1700軋鋼機(jī)液壓壓下設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：1700軋鋼機(jī)液壓壓下設(shè)計(jì)學(xué)生姓名劉 袁 課程名稱專業(yè)課程設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)設(shè)維08地 點(diǎn)L324起止時(shí)間18-20周設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求設(shè)計(jì)1700軋鋼機(jī)液壓壓下機(jī)構(gòu)，包括傳動(dòng)方案制定、傳動(dòng)功率計(jì)算、液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 制定傳動(dòng)方案3種，選擇其中一種進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，分工進(jìn)行參數(shù)計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各自完成總裝圖的繪制（2#圖幅），計(jì)算機(jī)繪制，提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份（字?jǐn)?shù)不少于5000字）設(shè)計(jì)參數(shù)液壓缸內(nèi)徑900mm選材35鋼鋼筒壁厚65mm活塞桿d=630mm 導(dǎo)向長(zhǎng)度： 600mm 活塞寬度： 790mm內(nèi)部長(zhǎng)度： 900mm外部長(zhǎng)度： 1180mm進(jìn)度要求第12天熟悉題目，提

2、出設(shè)計(jì)基本方案第38天進(jìn)行參數(shù)計(jì)算及基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第913天修正參數(shù)及繪圖第1415天提交設(shè)計(jì)成果及回答提問(wèn)參考資料軋鋼機(jī)械、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)等方面教材或參考文獻(xiàn)其它計(jì)算機(jī)及繪圖軟件說(shuō)明.本表應(yīng)在每次實(shí)施前一周由負(fù)責(zé)教師填寫二份，院系審批后交院系辦備案，一份由負(fù)責(zé)教師留用。.若填寫內(nèi)容較多可另紙附后。3.一題多名學(xué)生共用的，在設(shè)計(jì)內(nèi)容、參數(shù)、要求等方面應(yīng)有所區(qū)別。教研室主任： 指導(dǎo)教師：陳祥偉、鄧顯玲 2010-12-16摘要1700軋鋼機(jī)的液壓壓下系統(tǒng)在軋鋼機(jī)械中應(yīng)用廣泛，對(duì)軋鋼機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)是有必要的，選擇軋鋼機(jī)的傳動(dòng)方案，先要弄明白軋鋼機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理，分析其工況。再

3、由數(shù)據(jù)選擇液壓元件、計(jì)算液壓缸的基本參數(shù)、設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)、對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行性能驗(yàn)算、畫系統(tǒng)圖。了解液壓壓下系統(tǒng)的特點(diǎn)和說(shuō)明，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮是否滿足設(shè)計(jì)要求，安裝和維修方便特別是采用厚度自動(dòng)控制（AGC）系統(tǒng)以后,電動(dòng)壓下裝置已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工藝要求。目前，新建的冷連軋機(jī)組生產(chǎn)線幾乎全部采用液壓壓下裝置，熱帶鋼連軋機(jī)精軋機(jī)組最后一架軋機(jī)也往往裝有液壓壓下裝置。關(guān)鍵詞 ：1700 軋鋼機(jī) 液壓 壓下 設(shè)計(jì) 目 錄摘要21緒論51.1軋鋼機(jī)的發(fā)展51.2軋鋼機(jī)的類型及組成51.3軋鋼機(jī)液壓壓下系統(tǒng)的發(fā)展52 傳動(dòng)方案的選擇6 2.1電動(dòng)壓下傳動(dòng)6 2.2電液壓下傳動(dòng)7 2.3全液壓壓下傳動(dòng) 8 3 液壓傳動(dòng)

4、系統(tǒng)設(shè)計(jì)8 3.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)8 3.2確定液壓系統(tǒng)參數(shù)9 3.3執(zhí)行元件的選擇9 3.4液壓缸的設(shè)計(jì)說(shuō)明11 3.5液壓缸主要性能參數(shù)確定11 3.6液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算12 3.7強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核14 3.8液壓缸輔助裝置的設(shè)計(jì)16 3.9液壓泵的選擇17 3.10液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算20 3.11系統(tǒng)發(fā)熱及升溫計(jì)算214 液壓壓下系統(tǒng)的安裝與維護(hù).234.1液壓壓下系統(tǒng)的安裝.234.2液壓壓下系統(tǒng)的維護(hù).235總結(jié)23參考文獻(xiàn)24一緒論 1.1軋鋼機(jī)的發(fā)展 我國(guó)第一批軋鋼機(jī)于1871年在福州船政局所屬拉鐵廠投入生產(chǎn)，軋制厚15mm以下的鐵板，新中國(guó)成立以后，我國(guó)軋鋼生產(chǎn)能力十分薄弱，鋼

