冷轧重卷开头机液压系统设计VIP

辽宁科技大学本科生毕业设计 第 I 页冷轧重卷开头机液压系统设计摘 要现代工业为了追求更高的材料利用率，重卷机组由单卷生产发展为连续生产，连续式重卷生产具有生产能力大，产品质量好的特点。冷轧重卷开头机是冷轧重卷机组主要设备之一。开头机可接受由钢带卷车移送来的带钢卷，并在穿带和重卷时支承，送出钢带，用于带卷开卷，并与开头机夹送辊之间建立张力，以实现张力开卷。现在的开头机设备存在很多问题，体积大，开卷速度慢，系统的沿程压力损失大，生产效率低，使用寿命短等。针对这些问题，本次对开头机设备进行了改进，本系统主要有三个支路组成：伸缩刮板的水平运动；摆动缸的回转运动；夹送辊的升降运动。在设计过程中，对各支路的受力进行详细的计算，对各元件的选用进行详细的说明，对液压执行元件、液压阀、液压辅助元件和泵站进行详细的设计。关键词：冷轧；重卷；开头机 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 II 页The Design of Hydraulic Systems for theBeginning Uncoiling Machine of Cold RollingAbstractDue to modern industrial pursuit of higher utilization of materials, Re-coiling mills are from a single production for the continuous production. Continuous production features big capacity and better production quality. The Beginning Uncoiling machine of Cold Rolling is an important machine in re-coiling mills。Now start machine equipment has a lot of problems, big volume, open-book slow, the system pressure loss and low production efficiency, service life is short, etc. To solve these problems,to start the machine was improved, this system has three main branch: telescopic scraper level sport, Swing motion cylinder, Clip sends roller lifting movement.In the design process, the slip road on the edge of a detailed calculation, the various components of the selection of a detailed description of the hydraulic components and hydraulic valves, hydraulic components and auxiliary pumping stations to conduct detailed design。Key words: Cold rolling; Re-coiling; Beginning machine辽宁科技大学本科生毕业设计 第 III 页目 录摘 要 .IABSTRACT.II1 绪论 .12 制定系统方案 .42.1 执行机构的确定 .42.2 液压系统的选择 .42.3 液压基本回路的选择 .42.4 其他辅助元件 .62.5 拟订的液压系统原理图 .63 液压元件载荷力的设计与计算 .73.1 系统的主要参数 .73.2 负载分析 .73.2 各液压缸的载荷力计算 .84 确定主要参数 .164.1 初选系统工作压力 .164.2 液压缸的主要结构尺寸计算 .164.3 计算液压缸所需流量及实际工作压力 .184.3.1 伸缩缸所需流量和实际工作压力 .194.3.2 摆动缸所需流量和实际工作压力 .194.3.3 夹送辊缸所需流量和实际工作压力 .205 液压元件的选择 .215.1 液压缸的选用 .215.2 液压泵的选用 .215.3 电动机选择 .225.4 液压阀的选择 .235.5 管道内径的计算 .23辽宁科技大学本科生毕业设计 第 IV 页5.6 管接头的选择 .245.7 油箱容积确定 .245.8 蓄能器的选择 .255.9 液压介质的选择 .266 液压系统性能验算 .276.1 液压系统压力损失 .276.1.1 沿程压力损失 .276.1.2 阀类元件的局部损失的计算 .286.1.3 总的压力损失 p的计算 .286.2 液压系统的发热温升的计算 .287 阀块的设计 .318 环保性与经济分析 .328.1 环保性分析 .328.2 经济性分析 .32结 论 .33致 谢 .34参考文献 .35辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页1 绪论冷轧是在 19 世纪中叶始于德国，当时只能生产宽度 20 25mm 的冷轧钢带。而近年来冷轧钢板及带钢得到较大的发展，冷连轧机末架出口速度可达 25 41.7m/s,为了提高产量，冷轧卷重已达 60t，一套冷轧连轧机年产量可达 250 万吨。在带钢冷连轧机上，广泛地采用液压弯辊装置或抽动工作辊装置来改善板形，由于冷轧带钢厚度公差要求高，为增加轧机压下装置的响应速度，在冷轧机上采用了液压压下装置及厚度自动控制装置，对于高速、高产量的带钢冷连轧机实现了计算控制。冷轧的工艺流程如下：原料 1#和 2#钢卷鞍座 上卷小车 卷径测量 开卷机 导板 夹送辊 矫直机 切头剪 压辊台 伸缩导板台 转向辊 张力测量辊 测厚仪 干防跳辊 机前压紧台 对中侧导板 六辊冷轧机 防缠导卫装置 挤干防跳辊 吹扫和侧吹装置 机后测厚仪 事故剪 机后转向辊机后导板 出口卷取机 重卷机组将来料冷轧卷重卷分卷，并进行钢板测厚，针孔检测，卷取，称量等工序的机组。