一种承受多向载荷的预应力钢丝缠绕预紧机架制造技术

一种承受多向载荷的预应力钢丝缠绕预紧机架，属于重型压力加工设备技术领域。该预紧机架的至少包括三段与压制反力数量相等、方向相对的圆弧梁和至少三段直段梁，圆弧梁和直段梁相间布置，直段梁的外轮廓与相邻的两个圆弧梁的外圆弧轮廓相切，形成机架，并在机架的外周轮廓上缠绕预应力钢丝。本发明专利技术通过在承载机架外周轮廓上合理地设置圆弧梁和直线梁组成的结构，使预应力钢丝缠绕产生多个方向上的预紧力，以平衡多向压制反力，使机架能够承受多向载荷而不需要有贯穿结构的拉紧构件，从而避免了结构干涉问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于重型压力加工设备领域中所使用的承载结构，特别涉及一种能够承受 多向载荷的预应力钢丝缠绕机架。
技术介绍
本专利技术所指能够承受多向载荷的机架，是重型压力加工设备、尤其是指由多于2 个方向同时或分步对工件施加压制力的设备。压力加工设备是以一定压制力作用于工件或模具来完成加工的，如各种锻压设 备、冲压设备、轧制设备和压铸设备等。常用压力加工设备有两个相互平行、方向相反的压 制力同时作用，其中一个通常是主动施加的(如用液压油缸、曲柄连杆机构或锻锤打击 等)，而另一个通常是工作台被动产生的反力(但也有主动施加的，如对击锤等)。这两个 力互为作用力和反作用力，并通过承载结构(机架)相互平衡(但自由锻锤的打击反力是 通过机架传递到地基上)。此外有些加工工艺要求两个以上方向的压制，如径向锻造、多向模锻和平锻等，这 些压制力亦需要通过承载结构(机架)平衡，特别是压制力较大时，更需要重型承载机架来 平衡，并把压制力的反作用力限制在结构内部，不作用到周围环境(如地基)。承受多向载荷的结构通常有两种主要形式一种是单一承载结构同时承受多向载 荷的作用，结构可以是非预紧的，也可以是预紧的，但预紧力只在一对主要方向，其它方向 没有预紧力，这种结构在多向载荷联合作用时，各载荷在承载结构上产生的应力将叠加，造 成结构的局部应力迅速增加，因此要求结构具有很大的承载能力，否则容易破坏。对于大 型、重型多向压力加工设备，如多向模锻液压机、径向锻造机等，其设计和制造难度较大。另一种是有几个独立结构(机架)分别承载一对方向相反的压制反力，例如对于 多向模锻液压机，一个立式机架承受垂直方向的一对压制反力，另一个卧式水平机架承受 水平方向的一对压制反力。这样垂直方向和水平方向的两个机架承载时互不影响，不存在 应力叠加问题，可按照普通机架的要求设计制造。但这些独立机架的结构将汇聚并贯通于 加工区域，结构在有限的空间内非常容易干涉，或包围环绕，结构增大；或交错贯穿，相互削 弱。因此，大型多向压制设备的设计和制造无论是采用单一承载结构还是采用几个独立承 载结构，设计和制造难度都非常大。解决这一工程难题的思路是在避免结构干涉的前提下，施加与多向载荷相对应的 多向预紧力，通过改变结构的受力状态，消除载荷产生的应力叠加对结构造成的不良影响， 提高单一结构的承载能力。但为避免出现结构干涉或削弱现象，不能采用相互贯穿方法来 产生多向预紧力。通常的预应力钢丝缠绕机架只承受两个相互平行、方向相反的载荷，其外轮廓的 圆弧集中在上下横梁上，而立柱外轮廓是平行于载荷方向的直线。最典型的上下横梁结构 是半圆形梁、拱形梁或内凹型梁等，梁的外轮廓都是180°的半圆；而一些变形横梁，如三 角形梁等，梁的轮廓由两段或三段圆弧和之间的直线组成，每个横梁上钢丝绕过的圆弧弧度角之和为180°，其预紧力沿各圆弧段积分累加后等于二倍的钢丝张力。上述特征表明， 通常的预应力钢丝缠绕机架的预紧力都集中在上下横梁上，以平衡平行于立柱方向的一对 压制反力，而不具备产生多个方向上的预紧力，平衡多向压制反力的特征。需要说明的是，有些预应力钢丝缠绕机架的上下横梁的外轮廓由多段圆弧或椭圆 弧组成，由于钢丝绕过的总角度为180°，钢丝产生的预紧力亦等于2倍的钢丝张力，同样 不具备产生多个方向上的预紧力，平衡多向压制反力的特征。还有些预应力钢丝缠绕机架的立柱外轮廓由一段半径较大、圆心角很小的圆弧组 成，其目的是使立柱段的钢丝具备一个很小的侧压力，以防止钢丝扭转，保证钢丝排列整 齐。这种机架由于立柱段的圆弧弧度角较小，而且圆弧分布在整个立柱上，钢丝对轮廓的压 力小且分散，因此也不具备产生多个方向上，特别是相互垂直方向的预紧力，以平衡压制反 力的特征。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够承受多向载荷的预应力钢丝缠绕机架，使其能产生 多个方向上的预紧力，以具有平衡多向压制反力的特点。