步進式加熱爐同步頂升液壓控制系統(tǒng)設(shè)計開題報告.doc

一、選題背景課題來源軋鋼廠在熱軋鋼材時，需要對鋼坯進行加熱。為了更好的保證鋼材表面質(zhì)量，使鋼坯受熱均勻，采用了步進加熱方式。鋼坯在加熱過程中其前移為矩形運動；即活動梁上升，將鋼坯從固定梁上托起；活動梁前移，使鋼坯前步進一次；活動梁下降，將鋼坯放在固定梁上；活動梁后退到原始位置完成一個工作循環(huán)。步進加熱克服了直推式加熱時鋼坯下表面與支撐梁（固定梁）移動摩擦所產(chǎn)生的表面磨損；同時，克服了直推式的鋼坯間相互靠攏的情況，可以使鋼坯散開通過爐底，有利于鋼坯的加熱。由于步進加熱獨特的優(yōu)越性，使其在現(xiàn)代冶金工廠得到了廣泛的應(yīng)用。步進式鋼坯加熱爐產(chǎn)品質(zhì)量好，熱效率高，操作靈活，適用于多種型材坯料的連續(xù)式加熱。本課題的設(shè)計內(nèi)容是設(shè)計一個步進式加熱爐同步頂升的液壓系統(tǒng)。應(yīng)用性和先進性由于步進爐的特點是步進周期短，運動速度較高，慣性負載大，連續(xù)工作，可靠性要求高等，所以根據(jù)這些特點系統(tǒng)采用液壓控制比較適宜。當(dāng)今，隨著液壓機械自動化程度的飛速發(fā)展，液壓元件應(yīng)用數(shù)量急劇增加，元件小型化，系統(tǒng)集成化是必然的發(fā)展趨勢。特別是近十年來，液壓技術(shù)與傳感技術(shù)，微電子技術(shù)緊密結(jié)合，出現(xiàn)了許多諸如電液比例控制閥，數(shù)字閥，電認伺服液壓缸等機（液）電一體化元器件，使液壓技術(shù)在高壓，告訴，大功率，節(jié)能高效，低噪聲，使用壽命長，高度集成化方面取得了重大進展。所以，隨著冶金軋鋼工藝自動化程度的不斷提高，步進式加熱爐以其靈活的加熱方式，加熱質(zhì)量好，爐長不受限制，操作方便，易于實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點，被愈來愈多新建的軋鋼加熱爐采用。液壓傳動傳動因其體積小，負荷大，易于實現(xiàn)機電一體化控制等優(yōu)勢，在步進式加熱爐中有廣泛的應(yīng)用。發(fā)展前景步進式加熱爐有著其他加熱爐無法比擬的優(yōu)點，諸如，不拱鋼，不粘鋼，氧化燒損少，脫碳少，加熱時間短，加熱操作靈活，易于和軋制節(jié)奏相匹配，加熱過程中不劃傷，爐子長度不受限制（從理論上講）自動化程度高，易于采用計算機控制等優(yōu)點。因此盡管步進爐第一次投資費用較高，但是1967年4月由美國德蘭公司設(shè)計的二面供熱的步進梁式爐首先在美國格蘭那特城鋼鐵公司問世以來，接著同年5月由日本中外爐公司為名古屋鋼鐵廠設(shè)計的世界上第二座步進梁式爐又相繼投產(chǎn)，以后步進式加熱爐在世界上獲得了長足的發(fā)展。尤其是近10多年來，隨著軋鋼技術(shù)向著連續(xù)化，大型化，自動化，多品種，高精度的發(fā)展，步進式加熱爐為適應(yīng)工藝的要求，也朝著大型化，多功能，高產(chǎn)，低消耗和操作集成自動化的方向邁進。可以預(yù)見，隨著液壓技術(shù)的不斷進步，更加高自動化的加熱爐會被人們所應(yīng)用。二、設(shè)計方案（1）步進梁采用液壓傳動，使傳動結(jié)構(gòu)更加簡單，省去了一套凸輪，齒輪結(jié)構(gòu)，占地面積小且傳動平穩(wěn)，很容易實現(xiàn)自動控制。步進式加熱爐液壓驅(qū)動及電控系統(tǒng)中采用獨特的油路設(shè)計，減少了機械運動部件因慣性對固定爐床的沖擊，解決了爐床抖動問題，大大減少了爐床對鋼坯件的磨損問題。提高了安全性和實用性。并且將控制器，繼電器，電液閥相結(jié)合，實現(xiàn)了機電一體化控制，系統(tǒng)可靠性提高，可擴展性與柔性增強。（2）加熱爐爐床由固定梁和步進梁組成。步進梁由雙重輪對的多軸框架支撐，外側(cè)走輪由2個升降缸驅(qū)動，從而使步進梁作上升或者下降運動。