西南铝120 MN全浮动张力拉伸机组

黄维勇，汪恩辉，张 超，常 瑜，陈 峰，左雁冰，何 潜，高聪敏

(1.西安建筑科技大学，陕西 西安 710043;2.中国重型机械研究院股份公司，陕西 西安 710032)

0 前言

中国重型机械研究院股份公司 (简称中重院)为西南铝业 (集团)有限责任公司设计制造的成套设备——120 MN全浮动张力拉伸机，是中重院自行开发研制并拥有完全自主知识产权的第一套最大吨位铝合金宽厚板拉伸机，设备性能满足设计技术要求，部分参数和性能达到国际领先水平。

在研发该机组的过程中，中重院结合用户最终产品的使用要求，原料的化学成分，机械性能，产品大纲等，凭借多年从事管棒型材设备设计、开发和研究积累的成熟经验，并吸收和消化国内外先进技术。经过反复计算，类比和论证，最终确定了该机组的设备组成，工艺流程和主要技术参数，采用的一些关键技术确保了整个机组的先进性，可靠性和实用性。本文主要介绍了一种新的拉伸机的关键技术。

1 设备组成及工艺流程

此拉伸机总成配置由机械系统、液压系统、电气系统、检测系统和润滑与气动系统组成。其中机械设备包含有活动机头、固定机头、压梁、主拉伸缸、辅助设备等。其工艺流程如图1。

图1 拉伸机的工艺流程Fig.1 Process flow of stretcher

2 机组的主要技术参数

根据用户西南铝提出的产品大纲，经过计算，反复论证比较，最终确定该机组的主要技术参数如表1所示。

表1 机组主要技术参数Tab.1 Main technology parameter of the unit

拉伸机速度与控制精度参数最大拉伸速度/mm·s－1 30板材延伸率/% ≤3延伸量控制精度/% ≤0.3拉伸机速度与控制精度参数操作缸快进速度/mm·s－1 ≥65操作缸回程速度/mm·s－1 ≥65最大拉伸力/MN 120两夹头钳口承受的单位宽度内极限载荷/kN·mm－1 650拉伸机设备结构参数两钳口最短距离/mm 4 000两钳口最长距离/mm 32 000钳口最大开口度/mm 4 000钳口钳块厚度/mm 20～250拉伸机机组参数机械设备外形 (长 ×宽 ×高)/mm 60 000×12 000×10 000最大工作压力/MPa ≤31.5设计年产能/t ≥50 000机组总用电量/kW ≤1 500机组循环水耗量/m3·h－1 ≤100压缩空气最大用量/m3·min－1 ≤7

3 采用的关键技术

(1)传统的张力拉伸机在拉伸过程中采用以下方式:固定机头和活动机头分别夹紧待拉伸材料的一侧，固定机头由插销或者挂钩通过横梁或具有类似功能的部件与基础联接，另一端的活动机头通过油缸或者其他动力装置驱动，相对固定机头实现位移来实现材料的拉伸。这种拉伸机的拉伸力最终作用到基础上，当拉伸外载荷突然消失时，瞬间释放的能量对设备产生的冲击力也会对设备的基础产生破坏。所以对设备的基础要求很高，这种设计仅适合于小型拉伸机，对于拉伸力超大的拉伸机这种结构很不适用。

西南铝120 MN张力拉伸机组的机架梁本体采用了全浮动的设计结构，具体结构如图2所示。压梁3没有直接与基础作用，而是其一端和主拉伸缸5连接，另一端支撑在复位装置1的底座上。活动机头2和固定机头6通过其下方设置的行走装置作用在基础上，但发生断带冲击时复位装置1对设备起一定的缓冲保护作用，并及时使浮动的机架体复位，大大地减少了对基础的冲击，这种设计不仅结构简单，成本不高，而且设计巧妙，合理，实用。

图2 全浮动拉伸机的组成Fig.2 Composition of full-floating stretcher

(2)活动机头与固定机头采用水平梁式组合结构，夹头钳口斜块有同步预夹紧功能，拉伸时宽度方向上各组钳口夹持力应均匀，满足拉伸高强度铝合金板材的生产工艺要求。

(3)主拉伸油缸装置采用大型套缸式结构，主缸选用柱塞缸，内嵌一快速移动缸。结构设计合理，且在拉伸工作中运动自如，具有很好的密封性。

(4)为了保证整个机组断带的安全，分别在两夹头钳口装置、机架梁装置和移动夹头上设有断带被动缓冲保护装置。

4 结语

根据现场实际情况表明:中重院为西南铝业(集团)设计制造的国内第一台120 MN张力拉伸机，技术参数合理，运行稳定可靠，产品综合质量达到国际领先水平。该机组的成功研制，为国家“大飞机”项目提供了强有力的材料支撑。

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