环境管理_2t铁水包车液压系统设计

本科毕业设计（论文）2T铁水包车液压系统设计刘江波燕 山 大 学2011年6月本科毕业设计（论文）2T铁水包车液压系统设计学院（系）：机械工程学院 专 业：机电控制 学生 姓名：刘江波 学 号：3 指导 教师：刘涛 副教授 答辩 日期：2011.06.23 燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：机械工程学院 系级教学单位：液压研究所 学号3学生姓名刘江波专 业班 级07级机电控制1班题目题目名称2T铁水包车液压系统设计题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）2.管理类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）题目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容撰写文献综述和开题报告；设计液压系统图、阀块图、油箱图、泵站撰写毕业设计说明书基本要求1. 液压系统原理图设计（A0）2. 阀块设计（A0）3. 邮箱的设计（A0）4. 油箱装配图（A0）参考资料液压元件、液压传动、电液伺服控制技术、液压工程手册周 次第 周第 周第 周第 周第 周应完成的内容熟悉题目；查阅消化参考资料、科技论文；文献综述、开题报告开题；总体方案设计；计算；绘制草图2张中期答辩；绘制油箱、泵站撰写毕业设计说明书、翻译外文资料审图、改图；准备答辩毕业答辩指导教师：刘涛职称：副教授 2011年 2月 27日系级教学单位审批： 年 月 日注：表题黑体小三号字，内容五号字，行距18磅。（此行文字阅后删除）努力了的才叫梦想，不努力的就是空想！如果你一直空想的话，无论看多少正能量语录，也赶不走满满的负能量！你还是原地踏步的你，一直在看别人进步。摘要本系统为2T铁水包车液压系统，该项目针对的是LG公司铁水运转改造项目，改造后的铁水运转车全面提升了其自动化程度。该系统采用电磁比例控制系统，通过位置传感器和电磁比例阀形成闭环，从而控制大臂、小臂及转台的位置精度，同时通过液压辅助支腿出的压力传感器与电磁比例阀形成闭环来控制配重缸的动作，以使其能准确调整车体重心。该系统具有切实的可靠性和实用性。其中关于元件、阀块、油箱、泵站的设计与计算在本文中都有相关的说明。关键词铁水转运 电磁比例 传感器 闭环AbstractThis system is for 2 T the molten iron charter hydraulic system, this project aims at iron transmission reconstruction project of the LG company , after the transformation the hot car has a hcomprehensive upgrade of the its automation. The system adopts the electro-hydraulic proportional control system, with the position sensor and electromagnetic proportional valve closed loop control, thus formed arm, forearm and the position of the turntable is guaranteed, and at the same time with the pressure sensor and electromagnetic proportional valve closed loop to control formation of cylinder action is formed, counterweight to the body accurately adjust focus. The system has a practical reliability and practicability. Among them about components, the piece, oil tank, the design and calculation of pumping station in this paper has relevant instruction.Keywords the molten iron transportion electro-hudraulic proportion sensor