黃維勇，汪恩輝，張 超，常 瑜，陳 峰，左雁冰，何 潛，高聰敏

(1.西安建筑科技大學(xué)，陜西 西安 710043;2.中國重型機(jī)械研究院股份公司，陜西 西安 710032)

0 前言

中國重型機(jī)械研究院股份公司 (簡稱中重院)為西南鋁業(yè) (集團(tuán))有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)制造的成套設(shè)備——120 MN全浮動張力拉伸機(jī)，是中重院自行開發(fā)研制并擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的第一套最大噸位鋁合金寬厚板拉伸機(jī)，設(shè)備性能滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求，部分參數(shù)和性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

在研發(fā)該機(jī)組的過程中，中重院結(jié)合用戶最終產(chǎn)品的使用要求，原料的化學(xué)成分，機(jī)械性能，產(chǎn)品大綱等，憑借多年從事管棒型材設(shè)備設(shè)計(jì)、開發(fā)和研究積累的成熟經(jīng)驗(yàn)，并吸收和消化國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)。經(jīng)過反復(fù)計(jì)算，類比和論證，最終確定了該機(jī)組的設(shè)備組成，工藝流程和主要技術(shù)參數(shù)，采用的一些關(guān)鍵技術(shù)確保了整個(gè)機(jī)組的先進(jìn)性，可靠性和實(shí)用性。本文主要介紹了一種新的拉伸機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。

1 設(shè)備組成及工藝流程

此拉伸機(jī)總成配置由機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和潤滑與氣動系統(tǒng)組成。其中機(jī)械設(shè)備包含有活動機(jī)頭、固定機(jī)頭、壓梁、主拉伸缸、輔助設(shè)備等。其工藝流程如圖1。

圖1 拉伸機(jī)的工藝流程Fig.1 Process flow of stretcher

2 機(jī)組的主要技術(shù)參數(shù)

根據(jù)用戶西南鋁提出的產(chǎn)品大綱，經(jīng)過計(jì)算，反復(fù)論證比較，最終確定該機(jī)組的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)Tab.1 Main technology parameter of the unit

拉伸機(jī)速度與控制精度參數(shù)最大拉伸速度/mm·s－1 30板材延伸率/% ≤3延伸量控制精度/% ≤0.3拉伸機(jī)速度與控制精度參數(shù)操作缸快進(jìn)速度/mm·s－1 ≥65操作缸回程速度/mm·s－1 ≥65最大拉伸力/MN 120兩夾頭鉗口承受的單位寬度內(nèi)極限載荷/kN·mm－1 650拉伸機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)兩鉗口最短距離/mm 4 000兩鉗口最長距離/mm 32 000鉗口最大開口度/mm 4 000鉗口鉗塊厚度/mm 20～250拉伸機(jī)機(jī)組參數(shù)機(jī)械設(shè)備外形 (長 ×寬 ×高)/mm 60 000×12 000×10 000最大工作壓力/MPa ≤31.5設(shè)計(jì)年產(chǎn)能/t ≥50 000機(jī)組總用電量/kW ≤1 500機(jī)組循環(huán)水耗量/m3·h－1 ≤100壓縮空氣最大用量/m3·min－1 ≤7

3 采用的關(guān)鍵技術(shù)

(1)傳統(tǒng)的張力拉伸機(jī)在拉伸過程中采用以下方式:固定機(jī)頭和活動機(jī)頭分別夾緊待拉伸材料的一側(cè)，固定機(jī)頭由插銷或者掛鉤通過橫梁或具有類似功能的部件與基礎(chǔ)聯(lián)接，另一端的活動機(jī)頭通過油缸或者其他動力裝置驅(qū)動，相對固定機(jī)頭實(shí)現(xiàn)位移來實(shí)現(xiàn)材料的拉伸。這種拉伸機(jī)的拉伸力最終作用到基礎(chǔ)上，當(dāng)拉伸外載荷突然消失時(shí)，瞬間釋放的能量對設(shè)備產(chǎn)生的沖擊力也會對設(shè)備的基礎(chǔ)產(chǎn)生破壞。所以對設(shè)備的基礎(chǔ)要求很高，這種設(shè)計(jì)僅適合于小型拉伸機(jī)，對于拉伸力超大的拉伸機(jī)這種結(jié)構(gòu)很不適用。

西南鋁120 MN張力拉伸機(jī)組的機(jī)架梁本體采用了全浮動的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。壓梁3沒有直接與基礎(chǔ)作用，而是其一端和主拉伸缸5連接，另一端支撐在復(fù)位裝置1的底座上?；顒訖C(jī)頭2和固定機(jī)頭6通過其下方設(shè)置的行走裝置作用在基礎(chǔ)上，但發(fā)生斷帶沖擊時(shí)復(fù)位裝置1對設(shè)備起一定的緩沖保護(hù)作用，并及時(shí)使浮動的機(jī)架體復(fù)位，大大地減少了對基礎(chǔ)的沖擊，這種設(shè)計(jì)不僅結(jié)構(gòu)簡單，成本不高，而且設(shè)計(jì)巧妙，合理，實(shí)用。

圖2 全浮動拉伸機(jī)的組成Fig.2 Composition of full-floating stretcher

(2)活動機(jī)頭與固定機(jī)頭采用水平梁式組合結(jié)構(gòu)，夾頭鉗口斜塊有同步預(yù)夾緊功能，拉伸時(shí)寬度方向上各組鉗口夾持力應(yīng)均勻，滿足拉伸高強(qiáng)度鋁合金板材的生產(chǎn)工藝要求。

(3)主拉伸油缸裝置采用大型套缸式結(jié)構(gòu)，主缸選用柱塞缸，內(nèi)嵌一快速移動缸。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，且在拉伸工作中運(yùn)動自如，具有很好的密封性。

(4)為了保證整個(gè)機(jī)組斷帶的安全，分別在兩夾頭鉗口裝置、機(jī)架梁裝置和移動夾頭上設(shè)有斷帶被動緩沖保護(hù)裝置。

4 結(jié)語

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況表明:中重院為西南鋁業(yè)(集團(tuán))設(shè)計(jì)制造的國內(nèi)第一臺120 MN張力拉伸機(jī)，技術(shù)參數(shù)合理，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，產(chǎn)品綜合質(zhì)量達(dá)到國際領(lǐng)先水平。該機(jī)組的成功研制，為國家“大飛機(jī)”項(xiàng)目提供了強(qiáng)有力的材料支撐。

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