液壓機(jī)在科技產(chǎn)業(yè)中的廣泛運用

科技的發(fā)展是個永恒的話題，不管是什么樣的產(chǎn)品，都要跟隨著社會的發(fā)展腳步，液壓機(jī)一直堅持著跟隨市場的腳步發(fā)展，根據(jù)不同的需要從基礎(chǔ)做起，不斷探索、實踐，成就液壓機(jī)的未來。
   一：液壓機(jī)在軍工中的運用
   
　　兵器粉末冶金技術(shù)是指采用金屬或其它粉末材料，經(jīng)過混粉、壓坯、燒結(jié)、成型和后處理等工藝過程制造各種多孔、半致密或全致密兵器零件與制品的技術(shù)。兵器粉末冶金技術(shù)是反坦克動能穿甲彈彈芯、導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)噴管、陶瓷裝甲元件、坦克動力傳動系統(tǒng)摩擦片等元件的關(guān)鍵制造技術(shù)，包括：兵器特殊零件的熱等靜壓、冷等靜壓技術(shù)、燒結(jié)工藝、自蔓燃高溫合成技術(shù)、粉末注射成型技術(shù)、粉末鍛造技術(shù)、粉末冶金件性能測試與無損檢測技術(shù)等。由于粉末冶金技術(shù)具有工藝成本低、材料利用率高、能實現(xiàn)制造零件的凈成型或近成型、特別適用于大批量生產(chǎn)，用于取代某些兵器零件的常規(guī)制造工藝，液壓機(jī)則扮演了最后的集大成者的角色，因為軍工產(chǎn)品的金屬硬度大大高于普通金屬硬度，使用普通工藝和機(jī)器很難達(dá)到軍工品的高標(biāo)準(zhǔn)，所以我們的軍工行業(yè)離不開液壓機(jī)，我們的國防事業(yè)離不開液壓機(jī)。

   
   二：液壓機(jī)在航空業(yè)

航空工業(yè)的發(fā)展離不開重型模鍛液壓機(jī)是不爭的事實，我國僅有的一臺300MN 鋁合金模鍛液壓機(jī)早已不能滿足現(xiàn)代航空工業(yè)的發(fā)展需求。早在2002年，中國工程院成立了以兩院院士師昌緒先生為組長的咨詢研究組，對我國建造8 萬t 模鍛液壓機(jī)進(jìn)行調(diào)研。研究認(rèn)為我國現(xiàn)階段啟動建設(shè)8 萬t 模鍛液壓機(jī)大型裝備項目，對航空、艦船、航天、兵器、核工業(yè)等行業(yè)十分必要且完全可行。在我國要發(fā)展自主的航空工業(yè)，獨立研制并制造大飛機(jī)的大背景下，中國二重和西安閻良航空產(chǎn)業(yè)基地分別立項了8 萬t 和4 萬t 航空模鍛液壓機(jī)項目，為我國飛機(jī)制造業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的大型整體航空模鍛件。

然而重型模鍛液壓機(jī)的設(shè)計與制造面臨著巨大的困難和風(fēng)險，混凝土泵液壓系統(tǒng)的發(fā)熱現(xiàn)象危害其加工、制造和運輸?shù)碾y度都處于極限狀態(tài)，且投資巨大，周期長。為解決上述問題，對重型液壓機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究與改進(jìn)從來沒有停止過。最早的重型模鍛液壓機(jī)普遍采用傳統(tǒng)的“三梁四柱”結(jié)構(gòu)，且機(jī)架為非預(yù)應(yīng)力框架，這種結(jié)構(gòu)的典型代表是俄羅斯的750MN模鍛液壓機(jī)，由于其承載結(jié)構(gòu)缺乏預(yù)應(yīng)力保護(hù)，材料許用力僅為40～60MPa，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸和重量極為龐大，總重達(dá)到了26000t，且大量采用重型鑄件和鍛件，加工制造難度大，疲勞性能不高。20 世紀(jì)70年代，出現(xiàn)了粗螺栓預(yù)緊結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)采用少量的粗螺栓對承載機(jī)架施加預(yù)緊力，材料的許用應(yīng)力得以提高至100～150MPa，疲勞性能也有所提高。由于大型預(yù)應(yīng)力粗螺栓制造的難度大，且許用應(yīng)力不宜太高，此后又出現(xiàn)了細(xì)螺栓預(yù)緊結(jié)構(gòu)，用多根細(xì)螺栓替代少量的粗螺栓施加預(yù)緊力，從而使許用應(yīng)力提高至150～200MPa。即便如此，重型液壓機(jī)的設(shè)計仍然面臨巨大的困難和風(fēng)險。預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞技術(shù)和剖分-坎合技術(shù)的發(fā)展極大地解決了這個問題，其基本思路為將重型承載結(jié)構(gòu)——尺寸和重量龐大，傳統(tǒng)手段難以加工的重型零件，剖分為多個子件，從而降低制造難度和風(fēng)險，方便運輸；然后通過預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞技術(shù)，以坎合連接的方式將其組合為一個整體，從而替代整體鑄鍛結(jié)構(gòu)。這種技術(shù)思路的產(chǎn)生，充分體現(xiàn)了“以小搏大”的特點，是具有創(chuàng)新性的重型液壓機(jī)設(shè)計方法。2006年以來，清華大學(xué)在重型液壓機(jī)的設(shè)計上突破傳統(tǒng)思維，采用預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞技術(shù)和坎合技術(shù)先后設(shè)計了多臺300MN以上的重型液壓機(jī)，其中包括已經(jīng)投產(chǎn)的世界上大型的360MN/150MN鋼管垂直擠壓機(jī)組，在建的400MN 航空精密模鍛液壓機(jī)和昆山300MN核電鍛件液壓機(jī)。本文以航空工業(yè)為背景，介紹了坎合技術(shù)在航空模鍛液壓機(jī)上的應(yīng)用。