closed-loop目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.1.1 电液比例控制技术的发展1第2章 液压系统原理图的设计32.1设计要求32.1.1系统原理图的初步设计32.2液压系统总图5第3章 液压系统的设计计算和元件选择73.1液压缸的设计与计算：73.2泵的计算与选型83.3电机计算与选择93.4阀类元件的选择93.5过滤器的选择103.5.1泵吸油口过滤器的选择113.5.2回油过滤器的选择113.6蓄能器的选择113.6.1蓄能器压力的选择113.6.2蓄能器容积的选择123.7 冷却器的选择123.8压力传感器的选择143.9空气滤清器的选择143.10压力表的选择143.11管路的选择153.11.1概述153.11.2管路内径15第4章 集成块及阀组装配设计174.1集成块的概念174.2集成块的设计原则174.3集成块的设计步骤18第5章 油箱的设计215.1概述215.2油箱的设计计算215.2.1油箱容量计算215.2.2油箱的结构与设计要点22第6 章 液压泵站的设计256.1 液压泵的安装方式256.2 电动机与液压泵的联接方式256.3 油路管道的布置26结论28参考文献29致谢31附录1 开题报告33附录2 文献综述43附录3 外文翻译及原文51第1章 绪论1.1 课题背景铁水运输是冶金企业关键工艺之一，随着钢铁生产工艺的不断发展，钢铁企业的不断发展壮大，铁水运输方式也在不断发展。目前很多大型企业采用的是内部专用铁轨运输方式，然而为了适应某些企业的特定环境的需要出现了其他一些特殊的运输方式，如半挂式运输等。铁水罐车是钢铁企业铁水运输的重要工具，目前国内主要铁水罐车有2种，一种是敞口式铁水车，一种是鱼雷形混铁车(简称鱼雷罐车)。敞开式铁水车是铁水铁路运输的主要工具之一，应用已极为广泛，但其有很多缺点，运行速度低、保温效果差、安全可靠性差等。随着冶金工业的快速发展，冶金企业逐步向产量大型化、地域广阔化发展，这种运输方式已越来越不适应未来的发展，而保温性能好、载重大、储存能力强鱼雷罐车越来越备受青睐。为应对国内钢铁行业的竞争，降低生产成本，首钢拟采用“一包到底”的铁水运输方式。“一包到底”的铁水运输方式是用铁水包直接到高炉承接铁水，然后通过火车运输，直接将铁水兑入转炉，既可以去掉鱼雷罐设备，也避免了铁水温度的损失，是节约能源的有效途径，也是钢铁企业冶炼生产的发展新趋势。日本JFE京滨制铁所于上世纪70年代中期采用“一包到底”工艺，采用310t铁水车运输铁水。目前该技术在我国尚处于开发研制阶段。 该课题针对的是LG电子公司铁水转运车改造项目。铁水转运车的主要作用是是将炼铁炉内的铁水快速、安全地运送到造型线浇注机上，并将铁水倾倒到浇注包中，该课题即是为了提高其效率又提高了其自动性。1.1.1 电液比例控制技术的发展 电液比例伺服阀控制原理简单、控制精度高、抗污染能力强、价格适中、其静动态特性足以满足大多数工业应用的要求等特点，受到人们的普遍重视。目前电液比例技术己经成熟，并有了推广运用，比如波克兰叉车使用了电比例控制系统，又如德国博世公司开发的农业拖拉机液压提升器电子控制系统引入了比例阀等。液压工业己成了全球性的工业，国际液压界一些著名公司如美国的派克汉汾公司、德国的博世力士乐公司、日本的日立公司等居世界领先地位。电液比例控制的理论研究和技术的发展是液压工业领域发展的大趋势，是液压工业又一个新的技术热点和增长点对于电液比例控制技术国内外对此展开了深入研究，并且已取得很大成果。本系统应用电液比例技术，对大臂、小臂等执行机构进行闭环控制，从而确保其动作准确可靠。 第2章 液压系统原理图的设计2.1设计要求 因车辆要求泵站集成性高，精简，故该系统拟采用叠加阀。转台回转、大臂回转、小臂回转以及重心调整等动作通过位置传感器、压力传感器、电液比例阀实现闭环控制，保证动作精度。2.1.1系统原理图的初步设计图2.1为控制转台旋转的齿条摆动缸的液压系统图，因为转台上所载物体重量很大，又其来回旋转惯性很大，制动时难免会有冲击，故缸体两端加上双向溢流阀，从而有助于其制动，但是由于其惯性很大，制动后缸体内会出现真空，故在缸体两侧加上如图示单向阀，从而在缸体内出现真空时可以从回油路补油，而不致使缸体内出现震动现象，增加系统的稳定性。 图2.1 由于大、小臂液压缸所受负载大，则连接两缸道内压力很高，又与两缸连接的管路为软管，软管一旦爆裂便会造成缸体迅速下落，极度危险，后果不堪设想，同时泵排出的油便会喷出系统外，造成很大的浪费。此在两缸软管两端加上防爆阀，从而避免危险事故发生，同时也避免了浪费。为避免比例阀误动作在回路上加上液控单向阀。