5、材最高只我國(guó)軋鋼機(jī)械隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展而得到較大的發(fā)展。我國(guó)軋鋼機(jī)械的發(fā)展大致可分為四個(gè)階段。 第一階段為三年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)和第一個(gè)五年計(jì)劃期間。這是成套引進(jìn)和恢復(fù)改造階段。鞍山鋼鐵公司的大型軋鋼廠、無(wú)縫鋼管廠、第二薄板長(zhǎng)。均是再次期間引進(jìn)設(shè)備建成的。 第二階段為第二和第三個(gè)五年計(jì)劃期間。這是成套設(shè)計(jì)、制造軋機(jī)，形成地方中小型軋鋼系統(tǒng)階段。這一階段期間，自行設(shè)計(jì)制造了大批成套軋鋼機(jī)械，有力地改善了我國(guó)鋼鐵工業(yè)的整體布局。在此期間，也引進(jìn)一些軋鋼機(jī)械，如過(guò)輥軋機(jī)等 第三階段為第四個(gè)和第五個(gè)五年計(jì)劃期間。這是進(jìn)一步進(jìn)行挖潛、革新、改造和發(fā)展寬厚板軋機(jī)階段。在此期間，各類軋機(jī)通過(guò)挖潛、革新、改造，使產(chǎn)品質(zhì)

6、量和數(shù)量大為提高。 第四階段為第六個(gè)我年計(jì)劃期間。這是穩(wěn)步反之和消法移至國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的階段。在此期間，一方面繼續(xù)引進(jìn)軋鋼機(jī)械。里外一方面對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化工作 1.2軋鋼機(jī)類型及組成 軋鋼機(jī)是軋鋼車間的主要設(shè)備。通過(guò)軋鋼機(jī)軋制，可使扎件產(chǎn)生塑形變形而具有一定的尺寸和形狀。軋鋼機(jī)的類型和特征標(biāo)志著整個(gè)軋鋼車間的類型和特征。更具扎件軋制品種規(guī)格，可講軋鋼機(jī)分為開(kāi)配軋機(jī)、鋼軋機(jī)、型鋼軋機(jī)、板帶軋機(jī)、鋼管軋機(jī)和特種軋機(jī) 。 軋鋼機(jī)的組成是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置和原動(dòng)機(jī)三個(gè)基本部分組成的。 壓下液壓缸在軋機(jī)上的配置方案有“壓下式”和“壓上式”兩種形式。1700冷連軋機(jī)采用壓下式液壓缸。壓下式的液壓缸設(shè)

7、置在機(jī)架上部，須增設(shè)懸掛裝置，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但它的最大優(yōu)點(diǎn)是電液伺服閥可裝在液壓缸附近，不僅提高了液壓缸的反應(yīng)的反應(yīng)速度，而且伺服閥的工作環(huán)境好，便于維護(hù)檢修。 1.3軋鋼機(jī)液壓壓下系統(tǒng)的發(fā)展 長(zhǎng)期以來(lái)，帶鋼軋機(jī)上使用的是電動(dòng)壓下裝置。近年來(lái)隨著工業(yè)的發(fā)展，帶鋼的軋制速度逐漸提高，產(chǎn)品的尺寸精度日趨嚴(yán)格。特別是采用厚度制動(dòng)控制以后，電動(dòng)壓下裝置由于有傳動(dòng)效率低、運(yùn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、反應(yīng)速度慢、調(diào)整精度低等缺點(diǎn)，已不能滿足工藝要求。為了提高產(chǎn)品的尺寸精度，在高速帶鋼軋機(jī)上開(kāi)始采用液壓壓下裝置。目前，新建的冷連軋機(jī)組幾乎全都采用液壓壓下裝置，熱帶剛連軋機(jī)精軋組的最后一家架也往往裝有液壓壓下裝置。

8、 液壓壓下裝置是有液壓缸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的壓下螺絲、螺母來(lái)調(diào)整扎輥輥縫的。在這一裝置中，除了液壓缸以及之配套的伺服閥和液壓系統(tǒng)外，還包括檻車儀表及運(yùn)算控制系統(tǒng)。與電動(dòng)壓下裝置比較，液壓壓下有以下特點(diǎn)：1 快速響應(yīng)性好，調(diào)整精度高。液壓壓下裝置有很高的輥縫調(diào)整速度和加速度。尤其是有很大的加速度潛在能力。在頻率響應(yīng)、位置分辨方面都大大由于電動(dòng)壓下機(jī)構(gòu)。動(dòng)態(tài)特性的大幅度提高，使得產(chǎn)品的精度提高，質(zhì)量更有保證，縮短了加速減速階段帶鋼頭尾的超差長(zhǎng)度，節(jié)約了金屬及能源，提高了產(chǎn)品的合格率率。2 過(guò)載保護(hù)簡(jiǎn)單、可靠。液壓系統(tǒng)可以有效地防止軋機(jī)過(guò)負(fù)荷，保護(hù)軋輥和軸承免遭損壞。當(dāng)事故停車時(shí)，可迅速排出液壓油的壓力油，加

