液壓機本體一般由機架、液壓缸部件、運動部分及其導向裝置以及其他輔助裝置組成。機架是液壓機的骨架,是液壓機本體的最主要部件。因此,人們常說的液壓機本體結構形式,實際上就是指機架的組成方式。
從機架的組成方式看,有梁柱結合式、單柱式、框架式、鋼絲纏繞預應力牌坊式等,框架式又分為整體框架式和組裝框架式。在榫卯式機架未發明之前,組裝框架式其實就只有柱拉結構式。
我司發明的榫卯式內高壓成形設備
我司工程師們在分析研究目前流行的各類機架組成方式優缺點的基礎上,根據機架機械加工和安裝運輸的實際需求,結合中華民族最早在建筑學上的精巧發明——榫卯結構原理,于2014年發明了一種榫卯式結構液壓機全鑄鋼件機架,并被國家知識產權局授予發明專利。自此之后,組裝框架式機架就有了柱拉式和榫卯式兩種了。
我司《一種榫卯式結構大型液壓機機架》
發明專利證書
下面分別介紹各種結構形式機架的優缺點:
一、榫卯式結構機架:
榫卯式結構機架如下圖一所示,其最大優點是:
1)機架尺寸不受組裝后的整體體積限制,只受組成機架的單件零件是否可以加工和運輸的限制,因此特別適用于大型機架;
2)在相同工作臺面要求下,其結構最緊湊,布局美觀,具有較高的剛度,防偏載能力強;
3)滑塊(活動橫梁)的導向采用可調間隙的平面導向結構,導向精度高,一般采用4個45度斜面導向,或8個平面導向;
4)工作視野開闊,四面都可以接近工件;
5)由于其將原來由上梁、下梁(工作臺)、側柱組成的不可分拆整體機架,拆分為獨立的上梁、下梁(工作臺)和側柱(兩件),(組裝時通過可重復精確定位的定位面組合成一整體)機架一分為四,不但給機械加工帶來便利,也大大減輕單件運輸的重量;
6)為以后用戶要搬遷設備時提供了方便;
7)側柱無需承受預緊力,材料利用合理。
榫卯式結構機架的缺點:
1)側柱和上下梁都要采用鑄件,鑄造的模具一次投入成本較大。
由于榫卯式機架四面都與工作面相通,因此可以給予機器設置雙移動工作臺而不影響機器的操作視野。機器增加雙移動工作臺后,其工作效率可以提高50%以上。
圖一 5000噸充液成形機榫卯式結構機架
二、三梁四柱式結構機架:
這是最常見的結構形式,如下圖二所示。它是通過四條圓形截面立柱上的螺母將上橫梁、下橫梁(工作臺)和四條立柱,聯系在一起固定成一個機架。
這種組成方式的機架廣泛應用于各種用途的液壓機中,尤其是在中小噸位的液壓機中。
1)優 點
結構簡單,制造方便,工作視野開闊,造價相對最低。
2)缺 點
滑塊(活動橫梁)靠四條圓柱形截面的立柱導向,導向精度不高,導向間隙不能調整;剛度較差,防偏載能力不強;在大噸位的內高壓成型液壓中,立柱螺母的預緊較困難,萬一預緊力不足,機架在工作過程中很快就會失效;立柱受預緊力影響,要做得足夠大,造成材料利用不合理。
圖二 5000噸充液成形機三梁四柱結構機架
(未含中梁)
三、整體框架式結構機架:
整體框架式結構機架如下圖三所示,它是將上橫梁、下橫梁及兩側立柱鑄造或焊接成一個整體。
1)優 點
結構緊湊,布局美觀,具有較高的剛度,防偏載能力強;由于立柱部分不再是圓形截面,因此滑塊(活動橫梁)的導向可以采用可調間隙的平面導向結構,導向精度高,一般采用4個45°斜面導向,或8個平面導向。
2)缺 點
機架的生產工藝復雜,制造成本高;兩側立柱是封閉的,只有前后可以接近工作面;更大的缺點是,此種機架尺寸受到運輸和機械加工的限制,不能用在較大工作臺面要求的機器上。
圖三 1500噸內高壓成形機整體結構機架
(再大型機架無法運輸)
四、柱拉式結構機架:
柱拉式結構機架如下圖四所示。其實質上是三梁四柱式結構機架的改進版,即在三梁四柱位于上下梁板之間的立柱圓柱段套上方形截面的側柱,讓側柱承受機架預緊時產生的壓應力,將三梁四柱結構中滑塊(活動橫梁)靠四條圓柱形截面的立柱導向結構,改為依靠側柱的可調間隙的平面導向結構,提高了導向精度。
這種結構形式的機架除了滑塊導向精度比三梁四柱式結構好,其它缺點與三梁四柱相同,即:在大噸位的內高壓成型液壓設備中,立柱螺母的預緊較困難,萬一預緊力不足,機架在工作過程中很快就會失效;立柱受預緊力影響,要做得足夠大,造成材料利用不合理。而且,設備安裝交付后客戶如要搬遷就困難了。
圖四 5000噸充液成形機柱拉式結構機架