钢丝缠绕机架的有限单元法计算和模型试验

一、概述钢丝缠绕预应力机架,是一种具有许多优点的新型机架,目前国内已经在各种类型的压机设计中开始采用。目前国内设计的缠绕机架,大多是由两个半圆梁和两根(或四根)立柱所组成,外面缠绕多层高强度预应力钢丝,如图1所示。     

钢丝缠绕机架的设计和计算

文中给出了钢丝缠绕机架的设计方法和钢丝层、半圆梁、立柱的计算方法。它适用于实心梁、空心梁、两柱结构、四柱结构等多种形式。     

瑞典卡包克斯公司的钢丝缠绕液压机

早在17世纪,缠绕技术已用来加强炮管。到19世纪,钢丝缠绕技术曾用于制造枪管;此后不断用于一些预应力工具和高压容器等。钢丝缠绕技术用于液压机是在20世30年代,有个叫柏拉顿的,设计制造了一台13200吨液压机,其机架的立柱和上下两端梁用钢丝缠绕,其机架内空间高度为0.8米,开档宽0.92米,前后进深0.6米。在当时,这样等级的压力机是很突出的;既使在现在,这也是一台吨位不算小的液压机。1950年     

预应力钢丝缠绕技术在锻造/挤压压机上的应用

探讨了预应力钢丝缠绕技术应用于锻造/挤压压机承载结构的关键因素——预应力钢丝的蠕变特性及其影响。基于对65Mn钢丝高应力低温蠕变的测量结果及预紧力损失计算,证明钢丝蠕变的影响主要集中在压机工作初期和立柱的局部区域,并可以通过增大预紧系数加以有效补偿。对世界第一台预应力钢丝缠绕25MN自由锻/快锻液压机的温度进行了分析和实地测量,钢丝实际工作温度只有50℃。     

126MN冷等静压机机架的设计与研究

等静压设备是对受压工件施加各向均匀静压力的压机，１２６ＭＮ冷等静压机机架为组合式结构，它由两个分离的立柱和两个半圆梁拼装后在其周围用预应力缠绕若干层高强度钢丝构成。机架计算中，采用预紧系数η＝０．９，比通常采用η＝１．１计算，使用的钢丝重量降低２６．６％。经压机机架预应力测试以及额定载荷和超载试验，证明装置无泄漏，钢丝缠绕机架的强度符合要求。自１９８９年９月投入使用以来，取得了一定的经济效益。     

钢丝缠绕液压机机架的有限元分析

建立了钢丝缠绕液压机机架的整体式和分开式的有限元模型,分析了该机架预紧状态、工作状态下的应力分布.与电测试验结果的比较表明:两个模型在半圆梁对称面处的应力分布无影响,但只有分开式机架能够预测出开缝压力.获得了预紧力从300kN～1130kN变化时,液压机开缝压力的变化规律.     

绕丝机架的计算方法

一、前言钢丝缠绕预应力机架是瑞典ASEA公司框架式绕丝高压容器的组成部分,它与传统的三梁四柱式和叠板式压机比较,具有结构紧凑、节约钢材、其关键零件立柱在预压缩应力下工作、安全可靠、疲劳寿命长等一系列独特的优点,因而近几年在我国得到发展。     

缠绕结构压力机的机架有限元分析

本文阐述了预应力缠绕结构压力机机架的特点。以进口的1800t钢丝缠绕式压机机架和太原重机厂制造的2500t钢丝缠绕式金刚石压机机架为例,作了比较详细的有限元分析,并与实测值进行了对比。这为结构设计提供了有参考价值的算例,为掌握这类机架的应力、应变规律提供了依据。最后指出了有待进一步探讨的两个问题。     

50MN预应力钢丝缠绕液压缸关键技术参数的确定

采用理论分析与有限元模拟相结合的方法对预应力钢丝缠绕液压缸关键技术参数进行了研究。将钢丝层简化为单层厚壁圆筒,建立1/4双层圆筒的平面应力轴对称有限元模型,钢丝层施加不同预紧力,得到外压随钢丝层厚度变化的曲线,可确定缠绕应力和钢丝层厚度。建立了参数化6层钢丝缠绕缸筒的1/4平面轴对称应力有限元模型,以不同预紧力递减增量进行遍历计算,以最终钢丝层对缸筒外壁压力的设计值为依据选择合适的钢丝层初始缠绕应力和预应力递减增量。最终确定了预应力钢丝缠绕缸筒关键技术参数,根据这些技术参数设计制造了内压为80 MPa的50 MN液压缸。     

12500 kN冷锻压力机机身结构的有限元分析

为了研究侧向力对压力机机身强度和刚度的影响,以北京机电研究所有限公司自主研发设计的CWEP12500 kN冷锻压力机为研究对象,针对其在工作过程中的受力特点,提出3种机身受力模型,运用ANSYS Workbench软件进行静力学分析,得到了3种加载方式下机身的应力和变形。结果表明,3种加载方式得到的机身应力均在60 MPa左右,满足要求。当机身承受由滑块的锻造力分解出的水平侧向分力时,立柱产生0.32 mm的变形量,不符合0.2 mm的经验许用值。立柱产生过大变形量会对滑块导向产生不利影响,加剧导轨和滑块的磨损,影响压力机成形精度。因此,在今后的设计计算中,应当将机身受到的侧向力作为影响压力机刚度的因素之一,并且注意立柱尺寸和结构的优化,以增加其刚度。     

重型空心立柱热装预紧加热工艺参数设计

本文阐述了KP125 MN热模锻压力机前立柱预紧燃气加热方案,建立了大型空心立柱热装预紧工艺的数学模型,计算了流经立柱内部的高速热气流的热流量,选择了合理的烧嘴参数,对比数据表明设计方案可行。     