內(nèi)側(cè)托輪直接托住步進梁，而步進梁直接由另一液壓缸（1個平移液壓缸）帶動，可在托輪上作前進和后退運動，從而使步進梁作前進和后退運動。通過缸的操作，使步進梁做矩形跡運動，各段運動的形式可以調(diào)節(jié)，操作方式可以連續(xù)或者手動操作。同一液壓油源提供步進梁傳動，可以同時或交替動作；并可以逆向運動，用作為倒空爐內(nèi)鋼坯之用。（3）步進梁的升降和平移均采用電液比例閥來控制，其優(yōu)點是控制調(diào)整靈活方便，工作平穩(wěn)。在設(shè)計過程中，應(yīng)該考慮到步進梁平移時可能會產(chǎn)生很大的慣性沖擊，下降的時候依靠自身自重下降。當(dāng)下降需要很大的流量，解決的方法是采用壓力補償回路和差動回路。本系統(tǒng)采用了普通插裝閥組成壓力補償回路，有效防止了步進梁前移時產(chǎn)生的慣性沖擊，很好的起到了緩沖的作用。（4）在液壓系統(tǒng)需要大流量供油時，為節(jié)省能源，通常是采用多泵供油或?qū)⑿钅芷髯鳛楦敝鲃恿υ垂┯?。?）為了使步進梁能在X,Y方向的任意位置上較長時間內(nèi)可靠地自鎖。在進入液壓缸的油路上設(shè)計了橋式回路，可以隨時方便安全的可以實現(xiàn)系統(tǒng)的自鎖。設(shè)計溢流閥安全閥使多余油量返回油箱，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的過載保護。(6)為了維修上的方便，在擬定液壓系統(tǒng)時，就應(yīng)在需要檢測系統(tǒng)參數(shù)的地方，設(shè)置工藝接頭以便于安裝檢測儀表。本系統(tǒng)由于采用插裝閥件，實現(xiàn)相同功能的元件少，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，投資少。由此可見，這種研究設(shè)計手段是完全可行的。三、進度安排時間工作內(nèi)容第12周調(diào)研，查找資料，完成開題報告第34周分析整理資料，確定整體方案第59周液壓系統(tǒng)部件設(shè)計液壓圖繪制第1013周棍部件,爐子機械部分設(shè)計繪制第1416周零件圖設(shè)計繪制第17周整理說明書第18周準(zhǔn)備答辯四、參考文獻【1】黃明，劉兵.液壓同步技術(shù)在工程中的應(yīng)用J.水力發(fā)電，2002（6）：33-35.【2】陳建.大型構(gòu)件液壓同步提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究D.上海:同濟大學(xué)機械學(xué)院【3】盧長耿.步進加熱爐液壓同步裝置研究報告.集美大學(xué)，1994，8【4】毛武榮.二通插裝比例流量控制在步進加熱爐上的應(yīng)用J.液壓氣動與密封【5】王春行.液壓伺服控制技術(shù)M.北京:機械工業(yè)出版社，1980.【6】吳根茂，邱敏秀，王慶豐等.實用電液比例技術(shù)M.杭州：浙江大學(xué)出版社【7】SDRSDRAMControlerWhitePaper.AlteraCorporation，August2002.【8】雷天覺.液壓工程手冊.北京:機械工業(yè)出版社.1990.【9】張志義.高速開關(guān)閥位置控制方法J.機床與液壓，2005(5).【10】HuangSJ,HuangKS,ChiouKC.DevelopmentandapplicationofanovelradialbasisfunctionslidingmodecontrollerJ.Mechatronics,2003,13(4)：313-329.【11】烏建中，徐鳴謙.液壓同步提升技術(shù)回顧與展望J.同濟大學(xué)學(xué)報，1997,25（2）：230-233.【12】賈銘新.液壓傳動與控制M.北京:國防工業(yè)出版社，2002.【13】羅艷蕾.液壓同步回路及同步控制系統(tǒng)實現(xiàn)的方法J.液壓與氣動，20