双立柱斜置式自由锻造液压机本体结构特征及安装.doc

王晓鹏（太原重工股份有限公司，太原 030024）摘 要：7 2 M N/8 0 M N 双立柱斜置式自由锻造液压机目前是国内已投产的最大的快速锻造设备，用于特大型锻件的生产制造。该型锻造压机采用预应力框架结构，设计先进，具有良好的可操作型。文中主要阐述该机组本体的结构特征以 及装配预紧方法。关键词：液压机；特征；装配；预紧中图分类号：TG315.4文献标识码：A文章编号：10022333（2012）06012703设备的基本性能72MN/80MN 油泵直接传动双立柱斜置式快速自由 造液压机是目前国内投产的最大的快速锻造设备，具完全自主知识产权。该设备在 30MN 的工作压力下，可以到 160mm/s；在 42MN 的工作压力下，可以达到 150mm/s；72MN 的工作压力下，可以达到 67mm/s。斜置式双立预应力组合框架结构实现其中心线与压机操作工的视10.1成 33.5夹角，与移动工作台成 56.5夹角，使操作工对造工具和操作机钳口具有良好的可视性，而且机架内净空距大，可在锻造或更换工具时具有最优的易接近和开阔的工艺尺寸空间，能生产超大规格的锻件。设备的主要结构特征该快锻设备本体轮廓如图 1 所示。其设备主要由预应力 组合框架、多缸布置的不 等径工作缸、带导向装置的组合式活动横梁/上垫板、回程缸、上砧快速夹紧和旋 转装置、工作台移动装置和基础梁装置等部件构成。结构示意如图 2 所示。2.1 工作台右辅座、活塞油缸和盖板等组成，与下横梁采用钢质-铸铁导板滑动副连接。移动台尺寸和行程满足“两砧锻造”方式，即镦粗和拔长两个工位。对于特殊锻件的锻造、镦 粗以及饼类件和环形件的锻造，允许将几种锻造工具同 时放置在工作台上，通过工作台移动完成工具的更换，以 进行矫直、拔长和镦粗工作。2.2 活动横梁 活动横梁采用组合结构，主要由中横梁、两个凵形导向架和两个支承块构成，通过螺栓预紧联接为一个封闭立柱的组合式活动横梁。两个凵形导向架和中横梁两件辅座通过键和下横梁的两侧台肩定位，采用螺预紧的方式与下横梁构成一个整体，作为移动工作台支承和导滑面基础。移动工作台由移动台、导滑板、左!封面的斜边侧；若 e总e2 为负值，则止口中心偏向密封工思路对降低生产成本，缩短加工周期具有借鉴意义。参考文献1 孟少龙.机械加工工艺手册M.北京：机械工业出版社，1991.2 朱灏.机械设计手册M.北京：机械工业出版社，2001.（编辑 明 涛）!作者简介：张春景（1979-），女，工程师，主要从事炼油化工特殊阀门制造等工作。收稿日期：2012- 02- 22的直边侧。通过偏心止口调整，立车回转中心与阀门密面所在圆锥中心重合。结 语通过偏心的调整来完成三偏心蝶阀密封面的加工，仅增加了 10mm 的余量，但是节约了工装成本，缩短了加周期，而且使斜度盘的加工范围增大，不仅能加工 H1 小H2 的阀门，且能加工 H1 大于 H2 的阀门。这种灵活的加图 1 72MN/80MN 双立柱 斜置式自由锻造液压 机 3D 造型图121110798613543214图 2 72/80MN 快速自由锻造液压机本体结构示意图1.下横梁 2.回程缸 3.移动工作台 4.导向架 5.拉杆 6.上 砧旋转装置 7.上砧夹紧装置 8.中横梁 9.上横梁 10.立柱11.侧缸 12.主缸 13.上垫板 14.基础梁 15.砧座固定装置有一个上垫板，用于安装上砧等锻造附件。2.3 主工作缸 设备主工作缸采用了不等径多缸布置方式，由一个主柱塞缸和两个侧柱塞缸组成。柱塞下部为空心体，内装 有凸球面垫和双凹球短圆柱铰轴，通过一个安装在活动 横梁中的凸球面垫，构成双球铰联结结构，将力传递到活动横梁。