为使大、小臂缸在动作时平稳并且在停止时保持锁紧状态，在其两端加上双作用平衡阀，从而使缸的锁紧有足够的可靠性。其液压控制回路如图2.2所示： 图2.2在系统中加入节流调速阀，以防止液压缸在启动时产生冲击。在对平衡性及稳定性要求不高的系统中加入液控单向阀对其进行锁紧。2.2液压系统总图液压系统总图如图2.3所示图2.3第3章 液压系统的设计计算和元件选择3.1液压缸的设计与计算：初选系统压力为15MPa，钢水包重（1）大臂液压缸根据理论力学公式算得大臂缸负载为F大臂 =19.89t=N，取缸机械效率为。大臂缸活塞面积为；大臂缸活塞直径为；行程速比系数为；活塞杆直径为 。（2）小臂液压缸根据理论力学公式算得小臂缸负载为Fg=14.1t=N，惯性载荷为Fa=141000.1=1410N,总载荷F=FgFa=N，由行程速比系数 可以求得d=0.56D,其中d为活塞杆直径，D为活塞直径，取缸机械效率为。缸有效作用面积为，又，联立以上各式解得小臂活塞缸的活塞直径D=136.2mm，d=76.7mm，综合以上各式所得结果，考虑到缸的行程和缸的互换性等问题选取相同型号的缸，其活塞直径为D=140mm，d=80mm。（3）辅助支腿液压缸工作载荷Fg=3t=30000N，惯性载荷，取缸机械效率为，总载荷为F总=Fg+Fa=30450，单个缸载荷为=7612.5N，液压缸有效工作面积为,活塞直径为， 行程速比系数， ，考虑到支腿缸行程问题，选取活塞直径D=50mm，d=30mm的缸。（4）配重缸该缸只克服导轨之间的摩擦力，其负载力F=Ff=250N，在满足行程的前提下选取最小直径的液压缸D=40mm，d=22mm（5）开盖缸、倾包缸鉴于这两个缸的负载很小，在满足行程的前提下，选取最小直径的缸，即D=40mm，d=22mm。（6）齿条摆动缸转台旋转角速度为，扭矩为T=7500N.m,选取D=80mm的齿条摆动缸，型号为UBFZS型法兰式轴输出双齿条型，厂家是天津优瑞纳斯油缸有限公司。3.2泵的计算与选型液压泵流量的计算：系统工作最大流量为大臂缸、小臂缸、配重缸一同工作时所需的流量，其中，小臂缸工作最大速度v小=5mm/s，流量q小=A小v小=0.0769L/s；大臂缸工作最大速度v大=15mm/s，流量q大=A大v大=0.231L/s；配重缸工作最大速度v配=30mm/s，流量q配=A配v配=0.00377L/s；最大流量为q=q小+q大+q大=0.347L/s=20.7L/min。液压泵流量：，因有节流调速的系统，加上溢流阀的最小溢流量：qvp=24.9L/min+0.05L/s=27.9L/min，确定泵的最大工作压力为15MPa，为使泵有一定的压力储备，选取泵的额定压力为P=151.4MPa=21MPa。泵型号为F3PVB10-RS-30-S30-C-11，额定压力21MPa。3.3电机计算与选择电机功率，选择电机功率为11KW，考虑到泵的转速，选取电机型号为：Y3-160M1-2。3.4阀类元件的选择 本液压系统采用的阀是叠加阀,考虑到流量压差的问题及阀的互换问题分别采用了6通径阀和10 通径阀，其中控制大臂和小臂的阀采用的是10通径阀，其余都为6通径阀。另外，泵出口的安全阀也为10通径溢流阀，为使系统不工作时泵直接卸荷而不是从溢流阀溢流出去，采用二位二通电磁换向阀进行控制。其中阀的型号如下：6通径阀：溢流阀ZDB6-VB-3-40B；三位四通电磁换向阀：4WE6J50B/AG24NB10；液控单向阀MPA-01-4-X-40；减压阀：MRP-01-B-30；双向溢流阀Z2DBD6VC-1-10B/210；补油单向阀MCA-01-10；节流调速阀Z2FS63-40B1Q；液压锁单向阀Z1S6E2-30B；电磁比例阀：4WRE6E18-10B/24Z4/M；10通径阀：溢流阀ZDB10-VB-3-40B；电磁比例阀：4WRE10E18-10B/24Z4/M；液控单向阀MPA-01-4-X-40；二通电磁换向阀 S-DSG-03-2B2-D24-N；双向平衡阀VBCF-X-Y-K-Z。由于大、小臂液压缸所受负载大，则连接两缸的管道内压力很高，又与两缸连接的管路为软管，软管一旦爆裂便会造成缸体迅速下落，极度危险，后果不堪设想，同时泵排出的油便会喷出系统外，造成很大的浪费。此在两缸软管两端加上防爆阀，从而避免危险事故发生，同时也避免了浪费。防爆阀型号为VUBA-X-Y-K-Z。3.5过滤器的选择过滤器一般由滤芯和壳体组成由滤芯上无数微小间隙和小孔组成通流面积。当混入液压介质的污染物粒子的尺寸大于微小间隙活小孔时，杂质被阻隔分离出来。