现代工业为了追求更高的材料利用率，越来越多的直接使用带钢卷作为坯料进行深加工，这使冷轧带钢生产的板卷材比例达到各半的程度，也促进了分卷生产的发展。重卷机组由单卷生产发展到连续生产，单卷生产的重卷机组多兼有纵剪作业的功能。重卷生产有单卷生产和连续生产两种方式。单卷生产的工艺流程是：上卷-开卷- 打印-剪边-分卷-涂油- 卷取-捆扎。连续生产的工艺流程是：上卷-开卷- 剪边-去毛刺-去尾切剪-焊接- 拉矫- 打印 -图油-分卷 -卷取-打捆。显然，开卷无论在单卷生产还是连续生产都必须用到，可见其在冷轧重卷过程中是非常重要的。辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页本系统开头夹送辊由刮板装置、开头机本体、传动装置三部分组成，如图 1.1 所示。刮板装置包括刮板、摆动液压缸、伸缩液压缸。摆动液压缸驱动刮板上下摆动，以使刮板对准带头。伸缩液压缸驱动刮板向前伸出到工作位置或缩回。开头夹送辊本体包括机架、转向辊、夹送辊、弯曲辊等。机架为焊接式钢结构件，其上有弯曲窗口和转向辊、夹送辊窗口。弯曲辊由液压缸驱动在机架的窗口内升降。液压缸位置手动可控。夹送辊为下辊，由液压缸驱动在机架的窗口内升降，转向辊为固定式上辊。夹送辊有一对液动垂直调节系统，其通过两个液压缸，调节夹送辊的夹紧力适当的夹紧力有利于带钢的传动和对中。夹送辊传动系统由减速电机、万向接轴组成。图 1.1 冷轧重卷开头夹送辊机械图1.伸缩缸 2.摆动钢 3.夹送压上缸 开卷时，首先摆动液压缸驱动刮板向上摆动，到达适当位置后电磁铁失电，回到换向阀中位，然后刮板伸缩液压缸驱动刮板伸出一定距离，使刮板头定位于适当位置2 摆动缸3 夹送压上缸1 伸缩缸辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页后电磁铁失电，回到换向阀中位。而后开卷机转动，将带头沿刮板送到入夹送辊。夹送辊由液压缸驱动压上，此时液压缸伸出带动夹送辊向上运动到带卷位置并给予适当的力夹紧，而后回到中位，这时夹送辊夹住带材向前送料。开完带头后，刮板伸缩缸缩回，到适当位置后回中位，而后刮板摆动缸带动刮板摆动回初始位置后回到换向阀中位；联动时，夹送辊降下到初始位置后回换向阀中位，然后回到初始位置。这是通过液压电磁阀对开头夹送辊一系列动作的控制，其中还应用了双液控单向阀，即液压锁对竖直缸进行锁紧以免其上升到适当位置后自行滑落，还有控制速度的单向节流阀等。液压传动是以液体为工作介质，通过液体压力能传递能量，与机械传动相比有了不少优点，故近年来发展较快。随着科学技术的发展，经济的腾飞，液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高速集成化等方向发展；同时，新的液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作，也日益取得显著的成果。本课题是关于冷轧重卷开头夹送辊液压系统设计，其目的是通过液压系统实现开头机刮板伸缩缸、开头机刮板摆动缸、开头机夹送压上缸，进而用开头夹送辊打开带卷料头，并对带头进行弯曲直头，然后将带材向前夹送。液压传动有许多突出的特点，如动力大、力惯量比大、快速响应性高、简单经济、易于实现直接驱动等，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械，压力机械、机床等，行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等，钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等，土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等，发电厂、核发电厂等用的涡轮机调整装置等。本设计是通过液压传动系统实现在对冷轧重卷开头夹送辊的控制。液压系统的设计，应是综合考虑动力源、元件、基本回路等方面的因素，除满足整机的动作循环，静、动态性能要求外，还应在技术、经济、节能、降低噪声、减少液压冲击、使用维修、方便可靠等各方面效果最佳。通过此次毕业设计，可以充分把大学四年所学的的基础知识和专业知识得到充分的应用，是对大学期间所学知识的全面考察，是一次很好的亲自思考、自行解决工厂实际问题的基础锻炼，为以后走上工作岗位更好的工作打下了坚实的基础。辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页2 制定系统方案2.1 执行机构的确定本机动作机构均为直线往复运动，根据其运动形式，各直线运动机构均采用单活塞杆双作用液压缸，如图 2.1 所示。图 2.1 单活塞杆液压缸原理图2.2 液压系统的选择系统的类型有开式系统和闭式系统两种。选择系统类型主要取决于它的调速方式和散热方式要求。一般地，采用节流调速和容积调速的系统、有较大空间放置油箱且不需另设散热装置的系统要求结构尽可能简单的系统等宜采用开式系统。由于本系统采用节流调速，且系统结构简单，因此为开式系统。由于要求本系统的液压缸在伸出和缩回时的速度是一致的，所以在液压缸伸出和缩回时液体的流量是变化的，因此本系统选择变量泵来控制流过液压缸的流量。2.3 液压基本回路的选择1 速度控制回路对任何液压系统来说，调速回路都是它的核心部分。用来控制系统速度的方法很多，可以用速度阀调速，节流阀调速，伺服阀等来调速。本系统采用单向节流阀对系统进行流量控制，由于系统所需的精度不是很高，且对系统的工作稳定性和效率要求不是很高，故采用节流阀调速完全可以满足系统的要求，如图 2.2 所示。辽宁科技大学本科生毕业设计 第 5 页图 2.2 单向节流阀2 方向控制回路本系统中的四个液压缸均采用三位四通电磁换向阀来控制液压缸的伸出和缩回，其中摆动缸和伸缩缸的换向中位为 O 型中位机能，夹送压上缸和弯曲辊缸的换向中位为Y 型中位机能，如图 2.3 所示。图 2.3 方向控制回路3 平衡及锁紧回路 平衡回路是防止垂直或倾斜放置的液压缸及其工作部件在上位停止时因自重作用而下滑，可以用顺序阀、换向阀 O 型中位机能及液控单向阀进行控制。本系统中的摆动缸、夹送压上缸和弯曲辊缸都采用液控单向阀来对液压缸进行定位后锁紧，由于本系统中这三个液压缸在竖直方向上受到分力较大且停留一段时间，液压锁的定位精度高且可以防止升降缸在上端停留时下落和在停留时间内保持液压缸的位置固