預應力鋼絲纏繞技術在建材液壓機上的應用
前 言
江蘇愛富西新型建材公司引進的西德9000t建材液壓機當時是我國同類設備中最大噸位的設備，為我國新型建材的發(fā)展發(fā)揮了重要作用。
該機是三框架六油缸下頂方式，用泵直接驅(qū)動，液壓系統(tǒng)壓力為480kg/cm2。這種機器結(jié)構有以下幾個缺點：
① 工作缸過多，不同步時造成活動工作臺的傾斜，常會影響工作；
② 泵壓及液壓系統(tǒng)壓力過高，易出現(xiàn)故障；
③ 單板式框架的四個內(nèi)角存在應力集中，所以安全系數(shù)取的很高，造成設備笨重成本上升；
④ 主缸維修時，柱塞要移出，費時費力；
⑤ 電機功率較大，能源利用率低。
太平洋機電技術及設備有限公司經(jīng)過多年的研究設計，把鋼絲纏繞預應力技術成功地應用到建材液壓機上，取得了顯著效果。這種新型的建材液壓機不僅廣泛應用于國內(nèi)，而且出口到馬來西亞、印度尼西亞，據(jù)國外用戶反映這種液壓機比西德的要好用。今天的太平洋液壓機在可靠、節(jié)能、易修上，又有新進展。
一、預應力纏繞技術簡介
預應力技術是一種先進的機械結(jié)構技術，在制造中對結(jié)構施加預緊載荷，使其特定部位產(chǎn)生預應力，這種應力與工作載荷引起的應力相反，可以抵消大部分或全部工作應力，從而大大提高結(jié)構的承載能力。而采用預伸長鋼絲預緊的則稱為鋼絲預應力結(jié)構。有以下幾個優(yōu)點：
?、?疲勞強度好。這是由于預緊件載荷波動小而獲得高疲勞強度抗力，如鋼絲預應力纏繞的油缸和機架，均有15年以上壽命。
?、?承載能力提高。預應力結(jié)構是一種多元結(jié)構，在整體結(jié)構的壓力集中部位將其剖分，然后再預緊為一個整體，由鋼絲受力代替結(jié)構中應力集中部位受力，因而就更具有較高的可靠性，其安全系數(shù)比外預緊結(jié)構可低得很多，因此預應力纏繞結(jié)構和傳統(tǒng)結(jié)構相比，重量大大減輕，從而降低了成本。
?、?無破裂危險，對于超高壓容器來說，如鋼絲纏繞的筒體，可以在很高壓力下長期運行，而不產(chǎn)生破裂，極大地提高了缸筒的使用壽命。
二、鋼絲預應力油缸的應用
由于缸筒采用了預應力纏繞技術，使缸筒內(nèi)壓力可以大大提高，像德國9000t液壓機就可以采用三缸甚至二缸的驅(qū)動結(jié)構，當缸徑為860時，三缸時主缸內(nèi)壓力為517kg/cm2，二缸時主缸內(nèi)壓力為775 kg/cm2，當然隨之而來的是工作臺厚度和框架設計的改變（容后再表）。采用鋼絲預緊油缸的超高壓供油有以下幾個好處：
?、?缸數(shù)減少，有利于活動工作臺平穩(wěn)加壓。從實踐來看，基本消除了由于活動工作臺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；
③ 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，增壓器增壓比只要達到4.8即可，而9000t主缸供油壓力為517kg/cm2時，增壓器增壓比只要達到3.3即可。
三、預應力纏繞框架的應用
用預應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，而由預緊的鋼絲來承受，從而極大地提高其承載能力，對于像西德9000t液壓機而言，可以采用2個或3個框架來承受壓力，無論從重量或是外形尺寸都有很大的降低，特別是這種鋼絲預緊結(jié)構框架壽命都很長，至少15年，我公司出產(chǎn)的纏繞式液壓機框架已有20年壽命的紀錄。
四、鋼絲纏繞技術應用后的工作臺設計
采用鋼絲預緊纏繞技術后的建材液壓機的主缸數(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的設計，工作臺應根據(jù)與主缸或框架接觸面積和位置，進行強度和剛度設計。
五、超高壓快速充液閥和快速上升油缸的應用
在超高壓鋼絲預緊結(jié)構的建材液壓機上，成功地應用了我公司的超高壓充液閥（專利）和快速油缸的設計，這種設計原理如下：當快速油缸在泵的全流量推動下，使活動工作臺迅速上升，此時由于柱塞隨工作臺向上運動，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，當活動工作臺與工件接觸時，缸內(nèi)液體也被吸滿，單向閥關閉，接著增壓器開始工作，對工件加壓。這種結(jié)構的優(yōu)點：在滿足對成垛建材板片極低速度壓制情況下，可實現(xiàn)空行程的快速上升，而傳統(tǒng)結(jié)構這種壓機為了實現(xiàn)快速上升，不得不提高電機功率。例如9000t液壓機在速度0.2mm/s加壓時，電機功率僅為22KW，而要想使其以10mm/s上升時，則需55KW以上電機。采用本結(jié)構后，電機功率最多37KW就可以滿足。
此外，由于活動工作臺和柱塞相連，就解決了活動工作臺的導向問題。
特別應指出，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單，大大節(jié)約了維修時間。
太平洋公司把鋼絲纏繞技術用于超高壓建材液壓機，取得了很大的成功，總結(jié)其優(yōu)點就是：可靠、節(jié)材、節(jié)能、節(jié)時，為這種建材液壓機在我國的普及做出了應有的貢獻。
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