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大型锻造液压机可靠性设计

时间: 2018-06-13    作者:admin 点击: ( 1696 ) 次

可靠性设计的H标是尽可能降低故障率,即尽可能提卨液压机的寿命。为此,在液压机设计中应建立“稳定性设计”、“保护性设计”、“整体性设计”和“协调性设计”的槪念。


(1)“稳定性设计”是尽可能消除或减小冲击、振动的设计。应实现平缓卸载,防止因瞬时卸载(如冲孔结束瞬间)引起的强烈振动而损伤薄弱部位,并导致故障。如,在冲孔结束前逐渐降低动梁速度,并设法适当反向加压。应实现平缓换向,防止因速度瞬时突变引起强烈冲击。这方面业内人士已做了许多卓有成效的工作,基本实现了按正弦曲线控制速度的目标。


(2)“保护性设计”是保证液压机工作在允许状态的设计。如偏载不可避免,因此在设计中通常規定了一个椭圆形的区域,如果超出该区域,液压机可能受到损伤。为此,可设计超偏载保护系统,使液压机在出现超偏载时自动纠正或报警、停机。


(3)“整体性设计”是保证组合结构具冇整体工作性能的设计。大中型锻造液压机的框架、下梁等只能采用组合结构:若其结合面在承载后“开缝”,卸载后“闭合",数次反复后必将导致结合面损伤、预应力失效及组合结构松动。此类缺陷一旦形成,修复极其困难。因此,保证组合结构的整体性在液压机设计中十分重要,整体性设计的任务应包括夭个方面:一是组合结构的整体性分析,即对于已确定的组合结构,分析其承载后是否出现“开缝'如计算压机预应力组合框架承载后,其梁-柱结合面的接触状态;二是确定影响整体性的敏感结构参数,如组成液压机框架的立柱断面积、横梁的卨度等;三是确定组合结构的预应力参数,如拉杆的断面积、预紧力等《由于大中型液压机的复杂性和重要性,传统设计中常用的理想顼紧曲线(对于框架仅考虑立柱和拉杆的变形,而将横梁等大咽构件视为绝对刚体)已无法正确描述构件间的整体性关系,可建立真实预紧曲线。整体性分析需在三维接触有限元模型上进行。


(4)“协调性设计”是使组合结构接触面的接触应力分布均化的设计。组合结构中因各组元间承载后变形不协调,导致结合面法向应力分布很不均匀,产生了特高应力区(通常可达300MPa以上)。
在大型组合结构中这一现象具有普遍性,但却鲜见关于此类问题的研究报道。一方面是由于当特高应力值超过屈服极限后,可能仅出现局部轻微塑性变形,使特高应力区扩大,特高应力“矮化”为一般高应力,除影响局部妃合精度外,未进一步损伤结构,在宏观上暂时感觉不到结构损伤,因而未引起关注。
可把这种应力均化称之为“被动均化”。另一方是由十特高应力区出现明显的塑性变形,乃至溃裂损伤,从而破坏r组合结构的幣体精度,并影响了承载体系的载荷分配关系,比如导致各立柱的不均匀受力等.然而,即使由此造成r立柱断裂,也未将其归咎于组合结构的不协调。
笔者认为,因上述不协调造成的特卨应力对压力机的影响不容忽视,应在设计阶段主动设法降低。可通过三维分析预测特高应力区的位置,以及局部屈服后的影响,适当改变其形状,使特高应力主动“矮化”。也可在结合面垫人软材料,通过其受载后的变形流动降低特高应力。

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