畢業(yè)設(shè)計(jì)液壓泥炮

1、1緒論11高爐液壓泥炮的發(fā)展隨著世界各國(guó)煉鐵高爐設(shè)備的不斷更新?lián)Q代，用于堵塞高爐出鐵口的電動(dòng)泥炮逐漸被液壓泥炮所取代，這是由于液壓泥炮具有打泥推力大，動(dòng)作靈活，操作方便等優(yōu)勢(shì)。我國(guó)從改革開放以來，在新建的一些高爐中也引進(jìn)一批國(guó)外不同類型的液壓泥炮。但為了盡快改變我國(guó)高爐爐前設(shè)備落后狀況，制造適合我國(guó)現(xiàn)有高爐條件能代替電動(dòng)泥炮的液壓泥炮，成為重要課題和緊迫任務(wù)。在此形勢(shì)下，北京鋼鐵學(xué)院(后改名為北京科技大學(xué))等單位從一九八三年就開始調(diào)研和設(shè)計(jì)。而為了推動(dòng)液壓泥炮的研制，并使其能迅速轉(zhuǎn)入實(shí)際應(yīng)用，在冶金部機(jī)動(dòng)司和科研司的組織下，由北京鋼鐵學(xué)院、鞍山鋼鐵集團(tuán)公司、西安冶金機(jī)械廠、北京冶金液壓機(jī)械廠、

2、攀枝花鋼鐵公司、包頭鋼鐵公司等單位組成從科研設(shè)計(jì)、制造到使用的“一條龍研制聯(lián)合體。聯(lián)合體集中了主管部門、科研院校、制造廠家及使用單位的智慧，發(fā)揮了各方面的作用和積極性，使整個(gè)研制應(yīng)用工作進(jìn)展迅速。設(shè)計(jì)定型的BG300型液壓泥炮于一九八五年六月制成，于十一月十五日起在攀枝花鋼鐵公司二號(hào)高爐上投入使用。使用效果達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目的，又于一九八六年四月在攀鋼現(xiàn)場(chǎng)通過了冶金部組織的技術(shù)鑒定，至此我國(guó)各大型冶金機(jī)械加工廠開始投入批量生產(chǎn)1。12選題背景及意義液壓泥炮是高爐出鐵后，將炮泥壓出堵住出鐵口的設(shè)備，液壓泥炮既要堵滿很長(zhǎng)的出鐵孔通道，又要修補(bǔ)爐內(nèi)前墻，同時(shí)炮嘴要有合理的運(yùn)行軌跡。隨著高爐高壓操作和高

3、爐大型化的發(fā)展，無水炮泥的應(yīng)用，泥炮從最早期的蒸汽泥炮發(fā)展到電動(dòng)泥炮以及目前廣泛使用的液壓泥炮。由于液壓泥炮具備了很大的推力和容量，同時(shí)又便于爐前風(fēng)口操作，運(yùn)行安全可靠，因此液壓泥炮得到了廣泛的推廣2。液壓泥炮的類型很多，為了獲得爐前風(fēng)口的完整性，液壓泥炮的設(shè)計(jì)高度已經(jīng)逐漸減小，國(guó)內(nèi)外典型的矮式液壓泥炮有Pw型、MHG型、IHI型、BG型和DDS型。設(shè)計(jì)主要針對(duì)產(chǎn)品為DDS型液壓泥炮，由于鐵廠特殊的生產(chǎn)環(huán)境，液壓泥炮的質(zhì)量及上線時(shí)間至關(guān)重要。液壓泥炮在高爐使用壽命上的好壞，將直接影響能否保證鐵口正常除鐵運(yùn)行，而與液壓泥炮壽命息息相關(guān)的是設(shè)計(jì)一套合理的液壓打泥機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。1.3研制開發(fā)主要內(nèi)

4、容 通過研究各種泥炮的優(yōu)缺點(diǎn)發(fā)現(xiàn)DDS型泥炮，不僅在結(jié)構(gòu)密封性上和體積上都優(yōu)于其他的液壓泥炮?？紤]到未來社會(huì)發(fā)展的需要，因此設(shè)計(jì)制造一臺(tái)用于1750高爐的堵鐵口機(jī)（DDS型液壓泥炮）。要求充分利用現(xiàn)階段各種對(duì)泥炮的的打泥機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等的優(yōu)化設(shè)計(jì)。14文獻(xiàn)綜述本文主要參考的文獻(xiàn)資料有呂和平著的液壓泥炮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算、朱允言、高澤標(biāo)著的液壓泥炮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的參數(shù)分析、劉美仙攥寫的淺談液壓系統(tǒng)中的密封裝置、嚴(yán)允進(jìn)主編的煉鐵機(jī)械和成大先主編的機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓傳動(dòng)2泥炮結(jié)構(gòu)及工作原理簡(jiǎn)介現(xiàn)代高爐堵出鐵口采用專門的設(shè)備一泥炮進(jìn)行。由于高爐的大型化和高壓化，在設(shè)置泥炮時(shí)應(yīng)滿足下列要求：(1)泥炮的泥缸應(yīng)有足夠

5、的容量，儲(chǔ)泥量應(yīng)能保證一次堵住出鐵口；(2)泥缸活塞應(yīng)有足夠的推力，以克服堵口泥受到的最大阻力，將泥分布在爐缸內(nèi)壁上；(3)炮嘴應(yīng)有一定的運(yùn)動(dòng)軌跡，在進(jìn)入出鐵口泥套時(shí)應(yīng)沿直線運(yùn)動(dòng)，避免損壞泥套，在工作位置上應(yīng)有一定的傾角；(4)工作安全可靠，并可進(jìn)行遠(yuǎn)距離操縱。根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式，泥炮可分為氣動(dòng)式、電動(dòng)式和液壓式三種。氣動(dòng)泥炮由于活塞推力小，工作不穩(wěn)定而被淘汰。21 電動(dòng)泥炮電動(dòng)泥炮有絲杠移動(dòng)式和螺母移動(dòng)式兩種。圖21為國(guó)1為255m3以上高爐廣泛使用的絲桿移動(dòng)麗帶動(dòng)活塞移動(dòng)的電動(dòng)泥炮。其主要機(jī)構(gòu)有：打泥機(jī)構(gòu)l、壓緊機(jī)構(gòu)2、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3和鎖緊機(jī)構(gòu)43。圖21電動(dòng)泥炮總圖Fig 21 Electric

6、Mud Gun general plan211 打泥機(jī)構(gòu)打泥機(jī)構(gòu)如圖22所示，它由電動(dòng)機(jī)1通過極限限力矩聯(lián)軸節(jié)2和軸3相連。齒輪4固定在軸3上，它通過兩組空套在軸上的雙聯(lián)齒輪5和10將運(yùn)動(dòng)傳給齒輪9，而齒輪9裝在與絲杠配合的銅螺母7上，由螺母轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)絲杠6和活塞8作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成打泥動(dòng)作。圖中齒輪11用于測(cè)量活塞行程4。 圖22電動(dòng)泥炮的打泥機(jī)構(gòu)Fig 22 playing mud body of Electric Mud Gun212壓緊機(jī)構(gòu)壓緊機(jī)構(gòu)的作用是使泥炮的炮嘴按一定的角度插入出鐵口，并使泥炮在堵出鐵口時(shí)，把泥炮的炮嘴壓緊在出鐵口的泥套上。壓緊機(jī)構(gòu)(圖23)由炮架1、小車2，帶有絲

