钢丝缠绕拱梁立柱全剖分——坎合机架

重型承载机架是重型设备的关键部件,其整体制造触及到众多工艺和技术的极限能力,已成为重型工程的瓶颈。通过分析钢丝缠绕预应力承载机架的发展及其应用特性,提出基于钢丝缠绕预应力的重型拱梁立柱全剖分—坎合承载机架设计路线,以期解决200 MN级以上液压机主承载机架的制造难题。以400 MN单缸单牌坊模锻液压机承载机架的设计为例案,通过对其1∶10模型试验及有限元建模对比,分析拱梁立柱全剖分—坎合机架在特定力系(中心载荷、偏心载荷等)作用下的变形特性和承载能力,得出在一定的预紧系数下,拱梁立柱全剖分—坎合机架与整体机架在变形特性和承载能力方面具有相似性。因此对于承载达到200 MN以上的单牌坊机架,建议采用此结构。这一结构的应用将直接推动重型液压机及相关装备行业的发展。     

钢带缠绕式油压机机架的有限元分析

钢带缠绕式预应力机架的新技术发展很快,由于它具有结构紧凑、重量轻、刚度大、耐疲劳等特点,已应用于冷挤、冷锻等多种油压机上。本文所论述的五千吨钢带缠绕预应力机架是由上下两块半圆形横梁、两平行立柱和预紧块所组成,采用多层高强度预应力钢带缠绕成一个封闭式机架.缠绕层共67层,采用高强度65Mn钢带,σ_2=1600kgf/cm~2,尺寸为0.85×101mm.机架的预紧采用后张法,先用油缸撑紧缠绕层,撑紧力逐渐增大,当缠绕层张紧到     

现代重型模锻液压机的关键技术

现代重型模锻液压机以极高的压制强度为特征。为了实现高强度压制、减小设备体积、减轻重量并且控制制造难度和成本,大吨位超高压预应力液压缸以及高强度、高可靠性、高疲劳寿命的预应力钢丝缠绕承载机架是重要的技术手段。超高压大间隙密封,可靠、无应力集中的液压缸结构,以及高承载能力的预应力设计是设计和制造大吨位超高压液压缸必须解决的关键技术问题。而预应力结构可以提高结构的抗疲劳性能,特别是预应力钢丝缠绕结构可充分发挥材料的强度潜力、减小结构体积和重量,降低加工制造难度和成本。     

实验设计法用于钢丝接触焊的试验

采用高强度钢丝缠绕的机架,简化了压机机架的制造和加工。用钢丝缠绕的机架与常规的机架相比,在工作形变相同时机架重量轻。当压机达到最大公称压力时,机架仍在预应力状态下工作。这些都是靠钢丝缠绕的方法来获得机架中有利应力分布来实现的。     

多向模锻制造技术及其装备研制

多向模锻又称为多柱塞模锻,可以在一次加热和压机一次行程中完成复杂形状、特别是带内腔或凹凸外形锻件的锻造。其锻件的性能好,并可提高材料利用率1倍以上,减少后续切削加工量。因此,多向模锻是一种精密优质、节能省材的绿色锻造技术。但大、中型多向模锻需要的重型多向模锻液压机,要能够在水平和垂直两个方向提供压制力。与普通液压机比较,多向模锻液压机在承载机架的设计与制造上存在较大的难度。针对此关键技术问题,提出基于预应力钢丝缠绕的"正交预紧机架"结构。利用预应力钢丝缠绕,对整体机架同时产生垂直和水平两个方向的预紧力,以平衡多向压制载荷。应用正交预紧机架设计制造的40 MN/64 MN多向模锻液压机,验证该新型结构的有效性和可行性。这一技术突破为在我国推广多向模锻制造技术,促进我国锻造行业的节能、减排和技术进步,奠定了技术保障。     

YZ-45型液压机机架的有限元模型设计及优化

作为YZ-45型液压机的关键部件,为了提高其机架的强度和可靠性,设计采用钢丝预紧结构。首先阐述了钢丝预应力机架疲劳强度高于非预应力机架的原理,并在此基础上做了设计,采用三维造型软件做了精确的建模并做了较详细的有限元静力学分析,证实了设计的机架无论预紧还是工作时都安全。但发现机身承受的压应力较大且分布不均匀,所以对初步模型做了优化设计,对半圆梁和固定工作台的结构做了改进,且除立柱(35CrMo)外半圆梁的材料换用ZG310-570H,其余部件改用45钢,并做了有限元分析。分析结果表明:机架预紧和工作时最大应力分别较原设计减少了41.87%和66.2%,所以机身的安全性更高,成本更低,且研究成果已生产出相关设备并运行良好,为实际制造加工提供了参考依据。     

