熱軋運(yùn)輸鏈壓卷輥液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 I 頁熱軋運(yùn)輸鏈壓卷輥液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要熱軋鋼板是鋼鐵產(chǎn)品的主要品種之一，廣泛應(yīng)用于工業(yè) 農(nóng)業(yè)，交通運(yùn)輸和建筑業(yè)。運(yùn)輸鏈的用途是在軋鋼車間實(shí)現(xiàn)帶卷運(yùn)輸、翻卷、回 轉(zhuǎn)及稱量、 試樣采集等動(dòng)作，起輔助工作的運(yùn)輸設(shè)備，是軋鋼生 產(chǎn)中采用的主要運(yùn)輸方式。此次設(shè)計(jì)的是熱軋運(yùn)輸鏈壓卷輥液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)。壓 卷輥通過液壓缸和液壓馬達(dá)將帶鋼對(duì)中咬入，以實(shí)現(xiàn)剪切等工序，為 了順利平穩(wěn)的實(shí)現(xiàn) 上述動(dòng)作，通常使用液 壓傳動(dòng) 系統(tǒng)和電液比例控制。本系統(tǒng)主要有兩個(gè)支路組成：壓卷輥的升降動(dòng)作；壓卷輥的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)各支路的受力進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，對(duì) 各元件的選用進(jìn)行詳細(xì)的說明，對(duì)液壓執(zhí)行元件、液 壓閥、液壓輔助元件和泵站進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；運(yùn)輸鏈；液壓閥；泵站 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 II 頁Volume transport chain of hot-rolled high hydraulic pressure system designAbstractHot-rolled plate steel products is one of the main varieties，Widely used in industry, agriculture, transportation and construction.The use of the transport chain in the steel rolling plant to achieve with volume transport, turnover, Rotary and weighing, the specimen collection, such as action, play a supporting the work of transportation equipment, steel rolling production is the main mode of transport.The design is hot-rolled roll roller pressure hydraulic system Hydraulic System Design. Volume pressure roller through the hydraulic cylinder and hydraulic motor will bite on the strip in order to achieve the shear processes, in order to achieve a smooth and stable of the above-mentioned actions, often using the hydraulic drive system and electro-hydraulic proportional control.The system has two main slip road: Volume pressure roller action of the take-off and landing; pressure roller rotating Vol. In the design process, the slip road on the edge of a detailed calculation, the various components of the selection of a detailed description of the hydraulic components and hydraulic valves, hydraulic components and auxiliary pumping stations to conduct detailed design.Key words: Hydraulic system；Transport chain；Hydraulic valve ；Umping station遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 III頁目 錄1 緒論 .11.1 課題的背景及意義 .11.2 國內(nèi)外運(yùn)輸鏈設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r .21.3 熱軋運(yùn)輸鏈壓卷輥液壓控制系統(tǒng)簡介 .21.4 本課題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 .32 熱軋運(yùn)輸鏈壓卷輥傳動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .52.1 設(shè)計(jì)主要參數(shù)要求 .52.2 制定系統(tǒng)方案.52.2.1 液壓系統(tǒng)的組成及設(shè)計(jì)要求.52.2.2 控制系統(tǒng)要求.62.2.3 其它要求.63 壓卷輥液壓系統(tǒng)的組成及工作原理.73.1 壓卷輥升降液壓缸載荷的計(jì)算 .73.1.1 擬定系統(tǒng)方案.73.1.