钢坯冷锯机液压系统设计

辽宁科技大学本科生毕业设计 第 I 页钢坯冷锯机液压系统设计摘 要 随着我国国民经济的快速发展，工业化程度逐年提高，作为基础产业的钢铁业规模已连续数年稳居世界首位，每年生产将近一亿吨的热轧及冷弯型材、管材、棒材，这其中80以上的产品都采用了锯机完成切头、切尾、定尺切断工作，由于具备了生产效率高、锯切的质量好、运行成本低等特点。与剪切机比较，金属没有被强行塑性拉断的部分，因而轧件切口处精度较高。金属 锯切锯机成为了现代轧钢生产线中的重要一环，它能否正常运转，关系到整条轧线的生 产能力能否正常发挥。为此，此次 设计为钢坯冷锯机液压传动系统。 这是一个很重要的系统，它包括两个支路：夹紧缸的夹紧过程和锯切缸的锯切过程。在此次设计过程中，对这两个支路进行了受力分析计算， 对各个元件的选用进行说明。 对液压执行元件、液压阀、液压辅助元件和 泵站进行计算。关键词：液压传动系统；冷锯机；液压阀；泵站 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 II 页Hydraulic System Design Of Cold Steel Machine AbstractWith the rapid development of Chinas national economy and the increasement of the degree of industrialization over the years , as the basic industries of iron and steel industry has the size of its position as the world for several years, and annual production of nearly 100 million tons of hot-rolled and cold-formed profiles, tubes, rods, which more than 80% of the products are completed using the saw-cut head, cut tail, cut off length work productivity because of the high quality of the sawing, and low running costs. Compared with the shearing machine, metal has not been forcibly pulled off the plastic part, thus accuracy of the incision rolling is higher. Metal Cutting Saw has become an important segment of the modern steel rolling production line. Whether it is the normal operation ，it relates to the whole rolling line of the normal production capacity. To this end, the design is the hydraulic drive system saw the cold steel. This is a very important system, which includes two slip: the process of clamping cylinder and the clamping cylinder sawing the sawing process. During the design process, these two slip calculation for the force analysis, the selection of the various components are described. The implementation of hydraulic components, hydraulic valves, hydraulic components and auxiliary pumping station is calculated.Key words: Hydraulic drive system; Cold Saw; Hydraulic valve; Pumping station辽宁科技大学本科生毕业设计 第 III 页目 录1 绪论.11.1 锯切机械的组成.11.2 金属冷切圆锯片国内外的发展趋势.11.3 锯机的分类及其特点.11.3.1 摆动式锯机 .21.3.2 平推式锯机 .21.4 液压传动的介绍.31.5 液压传动的特点.31.5.1 液压传动的优点 .31.5.2 液压传动的缺点 .41.6 课题设计内容介绍.42 液压系统的相关设计参数 .53 制定系统方案和拟定液压系统图 .63.1 液压系统的组成及设计要求.63.2 制定系统方案.63.3 拟定液压系统原理图.74 载荷的组成和计算.84.1 液压缸载荷组成.8辽宁科技大学本科生毕业设计 第 IV 页4.2 各液压缸载荷的计算.94.2.1 夹紧缸的载荷计算 .94.2.2 锯切缸的载荷计算 .105 计算液压缸的主要结构尺寸 .125.1 初选系统工作压力.125.2 液压缸的主要结构尺寸计算.125.2.1 液压缸的主要结构尺寸组成 .125.2.2 液压缸的主要结构尺寸计算 .135.3 计算液压缸所需流量及实际工作压力.145.3.1 夹紧缸所需流量和实际工作压力 .145.3.2 锯切缸所需流量和实际工作压力 .156 液压元件的选择 .166.1 液压缸的选用.166.2 液压泵的选用.176.3 电动机的选用.186.4 液压阀的选用.196.5 油管尺寸的计算.196.5.1 管道内径的计算 .206.5.2 管道的选择 .216.5.3 管接头的选择 .22辽宁科技大学本科生毕业设计 第 V 页6.6 油箱容积及尺寸确定.226.7 蓄能器的选择.236.8 液压介质的选择.236.9 其余液压辅助元件的选择.247 液压系统性能验算.267.1 液压系统压力损失计算.267.1.1 沿程压力损失 .267.1.2 局部压力损失 .277.1.3 总压力损失 .287.2 液压系统的发热温升计算.287.2.1 计算液压系统的发热功率 .287.2.2 计算油箱的散热功率 .308 阀块的设计.319 液压泵站的设计 .3210 经济可行性分析 .3310.1 设备完好率与利用率 .3310.2 设备役龄 .3310.3 设备经济寿命的确定 .3510.4 机械购置成本 .3611 环境分析 .3711.1 环境污染 .37辽宁科技大学本科生毕业设计 第 VI 页11.2 机械工业（本部分主要尤指液压）对环境的危害和防治 .3811.2.1 液压工业对环境的危害 .3811.2.2 解决方法 .39结 论.40致 谢 .41参考文献 .42辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页1 绪论1.1 锯切机械的组成 锯切机械广泛用来切断异型断面轧件，已获得断面整齐的定尺产品。