重型液压机机架变形的数字图像相关测量与降温法有限元模拟

使役状态机架变形测量及机架完整性评价对钢丝缠绕重型模锻液压机的安全运转至关重要。常规的测试手段有局限性无法实现机架变形全场测量,运用数字图像相关法(Digital image correlation,DIC)实现了400 MN模锻液压机加、卸载工作循环机架位移和变形的全场测量。用降温法模拟钢丝缠绕预紧力,对机架预紧、合成工况进行有限元模拟,有限元结果与DIC测量结果吻合,验证了降温法有限元模型。研究机架工作循环变形特点,加、卸载过程中机架变形基本对称,标识点水平间距A2D2最大变化量5.45 mm,竖直间距A1A3最大变化量1.53 mm,均符合设计要求。基于DIC的测量方法有效解决了重型液压机机架变形全场测量难题,并为降温预紧有限元模型提供了验证,为钢丝缠绕液压机设计提供了有益参考。     

3.6万吨黑色金属重型挤压技术打破国外垄断 解决我国高端电力管道自主供应难题

正【本刊讯】重型挤压技术工艺复杂、设备建造难度大,长期被国外少数企业所垄断。兵器工业集团联合多家科研单位,开展3.6万吨黑色金属垂直挤压机组的研制项目,取得重大科技成果,解决了大型铸焊结构立柱制造、超大机架钢丝预应力原位缠绕、主油缸制造、超重机架整体安装、超大液压站安装调试、设备总装调试等关键技术,建立了完整的技术体系;成功制造出包含3.6万吨垂直挤压机和     

预应力缸动式液压机机架有限元分析

针对预应力缸动式液压机结构形式,主要分析研究液压机机架的结构特点,以ANSYS软件为分析平台,分别选取预应力机架承受正载荷及偏心载荷两种分析工况,从预应力机架的应力和变形分布情况,得到此种压机具有较好的强度和刚度。同时,抗偏载能力较强。为类似结构缸动式液压机机架分析设计提供参考依据。     

全预紧组合框架液压机的预紧力研究

在现代液压机设计理论中,全预紧组合框架结构是目前液压机本体结构的首选形式。拉杆预紧力的大小直接影响整个压机结构的稳定性。通过应用力学分析和数值模拟,对不考虑压机横梁变形和考虑压机横梁变形两种情况下预应力结构的工作过程进行分析,分别给出预应力机架在预紧过程中和加载后立柱和拉杆变形的理论计算公式;同时推导出加载后机架残余预紧力的理论计算公式,并与有限元计算结果进行对比。为反映压机工作时拉杆预紧程度对立柱残余压力的影响,给出立柱剩余预紧系数的概念及其计算公式并给出取值范围,为预应力结构液压机的设计计算提供新的理论计算方法。     

预应力钢丝缠绕机架坎合梁的整体性分析

分析预应力钢丝缠绕机架坎合梁的承载原理和影响其承载能力的因素。采用Patran/Marc有限元软件,分析加载载荷和剖分界面抗剪系数对钢丝缠绕预应力机架中的坎合梁整体性的影响。进行350 MN涡轮盘模锻液压机模型对比试验。数值模拟和模型试验结果一致,表明当梁的剖分界面不采取坎合处理,完全靠自然摩擦保持其完整性时,机架在预紧状态能保持很好的完整性,但在合成状态,会产生错移;当剖分面经过坎合处理后,界面抗错移能力大大提高,机架在最大工作载荷下依然能够保持很好的完整性。     

钢带缠绕预应力模具实验研究

介绍了自主研制的钢带缠绕预应力模具实验装置结构与工作原理,通过标定实验,获得了输出电压与缠绕张力的关系曲线。以厚壁筒类钢带缠绕预应力模具为对象开展缠绕实验研究,解决了缠绕起头与收尾时钢带的粘接等问题,成功缠绕出钢带缠绕预应力模具。通过测量模具内径尺寸的变化量,计算出径向预紧力数值,并与传统年轮式预应力模具比较,验证了钢带缠绕预应力模具所具有的技术优势。     

基于有限元的大型模锻压力机钢丝缠绕动梁预应力测试

预应力检测对重型压机钢丝缠绕工艺来说至关重要。钢丝缠绕压机动梁结构复杂,缠绕时表面应力场分布无明显规律,测试难度大,目前动梁缠绕工艺的应力测试尚属空白,给工艺质量评价及工艺控制带来不便。应用有限元法对400 MN航空模锻压机动梁缠绕进行模拟,研究动梁缠绕时端面的应力场分布特征,确定动梁端面存在环形的径向、周向单向应力区,据此制定应变测量贴片方案,解决了重型压机动梁缠绕过程中预应力测试的难题。有限元计算结果与试验结果基本吻合,确保动梁缠绕工艺质量达到设计要求,也证实了这种基于有限元的应力测试方法的可行性。该方法对于其他复杂工程结构的应力测试具有借鉴意义。     

