預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞技術(shù)在建材液壓機(jī)上的應(yīng)用
前 言
江蘇愛富西新型建材公司引進(jìn)的西德9000t建材液壓機(jī)當(dāng)時(shí)是我國(guó)同類設(shè)備中最大噸位的設(shè)備，為我國(guó)新型建材的發(fā)展發(fā)揮了重要作用。
該機(jī)是三框架六油缸下頂方式，用泵直接驅(qū)動(dòng)，液壓系統(tǒng)壓力為480kg/cm2。這種機(jī)器結(jié)構(gòu)有以下幾個(gè)缺點(diǎn)：
?、?工作缸過多，不同步時(shí)造成活動(dòng)工作臺(tái)的傾斜，常會(huì)影響工作；
?、?泵壓及液壓系統(tǒng)壓力過高，易出現(xiàn)故障；
?、?單板式框架的四個(gè)內(nèi)角存在應(yīng)力集中，所以安全系數(shù)取的很高，造成設(shè)備笨重成本上升；
?、?主缸維修時(shí)，柱塞要移出，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；
⑤ 電機(jī)功率較大，能源利用率低。
太平洋機(jī)電技術(shù)及設(shè)備有限公司經(jīng)過多年的研究設(shè)計(jì)，把鋼絲纏繞預(yù)應(yīng)力技術(shù)成功地應(yīng)用到建材液壓機(jī)上，取得了顯著效果。這種新型的建材液壓機(jī)不僅廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)，而且出口到馬來西亞、印度尼西亞，據(jù)國(guó)外用戶反映這種液壓機(jī)比西德的要好用。今天的太平洋液壓機(jī)在可靠、節(jié)能、易修上，又有新進(jìn)展。
一、預(yù)應(yīng)力纏繞技術(shù)簡(jiǎn)介
預(yù)應(yīng)力技術(shù)是一種先進(jìn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)技術(shù)，在制造中對(duì)結(jié)構(gòu)施加預(yù)緊載荷，使其特定部位產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，這種應(yīng)力與工作載荷引起的應(yīng)力相反，可以抵消大部分或全部工作應(yīng)力，從而大大提高結(jié)構(gòu)的承載能力。而采用預(yù)伸長(zhǎng)鋼絲預(yù)緊的則稱為鋼絲預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
?、?疲勞強(qiáng)度好。這是由于預(yù)緊件載荷波動(dòng)小而獲得高疲勞強(qiáng)度抗力，如鋼絲預(yù)應(yīng)力纏繞的油缸和機(jī)架，均有15年以上壽命。
② 承載能力提高。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)是一種多元結(jié)構(gòu)，在整體結(jié)構(gòu)的壓力集中部位將其剖分，然后再預(yù)緊為一個(gè)整體，由鋼絲受力代替結(jié)構(gòu)中應(yīng)力集中部位受力，因而就更具有較高的可靠性，其安全系數(shù)比外預(yù)緊結(jié)構(gòu)可低得很多，因此預(yù)應(yīng)力纏繞結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，重量大大減輕，從而降低了成本。
③ 無破裂危險(xiǎn)，對(duì)于超高壓容器來說，如鋼絲纏繞的筒體，可以在很高壓力下長(zhǎng)期運(yùn)行，而不產(chǎn)生破裂，極大地提高了缸筒的使用壽命。
二、鋼絲預(yù)應(yīng)力油缸的應(yīng)用
由于缸筒采用了預(yù)應(yīng)力纏繞技術(shù)，使缸筒內(nèi)壓力可以大大提高，像德國(guó)9000t液壓機(jī)就可以采用三缸甚至二缸的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，當(dāng)缸徑為860時(shí)，三缸時(shí)主缸內(nèi)壓力為517kg/cm2，二缸時(shí)主缸內(nèi)壓力為775 kg/cm2，當(dāng)然隨之而來的是工作臺(tái)厚度和框架設(shè)計(jì)的改變（容后再表）。采用鋼絲預(yù)緊油缸的超高壓供油有以下幾個(gè)好處：