7、杠4的錐齒輪傳動(dòng)3，極限力矩聯(lián)軸節(jié)5和電動(dòng)機(jī)6組成。炮身剛性地吊掛在小車2上。炮架1上開有導(dǎo)向槽7，小車2的走行輪8通過螺母沿此導(dǎo)向槽運(yùn)行，以保證泥炮的炮嘴沿所需的傾角插入出鐵口。壓緊動(dòng)作由電動(dòng)機(jī)6經(jīng)極限力矩聯(lián)軸節(jié)5和錐齒輪傳動(dòng)3使具有梯形螺紋的絲杠4轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)固定于小車2前輪軸上的螺母作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而將帶著炮身的小車2推向或離開出鐵口。圖23電動(dòng)泥炮的壓緊機(jī)構(gòu)Fig 23 pressed bodies of Electric Mud Gun213鎖緊機(jī)構(gòu)當(dāng)炮架回轉(zhuǎn)到靠近出鐵口時(shí)，需將炮架連同炮身鎖在爐皮的鉤座內(nèi)，以補(bǔ)充壓緊機(jī)構(gòu)由于壓緊力不足，從而避免推泥反力過大而造成跑泥現(xiàn)象。鎖炮時(shí)(圖23

8、)，利用前端斜面作用，碰上自動(dòng)掛鉤。當(dāng)堵口完畢時(shí)，用電磁鐵10將鉤子9提起，然后將炮身轉(zhuǎn)離出鐵口5。214回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)堵出鐵口時(shí)，由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將懸掛在它上面的打泥機(jī)構(gòu)和壓緊機(jī)構(gòu)等準(zhǔn)確地旋轉(zhuǎn)至出鐵口，泥炮的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)通過蝸輪、蝸桿傳動(dòng)，使帶有懸臂的空心圓柱繞固定立柱旋轉(zhuǎn)。我國(guó)第一重機(jī)廠為適應(yīng)大型高爐的需要，設(shè)計(jì)制造了推力為212t的螺母作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)泥炮(圖24)。這種泥炮的特點(diǎn)是，對(duì)打泥機(jī)構(gòu)作了較大的改進(jìn)。它由泥缸1，內(nèi)部有固定螺母3的柱塞2、減速器4、旋轉(zhuǎn)絲桿5和電動(dòng)機(jī)6組成。當(dāng)絲桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺母和柱塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這種泥炮的其它機(jī)構(gòu)與絲桿移動(dòng)式電動(dòng)泥炮相似。該結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用適當(dāng)減小泥缸直徑來

9、降低打泥速度，以獲得較高的活塞壓力(達(dá)785MPa)，而打泥機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)功率僅為40KW。電動(dòng)泥炮能滿足生產(chǎn)要求，但實(shí)際使用中還存在下列問題：外型尺寸大，特別是高度太高，使出鐵口附近的風(fēng)口更換困難；打泥活塞推力不足，特別是采用無水炮泥時(shí)；絲杠及螺母磨損快、更換困難等6。因此，近年來國(guó)內(nèi)外液壓泥炮得到了廣泛應(yīng)用。圖24螺母作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)泥炮Fig 24 nut for reciprocating motion of Electric Mud Gun22液壓泥炮液壓泥炮與電動(dòng)泥炮相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：打泥推力大，打泥致密，能適應(yīng)高爐高壓操作；壓緊力穩(wěn)定，使炮嘴與泥套壓緊可靠，不易漏泥；結(jié)構(gòu)緊湊，高度

10、小，便于操作等。液壓泥炮存在的主要問題是：需要有承受高壓的液壓元件，并且制造精度要求高等。國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的第一臺(tái)液壓泥炮是在電動(dòng)泥炮的基礎(chǔ)上經(jīng)過改造而成的，即將原有用電動(dòng)機(jī)、電磁鐵驅(qū)動(dòng)的四個(gè)動(dòng)作改為由液壓油缸驅(qū)動(dòng)，由于其它部件沒有多大變化，故也稱為液壓高炮。這種泥炮仍存在泥炮的高度高，不能在風(fēng)口平臺(tái)下面操作，而且回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的油缸易磨損等問題7。液壓泥炮在國(guó)外也得到了迅速地發(fā)展，目前比較有代表性的液壓泥炮有MHG型、IHI型、PW型、BG型和DDS型。這里著重介紹MHG型液壓泥炮。221PW型泥炮Pw型液壓泥炮是盧森堡設(shè)計(jì)的，它由打泥機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)組成，壓炮和鎖緊機(jī)構(gòu)由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)代替。如圖25所

11、示，它采用了獨(dú)特的傾斜固定支柱，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由四桿系統(tǒng)調(diào)整炮嘴的水平位置，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是四桿機(jī)構(gòu)，采用液壓缸驅(qū)動(dòng)，密封性能好，其不足之處是炮嘴的運(yùn)行軌跡離鐵溝太近，油缸外露，占地空間較大8。圖25 PW型泥炮外形結(jié)構(gòu)示意圖Fig 25 schematic diagram of PW type Hydraulic Mud Gun shape222 IHI型泥炮IHI型液壓泥炮是由日本石川島播磨公司研制的，它是由打泥機(jī)構(gòu)、壓炮機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)組成。如圖26所示，其回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用了油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，由獨(dú)立的鎖緊裝置鎖緊，壓炮機(jī)構(gòu)用桿件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，它的壓炮軌跡可以迅速實(shí)現(xiàn)下降或抬起，接近鐵鉤時(shí)間很短，不

12、宜燒壞炮嘴并且高度較小，但是，結(jié)構(gòu)臺(tái)復(fù)雜，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，密封性能較差9。圖26 IHI型泥炮外形結(jié)構(gòu)示意圖Fig 26 schematic diagram of lHI type Mud Gun shape223 MHG型液壓泥炮MHG型液壓泥炮是由日本三菱重工公司設(shè)計(jì)制造的。其結(jié)構(gòu)如圖27所示，由打泥機(jī)構(gòu)l、壓緊機(jī)構(gòu)2、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3、鎖緊裝置4和液壓裝置5組成。我國(guó)寶鋼l號(hào)高爐就采用了這種液壓泥炮10。圖27 MHG型液壓泥炮外形結(jié)構(gòu)示意圖Fig 27 schematic diagram of MHG type Hydraulic Mud Gun shape表21MH G型泥炮主要

13、技術(shù)特性Table 21 main technic characteristic of MHG style Mud Gun224 BG型液壓泥炮BG型液壓泥炮(圖28)是國(guó)內(nèi)新研制的泥炮，它綜合了現(xiàn)有泥炮的優(yōu)點(diǎn)。BG型液壓泥炮由打泥機(jī)構(gòu)、壓炮機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)等組成。BG型泥炮與國(guó)內(nèi)外的液壓泥炮比較，具有結(jié)構(gòu)新穎緊湊、重量輕、高度小和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。(1) 打泥機(jī)構(gòu)BG型泥炮的打泥機(jī)構(gòu)與MHG型泥炮的打泥機(jī)構(gòu)基本相同。圖28 BG型液壓矮泥炮卜炮身；2一冷卻板；3一走行輪；4-1"1形框架：5一壓炮油缸；6一轉(zhuǎn)臂；7一機(jī)座；8一回轉(zhuǎn)油缸；9一炮嘴；10一泥套；11一導(dǎo)