过滤器按精度分可分为粗过滤器和精过滤器两种；按过滤方式分为表面性过滤器、深度性过滤器和中间型过滤器三种；按滤芯的结构分为网式过滤器、线隙式过滤器、纸式过滤器、磁性过滤器、烧结式过滤器、不锈钢纤维式过滤器和合成树脂过滤器。选择过滤器时，应考虑以下几方面：(1) 根据使用目的选择过滤器的类型，根据安装位置情况选择过滤器的安装形式。(2) 过滤器应有足够大得通油能力，并且压力损失要小。(3) 过滤精度应满足液压系统或元件的所需清洁度要求。(4) 滤芯使用的滤材应满足所使用工作介质的要求，并且有足够的强度。(5) 过滤器的强度及压力损失是选择是需要重点考虑的因素，安装过滤气候会对系统造成局部压降或产生背压。(6) 滤芯的更换及清洗要方便。(7) 应根据系统的需要选择合适的滤芯保护附件。(8) 结构应尽量简单、紧凑、安装形式合理。3.5.1泵吸油口过滤器的选择流量要求：精度要求：，选择过滤器为WU型网上回油过滤器，型号为WU-63*80,厂家：黎明液压有限公司。3.5.2回油过滤器的选择流量要求：，选用过滤器为油箱回油过滤器，型号：YLH63*10C，为油箱箱上回油过滤器，公称流量为，最大压力为1MPa，精度，厂家：黎明液压有限公司。3.6蓄能器的选择3.6.1蓄能器压力的选择液压系统中蓄能器是一种能量储存装置，它的作用是在适当的时候把具有一定压力的液压油存储起来，以便在需要时系统从新放出。蓄能器的种类很多，如气囊式、活塞式、气瓶式、重锤式、弹簧式等。选择蓄能器应考虑以下因素：工作压力及耐压性；公称容积及允许吸(排)流量或气体容积；允许使用的工作介质及介质温度等等。其次还要考虑到蓄能器的重量级占用的空间问题；价格、质量及使用寿命；安装维修的方便。蓄能器为压力容器，必须有生产许可证才能生产，所以，一般不能自行设计，制造蓄能器，应选择专业厂家的产品。本系统中选用气囊式蓄能器。对于气囊式蓄能器，从保护胶囊，延长使用寿命的角度出发，一般充气压力，则泵站高压处蓄能器充气压力，低压处蓄能器充气压力大约为0.9MPa。3.6.2蓄能器容积的选择本液压系统在泵出口装有蓄能器，其主要功能是作为应急动力源，突然断电的情况下可以向系统内供入油液，以使系统可以继续动作，主要是使小臂缸和配重缸由相应动作，从而可以使铁水包里的铁水倾倒入事先准备好的应急器具，而不致于使铁水凝固于铁水包内，造成铁水包失效。作为应急动力源，蓄能器有效工作容积计算公式为：其中为要求应急动作液压缸总的工作容积，K为油液损失系数，取K=1.2。应急动作需要满足的情况是小臂缸收回动作时间t=30s，倾包缸伸出动作时间为t2=30s，其中小臂缸收回动作所需流量为Q1=q小t=0.076930=2.31L倾包缸伸出所需流量为Q2=q倾t=0.025300.75LQ= Q1+ Q2=2.31+0.75=3.06LQ总=2Q=23.06=6.12L所需蓄能器的有效工作容积为选取容量为10L的皮囊式蓄能器，型号为NXQ2-L10/10-H。3.7 冷却器的选择液压系统中的油温，一般控制在3050范围内。最高不应高于65，最低不应低于15。油温过高，将使油液迅速老化变质，同时使油液粘度降低，造成元件内泄漏量增加，系统效率降低；油温过低，使油液粘度过大，造成泵吸油困难。油温过高或过低都会引发系统工作不正常，为保证油液能在正常的范围内工作，需对系统油温进行必要的控制，即采用加热或冷却方式。在选择冷却器时应首先要求冷却器安全可靠、有足够的散热面积、压力损失小、散热效率高、体积小、重量轻等。然后根据使用场合，作业环境情况选择冷却器。本系统采用风冷。1.系统发热功率一般系统发热功率按泵功率的30%计算，如此得液压系统的发热功率为P =P30%= 30%=2.8KW2.计算液压系统的散热功率P =KAT式中，K 油箱的散热系数 A油箱的散热面积 T油温与环境温度之差计算油箱散热面积时，有油部分视为全散热面，无油部分视为半散热面，一般取油面高度为油箱高度的0.8倍，则散热面积为A=1.8h(a+b)+1.5ab =1.80.46（1.0+0.65）+1.51.00.65m =2.35m2K 在通风较差的情况下取28(W/)P =KAT=282.35(50-20 )=1.97KW.风冷式冷却器的面积计算 式中 Nh液压系统发热量（W）；Nhd液压系统散热量（W）； a污垢系数，一般a=1.5；散热系数，平均温差（）。 式中 t1、t2进口、出口空气温度（）； 空气流量（m3/s）空气密度（kg/ m3）取其值为1.4 kg/ m3空气比热容（J/(kg. )，取其值为1005 J/(kg. 空气流量为 m3/s，mm2选风冷式冷却器，型号为ACE5M，生产厂家为四平四环冷却器厂。3.8压力传感器的选择根据行程和控制要求，压力传感器选择MPM388-17-DC1.5-I-A,上海仪表公司。