推鋼機(jī)設(shè)計(jì)總設(shè)計(jì)

1、重慶科技學(xué)院80T推鋼機(jī)設(shè)計(jì)設(shè) 計(jì) 題 目： 80T推鋼機(jī)設(shè)計(jì)學(xué) 生 姓 名：衡昌鑫學(xué) 號(hào)：2011630088系 別：機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院專 業(yè) 班 級(jí)： 機(jī)電設(shè)備維修與管理11級(jí)1班指導(dǎo)教師： 鄧顯玲摘 要 液壓技術(shù)是現(xiàn)代制造的基礎(chǔ)，它的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用于工業(yè)上，極大程度上代替了普通成型加工，全球制造業(yè)發(fā)生了根本性變化。因此，液壓技術(shù)的水準(zhǔn)、擁有和普及程度，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家綜合國力和現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。本次就是要設(shè)計(jì)一款熱軋推鋼機(jī)液壓系統(tǒng)。液壓技術(shù)已被世界各國列為優(yōu)先發(fā)展的關(guān)鍵工業(yè)技術(shù)，成為當(dāng)代國際間科技競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)。本書為機(jī)械類液壓設(shè)計(jì)說明書，是根據(jù)液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)上的設(shè)計(jì)程序及步驟編寫的。

2、本書的主要內(nèi)容包括：組合機(jī)床動(dòng)力滑塊液壓缸的設(shè)計(jì)課題及有關(guān)參數(shù)；工況分析；液壓缸工作壓力和流量的確定；液壓系統(tǒng)圖的擬定；驅(qū)動(dòng)電機(jī)及液壓元件的選擇；設(shè)計(jì)體會(huì)；參考文獻(xiàn)等。編寫本說明時(shí)，力求滿足液壓缸可以實(shí)現(xiàn)行程終點(diǎn)鎖緊和滿足其他系統(tǒng)要求；詳細(xì)說明了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，以及各種參數(shù)的具體計(jì)算方法，如壓力的計(jì)算、各種工況負(fù)載的計(jì)算、液壓元件的規(guī)格選取等。 目錄設(shè) 計(jì) 題 目： 80T推鋼機(jī)設(shè)計(jì)1題目：80T推鋼機(jī)設(shè)計(jì)21. 設(shè)計(jì)任務(wù)及目的31.1設(shè)計(jì)任務(wù)31.2設(shè)計(jì)目的32.推鋼機(jī)類型選擇33.液壓推鋼機(jī)的設(shè)計(jì)43.1液壓推鋼機(jī)工作原理43.2液壓系統(tǒng)的工作要求43.3負(fù)載分析和運(yùn)動(dòng)分析53.3.1

3、 確定執(zhí)行元件的形式53.3.2 進(jìn)行負(fù)載分析和運(yùn)動(dòng)分析54.確定液壓缸主要參數(shù)95.擬定液壓系統(tǒng)原理圖146.液壓推鋼機(jī)在實(shí)際使用中存在的問題15小結(jié)：16在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，通過同學(xué)間的相互協(xié)同工作，查閱多方面的資料，以及指導(dǎo)老師的熱心幫助與指導(dǎo)，經(jīng)過長時(shí)間的努力，我們終于完成了液壓推鋼機(jī)的基本設(shè)計(jì)。在這個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我們學(xué)到了很多，掌握了液壓推鋼機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)，了解到推鋼機(jī)在工作中可能出現(xiàn)的一些問題，相信在以后的工作中也會(huì)更加得心應(yīng)手。16參考文獻(xiàn)17題目：80T推鋼機(jī)設(shè)計(jì)1. 設(shè)計(jì)任務(wù)及目的1.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)80T推鋼機(jī)1.2設(shè)計(jì)目的掌握液壓推鋼機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)，能夠比較機(jī)

4、械推鋼機(jī)和液壓推鋼機(jī)之間的優(yōu)缺點(diǎn)。2.推鋼機(jī)類型選擇推鋼機(jī)分類：齒輪齒條式、蝸輪蝸桿式、絲桿式、曲柄連桿式、液壓推鋼機(jī)式。1、機(jī)械式推鋼機(jī)傳動(dòng)平穩(wěn)性較差,易造成推鋼跑偏,導(dǎo)致掉鋼事故,無法適應(yīng)改造后的三排道加熱爐的要求,設(shè)備故障率高,嚴(yán)重影響生生產(chǎn)節(jié)奏,且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,占用空間大,設(shè)備總重量達(dá)到25t,運(yùn)行成本高,檢修不方便,維護(hù)難度大。2、液壓推鋼機(jī)使運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性得到極大的加強(qiáng),且整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)緊湊,占用空間小,設(shè)備總重量輕，維護(hù)、檢修方便。推鋼機(jī)的前后運(yùn)動(dòng)采用單缸驅(qū)動(dòng),液壓缸通過關(guān)節(jié)軸承、銷軸與推頭連接,推頭與兩個(gè)推桿間采用剛性連接,兩組導(dǎo)向座確定了推桿運(yùn)動(dòng)的方向,從而使推頭的方向性得到了保證,

