一种晾板架及其设计方法与流程

1.本发明涉及一种晾板架，具体的为一种晾板架及其设计方法。


背景技术：

2.如图1所示，为现有的一种晾板架的结构示意图。该晾板架包括机架1，所述机架1上设有链轮2和与链轮2啮合的链条3，链条3上设有连接板4，连接板4上安装托板架5。托板架5包括托梁6，托梁6上间隔设有托杆7，托杆7的两侧分别设有第一柔性垫8和弹簧组件，弹簧组件包括弹簧9，弹簧9上安装有第二柔性垫10。现有的晾板架虽然在一定程度上能够满足板材的支撑和输送要求，但是由于第一柔性垫8和第二柔性垫10会对板材施加力的作用，往往会导致板材表面出现压痕等缺陷。特别的，在对板材进行高温热处理过程中，由于温度升高，现有的适于常温下应用的晾板架会在板材表面留下压痕，导致经高温热处理后的板材质量不合格。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种晾板架及其设计方法，通过控制弹簧的弹性系数，从而避免在板材表面产生压痕等缺陷。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.本发明首先提出了一种晾板架，包括托板架，所述托板架上设有托梁，所述托梁上设有托杆，所述托杆的两侧分别设有第一弹簧组件和第二弹簧组件；所述第一弹簧组件包括第一弹簧，所述第一弹簧上安装有第一柔性垫；所述第二弹簧组件包括第二弹簧，所述第二弹簧上安装有第二柔性垫；所述第一弹簧和第二弹簧的弹性系数满足：
[0006][0007]
δl＝h1+h2+l1+l2+h-d
[0008]
δl＞0
[0009]
其中，k1表示第一弹簧的弹性系数；k2表示第二弹簧的弹性系数；s为第一柔性垫或第二柔性垫的表面积，且：当第一柔性垫的表面积s1大于第二柔性垫的表面积s2时，s＝s2；当第一柔性垫的表面积s1小于第二柔性垫的表面积s2时，s＝s1；当第一柔性垫的表面积s1等于第二柔性垫的表面积s2时，s＝s1或s＝s2；
[0010]
p0表示在设定温度和湿度条件下保持设定时间后，不会导致板材产生压痕的最大压强；δl表示弹簧的被压缩的长度；h1为第一柔性垫的厚度；h2为第二柔性垫的厚度；l1为第一弹簧在自由状态下的长度；l2为第二弹簧在自由状态下的长度；h为板材的厚度；d为分别设置在相邻两根托梁上的托杆之间的间距。
[0011]
进一步，所述托板架上设有用于支撑板材底面的支撑面13，为了使板材被稳定支撑在相邻两个托板架之间，则弹簧的弹性系数需满足：
[0012][0013]
其中：
[0014]
l1＝l1+l2+
…
+ln[0015][0016]
g表示板材的重量；h表示板材的高度；n表示第一弹簧和第二弹簧的数量；li表示第i 个对应设置的第一弹簧和第二弹簧的轴线与所述支撑面之间的距离，且i＝1,2,
…
,n。
[0017]
本发明还提出了一种如上所述晾板架的设计方法，包括如下步骤：
[0018]
1)将设定压强作用在板材表面，并使板材在设定温度和湿度条件下保持设定时间，而后检测板材表面压痕，得到使板材表面不产生压痕的最大压强p0；
[0019]
2)选择合适的第一柔性垫和第二柔性垫，设定弹簧在自由状态下的长度，使其满足δl＝h1+h2+l1+l2+h-d＞0；
[0020]
3)在板材表面不产生压痕的条件下，计算弹簧允许的最大弹性系数k
max
，即：
[0021][0022]
选用第一弹簧和第二弹簧的弹性系数，并满足：
[0023]
进一步，测量板材的重量和高度，在托板架上布置弹簧组件，利用板材的力平衡和力矩平衡条件求解得到使板材被稳定支撑所要求的弹簧系数k
