机械毕业设计（论文）-钢坯拉出机的设计【全套图纸】 .doc

第v页内蒙古科技大学本科毕业生毕业设计（论文）钢坯拉出机的设计billet design out关键词：钢坯，拉出机 ，加热炉keywords: billets, pulling machine, furnace摘 要：钢坯拉出机是加热炉区重要的机械设备之一，它的运转直接影响整套轧机的生产率。目前广泛应用的出钢机有侧出料出钢机、料杆式出钢机，高位出钢机，钢坯拉出机。本文对钢坯机进行了研究，并根据现场的环境设计了钢坯拉出钢机。首先本文讨论了钢坯机的发展及主要形式，并阐述了钢坯机的工作原理及工作过程。在设计过程中，对主要的部件做了合理的选用，例如：液压系统中液压缸选用、液压阀的选择等等，以便达到最佳的经济效益和工作效率。然后根据原始数据，计算压下辊的压下力，并依据这些结果选用汽缸，空压机，并对汽缸活塞杆壁厚等进行校核，若满足要求则选用，否则重新选用再校核。最后对主要零件进行强度校核，包括压下辊、横梁转轴强度校核轴承的强度校核，轴上键的强度校核。abstractmachine is out of billet heating furnace area, one of important machinery and equipment, which directly affect the functioning of the productivity of the entire mill. at present, the widely used steel machine has a steel material side of machine, tapping machine feed leveraged, high tapping machine, pulling machine billet. in this paper, a study conducted billets, and environmental design at the scene pulled out of billet steel machine. this article discusses the first billet aircraft and the main form of development, and explained the working principle billet and the working process. in the design process, the main components have done a reasonable choice, for example: hydraulic cylinder hydraulic system was chosen, the choice of hydraulic valves, etc. in order to achieve the best value for money and efficiency. then the original data to calculate the pressure of the pressure roller, and the results selected in accordance with the cylinder, air compressor, piston rod and cylinder wall thickness checking, etc., if the choice to meet the requirements, otherwise choose to re-check again. finally, the main strength checking parts, including the pressure roller, beam shaft bearing strength check strength check, checking the strength of bond目 录第一章 概 述11.1毕业设计的目的和意义11.2高线工艺流程简介21.3钢坯拉出机的作用及形式31.4国内外相关设备发展情况4第二章 本文设计内容122.1.