西南鋁120 MN全浮動張力拉伸機組

黃維勇，汪恩輝，張 超，常 瑜，陳 峰，左雁冰，何 潛，高聰敏

(1.西安建筑科技大學，陜西 西安 710043;2.中國重型機械研究院股份公司，陜西 西安 710032)

0 前言

中國重型機械研究院股份公司 (簡稱中重院)為西南鋁業 (集團)有限責任公司設計制造的成套設備——120 MN全浮動張力拉伸機，是中重院自行開發研制并擁有完全自主知識產權的第一套最大噸位鋁合金寬厚板拉伸機，設備性能滿足設計技術要求，部分參數和性能達到國際領先水平。

在研發該機組的過程中，中重院結合用戶最終產品的使用要求，原料的化學成分，機械性能，產品大綱等，憑借多年從事管棒型材設備設計、開發和研究積累的成熟經驗，并吸收和消化國內外先進技術。經過反復計算，類比和論證，最終確定了該機組的設備組成，工藝流程和主要技術參數，采用的一些關鍵技術確保了整個機組的先進性，可靠性和實用性。本文主要介紹了一種新的拉伸機的關鍵技術。

1 設備組成及工藝流程

此拉伸機總成配置由機械系統、液壓系統、電氣系統、檢測系統和潤滑與氣動系統組成。其中機械設備包含有活動機頭、固定機頭、壓梁、主拉伸缸、輔助設備等。其工藝流程如圖1。

圖1 拉伸機的工藝流程Fig.1 Process flow of stretcher

2 機組的主要技術參數

根據用戶西南鋁提出的產品大綱，經過計算，反復論證比較，最終確定該機組的主要技術參數如表1所示。

表1 機組主要技術參數Tab.1 Main technology parameter of the unit

拉伸機速度與控制精度參數最大拉伸速度/mm·s－1 30板材延伸率/% ≤3延伸量控制精度/% ≤0.3拉伸機速度與控制精度參數操作缸快進速度/mm·s－1 ≥65操作缸回程速度/mm·s－1 ≥65最大拉伸力/MN 120兩夾頭鉗口承受的單位寬度內極限載荷/kN·mm－1 650拉伸機設備結構參數兩鉗口最短距離/mm 4 000兩鉗口最長距離/mm 32 000鉗口最大開口度/mm 4 000鉗口鉗塊厚度/mm 20～250拉伸機機組參數機械設備外形 (長 ×寬 ×高)/mm 60 000×12 000×10 000最大工作壓力/MPa ≤31.5設計年產能/t ≥50 000機組總用電量/kW ≤1 500機組循環水耗量/m3·h－1 ≤100壓縮空氣最大用量/m3·min－1 ≤7

3 采用的關鍵技術

(1)傳統的張力拉伸機在拉伸過程中采用以下方式:固定機頭和活動機頭分別夾緊待拉伸材料的一側，固定機頭由插銷或者掛鉤通過橫梁或具有類似功能的部件與基礎聯接，另一端的活動機頭通過油缸或者其他動力裝置驅動，相對固定機頭實現位移來實現材料的拉伸。這種拉伸機的拉伸力最終作用到基礎上，當拉伸外載荷突然消失時，瞬間釋放的能量對設備產生的沖擊力也會對設備的基礎產生破壞。所以對設備的基礎要求很高，這種設計僅適合于小型拉伸機，對于拉伸力超大的拉伸機這種結構很不適用。

西南鋁120 MN張力拉伸機組的機架梁本體采用了全浮動的設計結構，具體結構如圖2所示。壓梁3沒有直接與基礎作用，而是其一端和主拉伸缸5連接，另一端支撐在復位裝置1的底座上。活動機頭2和固定機頭6通過其下方設置的行走裝置作用在基礎上，但發生斷帶沖擊時復位裝置1對設備起一定的緩沖保護作用，并及時使浮動的機架體復位，大大地減少了對基礎的沖擊，這種設計不僅結構簡單，成本不高，而且設計巧妙，合理，實用。

圖2 全浮動拉伸機的組成Fig.2 Composition of full-floating stretcher

(2)活動機頭與固定機頭采用水平梁式組合結構，夾頭鉗口斜塊有同步預夾緊功能，拉伸時寬度方向上各組鉗口夾持力應均勻，滿足拉伸高強度鋁合金板材的生產工藝要求。

(3)主拉伸油缸裝置采用大型套缸式結構，主缸選用柱塞缸，內嵌一快速移動缸。結構設計合理，且在拉伸工作中運動自如，具有很好的密封性。

(4)為了保證整個機組斷帶的安全，分別在兩夾頭鉗口裝置、機架梁裝置和移動夾頭上設有斷帶被動緩沖保護裝置。

4 結語

根據現場實際情況表明:中重院為西南鋁業(集團)設計制造的國內第一臺120 MN張力拉伸機，技術參數合理，運行穩定可靠，產品綜合質量達到國際領先水平。該機組的成功研制，為國家“大飛機”項目提供了強有力的材料支撐。

［1］A.N.采利柯夫，B.B.斯米爾諾夫合著軋鋼設備［M］.北京:中國工業出版社，1960.

［2］崔甫.矯直原理與矯直機械 ［M］.北京:冶金工業出版社，2002.

［3］茍文選.材料力學［M］.北京:科學出版社，2005.

［4］潘復生，張丁非.鋁合金及應用 ［M］.北京:化學工業出版社，2006.

［5］朱平，王恒亮，韓賀永，等.液壓矯直機閥控缸伺服系統的研究［J］.太原科技大學學報，2012(3):194～198.