9、大輥縫，避免扎輥燒裂或被刮傷。3 采用液壓壓下可以根據(jù)需要改變軋機(jī)的當(dāng)量剛度，實(shí)現(xiàn)對(duì)軋機(jī)從“恒輥縫”到“橫壓力”的控制，一適應(yīng)各種軋制及操作情況。4）液壓壓下裝置才有標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)。5）較機(jī)械傳動(dòng)效率高。6）便于快速換輥，提高軋機(jī)作業(yè)率。 按照控制系統(tǒng)的反饋方式，液壓壓下裝置可分為機(jī)械反饋式和電液反饋式（采用電液伺服閥實(shí)現(xiàn)壓力和位置反饋控制） 機(jī)械反饋式的較早期的液壓壓下形式，它對(duì)有的過(guò)濾精度不像電液伺服閥那樣敏感，但他的部件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，慣性大，響應(yīng)頻率也低，因此，新建的軋機(jī)已很少采用這種形式。 電液反饋式的主要優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)的慣性小，反應(yīng)靈敏。隨著電液伺服閥可靠性的提高和制動(dòng)控制

10、技術(shù)的日益發(fā)展，采用這種形式的液壓壓下軋機(jī)逐漸增多。 液壓壓下裝置的可靠性只要取決于液壓元件和控制系統(tǒng)的可靠性。液壓壓下裝置要求較高的備品制造精度和設(shè)備維護(hù)水平以及可靠的自動(dòng)化系統(tǒng)。二傳動(dòng)方案的選擇 2.1 電動(dòng)壓下裝置的傳動(dòng)慢速電動(dòng)壓下裝置的特點(diǎn)慢速電動(dòng)壓下裝置主要用于板帶軋機(jī)上，顧也稱之為板帶軋機(jī)電動(dòng)壓下裝置。板帶軋機(jī)的軋件既薄又寬又長(zhǎng)，且軋制速度快，軋件精度要求高，這些工藝特征使它的壓下裝置有以下特點(diǎn)：（1）軋輥調(diào)整量小。上輥?zhàn)畲笳{(diào)整量也只有200300mm。在軋制過(guò)程中帶鋼壓下最大1025mm，最小值有幾個(gè)毫米，甚至更小。（2）調(diào)整精度高，調(diào)整精度都應(yīng)在帶鋼厚度公差范圍之內(nèi)。（3）經(jīng)常

11、處于“頻繁的帶鋼壓下”的工作狀態(tài)。（4）壓下裝置必須動(dòng)作快，靈敏度高，這是板帶軋機(jī)壓下裝置最主要的技術(shù)特征。這就要求壓下裝置有很小的慣性，以便使整個(gè)壓下系統(tǒng)有很大的加速度。（5）軋機(jī)軋輥平行度要求很嚴(yán)，這就要求壓下裝置除應(yīng)保持兩個(gè)壓下螺絲嚴(yán)格同步外，還應(yīng)使每個(gè)螺絲單獨(dú)調(diào)整。近年來(lái)，由于帶材軋制速度的提高，帶材的尺寸精度也要求越來(lái)越高，對(duì)板帶軋機(jī)壓下裝置的工藝要求更趨嚴(yán)格。在熱連軋機(jī)組的后幾架，電動(dòng)壓下裝置由于慣性大，已很難滿足快速，高精度調(diào)整輥縫的要求，因而開(kāi)始采用電動(dòng)壓下和液壓壓下相組合的壓下方式。在現(xiàn)代的冷軋機(jī)組中，幾乎全部采用液壓壓下裝置。2.2 電液壓下裝置快速響應(yīng)電液壓下裝置 這種快

12、速響應(yīng)型電液壓下裝置有三部分組成。其一為由傳感器，伺服閥一體組裝的液壓缸構(gòu)成的閥控油缸式的動(dòng)力機(jī)構(gòu)；其二為由積分環(huán)節(jié)組合成的DDC控制系統(tǒng)；其三為液壓站。液壓缸的壓下活塞呈環(huán)形，缸體中間的凸起部分中裝有位移傳感器。電液伺服閥通過(guò)油管接到油缸的側(cè)壁上。油缸采用滑環(huán)式封閉，代替了以前的L形或V形填料密封。該裝置最高壓力可以達(dá)到31.5MPa。這種結(jié)構(gòu)的油箱具有如下特點(diǎn)： （1）響應(yīng)速度快，其原因就在于最大限度地縮短了影響頻率特征的伺服閥輸出端的配管長(zhǎng)度。 （2）由于位移傳感器裝在液壓缸內(nèi)部，伺服閥又直接連接在油缸的側(cè)壁上，因而大大地減少了占地空間。 （3）由于檢測(cè)裝置安裝在油缸的中心部位，用一個(gè)檢