钢坯拉出机的结构及工作原理122.2钢坯拉出机的驱动和控制132.钢坯拉出机主要装置形式及选择原因14第三章 液压系统的设计计算153.1确定液压系统的主要参数153.1.1负载分析153.1.2负载图和速度图的绘制163.2液压缸的设计计算173.2.1液压缸的安装方式173.3.2液压缸直径的计算173.2.3活塞杆强度的验算183.2.4活塞杆稳定性验算183.2.5活塞杆最大容许行程193.3液压回路的设计193.4其他液压元件的选择和设计213.4.1液压泵的选择213.4.2各种控制阀的选择设计213.4.3油箱213.5液压系统的安装、调试、保养223.5.1 安装223.5.2 调试：253.5.3 保养：26第四章 气动系统的设计计算274.1设计气控回路274.2汽缸的设计计算284.2.1汽缸的安装方式284.2.2计算汽缸直径284.2.3活塞杆的强度验算304.2.4缸筒壁厚的计算314.2.5缓冲计算324.2.6耗气量的计算334.3其他元件的选择344.3.1选择控制阀344.3.2选择气动辅件354.3.3选择空压机354.4气动系统的维护、保养及故障诊断354.4.1维护保养364.4.2故障诊断38第五章 主要零部件的强度校核405.1下辊的强度校核405.2横梁中轴的校核445.4轴承的选择和寿命计算465.4.1滑动轴承的计算465.4.2滚动轴承的计算46结语47致谢48参考文献49 第51页内蒙古科技大学本科毕业生毕业设计（论文）第一章 概 述1.1毕业设计的目的和意义机械设计制造及其自动化设计系毕业设计和毕业实习是教学计划中最后一个综合性实践教学环节，是学生在教师的指导下，独立从机械设计工作的初步尝试，其基本目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识、基本技能应对和处理问题的能力。是学生对四年所学知识和技能进行系统化、综合化运用、总结和深化的过程。通过考察、立题、收集素材、设计方案、工艺制作等过程，检查学生的思维能力、创造能力、实践能力和掌握技艺的深度。通过毕业答辩、毕业设计和实习工作，来考核教学质量，对深化教学改革，提高人才培养工作水平具有重要的意义。为了检查同学们在校期间所学理论知识和专业技能，机械设计和工艺制作的综合运用能力，根据人才培养目标和教学计划要求机械设计系为本届毕业班同学安排毕业实习和毕业设计课程。毕业实习及毕业设计的根本目的在于：（1）让毕业生走出校门，面向社会，开阔视野，提高眼界，深入设计及生产一线进行实践，接触与考察生产企业、设计单位、商品市场等。（2）参与设计、设计制作、设计生产的实践过程，熟悉并了解企业运作、经营与管理等方面的知识，学习设计从业人员与时俱进和实干敬业的精神，在社会实践过程中及时更新思想观念、拓展专业知识面、提高设计能力和创新水平。（3）通过开展广泛的社会考察，以及对市场信息情报的调研，寻求毕业设计课题的确立；或者将实习期间获得的社会项目、设计任务直接引入毕业设计课题，以便在此基础上，进一步制定毕业设计计划；而实习笔记、现场照片、资料图形的资料收集也为毕业设计的展开奠定了基础。（4）通过实习实践，让毕业生能够在现实氛围中寻找自身差距，在弥补自身不足的同时强化进入社会前的适应能力，使毕业生信心十足地面对就业，顺利完成向设计人员的角色转变。