航空模鍛液壓機是為我國航空工業(yè)生產(chǎn)大型、關(guān)鍵鍛件的關(guān)鍵設備,其設計達到國際先進(jìn)水平。該壓機采用60MPa 泵直接傳動(dòng)液壓系統,壓制速度達到60mm/s,采用8缸同步平衡系統,實(shí)時(shí)調節活動(dòng)橫梁的水平精度,設計偏心距為200mm,在承受較大偏載時(shí)仍然可保證零部件的成形精度,為實(shí)現精密模鍛提供了保證。
機架是重型液壓機中最為重要的結構部件,是巨大能量聚集、傳遞和釋放的載體,其設計的強度、剛度以及可靠性極為重要。400MN航空模鍛液壓機的機架采用拱形梁+墊梁的方式,拱梁和立柱分別被剖分為5個(gè)子件,整個(gè)機架共20個(gè)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(gè)子件之間的剖分面通過(guò)坎合化處理提高其坎合系數,通過(guò)鋼絲施加強大的預應力場(chǎng)將20個(gè)子件纏繞成為一個(gè)預應力承載框架,該機架的重量為1400t 左右,若采用傳統制造方法,難度極大。采用“以小搏大”的預應力剖分-坎合技術(shù)是制造該類(lèi)重型承載機架的有效技術(shù)路線(xiàn)。
在我國首臺預應力鋼絲纏繞剖分-坎合壓機——360MN垂直擠壓機中,僅對拱梁進(jìn)行了剖分-坎合,且僅分為3個(gè)子件,子件之間采用滾花處理形成坎合的多峰結構,。而立柱則采用分段鑄造,然后焊接為一個(gè)整體。這種結構相對傳統的“三梁四柱”式壓機,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構,其重量仍然在200t以上。
為進(jìn)一步降低制造難度,在經(jīng)過(guò)充分論證,尤其是通過(guò)精確的數值計算之后,(對立柱剖分-坎合后的機架進(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)現在坎合系數為0.3時(shí),將拱梁和立柱分別剖分為5個(gè)子件,在強大的預應力場(chǎng)作用下,壓機工作時(shí)不會(huì )發(fā)生剖分面上的錯移和分開(kāi),剖分- 坎合的機架與整體機架具有相同的變形協(xié)調性。偏載時(shí),即使完全通過(guò)立柱導向承受側推力,坎合面仍然保持足夠的抗剪能力。360MN擠壓機的實(shí)踐和充分的理論分析為我國400MN 航空模鍛壓機的設計提供了科學(xué)的依據,重型承 載機架的設計發(fā)展出了一條全新的技術(shù)路線(xiàn)。
對于剖分-坎合技術(shù)的認識和應用是一個(gè)在理論和實(shí)踐中不斷深化的過(guò)程,迄今為止,坎合技術(shù)已經(jīng)在重型機架、重型活動(dòng)橫梁等液壓機的大型部件中獲得應用。
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