预紧组合式压力机机身的结构优化设计

本文在已有工作的基础上［１］［２］，将结构优化设计的应用范围扩展到预紧组合式压力机设计领域。较成功地引入了预紧组合结构特有的设计变量和性态约束条件。通过对实际压力机产品的优化设计计算，效果良好，应用前景广阔。

全预紧组合结构液压机临界预紧力的分析与计算

整体性是全预紧组合结构液压机本体设计的关键和共性问题。本文以某厂120 MN全预紧组合结构自由锻造液压机为研究对象,通过数值模拟和1∶15模型实验测试,分析了液压机上横梁和立柱弯曲变形与机架整体性之间的关系,揭示了上横梁和立柱的弯曲变形对机架整体性的影响规律。研究结果表明,上横梁与立柱的弯曲变形对全预紧组合液压机本体结构的整体性的影响是一个不可忽略的重要方面。通常情况下,若忽略弯曲变形的影响,临界预紧力计算值明显偏小,不能满足满负荷工况对液压机整体工作性的技术要求。通过引入弯曲变形加权因子,建立了考虑弯曲变形的全预紧机架临界预紧力计算公式,且与实测结果吻合良好。

基于接触有限元的预紧组合机架力能分析

针对高频次工作下的陶瓷砖液压机预应力组合机架的整体性以及零部件的疲劳寿命要求高等问题,利用接触有限元方法,建立了能考虑各个零件摩擦接触关系的32 MN液压机预紧组合机架网格模型。通过数值分析结果验证了机架预紧系数的合理性。通过对机架在预紧状态以及工作状态下的VonMises应力场和最大主应力场的分析,确定了机架中易产生疲劳破坏的薄弱区域。分别计算了预紧状态下和工作状态下的机架弹性变形能。研究结果表明,上、下横梁的弯曲弹性变形能是机架能耗的主要部分,该研究结果可以为陶瓷砖液压机的机架结构设计提供有益的参考。

采煤机液压拉杠预紧组合结构优化设计分析

针对采煤机液压拉杠在采煤机工作过程中,出现波动现象,机身与行走部的接触面间存在弯曲性开缝,产生相互碰撞导致部件的局部损坏的现象,利用Pro/E建模软件建立采煤机液压拉杠预紧组合结构模型,ANSYS Workbench仿真软件对模型进行有限元仿真分析,得到预紧组合结构整体所受的形变最大为1.373 1 mm,小于工程允许的变形量。煤壁侧和采空侧上侧拉杠处结合面变形较大。为简化采煤机机身结构,降低制造成本提供依据。

预紧组合结构的层间压力测试和模拟技术研究

为了测试预紧组合结构的层间压力,以光子晶体光纤为敏感单元,采用Sagnac干涉技术建立了保偏光子晶体光纤(PM-PCF)压力传感模型和测试系统,对传感器敏感度和压力传感特性进行了试验验证,分析了光纤受压长度、受压形状等因素对压力传感特性的影响,并给出了光纤压力传感器测试数据的修正方法。研究结果表明:PM-PCF传感器的精度(分辨率)可达到0.1%。,但其压力灵敏度与光纤的受压长度和受压方向等因素有关,当受压方向接近慢轴时传感器的压力灵敏系数为可以达到0.4414nm/kN.数值模拟和测试数据的对比分析,确定了光纤压力传感器测试数据的修正系数为1.14。

短行程全预紧组合框架结构内高压成形机强度与刚度分析

短行程内高压成形机具有合模速度快、主缸行程小、快速建立合模力和生产效率高等优点。为了降低应力的脉动幅值,提高机架的疲劳寿命并保证内高压成形件的精度,短行程内高压成形机的本体结构采用预应力组合框架结构。因此首先通过传统材料力学的方法,对承载横梁进行强度和刚度的理论校核,横梁的最大主应力和最大变形挠度均在许用范围内。通过数值模拟,分析了满载时机身的应力分布、变形挠度、立柱的横向相对偏移量以及横梁与立柱接合面的形态。结果表明:机身的等效应力不超过100 MPa,最大变形挠度为0.184 mm·m-1,立柱横向偏移量为0.49 mm,最大纵向缝隙为0.02 mm。机身结构的强度和刚度均符合设计要求。