（5）通过实习考察，让毕业生对国内设计行业的现状有一个较全面的了解，对毕业后的去向有一个清醒认识和明确定位，有效避免了就业中普遍存在的盲目性，大大地提高了毕业生的就业几率。通过毕业设计让我们对今后的工作又了初步了解，是毕业生迈向工作岗位前的一次演习，对以后的工作具有重要的意义。1.2高线工艺流程简介包钢高速线材厂工艺流程是首先由步进式受料台将小方坯由送入加热炉进行加热，在加热炉里将已经冷却的原料进行加热以便进行下一步的轧制。加热后通过钢坯拉出机将小方坯送入1#轧机进进行轧制，在1#轧机与钢坯拉出机之间设置事故剪，通过粗轧机的轧制后经飞剪机剪制然后被送入中轧机中，同样再经过飞剪机送入二中轧机进行轧制，经过粗轧机、中轧机、二中轧机的轧制后，轧件被送入预精轧机组进行精轧之前的轧制。经过飞剪机的剪制后，轧件被送入精轧机组进行最后的轧制，轧制后的轧件要通过水冷装置控制水冷冷却后经吐丝机吐丝后，再经过斯太尔摩冷却后收集打捆就成了成品线材。具体流程图如下：图1.1 高线生产工艺流程图1.3钢坯拉出机的作用及形式(1)侧出料出钢机推钢机将加热好的钢料推到出料位置后，炉头侧面的出钢机推杆伸入炉内，将钢料推到炉外辊道或料台上。为了使机构简单并能保证机械安全运转，一般出钢机推杆采用摩擦辊传动的方式。推力较大时上下摩擦辊同时传动，推力小时只用下辊传动。有的小型钢坯加热炉，钢坯轧制周期短，为了配合推钢机满足轧制周期的要求，将出钢机整个放在一个小车上，并能在轨道上移动。当推钢机将一批钢坯（例如38根）推到出钢位置后，靠整个出钢机移动，可依次将钢坯逐根推出炉外。也有的使出钢机支座绕尾部回转轴转动一个很小的角度而能同样起到上述作用。如图1.11-推杆 2-夹持辊 3-机架轨道 4-小车图1.2 小车结构(2) 钢坯拉出机加热炉拉出辊是用来：在需要的情况下，帮助将钢坯从炉内送入轧机或加热炉出料台一起将钢坯返回到炉内，它位于加热炉出料门和第一架轧机之间，通常并不是每根钢坯都要使用它，仅当“需要”时由操作者手动控制来使用。在正常情况下，下辊以轧机咬入速度正转。钢坯从加热炉内送出，钢坯拉出机依靠下辊3将钢坯2加速到与1#轧机速度匹配，当遇到特殊情况时如单靠下辊不能将钢坯送入轧机或者不能正常咬入，此时上辊1下降施加一定的压力将钢坯送入轧机，当轧机发生事故或者由于钢坯温度不够需要将钢坯返回至加热炉是，下辊反转上下辊夹住钢坯送回加热炉，上辊不传动，仅提供压下力。如图1.21-压下辊 2-钢坯 3-下辊图1.3 钢坯拉出辊为了适应大坯料生产的要求，提高连轧作业区的生产效率，所以，选用钢坯拉出机。1.4国内外相关设备发展情况在高速线材生产中，加热炉担负着钢坯的加热任务，常见的加热炉有推钢式加热炉和步进式加热炉。虽然推钢式加热炉在加热质量方面有待进一步提高，但由于其投资约为步进式加热炉的三分之一，且对钢坯平直度的要求低，因此，推钢式加热炉的应用非常广泛。推钢机对于推钢式加热炉来说是必不可少的附属设备。各加热炉推钢机结构形式不尽相同，具有自身特点，推钢机的种类很多，常见的有齿轮齿条式、丝杠螺母式、曲柄连杆式、液压式等，还有的推钢机把齿轮齿条传动和液压传动相结合，形成了液压齿条式。它们各自有自身的特点，在不同的加热炉上发挥着各自的作用。全国轧钢生产线上，大部分加热炉内钢坯坯出炉是依靠加热炉出口与辊道之间的斜面滑动来完成，这样不仅划伤了板坯的下表面，影响了板坯的表面质量和成材率，而且对辊道产生了较大的冲击和噪声。同时缩短了辊道和缓冲装置等零部件的寿命。在新上马或改造的加热炉炉前，一些厂是采用了低位出钢机(或称钢坯托出机)结构，其滑道位置下降到与辊道高度接近。