?、?缸數(shù)減少，有利于活動(dòng)工作臺(tái)平穩(wěn)加壓。從實(shí)踐來看，基本消除了由于活動(dòng)工作臺(tái)上升不平行造成需回程重新上升的現(xiàn)象；
?、?主缸的重量大大減輕，成本顯著下降；
?、?主缸壽命顯著提高；
④ 通過增壓器向主缸供油，可使系統(tǒng)壓力控制在160kg/cm2以下，液壓系統(tǒng)很少發(fā)生故障。以9000t雙缸供油壓力為755kg/cm2時(shí)，增壓器增壓比只要達(dá)到4.8即可，而9000t主缸供油壓力為517kg/cm2時(shí)，增壓器增壓比只要達(dá)到3.3即可。
三、預(yù)應(yīng)力纏繞框架的應(yīng)用
用預(yù)應(yīng)力纏繞框架代替單板式框架，可使得原本在框板內(nèi)四角的壓力集中得以消除，而由預(yù)緊的鋼絲來承受，從而極大地提高其承載能力，對(duì)于像西德9000t液壓機(jī)而言，可以采用2個(gè)或3個(gè)框架來承受壓力，無論從重量或是外形尺寸都有很大的降低，特別是這種鋼絲預(yù)緊結(jié)構(gòu)框架壽命都很長(zhǎng)，至少15年，我公司出產(chǎn)的纏繞式液壓機(jī)框架已有20年壽命的紀(jì)錄。
四、鋼絲纏繞技術(shù)應(yīng)用后的工作臺(tái)設(shè)計(jì)
采用鋼絲預(yù)緊纏繞技術(shù)后的建材液壓機(jī)的主缸數(shù)量大大減少，隨之是框架數(shù)量的變化。這種變化直接影響工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，工作臺(tái)應(yīng)根據(jù)與主缸或框架接觸面積和位置，進(jìn)行強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)。
五、超高壓快速充液閥和快速上升油缸的應(yīng)用
在超高壓鋼絲預(yù)緊結(jié)構(gòu)的建材液壓機(jī)上，成功地應(yīng)用了我公司的超高壓充液閥（專利）和快速油缸的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)原理如下：當(dāng)快速油缸在泵的全流量推動(dòng)下，使活動(dòng)工作臺(tái)迅速上升，此時(shí)由于柱塞隨工作臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)，在柱塞下腔形成真空，只要打開缸底上的單向閥，油箱的油就被吸入柱塞下部，當(dāng)活動(dòng)工作臺(tái)與工件接觸時(shí)，缸內(nèi)液體也被吸滿，單向閥關(guān)閉，接著增壓器開始工作，對(duì)工件加壓。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：在滿足對(duì)成垛建材板片極低速度壓制情況下，可實(shí)現(xiàn)空行程的快速上升，而傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)這種壓機(jī)為了實(shí)現(xiàn)快速上升，不得不提高電機(jī)功率。例如9000t液壓機(jī)在速度0.2mm/s加壓時(shí)，電機(jī)功率僅為22KW，而要想使其以10mm/s上升時(shí)，則需55KW以上電機(jī)。采用本結(jié)構(gòu)后，電機(jī)功率最多37KW就可以滿足。
此外，由于活動(dòng)工作臺(tái)和柱塞相連，就解決了活動(dòng)工作臺(tái)的導(dǎo)向問題。
特別應(yīng)指出，采用大行程快速油缸可使柱塞和缸筒在原地分離，從而使主缸密封的更換變得十分簡(jiǎn)單，大大節(jié)約了維修時(shí)間。
太平洋公司把鋼絲纏繞技術(shù)用于超高壓建材液壓機(jī)，取得了很大的成功，總結(jié)其優(yōu)點(diǎn)就是：可靠、節(jié)材、節(jié)能、節(jié)時(shí)，為這種建材液壓機(jī)在我國(guó)的普及做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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