步進(jìn)式加熱爐同步頂升液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告.doc

一、選題背景課題來(lái)源軋鋼廠在熱軋鋼材時(shí)，需要對(duì)鋼坯進(jìn)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(jìn)加熱方式。鋼坯在加熱過(guò)程中其前移為矩形運(yùn)動(dòng)；即活動(dòng)梁上升，將鋼坯從固定梁上托起；活動(dòng)梁前移，使鋼坯前步進(jìn)一次；活動(dòng)梁下降，將鋼坯放在固定梁上；活動(dòng)梁后退到原始位置完成一個(gè)工作循環(huán)。步進(jìn)加熱克服了直推式加熱時(shí)鋼坯下表面與支撐梁（固定梁）移動(dòng)摩擦所產(chǎn)生的表面磨損；同時(shí)，克服了直推式的鋼坯間相互靠攏的情況，可以使鋼坯散開(kāi)通過(guò)爐底，有利于鋼坯的加熱。由于步進(jìn)加熱獨(dú)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(jìn)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(jì)內(nèi)容是設(shè)計(jì)一個(gè)步進(jìn)式加熱爐同步頂升的液壓系統(tǒng)。應(yīng)用性和先進(jìn)性由于步進(jìn)爐的特點(diǎn)是步進(jìn)周期短，運(yùn)動(dòng)速度較高，慣性負(fù)載大，連續(xù)工作，可靠性要求高等，所以根據(jù)這些特點(diǎn)系統(tǒng)采用液壓控制比較適宜。當(dāng)今，隨著液壓機(jī)械自動(dòng)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(shì)。特別是近十年來(lái)，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(rèn)伺服液壓缸等機(jī)（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(zhǎng)，高度集成化方面取得了重大進(jìn)展。所以，隨著冶金軋鋼工藝自動(dòng)化程度的不斷提高，步進(jìn)式加熱爐以其靈活的加熱方式，加熱質(zhì)量好，爐長(zhǎng)不受限制，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，被愈來(lái)愈多新建的軋鋼加熱爐采用。液壓傳動(dòng)傳動(dòng)因其體積小，負(fù)荷大，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制等優(yōu)勢(shì)，在步進(jìn)式加熱爐中有廣泛的應(yīng)用。發(fā)展前景步進(jìn)式加熱爐有著其他加熱爐無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，諸如，不拱鋼，不粘鋼，氧化燒損少，脫碳少，加熱時(shí)間短，加熱操作靈活，易于和軋制節(jié)奏相匹配，加熱過(guò)程中不劃傷，爐子長(zhǎng)度不受限制（從理論上講）自動(dòng)化程度高，易于采用計(jì)算機(jī)控制等優(yōu)點(diǎn)。因此盡管步進(jìn)爐第一次投資費(fèi)用較高，但是1967年4月由美國(guó)德蘭公司設(shè)計(jì)的二面供熱的步進(jìn)梁式爐首先在美國(guó)格蘭那特城鋼鐵公司問(wèn)世以來(lái)，接著同年5月由日本中外爐公司為名古屋鋼鐵廠設(shè)計(jì)的世界上第二座步進(jìn)梁式爐又相繼投產(chǎn)，以后步進(jìn)式加熱爐在世界上獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。尤其是近10多年來(lái)，隨著軋鋼技術(shù)向著連續(xù)化，大型化，自動(dòng)化，多品種，高精度的發(fā)展，步進(jìn)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(dòng)化的方向邁進(jìn)。可以預(yù)見(jiàn)，隨著液壓技術(shù)的不斷進(jìn)步，更加高自動(dòng)化的加熱爐會(huì)被人們所應(yīng)用。二、設(shè)計(jì)方案（1）步進(jìn)梁采用液壓傳動(dòng)，使傳動(dòng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，省去了一套凸輪，齒輪結(jié)構(gòu)，占地面積小且傳動(dòng)平穩(wěn)，很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。步進(jìn)式加熱爐液壓驅(qū)動(dòng)及電控系統(tǒng)中采用獨(dú)特的油路設(shè)計(jì)，減少了機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件因慣性對(duì)固定爐床的沖擊，解決了爐床抖動(dòng)問(wèn)題，大大減少了爐床對(duì)鋼坯件的磨損問(wèn)題。提高了安全性和實(shí)用性。