基本工作原理如下:首先利用齿条梁的自重使齿条梁左侧向下倾斜，然后使主动齿轮旋转，带动齿条梁向左运动达到左极限位置，液压缸动作通过托杆的杠杆(或用曲柄摇杆机构)作用顶起齿条梁顺时针旋转一个小的角度，将炉内的板坯托起，最后使主动齿轮反转带动齿条梁和板坯出炉到右极限位置，释放液压缸，齿条梁靠自重逆时针旋转一个小角度，此时板坯放在辊道上，齿条梁与板坯之间脱离，上述过程完成了一块钢坯坯的出炉过程。而对于高位加热炉，即加热炉滑道位置较高的加热炉(加热炉出口滑道与辊道的垂直距离比较高，一般为（1.2-1.7m)，低位出钢机结构不能满足要求，因此，必须研制新型的高位出钢机与该加热炉配套。齿轮齿条式推钢机通过齿轮齿条的啮合传动把电机的旋转运动转变为齿条的直线运动，带动推杆进行推钢工作。其工作可靠，传动效率高，推力和行程大，但设备自身重量大。目前齿轮齿条式推钢机应用比较广泛。丝杠螺母式和曲柄连杆式工作效率低，行程和推力较小，一般用于小型加热炉，新上加热炉一般很少采用。液压式推钢机由液压缸直接推动推杆工作，结构简单，推力大，自重轻，速度、行程易控制，但行程不宜太大，且液压系统制做、维护较困难。济钢中厚板厂现有3座加热炉，2座连续推钢式，一座步进式。连续推钢式加热炉配套推钢机为齿轮齿条式推钢机，最大推力150吨，最大行程4500mm，推钢速度0.15m/s。 齿轮齿条式推钢机主要包括电机、减速机、联轴器、齿轮轴、齿条、推杆、机架、压轮、托轮等。机架一般为一个多层箱体，箱体间用螺栓联接。齿轮轴位于箱体底层的称为下置式，齿轮轴位于箱体上层的称为上置式。无论采用下置式还是上置式，都存在更换零部件困难的现象，尤其是更换下部零件时，需要把箱体层层拆分开。况目该结构不易观察齿轮齿条的啮合情况。为此，在连续推钢式加热炉上采用了双机架形式，整个推钢机机架由左、右两片单机架组成，机架间通过联接螺栓和钢板焊接连为一体。机架对应部位开设前后两窗日，用于安装托轮、压轮。推杆位于托轮和压轮之间。该结构同其它齿式推钢机比较起来!该结构有以下特点：1机架结构新颖!制做简单!重量轻该推钢机机架不同于箱体式结构，整个机架由左右两片单机架组成，两片单机架间下部通过焊接钢板，上部通过连接螺栓来增加整个机架的刚度机架可以由板坯组焊而成，仅需加工窗口、轴承孔等部位，制做简单。与箱体式结构相比，重量约为其四分之三。2整机安装#检修方便如图所示，托轮、压轮与机架窗口间间隙配合，拆下压板，松开联接螺栓，可以方便的取出托轮、压轮，吊出推杆。并且可以清楚查看各部位的工作情况，非常便于零部件的检修，更换。3首次选用了三环减速机!减少了体积减速机选用了垂直轴伸，减少了横向占地面积同时，三环减速机较同功率其他减速机自身体积小，进一步减少了推钢机的体积。该减速机传动比为123.8，是大功率三环减速机的第一次生产应用。还有一种高位出钢机，主要由走行梁、大车、小车和提升机构等构成，其特征在于走行梁由立柱、横梁、大车走行轨道和横梁内侧的齿条(齿朝下)构成。大车由口字形梁体、口字形梁体由四个角上的四个被动轮支撑在大车走行轨道上，大车传动系统由电动机、减速机、万向接轴、齿轮等构成。当电动机旋转时，带动减速机、万向接轴和齿轮旋转，齿轮与横梁内侧的齿条4(齿朝下)啮合带动大车行走。小车也由口字形梁体、口字形梁体由四个角上的四个被动轮支撑在大车走行轨道上。小车传动系统由电动机、减速机、万向接轴、齿轮构成，当电动机旋转时，带动减速机、万向接轴和齿轮旋转，齿轮与大车横梁内侧的齿条(齿朝下)啮合带动小车行走。提升机构由l形钩、门形架和液压缸等组成，当液压系统比例阀按照设定的控制曲线工作时，液压缸动作，带动门形架垂直运动，l形钩与门形架固定在一起，从而完成l形钩的升降运动，门形架上带有4个滚轮在小车的u形导向槽内垂直运动。l形钩可以将板坯从加热炉内直接托出平稳的放置于炉前辊道上，不仅解决了板坯出炉时的划伤，又避免了辊道撞伤，而且占地面积少。