5、防止推頭在推鋼過程中跑偏。為了防止推頭長期與鋼坯接觸產(chǎn)生磨損,造成推鋼跑偏,在推頭前增設(shè)了耐磨面板,當(dāng)耐磨面板磨損超標(biāo)時(shí)可單獨(dú)進(jìn)行更換。3、通過上面的比較，最終選擇液壓推鋼機(jī)更好。3.液壓推鋼機(jī)的設(shè)計(jì)3.1液壓推鋼機(jī)工作原理熱軋板推鋼機(jī)用于向加熱爐推進(jìn)坯料（220mm*1400mm*1700mm）。為了提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、減小整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸及占用空間和重量，推鋼機(jī)采用液壓傳動(dòng)。熱軋板推鋼機(jī)主要是由機(jī)械裝置、液壓系統(tǒng)裝置等組成。圖1-1為推鋼機(jī)的結(jié)構(gòu)原理簡圖，該機(jī)前后運(yùn)動(dòng)采用單個(gè)液壓缸3驅(qū)動(dòng)，液壓缸的活塞桿通過關(guān)節(jié)軸承、銷軸與推頭2連接，推頭與兩個(gè)桿5間采用鋼性連接，兩組導(dǎo)向座4確定了推桿的運(yùn)動(dòng)

6、方向，從而保證推頭的方向性，以防推鋼過程中跑。圖1-1 推鋼機(jī)的結(jié)構(gòu)原理簡圖3.2液壓系統(tǒng)的工作要求液壓機(jī)的滑臺(tái)的上下運(yùn)動(dòng)擬采用液壓傳動(dòng)，要求通過電液控制實(shí)現(xiàn)的工作：快進(jìn)®工進(jìn)®快退，最大推力80t,快進(jìn)的行程100mm，速度為0.9m/s；工進(jìn)行程為500mm，速度為0.1m/s;快退的行程為速度為0.21m/s.要求液壓缸可以實(shí)現(xiàn)行程終點(diǎn)鎖緊；液壓具有冗余結(jié)構(gòu)，以備系統(tǒng)需檢查或更換油源中某元件時(shí)，通過打開、關(guān)閉相應(yīng)的閥門，啟動(dòng)備用泵，滿足要求。3.3負(fù)載分析和運(yùn)動(dòng)分析3.3.1 確定執(zhí)行元件的形式熱軋板推鋼機(jī)液壓機(jī)為臥式布置，滑塊做走左右直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，往返速度相同，故可

7、以選缸筒固定的單桿單作用活塞液壓缸假設(shè)取液壓缸機(jī)械效率。3.3.2 進(jìn)行負(fù)載分析和運(yùn)動(dòng)分析設(shè)：要推送坯料重量為G=80t，滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦因數(shù)u=0.2，工作負(fù)載Fe=9.8，行程與速度見表2-1，液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)圖如圖2-3經(jīng)分析計(jì)算得到的推鋼機(jī)動(dòng)力滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)見表2-1。表 2-1 動(dòng)力滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)工 況行程/mm速度/（m/s）時(shí)間/s運(yùn)動(dòng)部件重力G/N推鋼機(jī)負(fù)載Fe/N啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間t/s快進(jìn)1000.197.840.20.53工進(jìn)5000.19.85快退6000.212.86表 2-2 動(dòng)力滑臺(tái)液壓缸外負(fù)載計(jì)算結(jié)果工 況計(jì)算公式外負(fù)載/N說 明啟動(dòng)1.568靜摩擦

8、負(fù)載：動(dòng)摩擦負(fù)載：慣性負(fù)載：為平均加速度， 加速1.071快進(jìn)7.84工進(jìn)1.058反向啟動(dòng)1.568加速1.071快退7.84滑臺(tái)液壓缸在各工作階段的外負(fù)載計(jì)算結(jié)果見表2-1.由表2-1和表2-2即可繪制出液壓缸的行程-時(shí)間循環(huán)圖（圖）、速度時(shí)間循環(huán)圖（圖）和負(fù)載-時(shí)間循環(huán)圖（圖），見圖2-4.利用上述數(shù)據(jù)，并在負(fù)載和速度過渡段做粗略的線性處理后便得到如圖2-3所示的液壓機(jī)液壓缸負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖。圖2-3 液壓機(jī)液壓缸負(fù)載循環(huán) 圖2-4 液壓缸的圖、圖、圖4.確定液壓缸主要參數(shù)4.1 確定缸筒的內(nèi)徑和活塞桿的直徑按表2-4，初選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力，被壓力P2=0.8MPa。為了

