专利名称：沿母线剖分的组合式重型预应力油缸及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种重型超大直径超高压容器(油缸)及其制造方法，特别涉及一种用于重型液压机超高压主工作的沿母线剖分的组合式重型预应力油缸及其制造方法。
背景技术：
重型轴对称超高压容器广泛用于各类重型液压机，如航空用重型模锻、核电管道重型挤压、重型自由锻等液压机和重型核材料冷、热等静压超高压(1500 4000大气压) 液压机的液压缸和承压筒体，是重型机器行业的关键部件。可以说，没有重型轴对称的超高压容器、筒体和液压缸(以下简称筒体)就没有上述重型装备。传统的筒体是镍_铬中碳合金钢整体锻造，需要重型自由锻液压机，经严格的工艺，包括炼钢_锻造-热处理而完成。此种筒体仅我国少数重型机器厂能够制造，价格昂贵、 周期长、风险大、运输困难。随着重型机器参数的增加，液压缸和筒体的吨位越来越大，单缸内径达3. 5米，产生压力的吨位已达4万吨，等静压筒体内径达2米、自重达300吨、其轴向力可达6万吨，如此参数的筒体，其设计和制造上的矛盾更加突出。
发明内容
为了弥补以上不足，本发明提供了一种沿母线剖分的组合式重型预应力油缸及其制造方法，使用该种制造方法生产的重型油缸，制造成本和周期大大下降，安全可靠且使用寿命长。本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是一种沿母线剖分的组合式重型预应力油缸，包括内层、中层和外层内层为整体筒芯，中层为由至少两个沿母线剖分的且轴向侧壁相互贴合的子件组成的组合筒体(通过子件组合成筒体便于加工和组装)，中层套设于内层外侧，中层内壁贴合内层外壁，外层为钢丝缠绕层，外层套设于中层外侧，外层内壁贴合中层外壁。作为本发明的进一步改进，所述中层的组合子件个数为两个至二十个之间。作为本发明的进一步改进，所述中层的子件个数为四个。作为本发明的进一步改进，内层整体筒芯的材料为韧性和强度均好的合金锻钢 (如34CrNi3Mo)，这样可保证筒体对高压液态介质的密封性，提高滑动密封的寿命。作为本发明的进一步改进，中层组合筒体子件为铸造件，而非锻件。一种沿母线剖分的组合式重型预应力油缸的制造方法，其包括以下步骤步骤一内层的加工首先将钢锭锻压成筒体坯料，然后粗加工其内、外径和高度，接着进行热处理，再进行内径和外径的半精加工，并对内、外径留有加工余量内层芯筒的内半径留2-15mm的余量，外半径留2_20mm余量；步骤二 中层子件的加工加工中层各子件间沿母线剖分平面(相互接触的界面) 到要求的精度；步骤三将中层各子件可拆卸固连，然后加工中层内、外径圆柱面到要求的尺寸，测量中层的内圆柱面直径值和锥度值；步骤四根据中层的内圆柱面直径值和锥度值精加工内层的芯筒外径，并保证内层的芯筒外径对于中层的组合体内半径具有0. 0 0. 5mm的过盈量；步骤五拆开中层的子件组合体，将其拼装(包围)紧贴在内层的芯筒外圆柱面上，并固定在缠绕装置的旋转盘安装面上(或承载钢板上)，上述固定方式需保证中层的组合筒及内层的芯筒自由收缩且不会被钢丝张力拉牵而倾翻；步骤六使用缠绕钢丝对拼装在内层外圆柱侧面的中层进行预紧缠绕并对所缠绕的钢丝层加以保护形成外层，从而形成整体筒体。本发明的有益技术效果是本发明通过外层钢丝缠绕结构创造巨大的径向外压预紧力，保证沿母线剖分的组件形成一个具有足够强度和刚度的完整筒体，并大大提高该组合筒体的切向预应力(压应力)；在工作内压作用下，筒体的切向应力仍然为负值，即在各情况下无切向拉应力；该种筒体结构，由于中层的铸造子件可以设计得很大(厚)，因而大大减小筒体的轴向弯曲，保证筒体不会由于弯曲应力过大而被破坏。此外，内层芯筒外径大大小于整体油缸的外径，因而大大降低了对锻造设备吨位的要求，降低锻造成本，使中、小机械厂都可以制造，综上所述，该种制造方法生产的油缸、高压筒体，其制造成本和周期大大下降，安全可靠、寿命长，一般中小型机械制造厂采用本方法均可制造。
图1为本发明径向切面结构示意图；图2为本发明外层钢丝缠绕示意图。