双球铰结构能够满足快速锻造的抗偏心载荷的 工艺要求，有效降低偏心锻造对于主油缸、横梁和立柱的影响，同时避免将因偏心载荷产生的水平推力和反力矩 传递到导套和密封处，能提高密封和导向的寿命。2.4 预应力组合框架压机本体的预应力组合框架由上横梁、下横梁、空心 立柱组成，并由放置于空心立柱中的 14 根圆拉杆和 4 组十字键定位并预紧。通过对拉杆全长施加超压拉力负荷， 同时对立柱施加压应力，从而使整个框架处于应力预紧 状态使这些零部件构成具有高的整体刚性和抗疲劳强度的封闭的预应力组合框架。两个长方形空心断面立 柱，使材料远离中性轴，在每侧立柱四周固定有 6 组耐磨导板，为活动横梁提供了一个坚固的、刚性的 12 面导向 平面，进而能够承受偏心载荷产生的巨大的弯曲应力和 压应力，能够达到很好的平衡和稳定并能满足 400mm 的抗偏载要求。3 设备本体的安装设备本体轮廓尺寸：22010mm 9970mm；总净高：18830mm；总净重：1720t；最大净空距 6000mm；立柱间的 净距：2000mm3800mm；锻造工作行程：2600mm；移动工作台尺寸：6000mm2800mm；行程：6000mm；主系统压骤分解示意图如图 3 所示。第一步，首先将基础梁安放在地基上，按照相关技术要求调整好标高水平，对地脚螺栓及基础梁灌预紧。将下横梁吊装在基础梁上，再分别安装左右辅下横梁联接构成下横梁组件，并调整其全行程范围方向水平标高。然后依次装入移动工作台等相关零第二步，考虑到厂房高度及行车钩高的影响，吊柱前必须在平置状态下先把拉杆穿入立柱内。将拉全穿入立柱后，拉杆上端一侧拧上螺母，使用专用吊立柱由水平翻转为竖直状态，缓慢将一侧立柱吊装横梁上。施工过程中需要密切注意起吊钢丝绳、吊钩柱、拉杆不应相互干涉。第三步，放置活动横梁的中横梁前应首先将两承梁临时固定在中横梁两端的下部。在工作台上布个能够承受 100t 以上静载荷的等高支座，然后将中吊放在等高支座上。以已经装好一侧立柱为基准调表 1 主要零部件重量及轮廓尺寸力：35MPa。主 要 零 部 件 重 量 及 轮 廓 尺 寸 如 表 1 所示。由于该设备 规格超大，安装施 工 过 程 中 受 到运输、起重能 力 等 诸 多 客 观因素的影响，须隙，使中横梁中心与安装基准的中心对正。主要零部件数量总重/t轮廓尺寸/mm第四步，吊装一侧保持架、中横梁和支承梁联下横梁组件移动工作台 活动横梁组件 上横梁立柱 拉杆 主缸 侧缸 回程缸1111214122517100.5383.4223.5328.293.611073.529.3997055003235600028007705610360022508420350032001060024201530 准24017600 准18904550 准11603980 准5206010固，然后安装各导向装置并调整间隙。第五步，吊装另一侧立柱拉杆装配体组件及中另一侧保持架，构成活动横梁组件。第六步，将三个主工作缸部件吊放在活动横梁位置上，首先吊放主缸，然后依次吊装两个侧缸。第七步，吊装上横梁。先将平台栏杆进行试装所有现场焊接的部位焊好。水平起吊上横梁，吊起水平仪检查吊平情况，水平度误差应在 0.5/1000制定合理的装配工艺方案，设计必要的、可靠的专用工装，避免返工或窝工现象，并保证安装质量和施工进度。3.1 装配难点72/80MN 快速自由锻造液压机装配主要难点如下：（1）按照实际条件，厂房内行车最大起吊高度不能满足装 好立柱后再将拉杆吊装入立柱，需在立柱平置状态下将8 根拉杆穿入其内空腔并将拉杆立柱装配体翻转竖起。