热轧运输链压卷辊液压系统设计

辽宁科技大学本科生毕业设计 第 I 页热轧运输链压卷辊液压系统设计摘 要热轧钢板是钢铁产品的主要品种之一，广泛应用于工业 农业，交通运输和建筑业。运输链的用途是在轧钢车间实现带卷运输、翻卷、回 转及称量、 试样采集等动作，起辅助工作的运输设备，是轧钢生 产中采用的主要运输方式。此次设计的是热轧运输链压卷辊液压系统设计液压系统。压 卷辊通过液压缸和液压马达将带钢对中咬入，以实现剪切等工序，为 了顺利平稳的实现 上述动作，通常使用液 压传动 系统和电液比例控制。本系统主要有两个支路组成：压卷辊的升降动作；压卷辊的回转运动。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：液压系统；运输链；液压阀；泵站 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 II 页Volume transport chain of hot-rolled high hydraulic pressure system designAbstractHot-rolled plate steel products is one of the main varieties，Widely used in industry, agriculture, transportation and construction.The use of the transport chain in the steel rolling plant to achieve with volume transport, turnover, Rotary and weighing, the specimen collection, such as action, play a supporting the work of transportation equipment, steel rolling production is the main mode of transport.The design is hot-rolled roll roller pressure hydraulic system Hydraulic System Design. Volume pressure roller through the hydraulic cylinder and hydraulic motor will bite on the strip in order to achieve the shear processes, in order to achieve a smooth and stable of the above-mentioned actions, often using the hydraulic drive system and electro-hydraulic proportional control.The system has two main slip road: Volume pressure roller action of the take-off and landing; pressure roller rotating Vol. 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: Hydraulic system；Transport chain；Hydraulic valve ；Umping station辽宁科技大学本科生毕业设计 第 III页目 录1 绪论 .11.1 课题的背景及意义 .11.2 国内外运输链设备的发展状况 .21.3 热轧运输链压卷辊液压控制系统简介 .21.4 本课题的主要设计内容 .32 热轧运输链压卷辊传动控制系统设计 .52.1 设计主要参数要求 .52.2 制定系统方案.52.2.1 液压系统的组成及设计要求.52.2.2 控制系统要求.62.2.3 其它要求.63 压卷辊液压系统的组成及工作原理.73.1 压卷辊升降液压缸载荷的计算 .73.1.1 拟定系统方案.73.1.2 拟定液压系统原理图.83.2 确定液压动力元件参数及系统元件 .93.2.1 压卷辊升降液压缸载荷的计算.93.2.2 压卷辊旋转马达载荷计算.113.3 初选系统压力 .123.4 压卷辊升降缸和旋转马达的结构设计 .133.4.1 压卷辊升降缸的结构尺寸计算.13辽宁科技大学本科生毕业设计 第 IV 页3.4.2 压卷辊旋转马达的结构尺寸计算.153.5 液压执行元件实际所需流量及压力 .163.5.1 液压缸所需流量及实际工作压力.163.5.2 液压马达所需流量及实际工作压力.173.6 泵的选择 .173.6.1 确定泵的类型.173.6.2 确定泵的型号及性能参数.174 确定压卷辊液压系统的数学模型 .194.1 比例阀有关参数的确定 .194.2 确定系统的数学模型 .204.2.1 液压马达-负载环节 .214.2.2 辅助液压缸参数.224.2.3 比例放大器的传递函数.234.2.4 系统的传递函数.234.3 系统的性能验算 .244.3.1 系统的响应性分析.244.3.2 系统的准确性分析.245 液压能源及其辅助装置的选择 .265.1 选择电动机 .265.2 管道的选择 .265.2.1 确定筒管的规格.265.2.2 管道连接.28辽宁科技大学本科生毕业设计 第 V 页5.3 蓄能器的选择 .285.3.1 选择蓄能器的类型.285.3.2 选择蓄能器的参数.295.3.3 蓄能器辅件的选择.305.4 液压介质的选择 .315.5 回油路滤油器.315.6 油箱 .335.6.1 确定油箱容积.335.6.2 选择油箱的类型.355.6.3 油箱辅件.355.7 压力仪表 .366 阀的选择和阀块设计.376.1 阀的选择 .376.1.1 电磁比例阀.376.1.2 电液换向阀.376.1.3 节流调速阀.376.1.4 单向阀.376.1.5 液控单向阀.386.1.6 减压阀.386.1.7 溢流阀.386.1.8 顺序阀.396.1.9 压力补偿器.396.2 阀块设计 .39辽宁科技大学本科生毕业设计 第 VI 页7 液压系统性能验算 .417.1 液压系统的压力损失计算 .417.1.1 管路的沿程压力损失计算.427.1.2 管路的局部压力损失计算.437.1.3 阀类元件的局部压力损失计算.437.1.4 系统校核.44结 论 .45致 谢 .46参 考 文 献 .47辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页1 绪论1.1 课题的背景及意义运输链的用途是在轧钢车间实现带卷运输、翻卷、回转及称量、试样采集等动作，起辅助工作的运输设备，是轧钢生产中采用的主要运输方式。