min
，即：
[0024][0025]
其中，g表示板材的重量；h表示板材的高度；n表示第一弹簧和第二弹簧的数量；li表示第i个对应设置的第一弹簧和第二弹簧的轴线与所述支撑面之间的距离，且i＝1,2,
…
,n。
[0026]
本发明的有益效果在于：
[0027]
本发明的晾板架，利用使板材不产生压痕的最大压强来限定弹簧的弹性系数，从而得到可选用串联后的第一弹簧和第二弹簧的弹性系数的最大值，在第一弹簧和第二弹簧串联后的弹性系数小于等于求解得到的弹性系数的最大值的条件下，从而可以保证在设定温度和湿度条件保持设定的时间后，不会在板材表面产生压痕，能够确保板材的质量，避免在板材表面产生压痕等缺陷。
[0028]
在板材表面不产生压痕的条件下，为了避免板材在托板架之间晃动，则需要弹簧的弹性系数足够大，根据力矩平衡原理和力平衡原理，从而得到使板材不产生晃动时的第一弹簧和第二弹簧的弹簧系数之和的最小值，在选用的第一弹簧和第二弹簧的弹簧系数之和大于等于求解得到的弹性系数的最小值的条件下，可以确保板材在相邻两个托板架之间不会产生晃动。
附图说明
[0029]
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行
说明：
[0030]
图1为现有的一种晾板架的结构示意图；
[0031]
图2为图1的a详图；
[0032]
图3为本发明晾板架实施例的结构示意图；
[0033]
图4为图3的b详图；
[0034]
图5为相邻两个托板架的结构示意图；
[0035]
图6为在相邻两个托板架之间支撑有板材时的结构示意图；
[0036]
图7为板材产生扰动时的结构示意图。
具体实施方式
[0037]
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0038]
如图3所示，为本发明晾板架实施例的结构示意图。本实施例的晾板架，包括托板架5，所述托板架5上设有托梁6，所述托梁6上设有托杆7，所述托杆7的两侧分别设有第一弹簧组件和第二弹簧组件。具体的，所述第一弹簧组件包括第一弹簧11，所述第一弹簧11上安装有第一柔性垫8；所述第二弹簧组件包括第二弹簧12，所述第二弹簧12上安装有第二柔性垫10；所述第一弹簧11和第二弹簧12的弹性系数满足：
[0039][0040]
δl＝h1+h2+l1+l2+h-d
[0041]
δl＞0
[0042]
其中，k1表示第一弹簧11的弹性系数；k2表示第二弹簧12的弹性系数；s为第一柔性垫8或第二柔性垫10的表面积，且：当第一柔性垫的表面积s1大于第二柔性垫的表面积s2时， s＝s2；当第一柔性垫的表面积s1小于第二柔性垫的表面积s2时，s＝s1；当第一柔性垫的表面积s1等于第二柔性垫的表面积s2时，s＝s1或s＝s2；
[0043]
p0表示在设定温度和湿度条件下保持设定时间后，不会导致板材产生压痕的最大压强；δl表示弹簧的被压缩的长度；h1为第一柔性垫的厚度；h2为第二柔性垫的厚度；l1为第一弹簧在自由状态下的长度；l2为第二弹簧在自由状态下的长度；h为板材的厚度；d为分别设置在相邻两根托梁上的托杆之间的间距。
[0044]
具体的，第一弹簧11的压缩量δl1和第二弹簧12的压缩量δl2之和为：
[0045]
δl＝δl1+δl2＝h1+h2+l1+l2+h-d
[0046]
当第一弹簧11和第二弹簧12串联后的弹性系数k≤k
max
时，能够确保作用在板材表面的压强p≤p0，从而确保在设定温度和湿度条件下保持设定时间后，不会在板材表面产生压痕。其中：
[0047][0048]