根据工作方式和结构形式，锯切机械可以分成两类：1.锯机用于（停放着的）单根或整束轧件的切头、切尾或切定尺长度。锯切常温轧件的锯机称为冷锯机，锯机高温轧件的锯机称为热锯机。2.飞锯机用于将运行中的轧件切头、切尾或切成定尺长度。飞锯机也可分为冷飞锯机和热飞锯机。为了可以提高锯切断面质量和定尺精度，现代的大型和中型型钢轧钢厂，逐渐用冷锯机代替热锯机进行轧件的切头、切尾和定尺锯切。1.2 金属冷切圆锯片国内外的发展趋势从上世纪70年代开始，以德国为代表的工业国家即在金属热切的基础上开发出了金属冷切技术，并逐渐推广应用，它大大改善了轧件的外观质量和产品精度，同时为了适应钢材大型化的发展需求，金属冷切圆锯片也逐渐向大型化发展，目前可达到 2500 mm3000 mm。在锯片材质方面，为提高塑韧性，己经大量使用中、低碳锰钢代替高碳锰钢生产大直径金属冷切圆锯片。在国内，从20世纪90年代开始大量引进了国外的先进冷锯机和金属冷切圆锯片，使热轧企业和冷弯行业的金属冷切技术得到了极大的提高，通过国内锯片生产企业如唐山冶金锯片有限公司与各大钢铁企业的共同努力，国产的金属冷切圆锯片产品也已达了2200 mm，能够全面代替进口锯片，为钢铁企业提供质优价廉的金属冷切锯片产品。1.3 锯机的分类及其特点锯机是完成钢材定尺锯切任务的关键设备，虽然在整条轧线中属于辅助设备，但由于工作性质特别，锯机能否正常运转，决定着整条轧线能力可否充分发挥，因此在整体工艺设计时要结合产品种类、生产量合理选配锯机的类型、规格、数量，以便达到均衡生产的目的。下面介绍的是几种常用的锯机种类和性能特点。辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页1.3.1 摆动式锯机摆动式锯机分上摆式和下摆式两种，锯切时，高速旋转的锯片环绕一个铰链轴在油缸或气缸的带动下向上或向下摆动快速切断工件。其特点是结构紧凑，锯片安装、更换容易，维护、检修方便, 但它不适合锯切宽高比比较大的型钢，锯切稳定性较差。在实际生产当中，以下摆锯的使用为主，上摆锯应用较少因为检修、换片很不方便。摆动式锯机主要应用于高频焊管及冷弯型钢生产企业，也称为飞锯机，有时也用于小型热轧型钢企业，用做单根锯切。因为设备造价低,运行成本低，维护检修容易，国内锯机保有量可达数千台。主要用于中小型高频焊管和冷弯型钢的定尺锯切。1.3.2 平推式锯机平推式锯机分为小车式和滑座式，基本原理是把锯片主轴箱安装于一个可移动的台车上，通过液压或齿条传动推动其在滑轨上前后平移，完成工件锯切和退锯动作。其结构稳定性好，锯片安装、更换容易，检修方便，适合于锯切宽高比较大的工件或多工件成排锯切。它主要适用于热轧型钢行业和部分大型冷弯型钢、高频焊管企业，可以锯切大型厚壁型材、管材和圆钢。1.小车式平推锯机是我国现阶段中小型轧钢企业最常见的机型，这种类型的锯机造价低廉，一般厂家均可自制，上马快，但结构平稳性较差，功率小，重量轻，工作中容易跳锯，缺少了工件夹紧、高压水冷却、冲刷功能，对锯片冲击大、磨损快，轧制厚壁工件时锯切寿命低。由于工件经常撞击锯片，容易引起锯片裂纹的产生或由于闷车导致锯片的异常损坏，形成现场的一种不安全因素。这类锯机主要锯切品种是工、槽、角钢。2.滑座式平推锯机是国内大型钢铁企业、大型冷弯型钢企业使用的主要机型，大型热轧企业以进口锯机为主,大型冷弯型钢企业以国产锯机为主，这种设备一般配置足够的主电机功率，机座和滑座之间采用平V导轨结构相联结，进锯采用液压或齿轮齿条传动可实现无级调速，调速范围在20 mm/s200 mm/s。另外整机重量一般达到3050 t，所以进锯、退锯都非常平稳，在工件夹持方面，设置双侧的水平收集、垂直压紧装置,锯切时工件不发生任何移动，对锯片没有异常冲击，只是有正常的锯切磨损，所以一般情况下，每张锯片单次锯切吨位都达数百吨以上。与小车式平推锯的几十吨相比优势明显，另外锯机上配置了以上的高压冲屑以及低压以下大流量的锯片冷切水，对辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页锯片保持锯切性能也提供了良好的保证。总之，滑座式平推锯机无论在设备配置和锯片选用上都已达到了比较完善的程度，具有生产效率高，安全性好的优点，但就是一次性投人比较高，对于具备一定实力的企业应该首选这种机型，其综合效益是比较理想的。目前国内常用的进口冷锯机有德国的西马克斯凯特，意大利的达涅利、波米尼，日本的新日铁等机型。国产冷锯机生产厂有二重、一重、沈重和上重几个重型机械厂。1.4 液压传动的介绍液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动和气压传动并称为流体传动，是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中应用广泛的技术。 1795 年英国 Joseph Braman 以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905 年将工作介质水改为油，又进一步得到改善。 第一次世界大战后液压传动广泛应用，特别是 1920 年以后，发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的 20 年间，才开始进入正规的工业生产阶段。1925 年 F.Vikers 发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20 世纪初 GConstantimsco 对能量波动传递所进行的理论及实际究；1910 年对液力传动( 液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。 第二次世界大战期间，在美国机床中有 30%应用了液压传动。在 1955 年前后，日本迅速发展液压传动，1956 年成立了“液压工业会” 。1.5 液压传动的特点1.5.1 液压传动的优点1.体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击； 2.能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速； 3.换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换； 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页4.液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制； 5.由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长； 6.操纵控制简便，自动化程度高； 7.容易实现过载保护。