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擠壓筒是擠壓機的核心部件。傳統擠壓筒基本上是自預緊組合筒結構,但在大噸位擠壓機中應用有很多困難。該文提出了基于預應力鋼絲纏繞技術的剖分-組合式擠壓筒的設計方法。鋼絲纏繞可以提供全預應力場的保護,從而可以用剖分式外筒代替整體式外筒,用鑄鋼代替鍛鋼,顯著降低了擠壓筒的制造難度和成本。采用有限元方法進行了分析,論證了預應力鋼絲纏繞擠壓筒結構的可行性和優勢。該設計方法在中國建設的世界最大噸位360 MN擠壓機項目中得到了實際應用。
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預應力鋼絲纏繞剖分-組合擠壓筒與傳統擠壓筒相比具有重量輕、疲勞性能好、制造難度與成本低等優勢。傳統的預應力鋼絲纏繞筒體理論計算方法忽略了溫度的影響,不適宜于熱擠壓筒的設計計算。該文采用線性熱彈性理論、預應力鋼絲纏繞理論以及彈性力學理論對擠壓筒在預緊狀態、預熱狀態和工作狀態下的應力分布分別進行了分析,得出應力分布的解析公式。理論分析和計算證明,預緊系數、擠壓筒內表面溫度對穩態溫度場下擠壓筒的熱應力分布起決定作用,通過調整擠壓筒的內表面溫度和預緊系數可使熱應力控制在許用范圍內,從理論上證實了在一維穩態溫度場假設下預應力鋼絲纏繞剖分-組合擠壓筒的可行性,目前該類型的擠壓筒已應用于我國已建成的360MN/150MN垂直擠壓機組中。
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