第一弹簧11和第二弹簧12串联后的弹性系数为：
[0049]
[0050]
进一步，托板架5上设有用于支撑板材底面的支撑面13。首先假定板材支撑在相邻两个托板架5之间后会产生微小的扰动角度δθ，板材产生扰动的旋转轴为板材底面与支撑面11 之间的接触线。
[0051]
根据力平衡原理，板材14重力在垂直于板材表面的方向上的水平分力与弹簧对板材施加的力相等，即：
[0052]fg
＝fk[0053]
其中，fg为产生微小扰动时板材重力在垂直于板材表面方向上的分力；fk为产生微小扰动时弹簧对板材施加的弹力，且：
[0054]fg
＝g sinδθ≈gδθ
[0055]
假设板材朝向第一弹簧11所在的一侧产生微小扰动并继续压缩第一弹簧11，则有：
[0056][0057]
其中，g表示板材的重量；h表示板材的高度；n表示第一弹簧和第二弹簧的数量；li表示第i个对应设置的第一弹簧和第二弹簧的轴线与所述支撑面13之间的距离，且i＝1,2,
…
,n。
[0058]
根据力矩平衡原理，板材重力产生的力矩与弹簧对板材施加的力矩之间达到平衡，则：
[0059]
mg＝mk[0060]
其中，mg为板材重力产生的力矩，mk为所有弹簧组件对板材施加的力矩作用，且：
[0061][0062][0063]
联立上述等式，即可得到
[0064][0065]
其中：
[0066]
l1＝l1+l2+
…
+ln[0067][0068]
g表示板材的重量；h表示板材的高度；n表示第一弹簧和第二弹簧的数量；li表示第i 个对应设置的第一弹簧和第二弹簧的轴线与所述支撑面之间的距离，且i＝1,2,
…
,n。具体的，对应设置的第一弹簧和第二弹簧指分别设置在托杆两侧且同轴的第一弹簧和第二弹簧。
[0069]
根据板材的平衡原理可知，当弹簧对板材施加的力大于重力在垂直于板材表面方向上的分力，弹簧对板材施加的力矩大于重力产生的力矩时，板材被压紧贴合在第一柔性垫8上，不会产生扰动，即能够保证板材被稳定支撑在相邻两个托板架之间，如此，可以得到：
[0070][0071]
本实施例还提出了一种如上所述晾板架的设计方法，包括如下步骤：
[0072]
1)将设定压强作用在板材表面，并使板材在设定温度和湿度条件下保持设定时间，而后检测板材表面压痕，得到使板材表面不产生压痕的最大压强p0；
[0073]
2)选择合适的第一柔性垫和第二柔性垫，设定弹簧在自由状态下的长度，使其满足δl＝h1+h2+l1+l2+h-d＞0；
[0074]
3)在板材表面不产生压痕的条件下，计算弹簧允许的最大弹性系数k
max
，即：
[0075][0076]
选用第一弹簧和第二弹簧的弹性系数，并满足：
[0077]
进一步，测量板材的重量和高度，在托板架上布置弹簧组件，利用板材的力平衡和力矩平衡条件求解得到使板材被稳定支撑所要求的弹簧系数k
min
，即：
[0078][0079]
其中，g表示板材的重量；h表示板材的高度；n表示第一弹簧和第二弹簧的数量；li表示第i个对应设置的第一弹簧和第二弹簧的轴线与所述支撑面之间的距离，且i＝1,2,
…
,n。
[0080]
注：由于第一柔性垫8和第二柔性垫9的弹性系数远大于弹簧9的弹性系数，因此忽略第一柔性垫8和第二柔性垫9的弹性系数对弹簧9变形系数的影响。
[0081]
本发明所述“不产生压痕”指在设定温度和湿度条件下，利用压板对板材施加设定压强，保持该设定压强达到设定时间后，使压板离开板材，此时在板材的表面无肉眼可见的痕迹。
[0082]
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。