并且將控制器，繼電器，電液閥相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化控制，系統(tǒng)可靠性提高，可擴(kuò)展性與柔性增強(qiáng)。（2）加熱爐爐床由固定梁和步進(jìn)梁組成。步進(jìn)梁由雙重輪對(duì)的多軸框架支撐，外側(cè)走輪由2個(gè)升降缸驅(qū)動(dòng)，從而使步進(jìn)梁作上升或者下降運(yùn)動(dòng)。內(nèi)側(cè)托輪直接托住步進(jìn)梁，而步進(jìn)梁直接由另一液壓缸（1個(gè)平移液壓缸）帶動(dòng)，可在托輪上作前進(jìn)和后退運(yùn)動(dòng)，從而使步進(jìn)梁作前進(jìn)和后退運(yùn)動(dòng)。通過(guò)缸的操作，使步進(jìn)梁做矩形跡運(yùn)動(dòng)，各段運(yùn)動(dòng)的形式可以調(diào)節(jié)，操作方式可以連續(xù)或者手動(dòng)操作。同一液壓油源提供步進(jìn)梁傳動(dòng)，可以同時(shí)或交替動(dòng)作；并可以逆向運(yùn)動(dòng)，用作為倒空爐內(nèi)鋼坯之用。（3）步進(jìn)梁的升降和平移均采用電液比例閥來(lái)控制，其優(yōu)點(diǎn)是控制調(diào)整靈活方便，工作平穩(wěn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該考慮到步進(jìn)梁平移時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生很大的慣性沖擊，下降的時(shí)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(bǔ)償回路和差動(dòng)回路。本系統(tǒng)采用了普通插裝閥組成壓力補(bǔ)償回路，有效防止了步進(jìn)梁前移時(shí)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(shí)，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?dòng)力源供油。（5）為了使步進(jìn)梁能在X,Y方向的任意位置上較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可靠地自鎖。在進(jìn)入液壓缸的油路上設(shè)計(jì)了橋式回路，可以隨時(shí)方便安全的可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自鎖。設(shè)計(jì)溢流閥安全閥使多余油量返回油箱，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過(guò)載保護(hù)。(6)為了維修上的方便，在擬定液壓系統(tǒng)時(shí)，就應(yīng)在需要檢測(cè)系統(tǒng)參數(shù)的地方，設(shè)置工藝接頭以便于安裝檢測(cè)儀表。本系統(tǒng)由于采用插裝閥件，實(shí)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(jiàn)，這種研究設(shè)計(jì)手段是完全可行的。三、進(jìn)度安排時(shí)間工作內(nèi)容第12周調(diào)研，查找資料，完成開(kāi)題報(bào)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(jì)液壓圖繪制第1013周棍部件,爐子機(jī)械部分設(shè)計(jì)繪制第1416周零件圖設(shè)計(jì)繪制第17周整理說(shuō)明書(shū)第18周準(zhǔn)備答辯四、參考文獻(xiàn)【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(jì)大學(xué)機(jī)械學(xué)院【3】盧長(zhǎng)耿.步進(jìn)加熱爐液壓同步裝置研究報(bào)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(jìn)加熱爐上的應(yīng)用J.液壓氣動(dòng)與密封【5】王春行.液壓伺服控制技術(shù)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1980.【6】吳根茂，邱敏秀，王慶豐等.實(shí)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(jué).液壓工程手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1990.【9】張志義.高速開(kāi)關(guān)閥位置控制方法J.機(jī)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(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997,25（2）：230-233.【12】賈銘新.液壓傳動(dòng)與控制M.北京:國(guó)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(shí)現(xiàn)的方法J.液壓與氣動(dòng)，20