l形钩的横向运动由大车完成、纵向运动由小车完成，提升由液压缸完成。 国内有些钢厂采用一种出钢机，该设备紧凑轻巧、传动平稳、使用安全可靠、对加热坯无划伤变形、对出炉其它设备无冲击满足推钢式加热炉出钢落差大、空间小的要求。该出钢机的工作原理:出钢机包括平移机构、升降机构及支架，平移机构是由动力源(电机、减速器等)、齿条、齿轮和车体组成，动力源驱动车体上的行走传动齿轮转动，与固接在支架上的齿条相啮合，带动与齿轮连接的车体上的车轮运动，车体上的车轮支撑在支架上;升降机构是由动力源、提升臂及导向轮组成，动力源带动与之连接的提升臂在车体上的导向轮的作用下上下运动。电动方式升降机构由电机、减速器、传动齿轮、齿条、提升臂及导向轮组成，液压方式升降机构:由升降油缸、提升臂及导向轮组成。该设备紧凑轻巧、常规机械传动、运行平稳可靠(可实现轻拿轻放)、操作空间大、维护方便、控制简单、安装调试一次到位、使用寿命长的优点:由于采用高架型式，可使本设备在运行过程中，最大限度地避免炉热的辐射。 该出钢机如下图所示：图1.4 出钢机工作示意图图1.5出钢机电动升降方式结构的示意图图1.6出钢机液压升降方式的结构示意图 图中:件1是加热坯，件2是滑道，件3是出炉辊道，件4是缓冲装置，件5是长杆，件6是齿条，件7是齿轮，件8是平移机构，件9是杆系，件i0是驱动杆，件11是升降机构，件12是车体，件13是支架，件14是导向轮，件15是提升臂，件1b是升降油缸。 如图1.1，1.2所示:出钢机包括平移机构8、升降机构ii及支架13，平移机构8是由动力源(电机、减速器等)、齿条6、齿轮7和车体12组成，电机采用法兰固接式与固定于车体12上的行走减速机的输入轴连接，行走减速机的输出轴由联轴器经传动轴与行走传动齿轮7及车体12上的车轮连接，车体12上的车轮支撑在支架13上。升降机构11是由电机、减速器、传动齿轮、齿条、提升臂15及导向轮14组成，升降电机采用法兰固接式与固定于车体12上的升降减速机的输入轴连接，升降减速机的输出轴与升降传动齿轮连接，升降传动齿条与提升臂i5固接，提升臂15与在车体i2上的导向轮14相连。工作过程是:行走电机驱动行走传动齿轮旋转，而行走传动齿条带动小车前进后退。通过控制行走电机的启停及转速的变化控制小车的启停及车速的变化，以满足出钢要求。升降电机驱动升降传动齿轮旋转，从而驱动升降传动齿条及与之固接的提升臂巧一起升降。通过控制升降电机的启停及转速的变化控制提升臂15的高度位置及升降速度(实现轻拿轻放)，以满足出钢要求。 升降机构(液压方式，见图1.3)为液压传动，升降油缸1b与提升臂15及车体12活接，提升臂15与车体i2上的导向轮14相连。通过控制升降油缸1b的启停及流量的变化控制提升臂15的高度位置及升降速度(实现轻拿轻放)，以满足出钢要求。世界上主要工业国家的钢产量中，有四分之三要经过轧制。加热是轧制作业线的初始工序，钢料轧制前的加热广泛应用各种不同炉型结构的连续加热炉。钢坯拉出机是加热炉区重要的机械设备之一，它的运转直接影响整套轧机的生产率。包钢线材厂是我国西北地区最大的线材、棒材生产厂。包钢线材厂筹建于1979年,1981年线材车间正式投产,棒材车间于1988年投入生产,线材厂拥有线材、棒材两条生产线,设计生产能力：线材为20万吨、棒材为30万吨,现已具备年生产线材40万吨、棒材45万吨的生产能力。十几年来包钢线材厂不断开发新产品,生产水平已达到国内同类型企业先进水平,多种产品填补了自治区的空白,产品质量也有大幅度提高,现已能生产6.5mm8mm线材、12mm28mm圆钢及12mm32mm螺纹钢等6个品种18种规格的小型钢材产品。它广泛应用于拉丝、制钉、焊条及建筑等方面,该厂线材产品韧性良好尤适于拔丝。