双柱下拉式自由锻造液压机最大允许锻造偏心距研究

摘要

双柱自由锻造液压机具有效率高、机械化程度高等显著优点，目前已成为自由锻造行业的主流设备。双柱自由锻造液压机按结构特点可分为上推式和下拉式两种形式。本课题针对双柱下拉式自由锻造液压机，研究其抗偏载性能。
　　自由液压机在锻压工件过程中，由于锻造工艺、工件进给偏差、工件形状、温度偏差、材质不均等多种因素的影响，必然会出现偏载的状况。偏载工况下，液压机较大的工作载荷会对受力元件产生不容忽视的影响，不合理的偏载工况会使受力元件的工作寿命急剧缩短，严重影响锻造液压机的工作性能。因此，双柱自由锻造液压机对抗偏载性能有极高的要求，最大允许锻造偏心距就是衡量液压机抗偏载性能的重要参数。以忽略工作缸柱塞与机架下横梁连接球铰的自锁条件研究液压机抗偏载性能的传统思路，难以反映液压机偏心锻造的制约因素，使设备应用存在安全隐患。
　　本文根据自由锻造的工艺要求，分析并明确了液压机在锻造过程中应满足工作缸柱塞与机架的刚性连接。理论分析了单个球铰自锁条件，推导了球铰摩擦圆半径计算方法，确定了当球铰满足自锁条件工作缸柱塞与机架为刚性连接。以偏心锻造工况下，工作缸柱塞与机架下横梁连接球铰满足自锁条件为基础，建立双柱下拉式自由锻造液压机的偏心锻造力学模型，研究了液压机的抗偏载机理，分析了球铰摩擦圆半径与液压机允许锻造偏心距的关系。针对液压机导向装置，明确了机架立柱与导向装置的非约束的关系，分析了液压机导向装置的作用，研究了导向间隙对液压机工作过程的影响，提出了导向间隙的确定方法。根据液压机的偏载力学模型，分析了偏载传递路线，确定了工作缸与机架承分别承载着液压机的全部偏心载荷。理论分析了机架和工作缸导的偏载受力状态，结合现有下拉式液压机资料实例计算了机架和工作缸导向套的应力，并对机架和工作缸偏载工况进行了仿真分析，对比理论计算和仿真结果，确定了工作缸抗偏载能力相对较弱，是制约液压机抗偏载的关键因素和薄如环节。在保证工作缸正常工作的前提下，明确了液压机的偏载控制策略。研究分析了球铰自锁条件与工作缸抗偏载性能的关系，确定了以球铰自锁条件确定液压机最大允许锻造偏心距的方法，为双柱下拉式自由锻造液压机的结构设计提供了理论依据。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 双柱自由锻造液压机简介

1．3 液压机偏心锻造研究现状

1．3．1 研究现状

1．3．2 存在问题

1．4 研究思路与内容

2 液压机偏心锻造的工作原理分析

2．1 双柱下拉式锻造液压机结构特点

2．2 偏心锻造工况分析

2．3 液压机的机构分析

2．3．1 液压机的工作要求

2．3．2 液压机工作缸与机架连接形式的研究

2．3．3 单个球铰结构的理论分析

2．3．4 球铰摩擦圆半径与锻造偏心距的关系

2．4 液压机导向装置的作用分析

2．5 液压机偏心锻造的作用机制

2．6 本章小结

3 液压机抗偏载的制约因素研究

3．1 偏载工况下机架受力的理论分析

3．1．1 机架受力

3．1．2 机架上横梁受力

3．1．3 机架立柱受力

3．1．4 机架下横梁受力

3．1．5 机架最大应力分析

3．1．6 机架实例计算

3．2．7 机架的仿真分析

3．3 偏载工况下工作缸受力的理论分析

3．3．1 单球铰工作缸

3．3．2 双球铰工作缸

3．3．3 工作缸导向套受力

3．3．4 导向套实例计算

3．3．5 工作缸的仿真分析

3．4 液压机抗偏载制约因素的分析

3．5 液压机的偏载控制策略

3．6 本章小结

4 最大允许锻造偏心距的确定方法

4．1 工作缸结构的抗偏载性能研究

4．2 连接球铰结构的设计思路

4．3 最大允许锻造偏心距的确定

4．4 提高液压机抗偏载性能的措施

4．5 本章小结

5 立柱导向装置预留间隙的确定

5．1 立柱导向装置装置结构

5．2 导向间隙对液压机工作过程的影响

5．3 导向间隙的确定方法

5．3．1 机架立柱最大位移量

5．3．2 导向间隙与工作缸结构关系

5．3．3 导向间隙的确定

5．4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果