9、減小液壓泵的流量，將液壓缸的無桿腔作為主工作腔，并在快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，則液壓缸無桿腔與有桿腔的有效面積與應(yīng)滿足（即液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d間應(yīng)滿足）。表 2-4 根據(jù)主機(jī)類型選擇液壓執(zhí)行器的設(shè)計(jì)壓力主 機(jī) 類 型設(shè)計(jì)壓力/MPa說 明機(jī)床精加工機(jī)床0.82當(dāng)壓力超過32MPa時(shí)，稱為超高壓壓力半精加工機(jī)床35龍門刨床28拉床810農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械、工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu)1016液壓機(jī)、大中型挖掘機(jī)、中型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械2032地質(zhì)機(jī)械、冶金機(jī)械、鐵道車輛維護(hù)機(jī)械，各類液壓機(jī)具等25100為防止工作結(jié)束時(shí)發(fā)生前沖，液壓缸需保持一定回油被壓。參考表2-5暫取被壓0.8MPa，并取液壓缸機(jī)械效率，

10、則可算得液壓缸無桿腔的有效面積液壓缸內(nèi)徑按GB/T 2348-1993，表2-6，將液壓缸內(nèi)徑圓整為；因，故活塞桿直徑為則液壓缸實(shí)際有效面積為表 2-5 液壓執(zhí)行器的被壓力系 統(tǒng) 類 型被 壓 力/MPa中低壓系統(tǒng)簡單系統(tǒng)0.20.5回油帶背壓閥調(diào)整壓力一般為0.51.5回油路設(shè)流量調(diào)節(jié)閥的進(jìn)給系統(tǒng)滿載工作時(shí)0.5設(shè)補(bǔ)油泵的閉式系統(tǒng)0.81.5高壓系統(tǒng)初算時(shí)可忽略不計(jì)表 2-6 液壓缸、氣缸的內(nèi)徑和活塞桿外徑尺寸系列（GB/T 23481993)/mm液壓缸、氣缸內(nèi)徑尺寸系列活塞桿外徑尺寸系列840125（280）41636902201050（140）320518451102801263160

11、（360）620501253201680（180）4008225614036020（90）200（450）10256316025100（220）50012287018032（110）250143280200差動(dòng)連接快進(jìn)時(shí)，液壓缸有桿腔壓力必須大于無桿腔壓力，其差值估取并注意到啟動(dòng)瞬間液壓缸尚未移動(dòng)，此時(shí)；另外，取快退時(shí)的回油壓力損失為。根據(jù)上述假定條件經(jīng)計(jì)算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率（見表2-7），并可繪出其工況圖（圖4）。 表 2-7 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率工作階段計(jì)算公式負(fù)載回油腔壓力工作腔壓力輸入流量輸入功率快進(jìn)啟動(dòng)156.86.87加速107.17.

12、667.16恒速78.45.44.90.004823.52工進(jìn)1058.40.816.000.0049120快退啟動(dòng)156.87.37加速107.10.78.82恒速78.40.75.140.004523 流量圖 壓力圖 功率圖圖2-8 液壓缸的工況圖4.2液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑 D 與其壁厚的比值D10 的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)

13、，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算PyD/2 =16*1.25*250/2*100=25mm式中 液壓缸壁厚 （m）D 液壓缸內(nèi)徑 （m）；py 試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的 （125 15） 倍 （MPa）；缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為：鍛鋼：110 120MPa ；鑄鋼：100 110MPa ；無縫鋼管：100 110MPa ；高強(qiáng)度鑄鐵：60MPa ；灰鑄鐵：25MPa 。缸的外徑D1=2+D=2 x 25+250=300mm4.3缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t 按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。無孔時(shí) t 0433 D2py/式中 和 缸蓋有效厚度 （m）；D2缸蓋止口

14、內(nèi)徑 （m）；d0缸蓋孔的直徑 （m）。5.擬定液壓系統(tǒng)原理圖此推鋼機(jī),采用4 套泵機(jī)組和3 個(gè)閥組組成,正常情況下三開一備,3 臺(tái)變量柱塞泵分別為3 套閥組供油控制相應(yīng)的液壓缸,泵4 作為其他3 臺(tái)泵的備用泵,在系統(tǒng)需檢修或更換能源系統(tǒng)中某組中的元件時(shí);通過打開、關(guān)閉相應(yīng)的高壓球閥,起動(dòng)備用系統(tǒng),以滿足工作需要。系統(tǒng)的最高壓力通過變量泵調(diào)節(jié),系統(tǒng)工作壓力由先導(dǎo)式溢流閥4 設(shè)定。圖 4-1 80噸液壓推鋼機(jī)液壓系統(tǒng)原理1.油箱 2.電機(jī) 4，5.恒壓變量泵 6,7先導(dǎo)式溢流閥 8.電液換向閥 9,10 單向閥 11.回油過濾器 12.先導(dǎo)式順序閥 13.三位四通電磁換向閥 14.雙液控單向閥