13、測(cè)器就能準(zhǔn)確地反映出油缸的壓下位置，因而實(shí)現(xiàn)了壓下裝置檢測(cè)機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)單化。 （4）使用壽命長(zhǎng)，在控制板厚度的過(guò)程中壓下活塞在激振狀態(tài)下工作，為了防止油液飛濺而采用滑環(huán)式密封。這樣始終能保證密封件與缸體接觸，因而提高了油缸的工作壽命。 （5）檢測(cè)器采用內(nèi)裝方式，并且使整體的安放于取出，因而便于維護(hù)。并且由于采用了環(huán)形密封，因而提高了油缸的抗沖擊特性。 （6）具有高控制性和易調(diào)整性。由于控制裝置是利用積分環(huán)式的DDC方式，所以根據(jù)軋制條件來(lái)適當(dāng)改變?cè)鲆娴目刂凭秃苋菀走M(jìn)行。并且還可以改變控制邏輯，這樣調(diào)整就很簡(jiǎn)單。2.3 全液壓壓下裝置液壓壓下裝置的特點(diǎn) 隨著工業(yè)的發(fā)展，帶鋼的軋制速度不斷提高，產(chǎn)品的

14、尺寸精度日趨嚴(yán)格。特別是采用厚度自動(dòng)控制（AGC）系統(tǒng)以后,電動(dòng)壓下裝置已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工藝要求。目前，新建的冷連軋機(jī)組生產(chǎn)線幾乎全部采用液壓壓下裝置，熱帶鋼連軋機(jī)精軋機(jī)組最后一架軋機(jī)也往往裝有液壓壓下裝置。 所謂全液壓壓下裝置，就是取消了電動(dòng)壓下裝置，其輥縫的調(diào)整均由帶位移傳感器的液壓缸來(lái)完成。與電動(dòng)壓下裝置比較，全液壓壓下裝置有以下特點(diǎn)：（1） 快速響應(yīng)性好，調(diào)整精度高。（2） 過(guò)載保護(hù)簡(jiǎn)單可靠（3） 采用液壓缸壓下可以根據(jù)需要改變軋機(jī)當(dāng)量剛度，軋機(jī)實(shí)現(xiàn)從“恒輥縫”到“恒壓力”軋制，以適應(yīng)各種軋制及操作情況。（4） 較機(jī)械傳動(dòng)效率高（5） 便于快速換輥，提高軋機(jī)作業(yè)率三液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算3

15、.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1.1 設(shè)計(jì)步驟 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟并無(wú)嚴(yán)格的順序，一般來(lái)說(shuō)，在明確要求之后，大致按如下步驟進(jìn)行 1）確定液壓執(zhí)行元件的形式 2）進(jìn)行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù) 3）制定基本方案，以定液壓系統(tǒng)原理圖 4）選擇液壓元件 5）液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 6）繪制工作圖，編制技術(shù)文件3.1.2 明確設(shè)計(jì)要求 1）主機(jī)的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等 2）液壓系統(tǒng)要完成那些動(dòng)作，動(dòng)作順序及彼此連鎖關(guān)系如何； 3）液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式，運(yùn)動(dòng)速度； 4）各動(dòng)作機(jī)構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì) 5）對(duì)調(diào)整范圍，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求； 6）自動(dòng)化程度，操作控制方式的

16、要求； 7）對(duì)防塵，防爆，防寒，噪聲，安全可靠性的要求； 8）對(duì)效率，成本方面的要求。3.2 確定液壓系統(tǒng)的重要參數(shù)3.2.1 初選系統(tǒng)工作壓力 壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢(shì)必要在加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)一些設(shè)備來(lái)說(shuō)，尺寸要搜到限制，從材料角度看也不經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選得太高，對(duì)泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高成本。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于固定的尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可以選低，行走機(jī)械設(shè)備壓力要選的高。具體選擇可參考表23.4-2和表23.4-33.3 執(zhí)行元件的選擇 活塞

17、桿做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),上行負(fù)載較大,速度相對(duì)較慢;下行負(fù)載較小,速度相對(duì)較快,故選用單活塞桿液壓缸。 3.3.1液壓基本回路的選擇 由于該扎機(jī)液壓系統(tǒng)是供給液壓缸壓力介質(zhì)，產(chǎn)生平衡力，平衡浮動(dòng)系統(tǒng)，故需設(shè)置平衡回路，在液壓缸及壓板液壓缸管路中設(shè)置單向減壓閥調(diào)節(jié)的壓力控制回路，以利系統(tǒng)平衡力的調(diào)整；為防止在剪切的過(guò)程中液壓系統(tǒng)壓力的波動(dòng)，增加剪切的平穩(wěn)性，整個(gè)系統(tǒng)采用進(jìn)油路的單向節(jié)流調(diào)速回路；在剪切的過(guò)程中要求液壓系統(tǒng)壓力恒定，流量大，故在回路中設(shè)置蓄能器，隨時(shí)補(bǔ)充系統(tǒng)的泄流。 3.3.2供油方式的選擇軋機(jī)液壓系統(tǒng)需提供的流量大，壓力大，采用雙泵供油 3.3.3液壓系統(tǒng)原理圖油箱 2.3液壓泵 6.