细长杆型拉杆在吊装过程中非常容易变形，需要专用吊吊至压机上方后，对正位置缓慢下降，在接近拉杆时暂停下落，观查拉杆穿入上横梁的实际情况，防纹碰伤；待落至每个缸的端部时都应确认无干涉后下，直至对正 8 个键槽安装到位。然后逐一将拉杆装上拉杆上下螺母并紧固。逐一起吊各缸体与上横接紧固。第八步，吊装两侧回程缸与活动横梁及专用支接固定。最后进行平台、栏杆和梯子等零部件的安装128机械工程师 2012 年第 6 期图 3 本体安装程序分解示意图）之间的载荷及变形量如图 4 所示。紧，控制预紧螺母油缸压力，平均分三次升压，最后达到表 2 规定的压力。每次升压达到要求的压力后，从支承套 的开口处各个拧紧拉杆固定螺母，记录压力和固定螺母 位移量，然后使油泵卸压。法兰准400H8/f7油缸准400支承套超高压油泵站O115在拧紧拉杆螺母时，为确认螺母位移达到要求的数值，应测量螺母位移量。可由螺母外径尺寸及测量螺母旋 转过的弧长 C 弧长=1296.02mm 求得相应转过的角度 =390.825及螺母相应总位移量 =17.37mm。同时还要分别 测量拉杆在预紧时的伸长值和油泵卸压后的回缩量。油泵卸荷后，拧出预紧螺母，再按顺序依次对其余拉杆固定 螺母进行预紧，使预紧螺母油缸的表压力均达到表 2 的规定值，并各个拧紧拉杆螺母。实施中同时进行电测监视 预紧过程，并根据具体情况作出相应调整。全部预紧完成 后对第一组预紧的两根拉杆进行二次拉伸检验，使拉杆达到平均预紧力时，检查固定螺母与上横梁垫板贴合间 隙，应0.05mm。完成所有拉杆的预紧后，复检框架精度，安装防松装置，焊接防松挡块等。预紧过程中的注意事项：（a） 预紧螺母的行程最大 允许值为 20mm，严禁超程使用；（b）预紧时的每次表压 值应一致；（c）根据测试数据验算，使拉杆的伸长量与平 均伸长量之比小于 5%，以使四根拉杆在工作时受力均 匀；（d）在预紧螺母油缸升压和卸荷过程中，应注意测试 拉杆的伸长量和回缩量是否与计算值相符。如有严重偏 差，应暂停预紧工作，进行核查。（e）仔细测量和观察上 梁的实际位移量，以确认对立柱施加了正确的压应力。（f）防止预紧螺母在频繁装拆过程中与拉杆螺纹粘死或 拉伤。4 结 语实践证明，按照本文所述的方法，对国产第一套80MN 双立柱斜置式自由锻造液压机本体的安装顺利完 成。设备各项精度均满足相关设计技术要求，在装配施工 过程中避免了返工窝工等现象，显著提高了工作效率和16.03由于在预紧过程中，每组拉杆所承受的拉力不相等，个预紧过程中各组拉杆处于变张力预紧状态，故不能 拉杆依次预紧，需按照图 5 所示方位和编号顺序，对各 杆进行编号预紧。砧子横向移动装置中心线81097控制室在预紧过程中预紧后一组拉杆时，前一组拉杆产生定的回缩量。各组根拉杆的预紧力、伸长量，以及计算表 2 拉杆的预紧力、伸长量及预紧油缸的介质工作压力拉杆预紧顺序号计算预紧力 计算伸长量 预紧后的回缩量 预紧螺母油缸压力值/MPa/MN/mm/mm一组（1，2）二组（3，4） 三组（5，6） 四组（7，8） 五组（9，10） 六组（11，12） 七组（13，14）9.5189.2058.9028.6108.3278.0537.78817.1516.5816.0415.5115.0014.5114.030.570.540.530.510.490.48068.7366.4764.2962.1860.1358.1656.24相关经济效益。（编辑 昊 天）作者简介：王晓鹏（1976），男，工程师，从事轧钢设备及锻压设备的加工制造安装调试工作。收稿日期：2012- 03- 24载荷/kg预紧载荷 109.04MN工作载荷 80.77MN残余压力 43.81