自天诚高速线材厂引进美国摩根公司的生产线，该生产线为了适应大坯料生产的要求,加快了生产的节奏,保证了高附加值线材的轧制，在加热炉出钢方式上采用钢坯拉出机，在高速线材的生产上这种钢坯拉出机具有生产效率高，处理事故的能力强的特点，钢坯拉出机在连接加热炉区和连轧作业区之间，具有提高高速线材的生产速度，生产质量和经济效益具有重要意义。第二章 本文设计内容2.1.钢坯拉出机的结构及工作原理(1)钢坯拉出机的结构：出钢机设备由两大部分组成，一是传动部分，二是液压、气动部分。主要包括主电机、减速器、下辊、托架、升降机构、压辊装置、支承装置、液压缸、汽缸、横移传动装置等机构组成。(2)钢坯拉出机的工作原理：下辊直径305mm，安装在固定支撑的辊子轴承上，横跨加热炉出料门开口处，下辊由电动机驱动。上辊安装在一个可横移的支撑的辊子轴承上，由钢坯与窄辊间产生的摩擦力驱动。上辊通过一个双向启动的汽缸升降，汽缸由一个单电磁阀、无弹簧、先导、二位四通气动阀控制。电磁阀得电，则上辊下降；当电磁阀失电，则上辊升。 上辊可横移，允许在该辊下降时要接触的钢坯上方对中。横移动作由一个双向动作的液压缸完成，该液压缸由一个双电磁阀先导。弹簧定心，三位四通油阀控制。该三位弹簧定心阀的双电磁铁失电，使该阀回到中位，锁定压力线，油缸两端接口与油箱连通，液压缸的两接口排油后将使油缸保持在原位。钢坯从炉内出来直接进入轧线的第一架轧机辊内。上辊降下钢坯夹在上、下辊之间，帮助钢坯送入轧机；下辊反转将使钢坯返回炉内。将钢坯返回炉内时，加热炉出料辊道也得反转。空气压力可调，以使可提供足够的夹紧力满足运送钢坯所需的转矩，也允许当钢坯前端到达第一架轧机时辊子可在钢坯上滑动。2.2钢坯拉出机的驱动和控制下辊直径305mm，由一个75kw，1150r/min，并联的马达通过一个14：1的减速器驱动，马达上部有一个冷却风机。马达转速为1150r/min即1.3m/s，1#轧机的咬入速度是0.102-0.18m/s，马达是可控硅整流供电，电压可调整，可稳压，再生反馈带有可调整的电流极限，通过调整转子电压可获得各种操作速度。马达的控制的电压可调，可逆转，并带有过压，过流和励磁消失保护。当正向操作时，可获得两套独立的速度，这些与轧机的咬入速度有关。当上辊升起时用第一个速度，这时下辊的表面速度调整到适合轧机的咬入速度。当上辊下降时用第二个速度，该速度是为了是钢坯加速到一个较高速度输入到轧机。当将钢坯返回加热炉时，拉出辊的速度调整到与出料辊道速度相匹配。加热炉拉出机的操作者设备位于加热炉出料台上即cp2内，由以下组成：、一套拉出辊驱动主选择开关，三位保持接触，标有“正转-关-反转”，装有球杆型垂直操作杆。、一个钢坯拉出辊以速度1正转设定。不能由操作台设定。它是轧机咬入速度，由上游轧机级联控制。、一个钢坯拉出辊以速度2正转设定。作为过速因素，由操作者在速度的基础上调定。、一个拉出机反转速度设定。、一个拉出机负载电流表、双向中零刻度。、一个拉出机上辊升降选择开关，两位，标有“开关”，弹簧返回到原位。、一个拉出机上辊反转选择开关，三位，弹簧反回，标有“进保持出”。、一个以“米/秒”为单位的辊子速度显示。该功能与速度调节无关，不是一个独立仪表。操作者设备功能：、主选择器开关至于“”位，通过切断马达转子的电源，阻止加热炉拉出机操作运行，结果在操作过程中，马达保护设备发挥作用，切断马达的电源。在马达重新供电前，必须将住选择器开关返回到“off”位来重设控制。、当将开关打到“正转”位时，马达将加速到已设定的正转速度的第一速度或第二速度之一，这取决于连锁情况。、当将开关打到“反转”位时，马达将加速到已设定的反转速度。、安培表显示马达的负载，帮助设定马达的速度。、上辊升降选择器开关打到“开”或“关”导致其电磁阀失电或得电。从而使上辊上升或下降。仅当开关处于“关”位时，上辊将保持在低位。