18、7 .23截止閥 8.9過(guò)濾器10.11單向閥 14.15換向閥 17.18溢流閥21.22液壓缸 25蓄能器 3.4 液壓缸的設(shè)計(jì)說(shuō)明： 液壓缸是液壓傳動(dòng)的執(zhí)行元件，它和主機(jī)工作機(jī)構(gòu)有直接的聯(lián)系，對(duì)于不同的機(jī)種和機(jī)構(gòu)，液壓缸具有不同的用途和工作要求。該浮動(dòng)軸式剪切機(jī)下刀架采用2個(gè)液壓缸共同支撐。由于兩個(gè)液壓缸是完全相同的，故只需設(shè)計(jì)其中一個(gè)即可。液壓缸的主要參數(shù)包括液壓缸的內(nèi)徑D、缸的長(zhǎng)度L、活塞桿直徑d等。主要根據(jù)液壓缸的負(fù)載、活塞運(yùn)動(dòng)速度和行程等因素來(lái)確定上述參數(shù)。圖3-1：?jiǎn)位钊麠U液壓缸示意圖3.5液壓缸主要性能參數(shù)的確定：3.5.1 選定液壓缸內(nèi)徑D： 由設(shè)計(jì)參數(shù)得 D = 900m

19、m3.5.2 選定活塞桿直徑：由設(shè)計(jì)參數(shù)的D活 = 630mm3.5.3 確定活塞行程： 由于設(shè)計(jì)參數(shù)的最大行程H=100mm，故選定活塞桿的最大允許行程S=100mm。3.5.4 確定活塞桿的速度： 選定軋機(jī)的軋制次數(shù)為5次/分，而活塞桿的行程為100mm，則活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度v=2S×5=2×0.1×5=1m/min.3.5.5 確定液壓缸的流量Q：對(duì)于單活塞桿液壓缸無(wú)桿腔流量：Q=3.14/(4×v)×D² v×10³(L/min) 活塞密封采用彈簧密封材料，則v=1 即Q=3.14/（41）2 3 =622

20、L/min有桿腔流量：Q=3.14/(4×v)×(D²-d²)v×10³(L/min) =3.14/（4×1）×（0.92-0.632）×1×10³ =310 L/min確定液壓缸的流量應(yīng)取大者，即Qmax=622 L/min3.5.6 活塞桿的理論推力F1和拉力F2:F1=A1×P×10N=3.14×D²× P×106/4 N =3.14×0.92×12×106N =13.06 MNF2=A2&

21、#215;P×10N=3.14×(D²-d²) ×P×10/4 N =4.7MN3.5.7 確定液壓缸的功率N：W=Fv =13.06×10×0.017=222.02kw 3.5.8確定液壓缸的總效率： 其中為機(jī)械效率；為容積效率；為作用力效率。=0.90.95 取=0.92選活塞密封為彈性材料 則=1工作時(shí)系統(tǒng)回油線上的排油直接回油箱，故=1則=0.923.5.9液壓缸結(jié)構(gòu)的選?。河蓹C(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表23.6-39, 選擇單作用活塞式液壓缸。3.6 液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算： 液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括缸筒壁厚、缸底厚

22、度、缸頭厚度等。3.6.1 缸筒壁厚計(jì)算： 連接形式：頂部端蓋與缸筒采用法蘭連接，而底部端蓋與缸筒直接焊接在一起。缸筒材料: 使用調(diào)質(zhì)的35鋼。 1） 缸筒內(nèi)徑D 由前面的計(jì)算可知：無(wú)活塞桿缸筒內(nèi)徑D=900mm2）.缸筒壁厚=：缸筒外徑公差余量：缸筒腐蝕余量當(dāng)時(shí)， 其中：缸筒內(nèi)最高工作壓力：缸筒材料許用應(yīng)力= :缸筒材料抗拉強(qiáng)度 n:安全系數(shù) 通常取 n=5由機(jī)械版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表2.8-22查得調(diào)質(zhì)45剛的抗拉強(qiáng)度則=則=取=65mm 同時(shí)取=85+5+10mm=105mm3.6.2 確定缸筒外徑D3.6.3 缸筒底部厚度的確定：缸底的材料：選用45鋼。缸筒的底部設(shè)計(jì)為平面根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)公

23、式23627 缸底部厚度1 D1液壓缸內(nèi)徑Py試驗(yàn)壓力，取Py=1.5P缸底材料許用應(yīng)力，取120MPa,取 3.6.4 缸筒頭部法蘭厚度h：采用螺紋連接法 h = 50mm 缸蓋的材料選用HT350鑄鐵由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表選定h=50mm，ra=580mm，b=120m3.6.5 活塞的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）活塞直徑的確定及結(jié)構(gòu)形式：液壓力的大小與活塞的有效工作面積有關(guān)，考慮到活塞與液壓缸之間有密封圈，取密封圈的厚度為5，則活塞直徑=900-5=890mm?；钊慕Y(jié)構(gòu)形式: 選用組合式活塞。2）活塞與連桿的鏈接形式：選用焊接型連接方式。3）活塞的寬度B=（0.61）×900=0.6900=54