機(jī)架是重型液壓機(jī)中最為重要的結(jié)構(gòu)部件，是巨大能量聚集、傳遞和釋放的載體，其設(shè)計的強(qiáng)度、剛度以及可靠性極為重要。400MN航空模鍛液壓機(jī)的機(jī)架采用拱形梁+墊梁的方式，拱梁和立柱分別被剖分為5個子件，整個機(jī)架共20個子件，單件的重量均在80t以下，大大減小了單件的重量和制造難度。各個子件之間的剖分面通過坎合化處理提高其坎合系數(shù)，通過鋼絲施加強(qiáng)大的預(yù)應(yīng)力場將20個子件纏繞成為一個預(yù)應(yīng)力承載框架，該機(jī)架的重量為1400t 左右，若采用傳統(tǒng)制造方法，難度極大。采用“以小搏大”的預(yù)應(yīng)力剖分-坎合技術(shù)是制造該類重型承載機(jī)架的有效技術(shù)路線。

在我國首臺預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞剖分-坎合壓機(jī)——360MN垂直擠壓機(jī)中，僅對拱梁進(jìn)行了剖分-坎合，且僅分為3個子件，子件之間采用滾花處理形成坎合的多峰結(jié)構(gòu)，。而立柱則采用分段鑄造，然后焊接為一個整體。這種結(jié)構(gòu)相對傳統(tǒng)的“三梁四柱”式壓機(jī)，在制造難度上已經(jīng)大大降低，然而由于立柱為焊接整體結(jié)構(gòu)，其重量仍然在200t以上。

為進(jìn)一步降低制造難度，在經(jīng)過充分論證，尤其是通過精準(zhǔn)的數(shù)值計算之后，（對立柱剖分-坎合后的機(jī)架進(jìn)行有限元分析，對各種可能的狀態(tài)，包括中心載荷、前后偏載、左右偏載等進(jìn)行計算），發(fā)現(xiàn)在坎合系數(shù)為0.3時，將拱梁和立柱分別剖分為5個子件，在強(qiáng)大的預(yù)應(yīng)力場作用下，壓機(jī)工作時不會發(fā)生剖分面上的錯移和分開，剖分- 坎合的機(jī)架與整體機(jī)架具有相同的變形協(xié)調(diào)性。偏載時，即使完全通過立柱導(dǎo)向承受側(cè)推力，坎合面仍然保持足夠的抗剪能力。360MN擠壓機(jī)的實踐和充分的理論分析為我國400MN 航空模鍛壓機(jī)的設(shè)計提供了科學(xué)的依據(jù)，重型承載機(jī)架的設(shè)計發(fā)展出了一條全新的技術(shù)路線。

杜甫機(jī)械液壓機(jī)按照結(jié)構(gòu)形式分類， 主要包括單柱液壓機(jī)、四柱液壓機(jī)、框架液壓機(jī)及其他結(jié)構(gòu)的液壓機(jī)。單柱液壓機(jī)可分為整體機(jī)身和組合機(jī)身兩種結(jié)構(gòu)，單柱液壓機(jī)在工作中，由于機(jī)身的變形，滑塊與工作臺會產(chǎn)生一定的夾角， 故多用在對精度要求不高的應(yīng)用場合，如：壓裝、板材壓型、校直等工藝。四柱液壓機(jī)為通過四根立柱把上下橫梁連接起來， 且其帶滑塊的活動橫梁依靠四根立柱導(dǎo)向， 機(jī)器具有結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低等特點，故應(yīng)用最為廣泛。框架式液壓機(jī)用焊接框架立柱代替四柱液壓機(jī)中的圓柱立柱，滑塊的導(dǎo)向依靠固定在立柱上的導(dǎo)軌導(dǎo)向，具有導(dǎo)向精度高，抗偏載能力大等優(yōu)點，但制造成本比四柱液壓機(jī)高，多用在對精度要求較高的場合，如金屬薄板的沖壓、金屬精密成型等工藝。以上三種液壓機(jī)占到液壓機(jī)總數(shù)的95％ 以上。根據(jù)不同的需要．另外還有各種其他特殊結(jié)構(gòu)形式的液壓機(jī)。

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