14、向槽；12一固定軸Fig 28 BG type Hydraulic DwarfMud Gun(2)壓炮機(jī)構(gòu)BG型泥炮壓緊機(jī)構(gòu)與原有電動(dòng)泥炮的壓緊機(jī)構(gòu)相比較作了很大改進(jìn)，由兩液壓缸5驅(qū)動(dòng)車輪在導(dǎo)向槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，使炮身在前進(jìn)時(shí)，能滿足炮身傾角和炮嘴直線運(yùn)動(dòng)的要求，對(duì)準(zhǔn)出鐵口。當(dāng)炮身后退到極限位置時(shí)，處于水平狀態(tài)。帶有導(dǎo)向槽1l的門形框架4與轉(zhuǎn)臂6剛性連接，導(dǎo)向槽11的角度是固定的，但炮身1和走行輪3是用螺栓和斜楔連接，這不但使整體更換炮身和車輪比較方便而且能通過調(diào)整墊片調(diào)節(jié)炮身的傾斜角度。(3)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)BG型泥炮回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(圖29)采用活塞式油缸8和連桿機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)臂6旋轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)油缸8的活塞桿端部鉸接在機(jī)座

15、7上，油缸工作時(shí)，通過連桿機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)臂繞固定軸12回轉(zhuǎn)。固定軸裝在框架式機(jī)座中。圖29 BG型泥炮回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖卜炮身；2一冷卻板；3一走行輪：4-ru形框架；5一壓炮油缸；6一轉(zhuǎn)臂；7一機(jī)座；8一回轉(zhuǎn)油缸；9一炮嘴；10-泥套；11-導(dǎo)向槽；12-固定軸Fig 29 schematic diagram of BG type Mud Gun rotaryBG型泥炮與其它液壓泥炮相比較，其優(yōu)點(diǎn)為：外形尺寸小，車輪裝在炮身上，使泥炮的總高度降低為1762衄低于MHG泥炮和其它液壓泥炮，可安裝在風(fēng)口平臺(tái)下面，為機(jī)械化更換風(fēng)口創(chuàng)造了條件。與滑道式和曲柄連桿式壓炮機(jī)構(gòu)比較，不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，而且解決了滑道磨損快

16、和阻力大的問題；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用活塞式油缸和連桿機(jī)構(gòu)，取消了MHG型泥炮的油馬達(dá)和大型軸承，使制造方便。安裝固定軸的框架剛性大，并使回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的高度降低，回轉(zhuǎn)油缸以補(bǔ)壓的方法保證打泥時(shí)炮嘴壓緊在出鐵口泥套中，因此可取消現(xiàn)有泥炮的鎖緊機(jī)構(gòu)。2。25 DOS型液壓泥炮DDS型液壓泥炮由德國(guó)DDS公司設(shè)計(jì)制造，其結(jié)構(gòu)和外形示意圖如圖210。它由打泥機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)組成，壓炮和鎖緊機(jī)構(gòu)由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)所代替。圖210 DDS型泥炮結(jié)構(gòu)和外形示意圖Fig 21 0 schematic diagram of DDS type Mud Gun structure and shapeDDS型液壓泥炮的設(shè)計(jì)類同于P

17、W型泥炮，其不同之處在于回轉(zhuǎn)油缸放置于回轉(zhuǎn)臂內(nèi)部，如圖211所示。圖211 DDS型液壓泥炮外形示意簡(jiǎn)圖Fig 21 1 diagrammatic illustration of DDS type Hydraulic Mud Gun shapeDDS型液壓泥炮也采用了獨(dú)特的傾斜固定支柱，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由四桿系統(tǒng)調(diào)整炮嘴的水平位置，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由雙四桿機(jī)構(gòu)組成，如圖212所示，采用油缸驅(qū)動(dòng)，密封性能好，由于油缸置于轉(zhuǎn)臂內(nèi)，占地空間較小，結(jié)構(gòu)緊湊，其不足之處是炮嘴的運(yùn)行軌跡離鐵溝太近，回轉(zhuǎn)角略小。圖212 DDS型液壓泥炮回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)原理圖Fig 21 2 slewing mechanism schematic

18、ofDDS type Hydraulic Mud Gun其動(dòng)作原理是由兩個(gè)往復(fù)式活塞油缸完成旋轉(zhuǎn)、壓跑、炮身傾斜、打泥等各種操作。它沒有專門的壓炮機(jī)構(gòu)和錨鉤裝置，依靠旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使炮嘴壓緊出鐵口泥套。為了使炮身在壓炮狀態(tài)保持一定的傾斜度，炮身在離開出鐵口反向旋轉(zhuǎn)時(shí)又不致碰到鐵溝溝幫，泥炮旋轉(zhuǎn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)軸是傾斜的。當(dāng)炮嘴靠近出鐵口時(shí)，依靠四桿機(jī)構(gòu)使炮嘴接近水平位置。主要技術(shù)性能如表22表22鞍鋼用DDS型泥炮的主要技術(shù)性能Table22 Anshan Iron and Steel-type clay gun with the DDS main technical performance2.3結(jié)語綜述所

19、述的各種泥炮，在設(shè)計(jì)和運(yùn)用過程中各有各的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，但是在現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理念當(dāng)中DDS型液壓泥炮的設(shè)計(jì)更符合設(shè)計(jì)要求。第三章液壓泥炮的基本參數(shù)和主要機(jī)構(gòu)3.1泥炮基本參數(shù)的確定 設(shè)計(jì)計(jì)算泥炮時(shí)，首先需要確定打泥活塞的推力，它是泥炮能力的主要標(biāo)志，也是設(shè)計(jì)計(jì)算各機(jī)構(gòu)的受力和選擇驅(qū)動(dòng)裝置的基本參數(shù)。 在堵鐵口時(shí)，作用在泥炮活塞上的推力必須克服堵鐵口泥在泥缸內(nèi)、出鐵口槽孔及在爐缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的總阻力。該阻力于下列因素有關(guān)。1） 出鐵口的狀態(tài)，它的長(zhǎng)度、直徑和形狀；2） 靠近出鐵口附近缸爐中焦炭的分布狀態(tài)及出鐵口內(nèi)是否有焦炭；3） 堵鐵口泥的物理和機(jī)械性質(zhì)；4） 在出鐵口中心線水平的鐵水、渣和煤氣等壓

20、力；5） 堵鐵口泥由炮嘴吐出速度；6） 泥缸的幾何尺寸和炮嘴的過渡管的幾何形狀等。在上述的影響因素中，前三個(gè)因素是主要的，對(duì)堵鐵口泥的運(yùn)動(dòng)阻力影響較大。3.1.1作用在活塞上的壓力 打泥活塞上的推力是根據(jù)作用在活塞上的壓力決定的，堵鐵口泥經(jīng)過泥缸和過渡管從炮嘴吐出。堵鐵口泥經(jīng)過這一運(yùn)動(dòng)過程又有一定的壓力損失，因此如何確定這些參數(shù)是比較復(fù)雜的問題。目前上沒有可靠的計(jì)算方法。在設(shè)計(jì)計(jì)算中，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，往往根據(jù)各種泥炮的使用經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)研究而確定的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。過去的設(shè)計(jì)中，通常取炮嘴出口處的壓力，在泥缸內(nèi)的壓力損失但由于高爐冶煉的強(qiáng)化和無水泥炮的使用，過去設(shè)計(jì)的泥炮的使用，過去設(shè)計(jì)的泥炮能力不