24、0mm，取B=,、540mm4）活塞的材料：材料選用球墨鑄鐵，外徑套尼龍或錫青銅外環(huán)均可。3.6.6 活塞桿的設(shè)計(jì)計(jì)算3） 結(jié)構(gòu)：桿體：采用實(shí)心桿；桿內(nèi)端：采用焊接的連接方式；桿外端：采用大螺栓頭的連接方式。3） 活塞桿的材料：采用35鋼調(diào)整處理，對(duì)活塞桿淬火，深度為1mm。3） 活塞的導(dǎo)向套桿：導(dǎo)向套的的典型結(jié)構(gòu)采用軸套式，由于摩擦阻力交大，一般采用青銅材料制作。 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度：H=S/20+D/2=450mm，取H=450mm。3.7 強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算：3.7.1 缸筒壁厚的校核 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)公式23.622 ， 缸體材料許用應(yīng)力，取=120（MPa）, Py_試驗(yàn)壓力，取Py_=1.2

25、5P 則， 由于=105mm >102.5mm,故缸筒壁厚符合要求。3.7.2 活塞桿強(qiáng)度校核查機(jī)械零件教材表71知經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的45鋼，取安全系數(shù)n=5，則許用應(yīng)力。由于，所以強(qiáng)度滿足要求3.7.3 缸蓋連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 缸筒與缸蓋采用法蘭連接，如圖： 初選缸筒與端部法蘭連接的螺栓數(shù)目為Z=8個(gè)，初選螺栓的公稱直徑 d=80mm 則對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核: 經(jīng)查表調(diào)質(zhì)處理的45鋼的屈服強(qiáng)度，取安全系數(shù)n=2.5, 則許用應(yīng)力 1缸蓋；2缸筒螺紋處的拉應(yīng)力143.0572.5MPa<則初選螺栓滿足強(qiáng)度要求 則d=80mm3.7.4 缸筒和缸底焊縫強(qiáng)度的計(jì)算： 缸底與缸筒焊接時(shí)，采用T42

26、2焊條，其，安全系數(shù)取n=4，則。焊縫處的拉應(yīng)力由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)公式23.634 F液壓缸輸出的最大推力，9.5MN D1液壓缸外徑，825mmD2焊縫底徑, 取685mm焊接效率，通常取0.7 1缸底；2缸筒 <, 所以強(qiáng)度足夠3.8 液壓缸輔助裝置的設(shè)計(jì)3.8.1 緩沖裝置 緩沖裝置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程終端時(shí)封住活塞和缸蓋之間的部分油液，強(qiáng)迫它從小孔或細(xì)縫中擠出，以產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度，達(dá)到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。緩沖裝置的結(jié)構(gòu): 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表21-6-21 ，采用變節(jié)流型緩沖裝置（銑槽型）。緩沖裝置的一般技術(shù)要求：1） 緩沖

27、裝置應(yīng)能以較短的緩沖行程吸收最大的動(dòng)能。2） 緩沖過(guò)程中盡量避免出現(xiàn)壓力脈沖及過(guò)高的脈沖腔壓力峰值，使壓力的變化為漸變過(guò)程。3） 緩沖腔內(nèi)峰值壓力PmaxPi（Pi為供油壓力）。4） 動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁褂鸵簻囟壬仙龝r(shí)，油液的最高溫度不應(yīng)超過(guò)密封件的允許極限。3.8.2 排氣裝置 液壓缸在安裝過(guò)程中或長(zhǎng)時(shí)間停放重新工作時(shí)，液壓缸里和管道系統(tǒng)中會(huì)滲入空氣，為了防止執(zhí)行元件出現(xiàn)爬行，噪聲和發(fā)熱等不正常現(xiàn)象，需把缸中和系統(tǒng)中的空氣排出。一般可在液壓缸的最高處設(shè)置進(jìn)出油口把氣帶走，也可在最高處設(shè)置如圖3.5.2(a)所示的排氣孔或?qū)ｉT的排氣閥見(jiàn)圖3.5.2(b)、(c)。圖3.5.2 排氣裝置液壓缸排氣裝

28、置選用圖b整體排氣螺塞，用螺紋與缸筒或缸蓋連接，靠頭部錐面起密封作用。要求：螺紋與錐面密封處的同軸度要求較高。3.8.3 密封裝置：密封部位：活塞和活塞桿：O型密封圈擋圈（雙作用）。防塵圈：由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表21-6-28 選用SA型防塵圈。3.9 液壓泵的選取3.9.1 液壓泵的最大工作壓力估取液壓系統(tǒng)管路中損失壓力，則最大工作壓力為： PMAX=P+=21+0.5=21.5 MPa3.9.2 液壓泵的流量根據(jù)前面計(jì)算的液壓缸的無(wú)桿腔的流量即為液壓缸的最大流量，Q=622L/min,單臺(tái)液壓缸所需液壓泵的流量為：取系統(tǒng)泄漏修正因數(shù)K=1.1，則 Qb=KQ =1.1622=648L/min由于