钢丝缠绕增强塑料复合管非线性短时力学性能研究

钢丝缠绕增强塑料复合管(简称PSP)是通过高强钢丝与高密度聚乙烯(HDPE)复合成型的复合管。传统的PSP力学性能分析模型将钢丝、HDPE看作线弹性材料,其复合结构看作各向异性层合板进行分析。当原材料非线性性能较显著时,线弹性分析可能会引起较大误差。为此依据PSP管材细观特征,以钢塑分离模式建立全钢丝缠绕结构PSP模型,考虑钢丝与HDPE的非线性力学性能,以钢丝应力作为失效判据,计算分析得到PSP管的短时爆破压力。开展PSP短时爆破试验研究,试验结果用于模型验证。结果表明:非线性模型计算结果与试验结果吻合良好。     

采用予应力机架和一般机架的闭式压力机

从文献中常常可以看到,闭式压力机由于机架中加有予应力拉杆而变得特别坚固,刚性特别好。我们应该研究一下这种拉杆的作用。出于重量过大和运输方面的原因,大型压力机具有用予应力拉杆组合起来的分块机架。但也不尽然,整体闭式机架的压力机也有加予     

钢丝缠绕机架的有关计算

一、钢丝缠绕机架的受力分析钢丝缠绕预应力机架,是基于“防破先分”的设想而设计的一种新型压力机机架,因为一般整体形式的机架,常常因某些薄弱环节的应力集中而引起破裂,为了防破于未然,我们可以事先就把机架合理地设计为分开式的,这样可以从根本上改善机架的受力状态,消除一般机架的应力集中因素,从而提高了机架的强度。这种机梁各个部分的受力情况如图1所示。     

预应力钢丝缠绕厚壁缸筒三维模型和平面应力模型分析

本文给出预应力钢丝缠绕有限元分析的三维模型和轴截面平面应力模型两种模拟方法。以80MPa内压的50MN预应力钢丝缠绕液压缸为算例进行有限元模拟,将钢丝层简化为六层圆筒,分别施加预应力和边界条件,两种模型均能得到相同的计算结果。但轴截面平面应力模型计算效率更高,结果更容易收敛。在求解方法处理上,将各钢丝层预应力按一个载荷步施加;将每层钢丝载荷工况定义为一个载荷步文件,后一载荷步文件删除前一载荷步载荷,采用载荷步文件法求解,按工况组合的方法将这些载荷步计算的结果叠加在一起;以及采用多载荷步方法计算。三种方法得到了相同的结果。     

1000T摩擦压力机机架的断裂立柱焊接修复

我厂1000T摩擦压力机由于多种原因导致机架立柱贯穿性断裂,机架重28T,断裂部位及两立柱横截面尺寸如图1所示。裂纹走向如图2所示。立柱材料为ZG35,热处理为正火加回火。断块理化分析表明:立柱材料晶粒粗大,组织严重不均匀。机械性能如表1。数据表明,材质铸造组织性能欠佳。根据机架的结构形式和工况,修复工作的关键是: (1)保证接头性能与原材质的良好匹配;克服大刚度焊接的应力裂纹倾向;     

组合结构钢丝缠绕机架的强度分析

本文简述14000t 等静压机组合结构钢丝缠绕机架的设计计算、有限元法计算和实验应力分析,并对机架的设计提出改进意见。本机架是组合结构在大型钢丝缠绕机架中的首次应用,它具有制造容易、节省机加工工时和材料等优点。可供设计同类结构机架参考。     

绕带式床身合理参数的选择

设计、研制和使用绕带式受力床身的经验证实该结构的效率高,能大大减小设备的外形尺寸,与传统结构相比较,能降低金属消耗1～4倍。同时,床身主要部件(立柱和箍圈)的应力分析证明,过去研制的结构过多增加了强度潜力。近年来全苏冶金机械研究所进行的研究能在减少金属消耗量方面改进了绕带式床身的结构。分析立柱和箍圈中应力大小时假设:横梁的刚性非常强;每一圈缠绕层的应力相同;横     

绕带式液静挤压机

金属液静挤压对模具与机床的设计提出了一些特殊的问题,本文将解决的方法详细介绍如下。一、挤压筒结构自十九世纪中叶以来,液静挤压原理即已为人们所熟知,但直到最近才作为一种工业过程而得到发展。其主要原因是在解决密封问题和制造高压容器时遇到了困难。在液静挤压时,挤压缸,即挤压筒需要承受30千巴(约30000公斤/厘米～2)的径向内压。要克服由此而产生的应力,就必须对挤压筒予先施加一切向的高压应力。为达此目的,提出了两种可能的解决方案:其一,以环形套热压配合,其二,以钢丝缠绕。     

大型挤压机叠板立柱结构及制造工艺探讨

本文介绍的新型挤压机叠板立柱结构,突破了传统圆螺母预紧的圆柱形张力柱结构。通过在挤压机前梁端的大"T"型钩上预加载荷,强制拉长叠板拉杆以后,在前梁与半圆键之间加入垫板,从而建立张力柱的预紧力。分析了叠板立柱的技术要求和制造难点。为了克服长条形板坯变形导致各层叠板的加工和检测尺寸错位,采用在叠板切割下料时两端预留出工艺块,用以安装专用预紧装置,实现叠板拉杆在预应力拉直状态下实施切削加工的方案,从而确保四套叠板立柱与前梁、后梁结合面、半圆键圆弧配合面的等长和一致性,符合设计和装配的精度要求。完善了大型叠板立柱的制造工艺,叠板立柱经过安装检测和用户投产使用,效果良好。