21、足。因此在新的設(shè)計(jì)中必須加大值和值，根據(jù)爐頂壓力不同，參考下列范圍選擇：爐頂壓力的中型高爐，采用11%水分的泥炮時(shí)，取，。爐頂壓力在的中型高爐和大型高爐，采用無水泥炮時(shí)，取作用在泥缸活塞上的壓力為 3.1.2泥缸的容積 我國(guó)過去設(shè)計(jì)制造的電動(dòng)泥炮泥缸容積為。實(shí)踐證明，這個(gè)容積是偏大的。設(shè)計(jì)時(shí)取這個(gè)容積值的主要原因是這些泥炮在打泥過程中產(chǎn)生漏泥，為了可靠地堵住出鐵口，生產(chǎn)部門都要求用泥缸容積較大的泥炮。解決漏泥問題和使用無水泥炮，可減少泥缸的有效容積。高爐容積在5000以下時(shí)，一般可取泥缸有效容積為。3.1.3炮嘴吐泥速度 我國(guó)過去設(shè)計(jì)制造的電動(dòng)泥炮炮嘴吐泥速度。經(jīng)驗(yàn)證明，降低值會(huì)使泥炮在爐缸內(nèi)

22、壁粘得更牢固些。因此在新設(shè)計(jì)中，可取。3.2泥炮的主要機(jī)構(gòu) 液壓泥炮的主要組成部分為打泥機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)和液壓控制系統(tǒng)組成。 打泥機(jī)構(gòu)的液壓缸和泥缸在同一中心線上。泥缸在前，液壓缸在后。液壓缸和泥缸之間用法蘭盤和螺栓聯(lián)接起來，并吊掛在炮架的小車上。在壓緊機(jī)構(gòu)中，用液壓缸來代替電動(dòng)泥炮壓緊機(jī)構(gòu)中的電動(dòng)機(jī)、齒輪和螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)。液壓缸活塞桿的前端與泥炮移動(dòng)小車前輪的軸相聯(lián)接?；钊麠U作前后移動(dòng)時(shí)，就帶動(dòng)小車沿炮架的導(dǎo)槽移動(dòng)。泥炮的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用特殊的回轉(zhuǎn)油缸，由定葉和回轉(zhuǎn)缸體等組成。定葉用聯(lián)接鍵和聯(lián)接螺栓與固定的中心軸套相固定，動(dòng)葉則用聯(lián)接鍵和聯(lián)接螺栓與回轉(zhuǎn)缸體相固接。為了進(jìn)一步的了解

23、液壓泥炮的主要機(jī)構(gòu)一下采用MTG型液壓泥炮對(duì)液壓泥炮的主要機(jī)構(gòu)、工作方式和主要零部件進(jìn)行分析和說明。3.2.1打泥機(jī)構(gòu) 打泥機(jī)構(gòu)(圖3.1)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是打泥油缸采用了固定式活塞和可動(dòng)式油缸帶動(dòng)泥缸活塞移動(dòng)，將炮泥由炮嘴壓入出鐵口。圖3.1 MHG型液壓泥炮打泥機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖l一炮嘴；2一過渡管；3一泥缸外筒；4一泥缸內(nèi)筒：5一油缸外殼；6一后進(jìn)油孔；7一前進(jìn)油孔；8一油缸冷卻箱：9一排泥孔：10一泥缸冷卻箱Fig 3.1 playing mudbody diagram of MHG type Hydraulic Mud Gun3.2.2壓緊機(jī)構(gòu)壓緊機(jī)構(gòu)(圖3.2)由壓炮油缸1、主動(dòng)擺桿2、壓炮

24、搖桿3和吊掛搖桿4組成。炮身前端通過兩個(gè)支點(diǎn)由吊掛搖桿4ffJ掛在旋轉(zhuǎn)框架上，炮身后端與壓炮搖桿3鉸接，旋轉(zhuǎn)框架為固定桿，故炮身為連桿組成的雙搖桿機(jī)構(gòu)。圖3.2MHG型泥炮壓緊機(jī)構(gòu)示意圖卜壓炮液壓缸；2一擺桿；3一壓炮搖桿；4一吊持搖桿Fig 3.2pressed body diagram of MHG type Mud Gun當(dāng)壓炮油缸的活塞桿收縮時(shí)，帶動(dòng)擺桿2和壓炮搖桿3同步擺動(dòng)，壓炮搖桿帶動(dòng)炮身向前運(yùn)動(dòng)，并使炮身傾斜，炮嘴按設(shè)計(jì)軌跡壓緊出鐵口?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(圖3. 3)由帶有減速器的油馬達(dá)1、小齒輪2、底座3、推力軸承4、大齒圈5、軸承緊固圈6和旋轉(zhuǎn)框架7組成。油馬達(dá)固定在旋轉(zhuǎn)框架上。大齒圈

25、固定在底座上，作為推力軸承的活圈。大齒輪的輪轂固定在旋轉(zhuǎn)框架上，作為推力軸承的緊圈。當(dāng)油馬達(dá)帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，小齒輪在大齒輪的齒圈上滾動(dòng)，而大齒輪的輪轂隨同旋轉(zhuǎn)框架一起轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3. 3 MHG型泥炮回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)示意圖1-油馬達(dá)；2一小齒輪；3一底座；4一推力軸承；5一大齒圈；6一軸承緊圈；7一旋轉(zhuǎn)框架；8一中心接頭：9一極限開關(guān)；10一中心接頭鎖緊桿Fig 3. 3 schematic diagram of MHG type Mud Gun rotary3.2.3回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中心回轉(zhuǎn)接頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的油管是從旋轉(zhuǎn)框架中心引入的，為連接油管，在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的中心處設(shè)有回轉(zhuǎn)接頭(圖3.4)?；剞D(zhuǎn)接頭的外套與旋轉(zhuǎn)框

26、架連接，內(nèi)套是固定的，因此外套與旋轉(zhuǎn)框架一起轉(zhuǎn)動(dòng)。中間通有液壓油路的接口，以進(jìn)行油路分配?；剞D(zhuǎn)接頭外套上部裝有隨外套一起轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)限位開關(guān)。圖3.4中心回轉(zhuǎn)接頭卜旋轉(zhuǎn)外套；2一軸承；3一固定內(nèi)套；4一鎖緊螺母Fig 3.4 center swivel jaints3.2.4鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊裝置(圖3.5)由脫鉤液壓缸1、彈簧2、鉤座5和錨鉤4組成。脫鉤液壓缸和錨鉤固定在旋轉(zhuǎn)框架上，鉤座固定在基礎(chǔ)上。圖3.5MHG型泥炮鎖緊裝置示意圖卜液壓缸；2一彈簧；3一限位開關(guān)；4一錨鉤；5一鉤座；6一手動(dòng)脫鉤桿Fig 21 2 locking device schematic of MHG type MudG

