動和停機時克服的摩擦力和離合器的結合與脫開使滑塊加速或減速所產生的慣性力等，均會產生強烈的振動[1-2]。從這層面上講，壓機主爬梯是連接動（壓機振動）與靜（地基）的橋梁。而壓機的振動不僅會影響壓力機的精度和工作效率，從而產生噪聲，且對機床本身也會出現螺栓松動、零件損壞、電氣元件失效、模具異常磨損等不良現象。因此，在機械壓力機的主爬梯的設計中，應充分考慮壓機的振動對主爬梯的影響。

本文給出一種結構，考慮壓力機的振動激勵，采用近似柔性連接結構，完成主爬梯的結構的設計。結構設計較以前的爬梯，可靠而穩固。

一、主爬梯常用的設計方法和種類

查規范[3]，大型設備用爬梯均為鋼梯，機械壓力機上用鋼梯從結構形式上可分為普通直爬梯、斜爬梯和旋轉爬梯。

從鋼梯的結構形式來看，直爬梯結構簡單，生產用料較少，因此成本較低，但此種形式的鋼梯不易于后期維護人員攀爬，也不易攜帶較多、較重物資等，同時每次攀爬人數也不易較多。斜爬梯和旋轉梯子均能彌補直爬梯的不足，從結構上講，斜爬梯占地面積較大，每一級踏板的腳踏面積相同，每一級臺階高度大小設計靈活；旋轉爬梯占地面積相應較小，結構較復雜，加工生產較難，由于梯子螺旋上升，每一級的踏板面積也一致，但踏板兩端大小設計不能相同，旋轉梯子的踏板個數和高度需要經過精確的計算，才能使梯子入口和出口的方位與用戶預期相同。

綜合考慮，在考慮低成本時，可優先考慮選用直爬梯；否則，可以選用斜爬梯和旋轉爬梯，在有足夠放置空間下，可優選選用斜爬梯。斜爬梯和旋轉梯均是連接地面與壓機，在設計中均需考慮壓機的振動，本文基于此出發點給出一種新的減振結構。

二、斜爬梯的減振結構

（一）減振結構（見圖1-3）

1-地面，2- 下部圍欄，3- 護欄，4- 臺座，5- 踏板，6- 壓機上平臺，7- 連接塊，8-壓塊，9- 螺母，10- 墊圈，11- 連接板，12-螺栓，13- 聚氨酯塊，14- 上部圍欄，15- 支撐板，16- 止推板，17- 螺釘和墊圈

如圖1，減振爬梯分為兩段，下部與地面（1）通過膨脹螺栓固連，上部柔性連接在壓機上平臺（6）上，其主體結構主要由圍欄（2和14）、護欄（3）、踏板（5）和臺座（4）組成。

如圖2，減振爬梯上端通過連接板（11）焊接于壓機上平臺（6）上，上部圍欄（14）為焊接體，共2件，在圖3中截面圖中成T字型，連接塊（7）和壓塊（8）通過螺釘連接，螺釘穿過上部圍欄（14）上光孔，壓塊（8）和連接板（11）上光孔通過螺栓連接，并配有開口銷，上部圍欄（14）和連接板（11）間配有聚氨酯塊（13）；

如圖3，減振爬梯上部圍欄（14）下端修大圓弧，通過螺釘（17）將臺座（4）、支撐板（15）和上部圍欄（14）連接起來，螺釘可在支撐板（15）上長圓孔上活動，并配有止推板（16）防止上部圍欄（14）攢動。

（二）抗振原理

從結構來看，若垂直地面方向定位Z軸，兩圍板方向為X軸，另一方向為Y軸，在壓機垂直地面振動時，斜爬梯的上段在螺栓（12）處可以轉動，并可通過聚氨酯塊（13）軟連接，同時壓機爬梯的上部圍欄（14）下端的連接采用螺栓在長圓孔中滑動形式，保證了壓機在Z軸和X軸方向上振動的有效吸收。在壓機晃動時，在Y軸方向上的位移量可以通過圍板（14）、連接板（11）和螺栓（12）的連接間隙來吸收。

因此，通過爬梯上部圍欄上端的螺栓的轉動和聚氨酷塊的軟連接，同時爬梯上部圍欄下端修大圓弧，以及支撐板上的長圓孔，使得上部圍欄能夠在一定范圍內微動，有效消除了壓機振動帶來的松動。本結構采用近柔性連接，提高了爬梯的可靠性，延長了爬梯的壽命，同時給生產降低了安全隱患。

（三）新結構的應用可行性論證

查相關資料[4-5]，機械壓力機在有隔振墊時，基礎最大振幅由原來的0.125mm下降到0.007mm，同時壓機機身上最大振幅由0.096mm增加為1.05mm。因此可知，在壓機振動過程中，空間Z軸（如上給出）上的位移量約為1-2mm左右，在其它兩方向上振動量相對較小。

從本文中新的爬梯結構中可以看出，螺栓的轉動和聚氨酯塊的變形量以及螺栓連接的軸向間隙能在此振動位移量下保證爬梯不被損毀，同時保證此過程中不會對地面產生較大的激勵和沖擊。滿足了設計減振的要求。

三、總結

在機械壓力機的振動和晃動的過程中，圍欄與壓機連接處螺栓的轉動和聚氨酯塊的軟連接，及圍欄下端與支撐板連接用螺栓能在長圓孔中滑動，使得上部圍欄能夠在一定范圍內微動，同時螺栓在連接時軸向上存在間隙，保證在空間三軸內的位移量均能吸收，有效控制了壓機運動中爬梯對地面的激勵。此外，本文爬梯的結構形式可供后續減振爬梯設計參考。

參考文獻：

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[5]黃菊花，揭小平，楊國泰.J36-25oB壓機隔振安裝的有限元動力分析[J].江西工業大學學報，1992（4）：144-151.