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。     

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。     

五千吨钢带缠绕式油压机预应力机架的计算和应力测试

近年来采用高强度钢丝(钢带)预应力机架的技术发展很快,它主要应用于冷锻、冷挤、板料成型、静液挤压、粉末成型和合成金刚石等液压机上。锻压机械的大型液压机,通常设计成三梁四柱式,随着压力与吨位的不断增大,这种结构显得笨重庞大,不仅尺寸大,耗费钢材多,而且加工、制造、安装、运输困难。钢丝(钢带)缠绕预应力机架具有结构紧凑、重量轻、节省金属、刚度大、抗疲劳能力较好等特点。因此,这种机架在工程中的应用日趋广泛。预应力机架是用钢丝(或钢带)将立柱和横梁缠绕成为—个整体结构,使立柱建立预压应力,而钢带上建立预拉应力。当施加工作载荷时,立柱压应力有所     

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。     

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。     

25000kN压机机架顶板修复技术探讨

本文就25000kN压机机架上部结构出现的开裂情况，制定并对比、优选压机机架顶板修复方案，针对压机机架顶板修复的技术要求，执行合理的修复工艺流程，采取可行的工艺措施，成功地完成了25000kN压机机架上部结构的焊接修复。     

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。     

高压橡胶管生产设备中钢丝缠绕预成型装置的设计

针对在生产高压橡胶管时钢丝缠绕工艺过程中钢丝缠绕所发生的工艺问题,而研制的预成型装置的作用和设计方法.其主要作用是消除钢丝的自然抵抗力,使得钢丝的增强效果得到最大发挥.     

横向框架式液压机新机架结构设计

介绍了一般框架式压机机架的结构形式.提出了在横向框架式压机上梁和侧支柱处增加筋板的方法,提高压机机架强度和刚度,并对有无筋板的压机进行了分析比较,计算结果显示,其增加筋板后的机架强度和刚度有显著提高,满足压机的生产使用要求.     

钢丝缠绕型陶瓷压砖机机架的有限元模态分析

陶瓷压砖机是陶瓷砖生产工业的特种设备,它基于陶瓷工艺技术,综合机械、液压、气动、电子和计算机等学科为一体,陶瓷压砖机大部分载荷都施加在主体机架上,因此对压砖机主体结构进行分析研究十分必要.以钢丝缠绕型陶瓷压砖机机架为研究对象,基于HyperMesh建立机架有限元模型,应用有限元分析软件ANSYS对机架进行模态分析,得出了机架前10阶固有频率和相应的振型,并对各阶振型进行了详细的分析评价,对了解陶瓷压砖机的动态性能,进行结构优化设计有一定参考意义.     

基于有限元的400MN大型模锻压力机温度场分析

模锻件热传导和辐射会造成钢丝缠绕模锻压机机架和动梁温度升高,使钢丝层蠕变加剧、预应力损失,液压介质性能下降,温度场分析至关重要。运用ABAQUS对400 MN模锻压力机进行稳态和瞬态温度场有限元分析,研究顶出缸、动梁钢丝层、机架钢丝层等部位温度场分布特征。结果表明,模具工作温度300℃时,48 h钢丝层温度不大于75℃,满足设计要求,8.4 h顶出缸油温大于70℃,超出设计允许值。鉴于改善散热条件无法有效降低油温,提出缸底、端部加隔热垫片(A)和模具、上模座间加隔热垫片(B)两种结构改进方案,经模拟验证,方案B效果佳,48 h顶出缸油温低于70℃,满足设计要求。有限元分析结果与温度场测量结果基本吻合验证了模型的合理性,温度场分析为压力机结构设计及锻造工艺制定提供有益参考。     

超高压钢丝缠绕胶管及其缠绕机简介

为了满足各种液压系统对胶管的要求,我们经过三年多的试验研究,设计制造成功了钢丝胶管缠绕机,并已小批量试产超高压胶管,供有关单位试用,试用效果良好,达到用户要求。本钢丝胶管缠绕机技术特征如下:本机为生产高压及超高压钢丝缠绕胶管的主设备,具有两个缠绕盘,可一次缠绕两个单向层,可使用各种钢丝绳及单根钢丝作缠绕材料,不但提高了胶管的工作压力,也提高了胶管的抗脉冲爆破性能,胶管管体柔软,有较小的弯曲半径,机上装有自动缠绕包中胶装置、钢丝张力控制装置及钢丝预成型装     

缠绕角对钢丝增强氟塑料软管组件应力水平的影响分析

运用有限元方法建立了钢丝增强氟塑料软管组件的参数化有限元模型,并运用该模型计算分析了钢丝缠绕角对软管组件应力水平的影响,得出了内管和增强钢丝的最大应力随缠绕角的变化规律。分析发现,内管的应力水平对缠绕角的变化极其敏感,钢丝缠绕角的轻微偏离会导致内管应力水平的大幅增加,因此在生产中须严格控制增强钢丝的缠绕角。     

基于ANSYS/LS-DYNA的线锯冷绕成形有限元分析

针对新型线锯冷绕成形易发生外钢丝断裂或松弛的问题,应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立有限元模型,对线锯的冷绕成形过程进行显式动力学分析研究。结果表明,绕线初期,外钢丝与缠绕头连接处承受较大载荷,3圈后,每圈应力分布较为均匀;绕线质量的好坏跟内、外钢丝缠绕比和外钢丝的张力相关,应力与缠绕比成反比,与张力成正比,外钢丝的张力大,外钢丝应力大,容易崩断,张力小,外钢丝松散,容易脱落。选用内钢丝直径为0.16mm,当外钢丝直径为0.08mm,进给速度为1.6mm/s,旋转速度为125.6rad/s,张力为60N时,可以获得较好的缠绕质量。     

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。     

基于机架刚度的大型压机预紧力研究

螺栓预紧力对大型压机的使用稳定性具有决定性作用,针对某大型压机使用过程中出现机架松动现象,建立大型压机机架有限元模型,得到机架的垂直刚度与角刚度。根据预紧力压缩变形量应不少于偏心载荷的等效力与力矩产生的侧隙量,计算出等效载荷系数,结合有限元预紧力接触模型得到预紧力大小,进而确定预紧螺母旋进量,为指导设备设计及检修提供理论依据。     

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。     

HFCG160-140辊压机机架有限元模态分析及优化设计

以HFCG160-140辊压机机架为研究对象,应用有限元分析软件COSMOS Works对辊压机整体机架进行有限元模态分析,得出了机架前6阶固有频率和相应的振型,分析表明机架不易发生共振,同时进行危险位置动应力与模态振动相关性分析和动应力变化幅频统计对比,机架上横梁中间处是振动强烈位置,对机架进行结构优化设计,对比优化前后振型和幅度,仿真分析结果表明优化能显著降低机架的振动幅度.     

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。