100 MN液压锻造机预紧组合式机架的有限元分析

针对100 MN液压锻造机预紧组合式机架承载时出现的开缝和变形现象,运用SolidWorks进行机架的三维建模,通过ANSYS Workbench进行液压锻造机机架的静力学分析,得出预紧系数与机架的开缝和变形系数的关系,确定机架的最佳预紧力为160 MN。通过机架在承载时的变形云图和应力云图,分析机架的最大变形和应力集中的位置,以此为依据对C型板的厚度和圆角半径,以及上隔梁的结构进行优化,将优化后的机架结构再进行静力学分析。结果表明,机架结构优化后,机架承载时的最大应力为166. 56 MPa,满足初始设计强度要求;机架变形系数减小,在竖直方向的变形明显减小。

800MN模锻液压机组合预紧机架危险点分析

基于MSC.Marc有限元分析软件,对800 MN模锻液压机组合预紧机架的整体性及各主要构件的破坏危险点进行了研究。结果表明,机架在给定的预紧参数下未发生开缝现象,整体性良好;预紧参数和工作载荷均有可能导致机架局部产生高应力区,易疲劳破坏;大拉杆根部、夹紧梁棱角边、上十字键与C形板的接触边缘以及C形板凹槽等处均是疲劳破坏的危险点,应该予以重点监测。

预弯机组合式预紧机架设计

涉及JCOE大直缝埋弧焊管生产行业中的关键设备预弯机机架结构设计,通过对C型整体式受力机架的结构分析,设计了一种组合式的预紧机架。通过对拉力柱受力变形分析,确定了机架预紧力大小的量化。

大型锻压设备承弯组合结构临界预紧参数研究

以承弯组合结构的临界预紧参数为研究对象,通过数值模拟分别分析了弯曲模型和压缩模型中间截面处x方向的应力,并将其与Airy应力函数计算的结果进行对比,发现由于应力函数在边界条件处的不完全满足导致产生了误差。由此提出引入梁长的放大比例因子从而弱化边界条件的影响,并分析确定了放大比例因子只与跨高比有关,修正了临界预紧参数计算方程,并与实验进行对比。结果表明,该修正方程的结果与实验值吻合较好,最小误差为5. 4%,最大误差为9. 4%,能够较好地对承弯组合结构的临界预紧参数进行预测。研究结果为承弯组合结构临界预紧参数计算提供了新的思路。

175 MN精密模锻压机集成建模分析技术

175 MN精密模锻压机是中国目前出口美国的锻压设备,该设备设计时充分考虑了对客户各种模具的适应性和精度要求,并充分考虑了设备刚度与模具刚度对工件的影响。为了提高分析效率,通过Solid Works建模,ANSYS有限元分析,VB链接参数化的模型进行驱动,进行快速分析,优化找到了符合客户要求的方案,满足了客户的要求,通过实际测试,结果与理论分析基本吻合。

基于接触有限元分析的陶瓷砖液压机机架疲劳设计

陶瓷砖液压机的工作频率很高,机架承载件的失效绝大多数是由疲劳破坏引起的。利用Abaqus软件建立了预紧组合机架的装配有限元模型。在考虑零件间摩擦接触关系的前提下,计算分析了预紧状态及工作状态下机架零/部件的Von Mises应力和第一主应力,确定了机架中易产生疲劳破坏的薄弱区域。按照无限寿命的疲劳计算方法,对机架的上梁零件进行疲劳强度校核,为陶瓷砖液压机机架的结构设计提供了有益的指导。

铝合金环筒件锻造液压机功能开发及应用验证

针对航天大型铝合金环筒件的制造需求,开展了6000 t锻造液压机设备的研制工作。首先,对设备主要参数、主机结构与核心功能进行了详细设计,确定了四柱“拉杆预紧组合框架”式结构;通过引入速度闭环控制理论、优化滑块和立柱导向结构以及移动工作台的定位方式,解决了自由锻造与模锻功能兼容的难题;通过开发预冲+终冲的快速冲孔模块,设计了3个工位的移动工作台,提高了环筒件的制孔效率。其次,分析和确定了锻造工艺的主要内容,开展了工装模具设计与制造工作。最后,进行了产品的工程化试制,验证了设备及工艺的可行性。结果表明,6000 t锻造液压机可以满足环筒件的生产需求,对减少锻造火次与工装更换次数、提高生产效率起到较大的作用。