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖.83.2 確定液壓動(dòng)力元件參數(shù)及系統(tǒng)元件 .93.2.1 壓卷輥升降液壓缸載荷的計(jì)算.93.2.2 壓卷輥旋轉(zhuǎn)馬達(dá)載荷計(jì)算.113.3 初選系統(tǒng)壓力 .123.4 壓卷輥升降缸和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .133.4.1 壓卷輥升降缸的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算.13遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 IV 頁3.4.2 壓卷輥旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算.153.5 液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需流量及壓力 .163.5.1 液壓缸所需流量及實(shí)際工作壓力.163.5.2 液壓馬達(dá)所需流量及實(shí)際工作壓力.173.6 泵的選擇 .173.6.1 確定泵的類型.173.6.2 確定泵的型號(hào)及性能參數(shù).174 確定壓卷輥液壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 .194.1 比例閥有關(guān)參數(shù)的確定 .194.2 確定系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 .204.2.1 液壓馬達(dá)-負(fù)載環(huán)節(jié) .214.2.2 輔助液壓缸參數(shù).224.2.3 比例放大器的傳遞函數(shù).234.2.4 系統(tǒng)的傳遞函數(shù).234.3 系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 .244.3.1 系統(tǒng)的響應(yīng)性分析.244.3.2 系統(tǒng)的準(zhǔn)確性分析.245 液壓能源及其輔助裝置的選擇 .265.1 選擇電動(dòng)機(jī) .265.2 管道的選擇 .265.2.1 確定筒管的規(guī)格.265.2.2 管道連接.28遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 V 頁5.3 蓄能器的選擇 .285.3.1 選擇蓄能器的類型.285.3.2 選擇蓄能器的參數(shù).295.3.3 蓄能器輔件的選擇.305.4 液壓介質(zhì)的選擇 .315.5 回油路濾油器.315.6 油箱 .335.6.1 確定油箱容積.335.6.2 選擇油箱的類型.355.6.3 油箱輔件.355.7 壓力儀表 .366 閥的選擇和閥塊設(shè)計(jì).376.1 閥的選擇 .376.1.1 電磁比例閥.376.1.2 電液換向閥.376.1.3 節(jié)流調(diào)速閥.376.1.4 單向閥.376.1.5 液控單向閥.386.1.6 減壓閥.386.1.7 溢流閥.386.1.8 順序閥.396.1.9 壓力補(bǔ)償器.396.2 閥塊設(shè)計(jì) .39遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 VI 頁7 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 .417.1 液壓系統(tǒng)的壓力損失計(jì)算 .417.1.1 管路的沿程壓力損失計(jì)算.427.1.2 管路的局部壓力損失計(jì)算.437.1.3 閥類元件的局部壓力損失計(jì)算.437.1.4 系統(tǒng)校核.44結(jié) 論 .45致 謝 .46參 考 文 獻(xiàn) .47遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁1 緒論1.1 課題的背景及意義運(yùn)輸鏈的用途是在軋鋼車間實(shí)現(xiàn)帶卷運(yùn)輸、翻卷、回轉(zhuǎn)及稱量、試樣采集等動(dòng)作，起輔助工作的運(yùn)輸設(shè)備，是軋鋼生產(chǎn)中采用的主要運(yùn)輸方式。軋鋼生產(chǎn)是將鋼錠或鋼坯軋制成鋼材的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，用軋制方法生產(chǎn)的鋼帶，具有生產(chǎn)率高，品種多，生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，因此它比鍛造、擠壓、拉拔等工藝得到更廣泛的應(yīng)用，目前 90%的鋼都是經(jīng)過軋制而成的，有色金屬成材主要也用軋制方法。帶鋼熱連軋機(jī)是 50 代起，在世界范圍內(nèi)以成為帶鋼生產(chǎn)的主要形式。