27、un當(dāng)泥炮旋轉(zhuǎn)到出鐵口位置時(shí)，錨鉤借鉤頭的弧形面由鉤座將錨鉤抬起，待鉤頭越過鉤座后，就自動(dòng)鉤住鉤座。打泥和壓炮的反作用力通過錨鉤傳到基礎(chǔ)，脫鉤由液壓缸來完成。發(fā)生意外情況時(shí)，可用手動(dòng)脫鉤桿6來脫鉤，以保護(hù)液壓缸不受破壞。這種泥炮的泥缸由外筒和內(nèi)筒兩部分組成，內(nèi)通空氣冷卻。在炮身的底部裝有防熱板和冷卻箱。因此，冷卻和隔熱保護(hù)措施比較完備。此外，由于錨鉤座安裝在基礎(chǔ)上，因此，打泥時(shí)的反力通過鎖炮裝置傳到地基上，而高爐爐皮不受力。壓緊機(jī)構(gòu)采用連桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。3.2.5安全裝置 為了保證設(shè)備的安全，在液壓系統(tǒng)控制中裝有溢流閥，溢流壓力根據(jù)液壓泥炮工作過程中的最大壓力值來確定，當(dāng)泥炮的最大壓力超過溢流閥載

28、荷，溢流閥就被打開，從而泄壓。在打泥機(jī)構(gòu)的打泥工作管路上接電接點(diǎn)壓力表，壓力由泥炮打泥最大壓力決定。第四章液壓泥炮的設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)方案的確定根據(jù)第二章對(duì)各種類型泥炮的分析，Pw型、MHG型、IHI型、BG型和DDS型液壓泥炮是現(xiàn)代大型高爐采用的泥炮，而DDS型液壓泥炮吸取了很多優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是：打泥機(jī)構(gòu)采用活塞桿固定，液壓缸缸體運(yùn)動(dòng)，避免了泄漏炮泥磨損活塞桿和密封件，炮嘴前端局部使用了鑄鐵材料，使鑄鐵的炮嘴口耐沖刷，提高了使用壽命，打泥深度采用螺旋鍵轉(zhuǎn)換成刻度盤上來顯示。如回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)時(shí)不能自鎖，需要設(shè)置鎖緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行鎖緊。DDS型液壓泥炮的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用油缸驅(qū)動(dòng)，可以自鎖，因

29、此可省去鎖緊機(jī)構(gòu)，使機(jī)構(gòu)得以簡(jiǎn)化。為了適應(yīng)現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理念，故選擇設(shè)計(jì)一臺(tái)DDS型液壓泥炮。4.2打泥機(jī)構(gòu)的計(jì)算泥炮最主要的兩個(gè)參數(shù)是泥缸有效容積和泥塞對(duì)炮泥的單位壓力。泥缸有效容積應(yīng)保證一次能打入足夠的炮泥量，能有效地堵塞出鐵口通道和修補(bǔ)爐缸前墻。泥塞對(duì)炮泥的單位壓力應(yīng)能保證炮泥在泥缸和過渡管中受到壓力損失后，擠出的炮泥仍能克服爐缸內(nèi)和出鐵口通道中的阻力，將炮泥順利打入出鐵口。原電動(dòng)泥炮泥缸的有效容積是考慮一次堵口失敗時(shí)不用加泥就可以再次進(jìn)行堵口操作的，因此普遍偏大。打泥能力應(yīng)以泥塞上炮泥的單位壓力來表示。根據(jù)第三章泥炮的參數(shù)確定可知，1750m³高爐的爐頂壓力，采用無水泥炮時(shí)，取

30、炮嘴處得壓力，泥缸內(nèi)的壓力損失。泥缸活塞的壓力為，為了使泥炮有更廣的實(shí)用范圍，取，故有。工作油壓R愈高，泥炮的結(jié)構(gòu)愈緊湊，考慮國(guó)內(nèi)液壓元件的供應(yīng)配套情況，用于大高爐的DDS泥炮取25MPa。為了滿足現(xiàn)代泥炮的設(shè)計(jì)要求，根據(jù)第三章所闡述的液壓泥炮的相關(guān)參數(shù)選擇液壓泥炮的泥缸的有效容積為0.25m³，炮嘴的吐泥速度。4.2.1泥缸直徑和油缸的計(jì)算由于液壓泥炮的設(shè)計(jì)沒有標(biāo)準(zhǔn)化，所以在一些參數(shù)的確定上，只有通過以前設(shè)計(jì)者所設(shè)計(jì)的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。根據(jù)對(duì)相關(guān)泥炮的研究，初步擬定泥缸的直徑為500mm，炮嘴出鐵口的直徑為150mm。油缸的直徑計(jì)算： （4-1）式中泥塞對(duì)泥炮的單位壓力，MP

31、a； 油缸的工作油壓力，MPa。液壓缸為標(biāo)準(zhǔn)原件，因此在其尺寸上，應(yīng)該將計(jì)算值根據(jù)其液壓缸的內(nèi)徑系列進(jìn)行圓整并取標(biāo)準(zhǔn)值，故選擇液壓缸的內(nèi)徑為360mm。4.2.2油缸有效行程的計(jì)算 （4-2）式中-泥缸有效容積，； -泥缸直徑，m。根據(jù)前面所述，將所選取的泥缸容積和直徑代入公式可以得：，為了方便設(shè)計(jì)就算設(shè)計(jì)選擇。4.2.3打泥推力F的計(jì)算或 （4-3）根據(jù)上述所述的值得： ；。在計(jì)算打泥機(jī)構(gòu)主要零部件的強(qiáng)度和計(jì)算活塞的穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)以此處計(jì)算的實(shí)際最大推力為依據(jù)。4.2.4泥塞移動(dòng)的速度的計(jì)算 （4-4）式中t-打泥時(shí)間，一般40-60s。炮嘴吐泥速度為： （4-5）式中 炮嘴出鐵口處內(nèi)徑，m。

32、 一般的吐泥速度為0.2m/s為宜。由于油缸中的流量可以通過節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，故泥炮的吐泥速度也是可調(diào)節(jié)的。4.3壓炮裝置的計(jì)算 壓炮力的大小應(yīng)考慮因泥缸活塞打泥過程中泥炮對(duì)炮嘴產(chǎn)生的反作用力，因?yàn)榕谧旌湍嗵字g仍有一定壓緊力，以保證打泥時(shí)泥炮不從炮嘴和泥套之間漏出。因此，壓炮力的計(jì)算式為： (4-6)式中 F壓炮力，KN；為炮嘴的直徑,m。最小壓緊力是出現(xiàn)在最大打泥反泥時(shí)，炮嘴對(duì)泥套的剩余壓炮力，一般在20-30KN。4.4旋轉(zhuǎn)裝置的計(jì)算DDS型液壓泥炮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4.1所示。當(dāng)活塞式往復(fù)油缸5帶動(dòng)V型桿點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，連桿3使泥炮轉(zhuǎn)臂2繞點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。4.4.1旋轉(zhuǎn)裝置油缸活塞桿的受力分析由于