钢丝缠绕重型模锻液压机坎合结构的疲劳和寿命预测

剖分坎合是钢丝缠绕液压机的关键技术,坎合副的抗剪性及其抗疲劳性对模锻液压机使役期间保持机架完整性至关重要。坎合原理及抗疲劳性方面研究工作的不足限制了该技术的推广和应用。设计坎合疲劳试验夹具,对液压机本体小试样坎合结构进行切向等幅循环载荷疲劳试验。分析坎合结构切向循环载荷条件下三个阶段的载荷-位移循环特性;建立坎合结构疲劳指数模型,当载荷比R=0.1时,坎合结构疲劳量纲一载荷极限为tmax*F=0.74;研究量纲一切向载荷幅值与均值a m-**F F关系,得到坎合结构疲劳等寿命曲线;提出基于Miner线性累积损伤理论的坎合结构疲劳累积损伤准则。实现了钢丝缠绕模锻液压机坎合结构的安全性评估和寿命预测。     

钢带缠绕预应力模具与制造设备

介绍了一种新型的钢带缠绕预应力模具,由高强度钢带缠绕层、模芯、模具衬套等组成.提出了一种钢带缠绕预应力模具制造设备及其控制方法,由开卷机构、夹紧机构、张力检测机构、缠绕机构、旋转编码器装置和电气控制系统等组成.设备采用双电动机式变张力缠绕系统、模块式组合机身结构和闭环控制技术,可实现预应力模具钢带缠绕制造过程中缠绕张力的自动控制.     

一种超高压板片成型液压机设计

为满足板式换热器行业对板片压制精度的需求,设计一种超高压板片成型液压机。该设备主要采用钢丝缠绕框架及超高压工作油缸,精度高、运行稳定,具有良好的经济效益。文章简要介绍了板式换热器行业的发展情况,分析了板片成型液压机的结构组成和关键技术。     

内压荷载下钢带缠绕增强复合管力学性能研究

以三维弹性力学理论为基础,研究了钢带缠绕增强复合管(PSP)在内压荷载下的力学性能。钢带缠绕增强复合管主要包括3层结构:内层PE层,中间两层钢带增强层以及外层PE增强层。在研究过程中主要分析了第一层钢带(层2)的应力分布,并以Mises屈服准则预测了钢带的极限强度。之后在ABAQUS中建立了钢带PSP管的三维模型,并将其结果与理论模型进行对比,结果显示,有限元模型中环向应力与轴向应力的变化与理论模型很符合。     

高强度高刚度钢带缠绕预应力模具

基于精密冷锻和人造金刚石合成等高负载条件下材料加工工艺对模具强度、刚度提出的高要求,深入分析了传统年轮式预应力模具的结构与存在的问题,介绍了钢带缠绕预应力模具的特点与技术优势,阐述了钢带缠绕预应力模具设计的基本原理与方法,研制了钢带缠绕预应力模具制造专用设备,提出了缠绕张力的产生原理与控制方案.     

钢丝缠绕予应力高压容器和冷挤压凹模在内压作用下内壁不出现拉应力的设计原理

钢丝或钢带缠绕予以应力高压容器或模具由芯筒和缠绕层两部分组成。缠绕层采用等剪应力方法充分利用了钢丝的强度,比采用等张或等切应力方法能承载更大的工作内压。芯筒多采用高强材料。为使芯筒不易开裂并提高疲劳寿命,要求在工作内压载荷下内壁不出现拉应力。本文提出满足这一要求的最佳设计方法和计算公式。     

重型钢丝缠绕预应力剖分－坎合结构概述

重型整体结构转变成螺栓预应力剖分－组合结构再发展到钢丝缠绕预应力剖分－坎合结构是科学、技术、工程发展的结果,预应力技术是推动这一发展的关键因素。从预紧件的许用应力、被预紧件的应力波动比、预紧系数、预紧刚度、剩余预应力、疲劳抗力、技术经济等多个角度系统分析这几种结构的优缺点和应用背景。着重指出重型螺栓预应力剖分－组合结构的原理性缺点,由于预紧件许用应力的限制,在重型和超重型结构应用中难以获得高的力学指标,预紧件须占据很大的空间且无法对被预紧件进行法向应力保护。详尽对比分析钢丝缠绕预应力剖分－坎合结构力学特性及应用于重型结构的优势,可提供高可靠性预紧力,被预紧件上的剩余压应力与预应力之比可达到50%左右,对防止子件间剪切错移十分有利。通过给出重型预紧结构设计参数优选表,为重型预应力结构的设计提供了科学的参考。