具体实施例方式实施例一种沿母线剖分的组合式重型预应力油缸，包括内层1、中层2和外层3 ； 内层1为整体筒芯，中层2为由至少两个沿母线剖分的且轴向侧壁相互贴合的子件21组成的组合筒体(通过子件组合成筒体便于加工和组装)，中层2套设于内层1外侧，中层2内壁贴合内层1外壁，外层3为钢丝缠绕层，外层3套设于中层2外侧，外层3内壁贴合中层 2外壁。所述中层组合的子件21个数为两个至二十个之间。所述中层的子件21个数为四个。所述内层1整体筒芯材料为韧性和强度均好的合金锻钢(如34CrNi3Mo)，这样可保证筒体对高压液态介质的密封性，提高滑动密封的寿命。所述中层组合筒体子件为铸造件，而非锻件。一种沿母线剖分的组合式重型预应力油缸的制造方法，其包括以下步骤步骤一内层1的加工首先将钢锭锻压成筒体坯料，然后粗加工其内、外径和高度，接着进行热处理，再进行内径和外径的半精加工，并对内、外径留有加工余量内层芯筒的内半径留2 15mm的余量，外半径留2 20mm余量；步骤二 中层的子件21加工加工中层各子件21间沿母线剖分平面(相互接触的界面)达到要求的精度；步骤三将中层各子件21可拆卸固连，然后加工中层内、外径圆柱面到要求的尺寸，测量中层的内圆柱面直径值和锥度值；步骤四根据中层的内圆柱面直径值和锥度值精加工内层的芯筒外径，并保证内层的芯筒外径对于中层的组合体内半径具有0. 0 0. 5mm的过盈量；步骤五拆开中层2的子件21组合体，将其拼装(包围)紧贴在内层1的芯筒外圆柱面上，并固定在缠绕装置的旋转盘4安装面上(或承载钢板上)，上述固定方式需保证中层的组合筒及内层的芯筒自由收缩且不会被钢丝张力拉牵而倾翻；步骤六使用缠绕钢丝对拼装在内层1外圆柱侧面的中层2进行预紧缠绕并对所缠绕的钢丝层加以保护形成外层3，从而形成整体筒体。
权利要求
1.一种沿母线剖分的组合式重型预应力油缸，其特征为包括内层(1)、中层(2)和外层(3)；内层(1)为整体筒芯，中层(2)为由至少两个沿母线剖分的且轴向侧壁相互贴合的子件(21)组成的组合筒体，中层(2)套设于内层⑴外侧，中层⑵内壁贴合内层⑴外壁，外层(3)为钢丝缠绕层，外层(3)套设于中层(2)外侧，外层(3)内壁贴合中层(2)外壁。
2.如权利要求1所述的一种沿母线剖分的组合式重型预应力油缸，其特征是所述中层组合的子件(21)个数为两个至二十个之间。
3.如权利要求2所述的沿母线剖分的组合式重型预应力油缸，其特征是所述中层的子件(21)个数为四个。
4.如权利要求1所述的一种沿母线剖分的组合式重型预应力油缸，其特征是内层(1) 整体筒芯的材料为韧性和强度均好的合金锻钢。
5.如权利要求1所述的一种沿母线剖分的组合式重型预应力油缸，其特征是中层组合筒体的子件(21)为铸造件。
6.一种实现权利要求1所述的一种沿母线剖分的组合式重型预应力油缸的制造方法， 其特征是其包括以下步骤步骤一内层的加工首先将钢锭锻压成筒体坯料，然后粗加工其内、外径和高度，接着进行热处理，再进行内径和外径的半精加工，并对内、外径留有加工余量内层芯筒的内半径留2 15mm的余量，外半径留2 20mm余量；步骤二 中层子件的加工加工中层各子件间沿母线剖分平面达到要求的精度；步骤三将中层各子件可拆卸固连，然后加工中层内、外径圆柱面到要求的尺寸，测量中层的内圆柱面直径值和锥度值；步骤四根据中层的内圆柱面直径值和锥度值精加工内层的芯筒外径，并保证内层的芯筒外径对于中层的组合体内半径具有0. 0 0. 5mm的过盈量；步骤五拆开中层的子件组合体，将其拼装紧贴在内层的芯筒外圆柱面上，并固定在缠绕装置的旋转盘(4)安装面上；步骤六使用缠绕钢丝对拼装在内层外圆柱侧面的中层进行预紧缠绕，并对所缠绕的钢丝层加以保护形成外层，从而形成整体筒体。
全文摘要
本发明公开了一种沿母线剖分的组合式重型预应力油缸，内层为整体筒芯，中层为由至少两个沿母线剖分的且轴向侧壁相互贴合的子件组成的组合筒体，中层紧密套设于内层外侧，外层为钢丝缠绕层，其紧密缠绕于中层外侧，上述油缸加工方法为先将钢锭通过锻压、粗加工和半精加工成符合要求的内层筒体，再加工中层子件并将它们可拆卸固连，接着根据中层内径精加工内层外径，然后将中层子件拼装在内层外侧(外圆柱面)，最后在中层外侧通过钢丝缠绕紧固，本发明提高了筒体的切向预应力，减小了筒体的轴向弯曲，保证筒体不会因弯曲应力过大而被破坏，该种制造方法生产的筒体制造成本和周期大大下降，安全可靠、寿命长，一般中小型机械制造厂均可制造。
文档编号F16J12/00GK102278469SQ20101019770
公开日2011年12月14日 申请日期2010年6月8日 优先权日2010年6月8日
发明者卢清萍, 唐果林, 张人佶, 郭戈, 颜永年 申请人:郭戈, 颜永年