29、液壓系統(tǒng)的工作壓力高，負(fù)載壓力大，功率大。大流量。所以選軸向柱塞變量泵。柱塞變量泵適用于負(fù)載大、功率大的機(jī)械設(shè)備（如龍門刨床、拉床、液壓機(jī)），柱塞式變量泵有以下的特點(diǎn)：1） 工作壓力高。因?yàn)橹c缸孔加工容易，尺寸精度及表面質(zhì)量可以達(dá)到很高的要求，油液泄漏小，容積效率高，能達(dá)到的工作壓力，一般是（），最高可以達(dá)到。2） 流量范圍較大。因?yàn)橹灰m當(dāng)加大柱塞直徑或增加柱塞數(shù)目，流量變?cè)龃蟆?） 改變柱塞的行程就能改變流量，容易制成各種變量型。4） 柱塞油泵主要零件均受壓，使材料強(qiáng)度得到充分利用，壽命長(zhǎng)，單位功率重量小。但柱塞式變量泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。材料及加工精度要求高，加工量大，價(jià)格昂貴。5） 選擇柱

30、塞泵型號(hào)為A2F250 額定壓力為35Mpa 最高壓力40Mpa 功率為365kw 轉(zhuǎn)速為2500r/min 電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)柱塞泵的功率為365kw，轉(zhuǎn)速為2500r/min，查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)表19-26選取參數(shù)與之相近的AO2-7122型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，功率為550kw，轉(zhuǎn)速為2800r/min。3.9.3 液壓控制閥的選擇 根據(jù)在系統(tǒng)中各閥的最大工作壓力和流量選擇液壓閥。選出的液壓閥如下表： 液壓系統(tǒng)各元件一覽表 序號(hào)元件名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量1液壓泵A2F250額定壓力35MPa，最高壓力40MPa，流量2500L/min22單向閥S型法蘭式最大工作壓力21.5MPa，最大流量1500L/mi

31、n；通徑52mm23單向可調(diào)節(jié)流閥SCR型單向節(jié)流閥最大壓力25MPa，最大節(jié)流量230L/min24二位四通換向閥4WE6Y60/C G12工作壓力35MPa,最大流量80L/min26溢流閥DB3020A2-50/350G24最大工作壓力31.5MP，最大流量650L/min,通徑20min29截止閥CJZQF80公稱壓力21MPa，通徑80mm210壓力計(jì)MS2A20/315最大有效量程31.5MPa211濾油器YPH66OE7允許最高壓力42MPa，過(guò)濾精度3um112蓄能器NXQZ-F150/10公稱容積150L,公稱壓力10MPa213壓力繼電器ST-02-K-20調(diào)壓范圍10.5

32、35MP414電動(dòng)機(jī)AO2-7122功率為550kw，轉(zhuǎn)速為2800r/min。2 液壓輔助元件的選擇 油箱容積的選擇計(jì)算 按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)公式23.431初步確定油箱的有效容積 V=a QV QV液壓泵每分鐘排除壓力油的容積 a經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，冶金機(jī)械取10 V=10882=8820L 油箱的設(shè)計(jì) 1）液壓油箱的功能 液壓油箱簡(jiǎn)稱油箱，他往往是一個(gè)功能組件，在液壓系統(tǒng)中主要用于儲(chǔ)存液壓油液、散發(fā)油液熱量、溢出空氣及消除泡沫和安裝元件等，2）油箱的類型 按油箱結(jié)構(gòu)和用途的不同，通常分為整體油箱、兩用式油箱和獨(dú)立式油箱三種類型。3)油箱的規(guī)格和外形尺寸 在確定郵箱的容量之后，即可從標(biāo)準(zhǔn)油箱系列中選定油箱

33、的具體規(guī)格。4)油箱的結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1> 總則 郵箱包括油箱體及箱上所設(shè)置的各種附件油箱體 油管尺寸的計(jì)算 1）油管內(nèi)徑： 根據(jù),<機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)式23.429 d=其中， Q通過(guò)管道內(nèi)的流量，取622L/minv系統(tǒng)壓油管道的流速，取4m/s 通過(guò)查表23.92，取標(biāo)準(zhǔn)值d=80mm 2）管道壁厚 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)式23.430知， 其中， P管內(nèi)最高工作壓力，21MPa d油管內(nèi)徑，80mm 材料許用應(yīng)力。鋼管材料用45無(wú)縫鋼管，屈服強(qiáng)度，取安全系數(shù)n=4.故, = 則 ， =310 液壓壓下系統(tǒng)性能驗(yàn)算3.10.1壓力損失的計(jì)算1) 進(jìn)油路: 沿程壓力損失: 主要是液壓缸推動(dòng)

