15MN 雙C 型機架油壓機設(shè)計

劉麗靜

(葫蘆島弘達制造有限公司，遼寧 葫蘆島 125001)

在5萬t 至10萬t 船舶建造中，需要把厚度為16 ～20 mm，材質(zhì)為Q235A、Q235B、AH32、AH36 等的鋼板壓彎成圖1形狀。根據(jù)對油壓機的技術(shù)要求，設(shè)計了雙C 形機架油壓機［1-12］。

圖1 船板壓彎曲形狀

1 鋼板壓力計算

壓力計算公式為

式中:N 為設(shè)計壓彎力;C 為系數(shù)(取1.1 ～1.3);B 為工件長;t 為鋼板厚度;σb為抗壓強度;zl 為支撐點距離。

選取N=15 000 kN，設(shè)計為2 臺油缸，每臺油缸的公稱力設(shè)計為油缸行程800 mm。

2 C 形單柱式機架受力計算

C 形機架受力簡圖見圖2。曲桿O-O 段分別受軸向力N1和彎矩M 共同作用，為危險截面。N1= Pcosθ，M =P(L+rcosθ)，工作時，外板承受最大壓力σj，內(nèi)板承受最大拉應(yīng)力σL，θ 角等于0 時為危險截面。

式中:σj為外緣壓應(yīng)力(MPa);σL為內(nèi)緣壓應(yīng)力(MPa);F 為機架截面積，F(xiàn)=414 000 mm2;h1為截面中性層到外緣的距離，h1=1 690.5 mm;h2為截面中性層到內(nèi)緣的距離，h2=579.5 mm;Z0為中性層到截面中心的距離，Z0=579.5 mm;L為油壓機喉深，L=1 800 mm;θ 為計算角度，θ =0°;r 為中性層曲率半徑，r=1 179.5 mm。

經(jīng)計算，滿足Q235A、Q235B、AH32、AH36 等鋼板允許應(yīng)力要求。

3 本油壓機特點

1)采用雙C 形機架，用Q23A 鋼板焊接而成。本方案制造簡單，不需要大型加工設(shè)備。油壓機可三面進出料，即便于壓彎作業(yè)，也便于對壓彎中工件進行觀察和檢測。

2)活塞桿和凸模的連接采用單球面支承和鉸軸組合連接，見圖4。鉸軸外徑比孔內(nèi)徑小4 mm，使得球面座在2 個活塞不同步時可左右滑動，保證壓彎力對活塞桿的反作用力在活塞桿軸心附近，致使當2 個油缸不同步時偏心力較小，防止了油缸支承環(huán)受較大偏心力，避免了因活塞桿過早磨損而造成高壓密封漏油現(xiàn)象的發(fā)生。

圖4 連接器

3)液壓系統(tǒng)分別由1 臺高壓泵和1 臺低壓泵組成2 套供油系統(tǒng)。每套供油系統(tǒng)單獨向1 個油缸供油。工作空行程和回程由高低泵聯(lián)合供油，供流流量大，壓力小，運行速度快;工作行程由高壓泵單獨供油，流量小，工作速度慢。這樣的配置既滿足壓彎力的要求也減小了油泵容量。

4)油壓機本體上裝有2 臺3t 轉(zhuǎn)臂調(diào)式吊車，可吊裝、卸掉壓彎的鋼板。

5)油壓機工作平臺前設(shè)有12 m 長滾輪式鋼板移動平臺，用于幫助吊車支承鋼板進入凹凸模具。

6)本油壓機輔助設(shè)施齊全，進行壓彎作業(yè)時不需要其他吊裝設(shè)備協(xié)助，可單獨工作。

4 結(jié)束語

該設(shè)備建成后，一次試車成功。8 h 可壓彎各類鋼板20塊，每塊外委加工費用為5 000 元，每天可創(chuàng)造利潤10萬元。使用本油壓機壓彎各類鋼板建成的34 800 t散貨船已下水交用戶使用。在使用中，對各項設(shè)計技術(shù)指標進行了全面檢查，基本達到設(shè)計要求。該設(shè)備已成為建造10萬t 以下船舶必備的大型設(shè)備。參照本設(shè)計可設(shè)計40萬t 船舶用板的油壓機。

［1］俞新陸.液壓機現(xiàn)代設(shè)計理論［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1987.

［2］俞新陸，楊津光，巢克念.液壓機［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1990.

［3］俞新陸.液壓機現(xiàn)代設(shè)計理論［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1987.

［4］中國機械工程學會鍛壓學會.鍛壓手冊:鍛壓車間設(shè)備［K］.2 版.北京:機械工業(yè)出版社，2002.

［5］俞新陸，楊津光.液壓機的結(jié)構(gòu)與控制［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1989.

［6］茍文選. 材料力學［M］. 西安:西北工業(yè)大學出版社，2000.

［7］王鵬，駒戚虹.沖擊模具設(shè)計師手冊［K］.北京:機械工業(yè)出版社，2000.

［8］方剛.箱形梁筋板上的孔對其強度的影響［J］.鍛壓機械，1997(5):32-35.

［9］彼德遜·R·E.設(shè)計中的應(yīng)力集中系數(shù)［M］.劉純樸，譯.北京:中國工業(yè)出版社，1965.

［10］徐灝.疲勞強度設(shè)計［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1981.

［11］陳全明.金屬材料及強化技術(shù)［M］.上海:同濟大學出版社，1992.

［12］俞新陸.液壓機的設(shè)計與應(yīng)用［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2006.