劉麗靜

(葫蘆島弘達(dá)制造有限公司，遼寧 葫蘆島 125001)

在5萬(wàn)t 至10萬(wàn)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(duì)油壓機(jī)的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)了雙C 形機(jī)架油壓機(jī)［1-12］。

圖1 船板壓彎曲形狀

1 鋼板壓力計(jì)算

壓力計(jì)算公式為

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

選取N=15 000 kN，設(shè)計(jì)為2 臺(tái)油缸，每臺(tái)油缸的公稱力設(shè)計(jì)為油缸行程800 mm。

2 C 形單柱式機(jī)架受力計(jì)算

C 形機(jī)架受力簡(jiǎn)圖見(jiàn)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(xiǎn)截面。N1= Pcosθ，M =P(L+rcosθ)，工作時(shí)，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(shí)為危險(xiǎn)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(jī)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(jī)喉深，L=1 800 mm;θ 為計(jì)算角度，θ =0°;r 為中性層曲率半徑，r=1 179.5 mm。

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

3 本油壓機(jī)特點(diǎn)

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

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(jiàn)圖4。鉸軸外徑比孔內(nèi)徑小4 mm，使得球面座在2 個(gè)活塞不同步時(shí)可左右滑動(dòng)，保證壓彎力對(duì)活塞桿的反作用力在活塞桿軸心附近，致使當(dāng)2 個(gè)油缸不同步時(shí)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(guò)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(tái)高壓泵和1 臺(tái)低壓泵組成2 套供油系統(tǒng)。每套供油系統(tǒng)單獨(dú)向1 個(gè)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(yùn)行速度快;工作行程由高壓泵單獨(dú)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(jī)本體上裝有2 臺(tái)3t 轉(zhuǎn)臂調(diào)式吊車，可吊裝、卸掉壓彎的鋼板。

5)油壓機(jī)工作平臺(tái)前設(shè)有12 m 長(zhǎng)滾輪式鋼板移動(dòng)平臺(tái)，用于幫助吊車支承鋼板進(jìn)入凹凸模具。

6)本油壓機(jī)輔助設(shè)施齊全，進(jìn)行壓彎作業(yè)時(shí)不需要其他吊裝設(shè)備協(xié)助，可單獨(dú)工作。

4 結(jié)束語(yǔ)

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(fèi)用為5 000 元，每天可創(chuàng)造利潤(rùn)10萬(wàn)元。使用本油壓機(jī)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(duì)各項(xiàng)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了全面檢查，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該設(shè)備已成為建造10萬(wàn)t 以下船舶必備的大型設(shè)備。參照本設(shè)計(jì)可設(shè)計(jì)40萬(wàn)t 船舶用板的油壓機(jī)。

［1］俞新陸.液壓機(jī)現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1987.

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

［3］俞新陸.液壓機(jī)現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1987.

［4］中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鍛壓學(xué)會(huì).鍛壓手冊(cè):鍛壓車間設(shè)備［K］.2 版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

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

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

［7］王鵬，駒戚虹.沖擊模具設(shè)計(jì)師手冊(cè)［K］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

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

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

［10］徐灝.疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1981.

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

［12］俞新陸.液壓機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.