轧钢生产是将钢锭或钢坯轧制成钢材的生产环节，用轧制方法生产的钢带，具有生产率高，品种多，生产连续性强，易于实现机械化自动化等优点，因此它比锻造、挤压、拉拔等工艺得到更广泛的应用，目前 90%的钢都是经过轧制而成的，有色金属成材主要也用轧制方法。带钢热连轧机是 50 代起，在世界范围内以成为带钢生产的主要形式。热轧宽带钢轧机具有轧制速度高，产量高，自动化程度高的特点：热轧宽带轧钢机生产的热轧板卷，不仅可以供薄板和中板直接使用，还可以作为下道工序冷轧冷弯型钢的原料。 1热轧的工艺流程如图 1.1 所示：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 图 1.1 热轧的工艺流程热轧带钢工艺设备一般包括卷取机，压轧机，酸洗机，剪板机，开卷机等，运输链则是将轧钢卷运送至精整钢卷库及冷轧厂，它是实现车间机械化的一种重要运输设备，连接工艺设备的主要环节，在生产中被广泛应用。运输链往往贯穿整个生产线，设备重量大。而且，轧钢机前后的运输链运转情况还直接影响轧钢机产量。因此，应正确合理地设计和维护运输链，对轧钢生产有着重要的意义。随着液压技术的发展，运输设备更多的采用液压技术作为传动控制的方式，补进梁式运输机代替传统的链式运输，步进梁的动作通过液压缸实现传动平稳无冲压。所以运输链等运输设备运输链主要分布于轧机，卷取机，剪切机及平整机前后，热轧运输链压卷辊控制系统，采用的是平行刀片剪切机。压卷辊通过液压缸和液压马达将带钢对中咬入，以实现剪切等工序，为了顺利平稳的实现上述动作，通常使用液压传动系统和电液比例控制。辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页1.2 国内外运输链设备的发展状况运输链设备是当今许多生产制造过程中的基本设备。目前国内外的运输设备应用的领域包括钢铁业，轻金属加工业，港口集装运输业，采矿业等，尤其是在钢铁行业中，运输链设备以成为必不可少的基本设备。运输设备占热轧厂总投资的 10%左右，其生产费用占总生产费用的 15%，运输设备对生产线的总成本和最终产品的质量有着重大的影响，根据热轧厂的工艺流程，通过合理布局，来改进工艺流程，因地制宜选择最便捷最经济的运输设备。目前国内外为了最大的发挥运输设备对降低生产成本，提高经济效益的作用采用功率体积比大，运输可靠性高，冲击小，便于维护的液压系统并将工程创造能力和实际应用技术相结合，研发新的控制系统，结合机电一体化技术，计算机控制技术，侍服比例技术，不断的满足生产对于运输设备的新要求，同时自身性能得到全面的提高。随着运输链系统的发展，其以具备如下特点：可靠性高，便捷方便，运行平稳，连续化自动化高，重载，整体性。正因为运输链系统的这些特点和优势，运输系统必将在未来更加广泛的领域中发挥出更大的作用。1.3 热轧运输链压卷辊液压系统简介目前，国内外轧钢运输链的压卷辊传动系统普遍采用的是液压传动和电液控制系统。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。液压传动具有很多不可替代的优点，主要如下：1、在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更大的动力，因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出 3040 倍。在同等功率的情况下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的 12左右。2、液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率，在实现往复回转运动是时可达每分钟 500 次，实现往复直线运动时可达到每分钟 1000 次。3、液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达 2000） ，还可以在液压装辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页置运行的过程中进行调速。4、液压传动容易实现自动化，因为它对液体的压力、流量或流动方向进行控制或调节，操纵很方便。当液压控制和电气控制或气动控制结合在一起使用时，能实现复杂的顺序动作和远程控制。5、液压装置易于实现过载保护。液压缸和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。液压件能自行润滑，使用寿命较长。6、由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。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。 2电液比例控制技术是在以开环传动为主要特征的传统液压传动和以闭环控制为特征的电液伺服控制技术基础上，为适应一般工程系统传动与控制特征或有偏向或兼而有之的特别要求。现今，电液比例控制技术已成为工业机械，工程建设机械及国防尖端产品不可或缺的重要手段。电液比例除具有一般液压传动技术和电液伺服技术所共有的主要特点外，还具有对系统适应性好，易于与计算机技术相结合等特点，特别适用于工业闭环控制，可开发出数字式比例元件和系统。电液比例控制技术的应用已相当普遍，在新系统设计和旧设备改造中国正成为用户的重要选择方案，对提高企业的技术装备水平和装备的自动化程度，发挥极为重要的作用。 3热轧运输链压卷辊液压伺服和比例控制系统就是集机，电，液三方面有机结合在一起的全闭环液压位置伺服和电液比例系统。它具有响应快，精度高，寿命长，稳定性好等特点。它可广泛地应用于机械、冶金、造纸、橡胶、织带、纺织印染、电镀、塑膜胶片、等诸多行业的不同种类的带材生产线。