33、DDS型泥炮沒有錨鉤裝置，所以壓炮時(shí)的壓炮反力將通過相應(yīng)的桿件和旋轉(zhuǎn)油缸活塞桿的最大受力發(fā)生在壓炮時(shí)，泥炮在打泥過程中，雖然增加了對(duì)炮身的打泥反力，但炮嘴與泥套間的壓緊力以與打泥反力相同的數(shù)量減少，所以，活塞桿的受力在打泥前和打泥過程中是不變的。如忽略桿件鎖軸的摩擦阻力，壓炮時(shí)桿件3的受力可由下式求出(圖4.2)： （4-7）式中F-壓炮力：-壓炮時(shí)炮身與水平面所形成的傾角；R-臂架同桿3鉸接點(diǎn)至回轉(zhuǎn)點(diǎn)的距離；L-轉(zhuǎn)臂長(zhǎng)度；-在壓炮位置時(shí)桿件3的位置角。 圖4.1旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖(一)1一炮身；2一轉(zhuǎn)臂；3一連桿；4一V形桿；5一油缸；6一油缸活塞桿圖4.2計(jì)算簡(jiǎn)圖(二)1- 炮身；2一轉(zhuǎn)臂；

34、3一連桿根據(jù)對(duì)DDS型液壓泥炮的結(jié)構(gòu)分析，可以得出，液壓泥炮的外形尺寸都差不多一樣。以此為了方便計(jì)算，故先擬定，一些液壓泥炮的尺寸和相關(guān)角度。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和液壓泥炮在現(xiàn)實(shí)的運(yùn)用，一般取液壓泥炮的壓炮角度為8，取為80；回轉(zhuǎn)中心距取L為2500mm；R-臂架同桿3鉸接點(diǎn)至回轉(zhuǎn)點(diǎn)的距離為600mm；為450。將各參數(shù)帶入，計(jì)算式子得：由圖4.3可得到活塞受力為： (4-8)式中的門和Q分別為見和P6到回轉(zhuǎn)點(diǎn)02的力臂，上式中也忽略了銷軸的摩擦阻力。由圖4.3可見：圖4.3計(jì)算簡(jiǎn)圖(三) （4-9） （4-10）其中 (4-11) (4-12)得 (4-13) (4-14)通過計(jì)算可得：n的值為6

35、00mm，Q的值為750mm。代入上式（4-8）4.4.2旋轉(zhuǎn)油缸行程的計(jì)算 當(dāng)泥炮達(dá)到最大旋轉(zhuǎn)角160。所需的油缸行程及轉(zhuǎn)臂在其間的任一位置時(shí)，旋轉(zhuǎn)油缸活塞桿的行程均可用圖解法較方便地得到。當(dāng)要對(duì)旋轉(zhuǎn)桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析和要得到轉(zhuǎn)臂過程中的速度變化曲線時(shí)，就必須導(dǎo)出油缸行程的數(shù)學(xué)表達(dá)式。當(dāng)泥炮的轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)過角度時(shí)，V形桿軒過一個(gè)相應(yīng)的角度，在推導(dǎo)和的關(guān)系式時(shí)，取V形桿的回轉(zhuǎn)點(diǎn)。為坐標(biāo)原點(diǎn)(圖4.4)，則圖4.4計(jì)算簡(jiǎn)圖(四) （4-15） （4-16） （4-17） （4-18）式中 （4-19） (4-20)在桿件3的初始位置角秒和各桿件的長(zhǎng)度以及回轉(zhuǎn)點(diǎn)位置選定后，可由上式出泥炮轉(zhuǎn)臂在不同

36、轉(zhuǎn)角時(shí)V形桿的轉(zhuǎn)角。根據(jù)V形桿轉(zhuǎn)過。根據(jù)V形桿轉(zhuǎn)過角時(shí)油缸行程J可由圖4.5求出。壓炮狀態(tài)旋轉(zhuǎn)油缸與V形桿4的鉸接點(diǎn)為K。當(dāng)V形桿轉(zhuǎn)過角后，K點(diǎn)移至K位置，油缸的行程為： (4-21) (4-22) （4-23） (4-24)將公式（4-22）、（4-23）、（4-24）代入公式（4-21）得： （4-25）圖45計(jì)算簡(jiǎn)圖(五)根據(jù)公式（4-25）可以等到轉(zhuǎn)炮油缸的行程與轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)角的關(guān)系如圖（六）根據(jù)公式（4-25）和油缸行程與轉(zhuǎn)角的關(guān)系可以得出，油缸的行程，初步擬定。油缸的行程為1250mm。第五章 打泥機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和尺寸的確定5.1打泥油缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1.1缸體的組成 缸筒與缸蓋的連接的各種

37、典型結(jié)構(gòu)不同，應(yīng)根據(jù)具體的實(shí)際情況正確選用，這里DDS型液壓泥炮打泥機(jī)構(gòu)的油缸的連接方式采用內(nèi)半環(huán)聯(lián)接，這種結(jié)構(gòu)方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕：缺點(diǎn)是安裝時(shí)，端部進(jìn)入缸體較深，密封圈有可能被進(jìn)油孔邊緣擦傷。5.1.2缸筒材料 工程機(jī)械常用的液壓缸可選用20、35、45無縫鋼管。20鋼因其機(jī)械性能低而且不能調(diào)質(zhì)，因此用的很少。與缸蓋、管接頭、耳軸等零件焊接在一起的缸筒用35鋼，并在粗加工后調(diào)質(zhì)。與其他零件不焊接的缸筒，使用調(diào)質(zhì)的45號(hào)鋼。調(diào)質(zhì)處理是為了保證強(qiáng)度高，加工性好，一般調(diào)質(zhì)到241-285HBS。機(jī)床上的液壓缸多采用高強(qiáng)度鑄鐵（HT20-40）.5.1.3缸筒的計(jì)算 1、缸筒內(nèi)徑：根據(jù)4.

38、1節(jié)油缸直徑的計(jì)算得到缸筒的內(nèi)徑為360mm。 2、缸筒的壁厚為： （4-26） 式中為缸筒材料強(qiáng)度要求的最小值，m； 為缸筒外徑公差余量，m； 腐蝕余量，m。缸筒材料強(qiáng)度要求的最小尺寸的計(jì)算： （4-27）式中缸筒內(nèi)最高工作壓力，Mpa； 缸筒內(nèi)徑，m； 缸筒材料的許用應(yīng)力，Mpa。 （4-28） 為缸筒材料的抗拉強(qiáng)度，因?yàn)楦淄驳牟牧线x擇的為45號(hào)鋼，所以缸筒的抗拉強(qiáng)度為610Mpa，n為安全系數(shù)，通常取n=5。 將已知的值代入公式（4-27）得：。通過計(jì)算可以等到缸筒的厚度選擇為0.05m。5.1.4缸筒壁厚的驗(yàn)算 所選擇的缸筒的壁厚，應(yīng)該進(jìn)行四方面的運(yùn)算以保證工作的安全既：額定工作壓力；

39、缸筒徑向的變形；完全塑性變形壓力和爆炸壓力。1、 額定工作壓力應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全： (4-29)滿足設(shè)計(jì)的要求。2、 額定工作壓力應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定的比例范圍，以避免塑性變形的發(fā)生： （4-30）式中的缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力，Mpa 滿足設(shè)計(jì)要求。3、 變形量不應(yīng)超過密封允許范圍。4、 驗(yàn)算缸筒的爆炸壓力 。根據(jù)驗(yàn)算所選擇的缸筒壁厚滿足要求既選擇為0.05m。5.1.5缸蓋 缸蓋的材料為35、45號(hào)鋼鍛件或者鑄鋼以及灰鑄鐵?；钊麠U的導(dǎo)向套可以是缸蓋自身。這時(shí)缸蓋最好用鑄鐵，并在工作表面堆黃銅、青銅或其他耐磨材料。導(dǎo)向套也可以一個(gè)套筒，壓入缸蓋，材料為耐磨鑄鐵、黃銅、青