3.9空气滤清器的选择开式油箱上部的通气孔上必须配置空气滤清器，兼作注油口用。本系统拟定选用EF系列液压空气滤清器。型号：EF3-4035该产品采用空气过滤和加油过滤两部分组成，不仅可以防止液压系统工作时，由空气带入油箱内的尘埃，又可以防止加油过程中混入颗粒杂质，从而简化了油箱结构，又有利于油液的净化。 液位温度计用来监测油箱内油面并测量油液的温度。本系统拟订选用ywz系列液位计。型号：CYW1503.10压力表的选择液压系统的静态压力测量一般采用弹簧式压力表，在压力表与压力表开关之间应设置缓冲阻尼器，以保护压力表不因动态压力冲击而损坏。压力表选用时应合理的选取测量精度、测量范围、表面直径及安装形式。一般选择原则为：(1)国家标准在液压元件实验方法中将压力的测试精度定为A、B、C三级，压力平均指示值允许的变化范围为0.5、1.5、2.5。常用的压力表为1.5级，即B级。若需精密测量可用0.5级的标准压力表。(2)压力表的测量范围在060MPa之间分有若干级，选择压力表的测量范围时应使其被测量力不超过压力表上限的2/3，不低于压力表下限的1/3，以保证良好的线性和工作的可靠性。若被测的压力范围较大，可采用多级测量的方法，测高压时，由限压切断阀对低级压力表进行自动保护。(3)若需要将静压力信号转换为电信号，可选用电接触点压力表，工作时上下限触点的压力值可以按需要调节。(4)若需要测量动态压力，应选用压力传感器它将压力信号转换为电压信号输出，由事先表定的电压压力表关系即可得知压力值。本系统拟订选用Y60压力表,型号为Y60ZT。3.11管路的选择3.11.1概述管路是液压系统中液压元件之间传送液体的各种管道的总称。管接头用于管道之间的连接，以及管道与液压元件之间的连接。为保证液压系统工作可靠，管路与管接头应有足够的强度，良好的密封，压力损失要小，拆装方便。3.11.2管路内径管路内径的大小取决于管路的种类及管内流速的大小。在流量一定的情况下，内径小则流速高，压力损失大，容易产生噪声；内径大则难于安装，所占空间大，重量大。管路内径一般由下式确定：式中：Q通过管道的最大流量(m3/s)v管道内液流允许速度(m/s)d管道内径(m)由流体力学知道，提高流速会使压力损失增大，减小流速势必增加管道内径及附件的体积和重量，同时流速与液压冲击密切相关，流速增大，则冲击压力增大。另外，管内液流速度与元件、回路的正常工作也有密切关系，如液压泵吸油管路上的压力降即流速就不能太大，否则会造成泵的气穴现象，回油压力损失过大，会造成高的背压，影响元件的正常工作性能。因此在设计系统管路时要限制流速。系统管路的推荐流速值：吸油管路取 v12m/s，本系统取v=0.8m/s，由公式算得吸油管直径为mm，取d=32mm；压油管路取v36m/s，本系统取v=4m/s，由公式算得压油管直径为mm，取d=15mm；回油管路取v1.52.5m/s，本系统取v=1.5m/s，由公式算得回油管直径为mm，取d=25mm。第4章 集成块及阀组装配设计4.1集成块的概念通常使用的液压元件有板式和管式两种结构。管式元件通过油管实现相互之间的连接，液压元件的数量越多，连接的管件越多，结构就越复杂，系统压力损失越大，占用空间越大，维修、保养和拆装越困难。因此，管式元件一般用于结构简单的系统。板式元件安装在板件上，分为液压油路板连接、集成块连接和叠积阀连接三种。集成块就是将若干元件组合在一起，省去连结用的管子而构成液压系统的部分回路。随着液压系统向高压化、高精度方向发展，系统的结构形式也向着集成化方向发展，在这种趋势下尤其显出液压集成化的优越性。集成块内的油通道，用来联系各个控制元件，构成单元回路及液压控制系统。油液流经块体内通道的压力损失与块体的油通孔的孔径尺寸形状及表面光滑程度有关。通道孔径过小，拐弯过多，内表面粗糙，工艺孔过多，会使压力损失变大。而油道孔径过大，压力损失减小，但增大了集成块尺寸。提高管道表面光洁度会使压力损失降低，但又会增加制造成本。综上所述，设计集成块时，对以上各点应多方面考虑。4.2集成块的设计原则集成块加工质量的好坏直接影响到系统和设备的工作性能。集成块在设计时应合理布置油道，尽可能节省工艺孔，以减少加工与成本。集成块的设计应遵循以下原则：1. 合理选择集成块的个数，若集成的块太多，会使阀块的体积过大，设计、加工困难；集成的阀太少，集成的意义又不大。2. 在阀块设计时，块内的油路应尽量的简捷，尽量减少深孔、斜孔，阀块中的孔径要与通过的流量相匹配，特别要注意相贯通的孔必须有足够的通流面积。3. 阀块设计时应注意进出油口的方向和位置，应与系统的总体布置及管道连接形式匹配，并考虑安装便利。4. 阀块设计时还要考虑有水平或垂直安装要求的阀，必须符合要求。