34、下刀架在實(shí)施剪切時(shí)進(jìn)油路中的壓力損失。本系統(tǒng)壓力較高，故選用L-HL68液壓油，其密度為900kg/m3,200C時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度為240mm2/s,油路中流量q1為882L/min，管路直徑d=80mm，進(jìn)、回油路管長(zhǎng)約25m。 流量： 882L/min 流速：5.5m/s 雷諾數(shù)：=1833 ，屬層流沿程阻力因數(shù)：=75/=0.,04 沿程壓力損失 =0.040.17MPa 局部壓力損失: 進(jìn)油路經(jīng)過(guò)兩個(gè)二位二通閥，一個(gè)二位四通閥，兩個(gè)直角彎頭=1.12 =0.24MPa2) 回油路 沿程壓力損失: 流量： 400L/min 流速：0.80m/s 雷諾數(shù)：=640屬層流沿程阻力因數(shù)：=64/=

35、0.10沿程壓力損失 =0.0015MPa局部壓力損失：回油路經(jīng)過(guò)一個(gè)二位四通閥，兩個(gè)直角彎頭=1.12,一個(gè)調(diào)速閥進(jìn)回油路總壓力損失進(jìn)油路 =0.242MPa 回油路 =0.319MPa3.11 系統(tǒng)發(fā)熱及溫升的計(jì)算：3.10.1 發(fā)熱量的計(jì)算：液壓系統(tǒng)工作時(shí)，除執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高。整個(gè)工作循環(huán)過(guò)程中，下刀架上升在實(shí)施剪切的過(guò)程中，外負(fù)載最大，且發(fā)熱量也最大。在進(jìn)行發(fā)熱量計(jì)算時(shí)，主要考慮剪切時(shí)的系統(tǒng)發(fā)熱量。由前面液壓缸性能參數(shù)的計(jì)算中可知，剪切時(shí)液壓缸的輸出功率PO=428KW，液壓缸無(wú)桿腔的流量Q=802L/min,系統(tǒng)的最高工作壓力P

36、=30MPa，取液壓泵的效率=0.9，則液壓泵的輸出功率為PE=系統(tǒng)的發(fā)熱量H= PE-PO=446-428 =18KW 3.10.2 系統(tǒng)熱平衡溫度計(jì)算CT油箱散熱系數(shù)，取17；a) 油箱散熱面積。A=0.065=0.065=27.75m2 系統(tǒng)溫升。=t2-t1 ,取室內(nèi)溫度t1為20oC t2=t1+=20+=58.2OC 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，油箱溫度一般推薦位50 OC60 OC。故系統(tǒng)的溫升在可許的范圍內(nèi)。3.10.3 系統(tǒng)效率的計(jì)算 在一個(gè)工作循環(huán)周期中，系統(tǒng)功率的損失主要集中在液壓缸上，故系統(tǒng)效率完全可以用主液壓缸的效率來(lái)代表整個(gè)循環(huán)的效率。 計(jì)算回路效率： c=(P1

37、5;Q1)/(P1+)Qb=0.73 計(jì)算液壓系統(tǒng)效率： 取柱塞泵的總效率為b=0.90， 液壓缸的總效率m=0.92. 則液壓系統(tǒng)的總效率為=b×c×m=0.78×0.90×0.92=0.65=0.75% 四 液壓壓下系統(tǒng)的安裝與維護(hù)1、液壓壓下系統(tǒng)的安裝液壓系統(tǒng)安裝質(zhì)量的好壞是關(guān)系到液壓系統(tǒng)能否可靠工作的關(guān)鍵。必須科學(xué)、正常、合理地完成安裝過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)，才能使液壓系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行；充分發(fā)揮其效能。   1 安裝前的準(zhǔn)備工作    1）明確安裝現(xiàn)場(chǎng)施工程序及施工進(jìn)度方案。    2）熟悉安

38、裝圖樣，掌握設(shè)備分布及設(shè)備基礎(chǔ)情況。    3）落實(shí)好安裝所需人員、機(jī)械、物資材料的準(zhǔn)備工作。    4）做好液壓設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)交貨驗(yàn)收工作，根據(jù)設(shè)備清單進(jìn)行驗(yàn)收。通過(guò)驗(yàn)收掌握設(shè)備名稱、數(shù)量、隨機(jī)備件、外觀質(zhì)量等情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。    5）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)和預(yù)埋件進(jìn)行曲檢查，對(duì)液壓設(shè)備地腳尺寸進(jìn)行復(fù)核，對(duì)不符合要求的地方進(jìn)行處理，防止影響施工進(jìn)度。 2 液壓設(shè)備的就位                        1）液壓設(shè)備應(yīng)根據(jù)平面布置圖對(duì)號(hào)吊裝就位，大型成套液壓設(shè)備，應(yīng)由里向外依次進(jìn)行吊裝。    2）根據(jù)平面布置圖測(cè)量調(diào)整設(shè)備安裝中心線及標(biāo)高點(diǎn)，可通過(guò)調(diào)整安裝螺栓旁的墊板達(dá)到將設(shè)備調(diào)平找正，達(dá)到圖紙要求。    3）由于設(shè)備基礎(chǔ)相關(guān)尺寸存在誤差，需在設(shè)備就位后進(jìn)行微調(diào)，保證泵吸油管處于水平、正直對(duì)接狀態(tài)，&