40、銅等。5.1.5.1缸蓋的計(jì)算 缸筒底部厚度：缸筒底部為水平面時(shí)，其厚度可以按照四周嵌住的圓盤強(qiáng)度公式進(jìn)行近似的計(jì)算： (4-31)式中計(jì)算厚度外徑； 筒底材料許用應(yīng)力，Mpa;筒內(nèi)最大工作壓力，Mpa。由于缸筒的連接結(jié)構(gòu)為內(nèi)卡環(huán)連接，卡環(huán)的長(zhǎng)x寬為缸筒的壁厚，為了保證泥塞在筒底上安裝牢靠，故將其用螺栓固定在缸底上。為了滿足強(qiáng)度，選擇筒底的厚度為100mm。由于缸筒頭部要求密封嚴(yán)格，故選擇的缸頭的厚度為100mm。5.1.6活塞的組件5.1.6.1活塞與活塞桿的連接 缸行程較短且活塞與活塞桿直徑相差不多時(shí)，可將活塞與活塞桿做成整體。但在多數(shù)情況下，活塞與活塞桿是分開的。在一般工作條件下這兩者可

41、采用錐銷連接或螺紋連接。DDS型液壓泥炮因?yàn)楦椎墓ぷ鲏毫^高且負(fù)載較大，并且活塞桿的直徑又較小，活塞桿的螺紋可能過載，另外工作機(jī)械震動(dòng)較大時(shí)，固定活塞的螺栓可能松動(dòng)，因此須采用半環(huán)連接。5.1.6.1活塞與活塞桿的材料活塞與活塞桿的材料根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選用，活塞若是整體式的可采用35、45鋼，若是裝配式的則用鑄鐵、耐磨鐵或鋁合金。實(shí)心的活塞桿用35、45鋼，空心的用35、45鋼的無縫鋼管。DDS型液壓泥炮的液壓缸的沖擊振動(dòng)很大，可采用整體式結(jié)構(gòu)材料選用55鋼或40Cr等合金材料制作。 活塞的外徑和缸筒內(nèi)徑相等為360mm，活塞寬度一般為活塞的外徑的0.61.0倍即為216360，但也要根據(jù)密封

42、的型式、數(shù)量和安裝導(dǎo)向環(huán)的溝槽尺寸而定。選用O型密封圈，為了保證密封的效果選擇兩個(gè)密封圈進(jìn)行密封。選擇寬度為80mm。5.1.6.2活塞桿的計(jì)算 活塞直徑的計(jì)算：活塞桿是液壓缸傳遞力的重要零件，它承受拉力，壓力和彎曲力和振動(dòng)沖擊等多種作用力，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，對(duì)于雙作用單邊活塞桿液壓缸，其活塞桿直徑d可以根據(jù)公式： （5-7）式中：速比，根據(jù)壓力選擇； D缸筒內(nèi)徑，m。根據(jù)公稱壓力可以確定為2,。D為0.36m。 活塞桿為標(biāo)準(zhǔn)件，有一定的尺寸要求，根據(jù)活塞桿的尺寸系列選擇活塞桿的的直徑為0.22m。 活塞桿內(nèi)端與活塞的連接選擇的是卡環(huán)連接，由于打泥液壓缸在工作時(shí)，活塞桿固定不動(dòng)，所以活塞

43、桿的外連接因用大頭螺栓固定。根據(jù)活塞桿螺紋尺寸系列選擇螺紋直徑與螺距為，螺紋長(zhǎng)度L為180。 5.1.6.3活塞桿的校核活塞桿在穩(wěn)定工作的情況下，活塞桿只受到軸向推力和拉力，因此其強(qiáng)度計(jì)算公式可以近似為： （5-8）式中：材料的許用應(yīng)力，Mpa； F活塞的作用力，KN； D活塞桿的直徑，m。根據(jù)活塞桿的材料45號(hào)鋼，可以確定活塞桿的許用應(yīng)力為122Mpa。故滿足設(shè)計(jì)要求。5.2泥缸的結(jié)構(gòu)和尺寸的確定5.2.1炮嘴設(shè)計(jì)炮嘴在工作是，將直接與高爐接觸，并在打泥過程中，炮嘴將伸入出鐵口與出鐵口接觸，直接承受鐵水的高溫和壓力，為了保證炮嘴的工作要求故因選擇耐磨和耐火材料。選擇HT300材料。炮嘴的直接

44、為150mm，炮嘴的長(zhǎng)度為350mm，壁厚在50mm。為了保證打泥過程中炮嘴與泥塞貼合緊密，因此把炮嘴上臂做成有一定錐度的。5.2.3過渡管的設(shè)計(jì)過渡管的幾何形狀對(duì)打泥效率（，炮嘴出口處的壓力；打泥活塞上的壓力）的影響。根據(jù)試驗(yàn)如圖（5.1）圖六?？梢钥闯鰣A錐行的過渡管打泥效率較高，故DDS型泥炮采用圓錐型。 圖5.1 不同型式的過渡管打泥曲線過渡管的長(zhǎng)度按照以往的設(shè)計(jì)要求選擇L為450mm。因?yàn)槠涫孜才c炮嘴和泥缸的相連，所以其尺寸大小有炮嘴和泥缸的直徑確定。5.2.4泥缸的設(shè)計(jì) 泥缸里所承受的壓力，與打泥油缸的壓力差不多，故在想材料上選擇與打泥油缸相同的材料，為45號(hào)鋼。 泥缸的直徑為500

45、.由于泥缸不是主要承受壓力的零件，選擇泥缸的30mm。其長(zhǎng)度根據(jù)打泥油缸的行程確定。 由于泥炮所處的環(huán)境較為惡劣，所以不能直接暴露在環(huán)境中，同時(shí)為了方便與打泥油缸的連接，故選擇將泥缸和打泥油缸裝在兩個(gè)缸筒內(nèi)，并用螺栓連接，并在他們的間隙里面通冷卻水冷卻。 泥缸和油缸的外筒，由于打泥過程中壓力的作用，故在材料上選擇一般的鑄鐵材料。為了保證對(duì)泥缸的合理冷卻，選擇泥缸與泥缸外筒之間的間隙為10mm故內(nèi)徑為520mm。油缸外筒的內(nèi)徑為500mm。其長(zhǎng)度根據(jù)打泥油缸的行程確定。5.2.5連接方式的確定打泥系統(tǒng)受力最大的時(shí)候發(fā)生在打泥過程中，為了保證打泥部件的各機(jī)構(gòu)的連接可靠，因此所選擇的連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)