释放这个开关，上辊将返回到“开”位。、横移选择器处于“进”位或“出”位导致上辊横移阀的一个或另一个电磁阀得电，使上辊位置发生改变。选择器处于“保持”位导致两个电磁阀失电，使上辊保持原位。释放这个开关，它将回到“保持”位，故当改变辊子位置时，它将保持在所需位置。联锁：连锁是这样实现的：当正转时上辊是打开的，马达速度将是第一个设定速度，上辊关闭时，马达速度是第二个设定速度。上辊升降选择开关的位置将确定哪一个设定是有效的。在马达启动加速到第二个速度设定前，将使用一个计时器使它从第一个速度设定转换到第二个速度设定，从而使上辊完成其下降行程。在控制台内计时器从秒内可调。联锁必须满足当拉出机辊道反转时，加热炉炉门必须是打开的。在最初的三分钟内如果上辊没有降下，他将完全自动回缩到位，这将由给回缩电磁阀充电十五秒钟来完成，避免了上辊持续停留在热坯上。2.钢坯拉出机主要装置形式及选择原因（）如采用传动方式为上、下万向接轴分别驱动上、下夹辊转动。由于两轴传动，带来附加力矩，造成分配箱传动轴和夹辊轴频繁断裂。为改善受力状况，将分配箱上传动轴和上万向接轴取消，依靠下轴单独驱动，上夹辊成为自由辊，夹辊断轴现象大大减少。（）上辊安装在可横移的横梁上，横梁通过导轨实现横移动作，横梁中间是能够转动的转轴用来驱动上辊的下降，转轴和横梁两端用滑动轴承固定，因为此处润滑不方便，承受的载荷较大，而且载荷分布不均匀，所以采用滑动轴承。横梁上下有加强筋以提高横梁的刚度。横梁的两侧有导轨，在机架上有8个横置导辊和4个纵向导辊，导轨在导辊间滑动。（）横梁的支撑机构是焊接式箱型结构，液压缸安装在横梁下方通过法兰连接固定在箱体上，活塞杆用拨叉与横梁连接。（）汽缸通过吊耳安装在横梁的另一侧，横梁横移时汽缸也跟随横移，活塞杆通过摇杆连接在转轴上，当汽缸启动时驱动转轴转动。（5）下辊由电机驱动，电机通过减速器和传动轴与下辊相连。第三章 液压系统的设计计算钢坯拉出机液压系统的功能是使横梁伸出和缩回，横梁伸出时，安装在横梁前端的压下辊对正钢坯的上方，然后锁紧，在完成推钢任务后横梁缩回原位，当上辊在热钢坯上方一定时间没得到压下的指令时，横梁自动缩回，本系统的工作压力小，只需克服横移过程中的摩擦阻力和启制动时产生的惯性力，所以对设备的要求不是很高，执行元件选用单活塞杆双作用液压缸，其活塞杆的行程要满足压下辊横移距离的要求。3.1确定液压系统的主要参数3.1.1负载分析（1）惯性负载：式中g 横梁的重量，对于包钢线材厂钢坯拉出机g取2000n； 横梁匀速运动时的速度，为7米/分； 从起步到匀速运动所需的加速时间，在这里取0.2s；（2）阻力负载：静摩擦阻力：动摩擦阻力 ： 式中导轨静摩擦因数，取0.2； 0导轨动摩擦因数，取0.1。由此可得出液压缸在各工作阶段负载如下表(2.1)表2.1 液压缸在各工作阶段的负载值工况负载组成负载值（f/n）推力（f/m）/n启动f=ffs400434加速f= ffd +fm13661484匀速f= ffd200218m为液压缸的机械效率取0.92。3.1.2负载图和速度图的绘制按以上的表格绘制负载图（2.1），速度图（2.2）图2.1负载图图2.2速度图3.2液压缸的设计计算 3.2.1液压缸的安装方式由于在本系统中液压缸实现的是横移动作，要求缸筒承载轴向力，所以要轴向固定，液压缸采用轴向底座固定方式，如图2.3所示安装示意图图2.3液压缸安装示意图3.3.2液压缸直径的计算由液压传动表9.1和表9.2可知，液压系统的负载在5000n以下时p1取0.8mp。则根据有活塞杆的一侧计算缸筒直径。=52mm式中p活塞上的总作用力； p1液压油的工作压力； d活塞杆直径取d=0.33d；将缸筒直径和活塞杆直径按gb2348-80圆整为标准值得：d=63，d=22。