需要调节的阀应放在便于操作的位置，需要经常检修的阀应安装在阀块的上方或外测。5. 集成块设计时要设计足够数量的测压点，以供集成块调试用。6. 重量较大的集成块，应设置起吊螺钉孔。具体到实际有要求为：1.进出管方向要符合工艺要求。2.阀间的距离不小于15mm，管接头间尺寸要利于安装，要考虑扳手空间。3.孔间的距离不小于5mm。4.调节钮及测压接头尽量安装在正面或者容易操作的地方。4.3集成块的设计步骤1. 本设计为压下部分的集成块，首先了解原理图，对系统元件进出口行标号。该图所示系统由6通径的叠加阀构成，如图4.1所示。 图4.12、明确安装元件，确定尺寸,包括元件的外形尺寸、管接头的最大外形尺寸、管接头的接头尺寸、螺纹大小。阀块三维图如图4.2所示。图4.23. 阀块内部管路走向如图4.3所示图4.34. 6通径阀块装配图如图4.4所示 图4.4第5章 油箱的设计5.1概述油箱在系统中的功能，主要是储油与散热，也起着分离油液中的气体及沉淀污染物的作用。根据系统的具体条件，合理选用油箱的容积、形式和附件，以使油箱充分发挥作用。油箱有开式和闭式两种。（1）开式油箱开式油箱应用广泛，箱内液面与大气相通，为防止油液被大气污染，在油箱顶部设置空气滤清器，并兼作注油口用。（2）闭式油箱闭式油箱一般指箱内液面不直接与大气相通，而将通气孔与具有压力的惰性气体相接，充气压力可达0.05Mpa。油箱的形状一般采用矩形、而容量大于2的油箱采用圆筒形结构比较合理，设备重量轻，油箱内部压力可达0.05Mpa。5.2油箱的设计计算5.2.1油箱容量计算油箱的有效容量一般为泵每分钟流量的37倍。对于行走机械，冷却效果比较好的设备，油箱的容量一般为泵每分钟流量的1.52.5倍；对于固定设备，空间面积不受限制的设备，则应采用较大的容量。如冶金机械液压系统的油箱容量通常取为每分钟流量的710倍，锻压机械的油箱容量通常取为每分钟流量的612倍。油箱中的油液温度一般推荐3050，最高不应超过65，最低不低于15。对于工具机及其它固定装置，工作温度允许在4055。行走机械，工作温度允许达65。在特殊情况下可达80。对于高压系统，为了减少漏油，最好不超过50。油箱的有效容积可由下式计算：式中：n经验系数； Q液压系统每分钟的流量(L/min)；综上所述，根据实际情况，取则为了避免油液的外溢，油箱的注油高度为油箱高度的0.8倍，既油箱的油箱容量为油箱尺寸的高、宽、长之比为(1：1：1)(1：2：3)，本系统油箱油箱的长、宽、长分别为1000mm，650mm，460mm。5.2.2油箱的结构与设计要点(1)油箱容量油箱必须有足够大的容量，以保证系统工作时能够保持一定的液位高度；为满足散热要求，对于管路比较长的系统，还应考虑停车维修时能够容纳油液自由流回油箱时的容量；在油箱容积不能增大而又不能满足散热要求时，需要设置冷却装置。(2)设置过滤器油箱的回油口一般都设置系统所要求的过滤精度的回油过滤器，以保证返回油箱的油液具有允许的污染等级。油箱的排油口(即泵的吸油口)为了防止意外落入油箱中污染物，有时也装设吸油网式过滤器。由于这种过滤器浸入油箱的深处，不好清理，因此，即使设置，过滤网目也是很低的，一般为60目以下。(3)设置油箱主要油口油箱的排油口与回油口之间的距离应尽可能远些，管口都应插入最低油面之下，以免发生吸空和回油冲溅产生气泡。管口制成45的斜角，以增大吸油及出油的截面，使油液流动时速度变化不致过大。管口应面向箱壁。吸油管离箱底距离H2D(D为管径)，距箱边不少于3D。回油管离箱底距离H3D。(4)设置隔板将吸、回油管隔开，使液流循环，油液中的气泡与杂质分离和沉淀。隔板结构有溢流式标准型、回油式及溢流式等几种。另外还可根据需要在隔板上安置滤网。(5)在开式油箱上部的通气孔上必须设置空气滤清器。兼作注油口用。油箱的注油口一般不从油桶中将油直接注入油箱，而是经过滤车将油液从注油口注入，这样可以保证注入油箱中的油液具有一定的污染等级。(6)放油孔要设置在油箱底部最低位置，使换油时油液和污染物能顺利的从放油孔流出。在设计油箱时，从结构上应考虑清洗换油的方便，设置清洗孔，以便于油箱内沉淀物的定期清理。(7)当液压泵和电机安装在油箱盖板上时，必须设置安装板。安装板在油箱盖板上通过螺栓加以固定。(8)为了能够观察向油箱注油的液位上升情况和在系统工作过程中看见液位高度，必须设置液位计。(9)油箱的底部应离地面150mm以上，以便于搬移、放油和散热。(10)为了防止油液可能落在地面上，可在油箱下部或上盖附近四周设置油盘。油盘必须有排油口，以便于油盘的清洁。(11)油箱的内壁应进行抛丸或喷砂处理，以清除焊渣和铁锈。待灰砂清理干净后，按不同工作介质进行处理或者层。