熱軋寬帶鋼軋機(jī)具有軋制速度高，產(chǎn)量高，自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)：熱軋寬帶軋鋼機(jī)生產(chǎn)的熱軋板卷，不僅可以供薄板和中板直接使用，還可以作為下道工序冷軋冷彎型鋼的原料。 1熱軋的工藝流程如圖 1.1 所示：原料 1#和 2#鋼卷鞍座 上卷小車 卷徑測(cè)量 開卷機(jī) 導(dǎo)板 夾送輥 矯直機(jī) 切頭剪 壓輥臺(tái) 伸縮導(dǎo)板臺(tái) 轉(zhuǎn)向輥 張力測(cè)量輥 測(cè)厚儀 干防跳輥 機(jī)前壓緊臺(tái) 對(duì)中側(cè)導(dǎo)板 六輥冷軋機(jī) 防纏導(dǎo)衛(wèi)裝置 擠干防跳輥 吹掃和側(cè)吹裝置 機(jī)后測(cè)厚儀 事故剪 機(jī)后轉(zhuǎn)向輥 機(jī)后導(dǎo)板 出口卷取機(jī) 圖 1.1 熱軋的工藝流程熱軋帶鋼工藝設(shè)備一般包括卷取機(jī)，壓軋機(jī)，酸洗機(jī)，剪板機(jī)，開卷機(jī)等，運(yùn)輸鏈則是將軋鋼卷運(yùn)送至精整鋼卷庫及冷軋廠，它是實(shí)現(xiàn)車間機(jī)械化的一種重要運(yùn)輸設(shè)備，連接工藝設(shè)備的主要環(huán)節(jié)，在生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。運(yùn)輸鏈往往貫穿整個(gè)生產(chǎn)線，設(shè)備重量大。而且，軋鋼機(jī)前后的運(yùn)輸鏈運(yùn)轉(zhuǎn)情況還直接影響軋鋼機(jī)產(chǎn)量。因此，應(yīng)正確合理地設(shè)計(jì)和維護(hù)運(yùn)輸鏈，對(duì)軋鋼生產(chǎn)有著重要的意義。隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)輸設(shè)備更多的采用液壓技術(shù)作為傳動(dòng)控制的方式，補(bǔ)進(jìn)梁式運(yùn)輸機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸，步進(jìn)梁的動(dòng)作通過液壓缸實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)平穩(wěn)無沖壓。所以運(yùn)輸鏈等運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)輸鏈主要分布于軋機(jī)，卷取機(jī)，剪切機(jī)及平整機(jī)前后，熱軋運(yùn)輸鏈壓卷輥控制系統(tǒng)，采用的是平行刀片剪切機(jī)。壓卷輥通過液壓缸和液壓馬達(dá)將帶鋼對(duì)中咬入，以實(shí)現(xiàn)剪切等工序，為了順利平穩(wěn)的實(shí)現(xiàn)上述動(dòng)作，通常使用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電液比例控制。遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁1.2 國內(nèi)外運(yùn)輸鏈設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r運(yùn)輸鏈設(shè)備是當(dāng)今許多生產(chǎn)制造過程中的基本設(shè)備。目前國內(nèi)外的運(yùn)輸設(shè)備應(yīng)用的領(lǐng)域包括鋼鐵業(yè)，輕金屬加工業(yè)，港口集裝運(yùn)輸業(yè)，采礦業(yè)等，尤其是在鋼鐵行業(yè)中，運(yùn)輸鏈設(shè)備以成為必不可少的基本設(shè)備。運(yùn)輸設(shè)備占熱軋廠總投資的 10%左右，其生產(chǎn)費(fèi)用占總生產(chǎn)費(fèi)用的 15%，運(yùn)輸設(shè)備對(duì)生產(chǎn)線的總成本和最終產(chǎn)品的質(zhì)量有著重大的影響，根據(jù)熱軋廠的工藝流程，通過合理布局，來改進(jìn)工藝流程，因地制宜選擇最便捷最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸設(shè)備。目前國內(nèi)外為了最大的發(fā)揮運(yùn)輸設(shè)備對(duì)降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的作用采用功率體積比大，運(yùn)輸可靠性高，沖擊小，便于維護(hù)的液壓系統(tǒng)并將工程創(chuàng)造能力和實(shí)際應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)新的控制系統(tǒng)，結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，侍服比例技術(shù)，不斷的滿足生產(chǎn)對(duì)于運(yùn)輸設(shè)備的新要求，同時(shí)自身性能得到全面的提高。隨著運(yùn)輸鏈系統(tǒng)的發(fā)展，其以具備如下特點(diǎn)：可靠性高，便捷方便，運(yùn)行平穩(wěn)，連續(xù)化自動(dòng)化高，重載，整體性。正因?yàn)檫\(yùn)輸鏈系統(tǒng)的這些特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，運(yùn)輸系統(tǒng)必將在未來更加廣泛的領(lǐng)域中發(fā)揮出更大的作用。1.3 熱軋運(yùn)輸鏈壓卷輥液壓系統(tǒng)簡介目前，國內(nèi)外軋鋼運(yùn)輸鏈的壓卷輥傳動(dòng)系統(tǒng)普遍采用的是液壓傳動(dòng)和電液控制系統(tǒng)。