本专利技术的上述目的是通过如下技术方案实现的本专利技术提供的一种承受多向载荷的预应力钢丝缠绕预紧机架，其特征在于所述 预应力钢丝缠绕多向预紧机架的外周轮廓包括至少三段与压制反力数量相等、方向相对的 圆弧梁和至少三段直段梁，所述的圆弧梁和直段梁相间布置，且所述直段梁的外轮廓与相 邻的两个圆弧梁的外圆弧轮廓相切，形成机架，并在所述机架的外周轮廓上缠绕预应力钢丝。上述技术方案中，其特征还在于所述直段梁的内轮廓至少含有一段与压制反力 的运动方向平行的直线段。本专利技术提供的另一种承受多向载荷的预应力钢丝缠绕预紧机架，其特征在于所 述预应力钢丝缠绕多向预紧机架的外周轮廓包括四段与压制反力数量相等、方向相对的圆 弧梁和四段直段梁，该四个圆弧梁采用偏置正交布置，即相邻圆弧梁的圆弧对称轴相互垂 直，而相对圆弧梁的圆弧对称轴重合且圆心角相等；所述的圆弧梁和直段梁相间布置，且所 述直段梁的外轮廓与相邻的两个圆弧梁的外圆弧轮廓相切，形成机架，并在所述机架的外 周轮廓上缠绕预应力钢丝；各圆弧梁圆心半角的正弦与钢丝在圆弧梁上产生的预紧力呈正 比。本专利技术的技术特征还在于当采用圆弧梁与直段梁分开独立加工组成预紧机架 时，通过切点的圆弧梁的圆弧半径作为圆弧梁与直段梁的分割界线。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果本专利技术通过在预紧机架外 周轮廓上合理地设置圆弧梁和直线梁组合的结构，使预应力钢丝缠绕产生多个方向上的预 紧力，以平衡多向压制反力，使机架能够承受多向载荷而不需要有贯穿结构的拉紧构件，从 而避免了结构干涉问题。能产生多个方向上的预紧力，因而具有平衡多向压制反力的特点。钢丝在外轮廓 的直线部分，不改变方向，不对轮廓产生压力，不产生预紧力；而在外轮廓的圆弧部分，钢丝 改变了方向，对轮廓将产生面压力，面压力的大小与钢丝张力呈正比，与圆弧半径呈反比。该面压力沿圆弧段积分的合力就是钢丝缠绕在此段圆弧产生的预紧力，方向则平行于此段 圆弧的对称轴(即此段圆弧圆心角的角平分线)。这样只要在特定位置设置圆弧轮廓和直 线轮廓，就可以按照需要的预紧力大小和方位设计多向预紧结构，提高了结构承受多向压 制载荷的能力，而且不需要贯穿结构的拉紧构件，避免了结构干涉问题。附图说明图1为本专利技术提供的一种能够承受四个方向载荷的预应力钢丝缠绕预紧机架的 结构示意图。图2为本专利技术提供的一种能够承受三个方向载荷的预应力钢丝缠绕预紧机架的 结构示意图。图3为本专利技术提供的一种能够承受五个方向载荷的预应力钢丝缠绕预紧机架的 结构示意图。图4为本专利技术提供的一种能够承受偏置正交载荷的预应力钢丝缠绕预紧机架的 结构示意图。图中1-圆弧梁；2-直段梁；3-预应力钢丝；4-直线段；5-过切点的圆弧半径； 6-上圆弧梁；7-左圆弧梁；8-下圆弧梁；9-右圆弧梁；10-水平轴线；11-垂直轴线。具体实施例方式本专利技术提供的一种承受多向载荷的预应力钢丝缠绕预紧机架，其外周轮廓包括至 少三段与压制反力数量相等、方向相对的圆弧梁1和至少三段直段梁2，直段梁的外轮廓与 相邻的两个圆弧梁的外圆弧轮廓相切，所述的圆弧梁和直段梁相间布置，形成机架，并在所 述机架的外周轮廓上缠绕预应力钢丝3。即在每个压制力的反力方向设置一段圆弧梁，圆弧 梁的弧度角可根据要求的预紧力大小或对应的压制力和预紧系数大小确定。所有圆弧的弧 度角本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种承受多向载荷的预应力钢丝缠绕预紧机架，其特征在于：所述预应力钢丝缠绕多向预紧机架的外周轮廓包括至少三段与压制反力数量相等、方向相对的圆弧梁（１）和至少三段直段梁（２），所述的圆弧梁和直段梁相间布置，且所述直段梁的外轮廓与相邻的两个圆弧梁的外圆弧轮廓相切，形成机架，并在所述机架的外周轮廓上缠绕预应力钢丝（３）。

【技术特征摘要】
一种承受多向载荷的预应力钢丝缠绕预紧机架，其特征在于所述预应力钢丝缠绕多向预紧机架的外周轮廓包括至少三段与压制反力数量相等、方向相对的圆弧梁(1)和至少三段直段梁(2)，所述的圆弧梁和直段梁相间布置，且所述直段梁的外轮廓与相邻的两个圆弧梁的外圆弧轮廓相切，形成机架，并在所述机架的外周轮廓上缠绕预应力钢丝(3)。2.按照权利要求1所述的一种承受多向载荷的预应力钢丝缠绕预紧机架，其特征在 于直段梁的内轮廓至少含有一段与压制反力的运动方向平行的直线段。3.一种承受多向载荷的预应力钢丝缠绕预紧机架，其特征在于所述预应力钢丝缠绕 多向预紧机架的外周轮廓包括四段与压...

【专利技术属性】
技术研发人员：林峰，张人佶，张磊，张婷，孙富，刘永前，李改华，
申请(专利权)人：清华大学，北京中冶京唐重型装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[]