挤压筒是挤压机的核心部件。传统挤压筒基本上是自预紧组合筒结构,但在大吨位挤压机中应用有很多困难。该文提出了基于预应力钢丝缠绕技术的剖分-组合式挤压筒的设计方法。钢丝缠绕可以提供全预应力场的保护,从而可以用剖分式外筒代替整体式外筒,用铸钢代替锻钢,显著降低了挤压筒的制造难度和成本。采用有限元方法进行了分析,论证了预应力钢丝缠绕挤压筒结构的可行性和优势。该设计方法在中国建设的世界最大吨位360 MN挤压机项目中得到了实际应用。
预应力钢丝缠绕剖分-组合挤压筒与传统挤压筒相比具有重量轻、疲劳性能好、制造难度与成本低等优势。传统的预应力钢丝缠绕筒体理论计算方法忽略了温度的影响,不适宜于热挤压筒的设计计算。该文采用线性热弹性理论、预应力钢丝缠绕理论以及弹性力学理论对挤压筒在预紧状态、预热状态和工作状态下的应力分布分别进行了分析,得出应力分布的解析公式。理论分析和计算证明,预紧系数、挤压筒内表面温度对稳态温度场下挤压筒的热应力分布起决定作用,通过调整挤压筒的内表面温度和预紧系数可使热应力控制在许用范围内,从理论上证实了在一维稳态温度场假设下预应力钢丝缠绕剖分-组合挤压筒的可行性,目前该类型的挤压筒已应用于我国已建成的360MN/150MN垂直挤压机组中。
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