液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)，通過液體壓力能傳遞能量，與機(jī)械傳動(dòng)相比有了不少優(yōu)點(diǎn)，故近年來發(fā)展較快。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的騰飛，液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高速集成化等方向發(fā)展；同時(shí)，新的液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化、微機(jī)控制等工作，也日益取得顯著的成果。液壓傳動(dòng)具有很多不可替代的優(yōu)點(diǎn)，主要如下：1、在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更大的動(dòng)力，因?yàn)橐簤合到y(tǒng)中的壓力可以比電樞磁場中的磁力大出 3040 倍。在同等功率的情況下，液壓裝置的體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率電動(dòng)機(jī)的 12左右。2、液壓裝置工作比較平穩(wěn)。由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向。液壓裝置的換向頻率，在實(shí)現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是時(shí)可達(dá)每分鐘 500 次，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)到每分鐘 1000 次。3、液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá) 2000） ，還可以在液壓裝遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁置運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。4、液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因?yàn)樗鼘?duì)液體的壓力、流量或流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)，操縱很方便。當(dāng)液壓控制和電氣控制或氣動(dòng)控制結(jié)合在一起使用時(shí)，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的順序動(dòng)作和遠(yuǎn)程控制。5、液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。液壓缸和液壓馬達(dá)都能長期在失速狀態(tài)下工作而不會(huì)過熱，這是電氣傳動(dòng)裝置和機(jī)械傳動(dòng)裝置無法辦到的。液壓件能自行潤滑，使用壽命較長。6、由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方便。液壓元件的排列布置也具有較大的機(jī)動(dòng)性。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)是綜合考慮動(dòng)力源、元件、基本回路等方面的因素，除滿足整機(jī)的動(dòng)作循環(huán)、靜、動(dòng)態(tài)性能要求外，還應(yīng)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、降低噪聲、減少液壓沖擊、使用維修、方便可靠等各方面效果最佳。 2電液比例控制技術(shù)是在以開環(huán)傳動(dòng)為主要特征的傳統(tǒng)液壓傳動(dòng)和以閉環(huán)控制為特征的電液伺服控制技術(shù)基礎(chǔ)上，為適應(yīng)一般工程系統(tǒng)傳動(dòng)與控制特征或有偏向或兼而有之的特別要求?，F(xiàn)今，電液比例控制技術(shù)已成為工業(yè)機(jī)械，工程建設(shè)機(jī)械及國防尖端產(chǎn)品不可或缺的重要手段。電液比例除具有一般液壓傳動(dòng)技術(shù)和電液伺服技術(shù)所共有的主要特點(diǎn)外，還具有對(duì)系統(tǒng)適應(yīng)性好，易于與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合等特點(diǎn)，特別適用于工業(yè)閉環(huán)控制，可開發(fā)出數(shù)字式比例元件和系統(tǒng)。電液比例控制技術(shù)的應(yīng)用已相當(dāng)普遍，在新系統(tǒng)設(shè)計(jì)和舊設(shè)備改造中國正成為用戶的重要選擇方案，對(duì)提高企業(yè)的技術(shù)裝備水平和裝備的自動(dòng)化程度，發(fā)揮極為重要的作用。 3熱軋運(yùn)輸鏈壓卷輥液壓伺服和比例控制系統(tǒng)就是集機(jī)，電，液三方面有機(jī)結(jié)合在一起的全閉環(huán)液壓位置伺服和電液比例系統(tǒng)。它具有響應(yīng)快，精度高，壽命長，穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。它可廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、冶金、造紙、橡膠、織帶、紡織印染、電鍍、塑膜膠片、等諸多行業(yè)的不同種類的帶材生產(chǎn)線。