对于矿物油，常采用磷化处理。对于高水基或水、乙二醇等介质，则应采用与介质相容的涂料进行涂刷，以防油漆剥落污染油液。综上所述设计要点，设计本系统所用油箱时取油箱壁厚为6mm，箱盖厚度为10mm，进出油口和附件安装固定都应加以密封，防止外界脏油、水、灰尘、杂物等进入油箱。 考虑到该系统泵站空间的限制，泵站采用上置式立式安装，又因为在系统工作过程中油箱需要来回运动以维持车体重心稳定，故在箱底焊接上了燕尾形导轨，利用滑动导轨来使箱体可以移动。第6 章 液压泵站的设计液压系统的连接形式可分为管式连接和无管连接。管式连接只适用于简单的液压系统。目前，由于现代机械制造业向着高效、高精度的方向发展，液压回路越来越复杂，难以制造和安装，因此，目前很少用这种方法，而多采用无管连接。无管连接有可分为操纵板式、组合化式连接。与管式连接比较有以下优点：（l）利用标准件，按典型动作组成标准回路，缩短设计、制造时间；（2）省去大量管子和管接头，使结构紧凑，体积小，占地面积小：（3）元件距离小，管路近，压力损失小，效率高；（4）无管子引起的震动，泄漏小，稳定性好；（5）安装、调试、使用、维修，拆卸方便。6.1 液压泵的安装方式 液压泵装置包括不同类型的液压泵，驱动电机及联轴器等，其安装方式分为立式和卧式两种。（1）立式安装将液压泵和与之相联的油管放在油压箱内，这种结构型式紧凑、美观，同时电动机与液压泵的同轴度能保证，吸油条件好，漏油可直接回油箱，并节省占地面积，但安装维修不方便，散热条件不好。（2）卧式安装 液压泵及管道都安装在油箱外面，安装维修方便，散热条件好，但电动机与泵的同轴度不容易保证。6.2 电动机与液压泵的联接方式电动机与液压泵的联接方式可分为法兰式、支架式和支架法兰式。(1)法兰式 液压泵安装在法兰上，法兰在与带法兰盘的电动机联接，电动机与液压泵依靠法兰盘上的止口来保证同轴度，这种结构装拆很方便。(2)支架式 液压泵站安装在法兰上，然后依靠支架的底面与底板相连，再与带底带的电动机相联。这种结构对于保证同轴度比较困难。为了防止安装误差产生的振动，常用带有弹性的联轴器。(3)法兰支架式 电动机先与液压泵以法兰连接，法兰与支架连接，最后支架再装在底板上。6.3 油路管道的布置1.管道的种类液压系统中的管路按其作用分为：主管路、泄油管路、控制管路。主油路包括吸油管路、压油管路、回油管路，用来实现压力能传递。泄油管路是将液压元件的泄漏油液导入油箱的管路。控制管路是用来实现液压元件的控带或调节以及与检测仪表相连的管路。液压系统所用的管路分为硬管和软管，硬管常选用无缝钢管，无缝钢管因耐高压、变形小、耐油、抗腐蚀，装配后不易变形，且低碳钢的无缝钢管具有良好的可焊性，因此在液压系统中应用广泛。若管路经常装拆，可用快速接头，软管连接则采用软管头（可拆式和扣压式）。常用的钢管连接接头有焊接式和卡套式。焊接式管接头结构简单，制造方便、耐高压、且密封性能好。而卡套式管接头利用卡套前端的外表面与接头体内锥面之间形成球面接触密封。不需其他密封件。其缺点是制造工艺高，接管的尺寸精度较高。2.布置管路的注意事项（1）布管时应使管路最短，转弯数量要少，管路之间应保持适当的距离以防干扰、振动。（2）管路较长的硬管为避免管路向下弯曲，减少由于液压冲击引起的振动、噪声，在管路长度方向应用管夹加以牢固支撑。（3）硬管弯曲半径为管直径3倍以上。（4）液压泵、马达、阀的泄漏油管应单独引回油箱。（5）橡胶软管应尽可能的短，以避免设备在运行中发生软管严重弯曲与变形，安装和使用应使其扭转变形最小。泵站三维图如图所示结论本次毕业设计是关于2T铁水车液压系统的设计，其是针对的是LG公司铁水转运改造项目，它减少了改造前铁水转运过程中的缺点，该系统所配备的自动电气控制大大提高了铁水转运的自动化和效率，同时该系统的自动调整重心功能和报警装置对提高系统的安全性具有很大的帮助，总的来说该系统满足该公司铁水转运改造的目的。但是由于时间所限，本次毕设只对其液压进行了详细的设计，而没有对该系统的电气控制和自动化控制进行深入的研究，今后应该在这些方面多加努力。参考文献1 况作尧.大型冶金企业铁水运输方式的现状分析与发展J.铁道车辆, 2008, 46(17):29-31 2 刘宗仁.钢包车行走及钢包倾转液压系统的安全应用J.重型机械2003，5：60-613 张士宏.钢水包液压放钢机构的安装与使用j.江苏金,2004,32(2):21-234 杨占琪.钢水包专用运输半挂车J. 商用汽车，2003,1:55-565 张德胜.小型液压挖掘机动臂与回转平台复合运动的协调性研究D. 