Page 120 - 《橡塑技术与装备》2025年11期

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

者冷装法。横梁作为机械式硫化机主传动的主要构件，
在冷模合模过程中面板承受向上的载荷，端轴承受连
杆因弹性变形而产生的拉力。

1— 端轴； 2— 端板； 3— 筋板； 4— 内加强板； 5— 中撑板； 6— 面板；
7— 顶板 ； 8— 底板 ； 9— 腹板 ； 10— 竖板
图 3 横梁模型（隐藏腹板）
2.1 材料参数
图 2 横梁受力简图
横梁整体为焊接件，与端轴过盈配合 ；横梁中除
表 1 各参数数值 了内加强板和端板材质为 Q355B，其余均为 Q235B，
项目 代号 数值 端轴采用 45 钢，其各材质基本参数数值见表 2。
合模力 /N Q 4 300 000×2
端轴铰支点到模型中心距离 /mm L 1 1 236 表 2 材料参数
两模型中心之间距离 /mm L 2 1 696 项目 Q235B Q355B 45
两端端轴铰支点之间距离 /mm L 4 168 弹性模量 /MPa 200 000 212 000 209 000
材料弹性模量（1）/MPa E 200 000 泊松比 /% 0.3 0.31 0.269
材料剪切模量（1）/MPa G 79 000 屈服强度 /MPa 235 355 275
梁的截面积 /mm 2 A 183 170
梁的侧板截面积 /mm 2 A web 75 904 2.2 有限元模型
形式系数 /% α s 2.413
惯性矩 /mm 4 J 33 942 835 777 连接的设定 ：由于横梁整体为焊接件，为简化计
中间截面宽度 /mm B 768 算此处设定横梁各零件绑定约束，去除焊缝建模，忽
中间空心截面宽度 /mm b 655
中间截面高度 /mm H 1 250 略焊缝影响。端轴与横梁为过盈配合，此处设定端轴
中间空心截面高度 /mm h 1 186 与端板、端轴与内加强板、以及端轴与中撑板为摩擦
注 ：（1）横梁焊接件大部分材料为 Q235B，此处数值指的是
连接，摩擦系数都为 0.1 ；同时设定端轴与端板单边
Q235B 对应数值
过盈量为 0.115 mm，端轴与内加强板单边过盈量为
将表 1 中各数值带入式（1）中，得到梁中点最大
0.1 mm，端轴与中撑板单边过盈量为 0.1 mm。
挠度 y max =2.387 1 mm。
边界条件 ：由于横梁在合模力工况下是对称模
根据华南工学院橡胶机械教研组 1978 年编制的
型，为了节约计算资源，提升计算效率，建立横梁
《橡胶机械设计 轮胎定型硫化机》有横梁中点最大挠
一半模型，如图 4 为建立的有限元模型。在对称面
度公式见式（2）：
施加对称边界条件无摩擦约束，在面板施加最大合
y max =QL 1 /（24EJ）(3L 2 +8L 1 2+12L 1 L 2 ) [11] （2）
2
模力 4 300 000 N，端轴与连杆连接处施加圆柱约束
将表 1 中各数值带入式（2）中，得到横梁中点最
约束径向自由度，在面板开孔处施加圆柱约束并约束
大挠度 y ma =1.5 mm。
径向和切向自由度。
2.3 分析结果
2 有限元分析 位移值作为有限元静力分析中直接计算值，相对
建立横梁与端轴的三维模型，图 3 为横梁模型（隐
于应力与应变间接得到而更为精确，并且位移值没有
藏腹板），横梁整体为焊接件，主要由 Q235B 钢材焊
应力奇异性等数值问题，所以位移是有限元结构计算
接而成，包括顶板、底板、面板、左右端板、前后腹板、
中良好的数值结果。本文研究横梁挠度问题，最大位
中撑板、内加强板等组成。端轴与横梁之间采用过盈 [12]
移值在横梁顶板的中间位置 ，因此只需取横梁顶板
连接，不同工艺之间有采用压装法，也有采用热装或
位移竖直方向结果即可，见图 5 为横梁顶板位移云图，

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