46、算按照最大力時(shí)計(jì)算。當(dāng)打泥壓力最大是既p=25Mpa時(shí)。此時(shí)過渡管與泥缸之間的F作用力為： (5-9)式中：D泥缸直徑。根據(jù)計(jì)算，螺栓所受的力較大，選擇12螺栓同時(shí)連接故每顆螺栓的受力為： 根據(jù)每顆螺栓的受力，初步選擇螺栓的M24的螺栓材質(zhì)為合金鋼屈服強(qiáng)度為。螺栓強(qiáng)度校核根據(jù)公式： （5-10）式中：軸向載荷； 螺紋小徑； 螺栓屈服強(qiáng)度； 安全系數(shù)，一般取1.21.7。滿足設(shè)計(jì)要求。同理泥缸外筒與油缸外筒同樣選擇12M24的螺栓連接。炮嘴與過渡管的連接，由于炮嘴在打泥時(shí)被壓入泥套中，故其作用在炮嘴和過渡管上的力較小，選擇12M12的螺栓連接。5.2.6泥塞泥塞是打泥機(jī)構(gòu)中，與打泥液壓缸連接在一

47、起的，作用用于將液壓缸的壓力傳遞給泥缸，將泥缸中的炮泥打入出鐵口。泥塞的結(jié)構(gòu)，在以前是將泥塞做成一個(gè)整體，由于泥塞下沿的磨損始終存在，磨損后就不能在繼續(xù)使用，為了合理的解決這一問題，故選擇組合式的泥塞。在與泥塞壁接觸的部位用青鋼制作出兩個(gè)徑向開口的且側(cè)面有一定錐度的膨脹環(huán)，依靠膨脹環(huán)與泥缸內(nèi)壁緊密接觸，做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但在往復(fù)一定運(yùn)動(dòng)過程后也產(chǎn)生磨損，隨著磨損量增加，由于膨脹環(huán)設(shè)計(jì)的特殊結(jié)構(gòu)，炮泥的反作用力迫使其向外膨脹，從而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，始終保持與泥缸壁的緊密接觸，這樣就避免了因磨損間隙產(chǎn)生內(nèi)泄向后倒泥現(xiàn)象。如圖（5.2）圖5.2泥塞泥塞出危險(xiǎn)狀態(tài)發(fā)生在泥塞后退卡死的事故中。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，泥塞與油缸

48、的固定選用8M24螺栓和一個(gè)設(shè)定在泥塞中心的M90的螺栓與油缸的尾部連接。材質(zhì)選擇，取 n=1.2 。對(duì)連接鍵的校核。已知油缸的內(nèi)徑為，桿徑的直徑為，油缸后退時(shí)的拉力：每個(gè)螺栓受力：8個(gè)M24螺栓上的受力有；M90上的受力。滿足油缸向后的最大拉力。第六章旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)6.1液壓泥炮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的組成 在液壓泥炮的組成中，旋轉(zhuǎn)油缸是旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的最主要部分，其他的主要起固定旋轉(zhuǎn)液壓缸和傳遞力的部分。6.2液壓泥炮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)油缸的設(shè)計(jì)6.2.1旋轉(zhuǎn)油缸的組成 旋轉(zhuǎn)油缸主要由缸體既缸筒、缸蓋組成，活塞組件，密封裝置和排氣裝置，緩沖裝置。6.3缸體的組成 缸筒與缸蓋連接的各種典型結(jié)構(gòu)不一，應(yīng)根據(jù)具體的實(shí)際情況正

49、確選用，這里DDS型液壓泥炮回轉(zhuǎn)油缸缸的連接方式采用法蘭盤連接，這種結(jié)構(gòu)方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；易于加工，易裝卸。缺點(diǎn)是重量比螺紋連接的大。6.3.1缸筒的材料工程機(jī)械常用的液壓缸可選用20、35、45無縫鋼管。20鋼因其機(jī)械性能低而且不能調(diào)質(zhì)，因此用的很少。與缸蓋、管接頭、耳軸等零件焊接在一起的缸體用35鋼，并在粗加工后調(diào)質(zhì)。與其它零件不焊接在一起的缸體，用45鋼調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)處理是為了保證強(qiáng)度高，加工性好，一般調(diào)質(zhì)到241285HBS。機(jī)床上的液壓缸多采用高強(qiáng)度鑄鐵(HT20-40)。根據(jù)缸筒材料的要求，選擇45號(hào)鋼。并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。6.3.2缸筒的尺寸 缸筒直徑的計(jì)算可以根據(jù)公式： （6-1）

50、式中：P供油壓力，Mpa； F活塞受的推力，N。在第四章里已經(jīng)計(jì)算出，供油壓力先為25Mpa,活塞的推力為1237.25KN。將其代入公式可得：液壓油缸為標(biāo)準(zhǔn)件，圓整并按標(biāo)準(zhǔn)選擇油缸的內(nèi)徑為0.25m。6.3.4缸筒的壁厚缸筒的壁厚為： （6-2） 式中為缸筒材料強(qiáng)度要求的最小值，m； 為缸筒外徑公差余量，m； 腐蝕余量，m。缸筒材料強(qiáng)度要求的最小尺寸的計(jì)算： （6-3）式中缸筒內(nèi)最高工作壓力，Mpa； 缸筒內(nèi)徑，m； 缸筒材料的許用應(yīng)力，Mpa。 （6-4） 為缸筒材料的抗拉強(qiáng)度，因?yàn)楦淄驳牟牧线x擇的為45號(hào)鋼，所以缸筒的抗拉強(qiáng)度為610Mpa，n為安全系數(shù)，通常取n=5。 將已知的值代入公

51、式（6-3）得：。通過計(jì)算可以等到缸筒的厚度選擇為0.04m。6.3.5缸筒壁厚的驗(yàn)算 所選擇的缸筒的壁厚，應(yīng)該進(jìn)行四方面的運(yùn)算以保證工作的安全既：額定工作壓力；缸筒徑向的變形；完全塑性變形壓力和爆炸壓力。額定工作壓力應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全： 式中 ： 缸筒材料的屈服強(qiáng)度，Mpa。 滿足設(shè)計(jì)的要求。額定工作壓力應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定的比例范圍，以避免塑性變形的發(fā)生： （6-5）式中的缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力，Mpa 滿足設(shè)計(jì)要求。變形量不應(yīng)超過密封允許范圍。驗(yàn)算缸筒的爆炸壓力 。根據(jù)驗(yàn)算所選擇的缸筒壁厚滿足要求既選擇為0.04m。6.3.6缸筒螺紋連接部分 因?yàn)榉ㄌm盤與缸筒的連

52、接，依靠的是螺紋連接，設(shè)計(jì)過程中借鑒以往的經(jīng)驗(yàn)選擇缸筒螺紋外徑為。為了證明選擇的螺紋是否合理，將對(duì)螺紋處進(jìn)行校核，公式如下：螺紋處的拉應(yīng)力 （6-6）螺紋處的剪切應(yīng)力 （6-7）合應(yīng)力 （6-8）許用應(yīng)力 （6-9）式中：F缸筒端部承受的最大推力，KN D缸筒的內(nèi)徑，m； 螺紋外徑，m； 螺紋底徑，m；K擰緊螺紋的系數(shù)，不變載荷取K=1.251.5，變載荷取K=2.54；螺紋連接的摩擦因數(shù)，=0.070.2，平均取=0.12； 安全系數(shù)，取n=1.22.5。 由前面的計(jì)算可得F=1237.25KN，D=250mm，=320mm，K=1.5。將值代入公式得： ；故滿足設(shè)計(jì)要求。6.3.7法蘭盤 為了使缸筒的端蓋，能可靠的固定在法蘭盤上，選擇法蘭盤的直