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模锻液压机设计与制造的困难和风险你难以想象

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全球最早的重型模锻液压机普遍采用传统的“三梁四柱”结构,且机架为非预应力框架,这种结构的典型代表是俄罗斯的750MN模锻液压机,由于其承载结构缺乏预应力保护,材料许用力仅为40~60MPa,从而导致结构尺寸和重量极为庞大,总重达到了26000t,且大量采用重型铸件和锻件,加工制造难度大,疲劳性能不高。

20 世纪70年代,出现了粗螺栓预紧结构,这种结构采用少量的粗螺栓对承载机架施加预紧力,材料的许用应力得以提高至100~150MPa,疲劳性能也有所提高。由于大型预应力粗螺栓制造的难度大,且许用应力不宜太高,此后又出现了细螺栓预紧结构,用多根细螺栓替代少量的粗螺栓施加预紧力,从而使许用应力提高至150~200MPa。即便如此,重型液压机的设计仍然面临巨大的困难和风险。预应力钢丝缠绕技术和剖分-坎合技术的发展极大地解决了这个问题,其基本思路为将重型承载结构——尺寸和重量庞大,传统手段难以加工的重型零件,剖分为多个子件,从而降低制造难度和风险,方便运输;然后通过预应力钢丝缠绕技术,以坎合连接的方式将其组合为一个整体,从而替代整体铸锻结构。这种技术思路的产生,充分体现了“以小搏大”的特点,是具有创新性的重型液压机设计方法。

然而重型模锻液压机的设计与制造面临着巨大的困难和风险,其加工、制造和运输的难度都处于极限状态,且投资巨大,周期长。为解决上述问题,对重型液压机结构设计的研究与改进从来没有停止过。


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