15、15.二位二通電磁換向閥 16.壓力繼電器 17. 液壓缸 起動(dòng)泵機(jī)組后,油液經(jīng)過單向閥、球閥6分別到1 # 、2 # 、3 # 推鋼機(jī)的閥臺(tái),通過每個(gè)閥臺(tái)上電磁閥各自相應(yīng)的動(dòng)作,分別控制相應(yīng)的液壓缸動(dòng)作。當(dāng)電磁鐵1DT通電,7DT通電,電液換向閥左側(cè)接通,經(jīng)雙液控單向閥,雙單向節(jié)流閥后,經(jīng)由電磁換向閥后,形成差動(dòng)回路,推鋼機(jī)以0.19 m/ s 的速度快進(jìn);當(dāng)推頭推到板坯后,隨著推力增加,系統(tǒng)壓力上升,當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到10 MPa (通過壓力繼電器設(shè)定) 時(shí),7DT斷電,差動(dòng)回路斷開,系統(tǒng)壓力進(jìn)一步增大到10.5 MPa (通過先導(dǎo)式順序閥設(shè)定) ,先導(dǎo)式順序閥打開,油液經(jīng)先導(dǎo)式順序閥 ,經(jīng)雙

16、單向節(jié)流閥 ,雙液控單向閥 ,單向閥 ,回油過濾器1，回油箱 ,推鋼機(jī)以0.1 m/ s的速度工進(jìn);當(dāng)電磁鐵2DT通電, 電液換向閥右邊接通,推鋼機(jī)以0.21 m/ s的速度快退。在油路上設(shè)有雙單向節(jié)流閥,可對(duì)兩缸的工作速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。表4-2 電磁鐵動(dòng)作順序表 電磁鐵動(dòng)作1DT2DT7DT推鋼機(jī)快進(jìn)+-+推鋼機(jī)工進(jìn)+-推鋼機(jī)快退-+-6.液壓推鋼機(jī)在實(shí)際使用中存在的問題由于液壓推鋼機(jī)的高壓、大流量特征，缸徑大，行程長，液壓換向閥頻繁切換時(shí)容易對(duì)液壓元件產(chǎn)生較大的液壓沖擊。措施：（1）、在進(jìn)行系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡可能的選用緩沖性能較好的元件，尤其是電液換向閥應(yīng)該選用添加阻尼器的電液換向閥，這樣

17、當(dāng)系統(tǒng)的輸出流量大小發(fā)生變化時(shí)，均可以減小換向時(shí)的液壓沖擊。 （2）、液壓系統(tǒng)設(shè)備在制造時(shí)，元件的安裝、管道的焊接等均要嚴(yán)格按照相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，不得降低標(biāo)準(zhǔn)裝配，以此來保證系統(tǒng)裝配的可靠度和運(yùn)行的可靠性。 （ 3）、在設(shè)備裝配過程中，盡可能的將閥臺(tái)與油箱和泵電機(jī)組獨(dú)立裝配，不要裝配成一個(gè)整體，這樣各自形成相對(duì)獨(dú)立的單元，有效減小工作時(shí)的相互影響，也是避免液壓沖擊產(chǎn)生的一個(gè)重要因素。同時(shí)合理使用減震墊等元件可緩沖和隔離沖擊產(chǎn)生的震動(dòng)，對(duì)系統(tǒng)起到一定的緩沖作用。 （4）、對(duì)于泵電機(jī)組支架、閥臺(tái)支架的底座制作，要充分考慮其鋼度和強(qiáng)度的合理性，有效減小設(shè)備工作時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)，這也是預(yù)防液壓沖擊的有效途徑。 （5）、設(shè)備安裝的土建基礎(chǔ)一定要保證水平度和足夠的承載能力，這樣才能在設(shè)備運(yùn)行時(shí)對(duì)設(shè)備起到良好的穩(wěn)固作用。（6）、針對(duì)系統(tǒng)高壓大流量、且換向閥頻率高的特性，在做系統(tǒng)的配管設(shè)計(jì)時(shí)，管內(nèi)液體的流速盡量取偏小值，如果閥臺(tái)至執(zhí)行元件的管路較長時(shí)，適當(dāng)增加管道的通徑來減小液體流速，這樣雖然會(huì)增加一點(diǎn)成本，但能達(dá)到減小液