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K.Resin-Bonded Alsub 2Osub 3-MgO-C Brick for Steel Ladle J. American Ceramic Society Bulleti,2000,712 V. N. Artyushov, D. V. Akhmetov, O. K. Tokovoi, V. S. Baldin, ,K.V. Volskii1. Pumping Slag From A Hot-metal-car Ladle Before The Pig Iron Is Poured Into A ConverterJ. Metallurgist, 2009, 713 L. M. A. Visloguzova, L. V. Serova and A. G. Lyzhin1.Akselrod,Yu. S. Rodgolts, A. A. Paivin, V. V. Kazakov,T. I. Toporkova, G. S. Rossikhina. Improving The Steel Ladle Lining At The Volzhskii Tube-making Plant Joint-stock coJ.Refractories and Industrial Ceramics,2004, 45(3)14 .A.Visloguzova, LV.Serova,and A.G.Lyzhin.New Areas For Application Of Refractories At The Nizhnytagil Iron And Steel Works Joint-stock CoJ. Refractories and Industrial Ceramics,2004, 45(3)15 V. M. Samsonov Patents And. Certificates For Useful ModelsJ. Metallurgist,2003, 47致谢经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生，由于经验的匮乏，本论文难免有许多考虑不周全的地方，希望各位老师和同学批评指正。 在论文写作过程中，我得到了刘涛老师的亲切关怀和耐心的指导。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，刘老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在毕业设计这一段时间，通过和老师的交流令我发现交流也是一种能力，每次在设计上遇到的问题都会在跟老师的交流中迎刃而解，这使我深深感受到与人交流的重要性。刘老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩刘老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向刘老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 在论文即将完成之际，我的心情非常激动，从开始进入课题到论文的顺利完成，有很多同学、老师无私的指点和教导，有了他们的帮助我才顺利完成了毕业设计，在此向所有帮助过我的老师和同学表示真诚的感谢，祝各位同学和老师在以后的工作和学习中一切顺利。附录1 开题报告燕 山 大 学本科毕业设计（论文）开题报告课题名称：2T钢水包车液压系统设计 学院（系）： 机械工程学院 年级专业： 07机电控制1班 学生姓名： 刘江波 指导教师： 刘涛 完成日期： 2011/3/23 一、国内外研究动态及选题的依据和意义20世纪中叶之后，冶金工业发展迅猛，技术不断更新、完善，生产规模不断扩大，钢铁企业向大规模联合企业发展铁水运输是冶金企业关键工艺之一，随着钢铁生产工艺的不断发展，钢铁企业的不断发展壮大，铁水输方式也在不断发展。采用不同的铁水运输车辆，对于钢铁生节奏和钢铁质量会产生不同的影响,同时在生产效益方面也会有很大不同。国内外铁水车种类及铁水运输方式介绍如下：1、铁水车种类（1）铁水罐车铁水罐车是铁路运输的主要运输工具之一，运用已极为普遍，现已形成系列化产品，主要有ZT35、ZT65、ZT100、ZT140、ZT170型铁水车。铁水罐车主要用于将炼铁高炉的铁水运往铸铁机铸铁或倒入混铁炉炼钢。由于车辆构造速度、冶金企业线路技术状况的限制，以及货物高温、液态的特殊性，致使铁水的铁路运输一直在速度低、温降大、安全性差以及炼铁、炼钢工艺衔接效率低的问题，限制了敞开式铁水车的进一步应用。（2）鱼雷罐车 鱼雷罐车是供冶金企业运输高炉铁水至炼钢倒(折)罐站进行倾翻铁水作业的