航空模鍛液壓機(jī)是為我國航空工業(yè)生產(chǎn)大型、關(guān)鍵鍛件的關(guān)鍵設(shè)備,其設(shè)計達(dá)到國際先進(jìn)水平。該壓機(jī)采用60MPa 泵直接傳動液壓系統(tǒng),壓制速度達(dá)到60mm/s,采用8缸同步平衡系統(tǒng),實時調(diào)節(jié)活動橫梁的水平精度,設(shè)計偏心距為200mm,在承受較大偏載時仍然可保證零部件的成形精度,為實現(xiàn)精密模鍛提供了保證。
機(jī)架是重型液壓機(jī)中最為重要的結(jié)構(gòu)部件,是巨大能量聚集、傳遞和釋放的載體,其設(shè)計的強(qiáng)度、剛度以及可靠性極為重要。400MN航空模鍛液壓機(jī)的機(jī)架采用拱形梁+墊梁的方式,拱梁和立柱分別被剖分為5個子件,整個機(jī)架共20個子件,單件的重量均在80t以下,大大減小了單件的重量和制造難度。各個子件之間的剖分面通過坎合化處理提高其坎合系數(shù),通過鋼絲施加強(qiáng)大的預(yù)應(yīng)力場將20個子件纏繞成為一個預(yù)應(yīng)力承載框架,該機(jī)架的重量為1400t 左右,若采用傳統(tǒng)制造方法,難度極大。采用“以小搏大”的預(yù)應(yīng)力剖分-坎合技術(shù)是制造該類重型承載機(jī)架的有效技術(shù)路線。
在我國首臺預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞剖分-坎合壓機(jī)——360MN垂直擠壓機(jī)中,僅對拱梁進(jìn)行了剖分-坎合,且僅分為3個子件,子件之間采用滾花處理形成坎合的多峰結(jié)構(gòu),。而立柱則采用分段鑄造,然后焊接為一個整體。這種結(jié)構(gòu)相對傳統(tǒng)的“三梁四柱”式壓機(jī),在制造難度上已經(jīng)大大降低,然而由于立柱為焊接整體結(jié)構(gòu),其重量仍然在200t以上。
為進(jìn)一步降低制造難度,在經(jīng)過充分論證,尤其是通過精確的數(shù)值計算之后,(對立柱剖分-坎合后的機(jī)架進(jìn)行有限元分析,對各種可能的狀態(tài),包括中心載荷、前后偏載、左右偏載等進(jìn)行計算),發(fā)現(xiàn)在坎合系數(shù)為0.3時,將拱梁和立柱分別剖分為5個子件,在強(qiáng)大的預(yù)應(yīng)力場作用下,壓機(jī)工作時不會發(fā)生剖分面上的錯移和分開,剖分- 坎合的機(jī)架與整體機(jī)架具有相同的變形協(xié)調(diào)性。偏載時,即使完全通過立柱導(dǎo)向承受側(cè)推力,坎合面仍然保持足夠的抗剪能力。360MN擠壓機(jī)的實踐和充分的理論分析為我國400MN 航空模鍛壓機(jī)的設(shè)計提供了科學(xué)的依據(jù),重型承 載機(jī)架的設(shè)計發(fā)展出了一條全新的技術(shù)路線。
對于剖分-坎合技術(shù)的認(rèn)識和應(yīng)用是一個在理論和實踐中不斷深化的過程,迄今為止,坎合技術(shù)已經(jīng)在重型機(jī)架、重型活動橫梁等液壓機(jī)的大型部件中獲得應(yīng)用。
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