3.2.3活塞杆强度的验算活塞杆在稳定工作情况下，仅受轴向拉力或压力载荷时，便可以近似地采用直杆承受拉、压载荷的简单强度计算公式进行计算：活塞杆应力 式中p活塞杆的轴向载荷； d活塞杆直径； 活塞杆制造材料的许用应力，对于碳素钢取125mp。因此活塞杆符合强度要求。3.2.4活塞杆稳定性验算活塞杆的计算长度根据 l=s+g=1152mm式中s活塞杆的行程为1067； g活塞杆顶端的连接点到油缸支撑点的距离根据机械设计表11-142取g=85。当受压的活塞杆，其计算长度大于直径的10倍时，需进行稳定性验算，当细长比时，按高登-拉金公式： =4215 kg式中活塞杆计算长度； k活塞杆横断面的最小回转半径，k=10mm； a活塞杆断面积； n末端条件系数根据机械设计表11-39取4； fc有材料决定的实验常数，对钢取fc=4900kg/cm2； m柔性系数，对钢取m=85（机械设计表11-140）； a实验常数，对钢取a=1/5000（机械设计表11-140）；因p=1484pk所以符合稳定性要求。3.2.5活塞杆最大容许行程为了保证活塞杆不产生纵向弯曲，活塞杆的最大容许行程： =1211式中d活塞杆直径； n末端条件系数； pk纵向极限力。活塞杆的实际行程小于最大容许行程，因此符合要求。3.3液压回路的设计由前面数据可知本机的液压系统很简单，实现的都是简单的运动，对速度的要求也不高，但需能实习锁紧功能，所以选择使用液控单向阀的双向锁紧回路，它能在液压缸不工作时使活塞迅速、平稳、可靠且长时间的被锁住，不为外力所移动。回路工作时，三位四通阀置左位，液压油从右侧单向阀进入油缸右侧，同时压力使得左侧先导单向阀打开使油缸左侧排油，活塞杆带动横梁左移使上辊缩回；三位四通阀置右位时液压油从左侧单向阀进入油缸左侧，同时压力使得右侧先导单向阀打开使油缸右侧排油，活塞杆带动横梁右移使上辊伸出；三位四通阀置中位时液压油直接回油箱，两个单向阀实现锁紧功能。系统回路如图2.1 所示1.液压缸 2.液控单向阀 3.三位四通换向阀 4.液压泵 5.溢流阀图2.3 液压系统回路图3.4其他液压元件的选择和设计3.4.1液压泵的选择液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为8105pa，如取进油压力损失为3105pa则泵最大工作压力应为：pp1 =8105+3105=11105流量：式中液压缸的最大工作流量； k考虑系统油漏损失系数取1.1。根据工作压力及流量选用国产cb-b10型齿轮泵。3.4.2各种控制阀的选择设计根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的实际流量，可选出这些元件。 表2.5元件型号序号元件名称元件型号1三位四通换向阀34dh-b6c-t2单向阀ydf-b20b3溢流阀p-b104减压阀j-103.4.3油箱油箱容积： v=qp=625=150l式中与系统压力有关的经验数字中压系统取6。3.5液压系统的安装、调试、保养3.5.1 安装液压系统的安装是液压系统能否正常运行的一个重要环节。 一、安装人员 液压传动系统虽然与机械传动系统有大量相似之处，但是液压传动系统确实有它的特性。经过专业培训，并有一定安装经验的人员才能从事液压系统的安装。 二、审查液压系统 主要是审查该项设计能否达到预期的工作目标，能否实现机器的动作和达到各项性能指标。安装工艺有无实现的可能。全面了解设计总体各部分的组成，深入地了解各部分所起的作用。 三、安装前的技术准备工作 液压系统在安装前，应按照有关技术资料做好各项准备工作。 1、 技术资料的准备与熟悉 液压系统原理图、电气原理图、管道布置图、液压元件、辅件、管件清单和有关元件样本等，这些资料都应准备齐全，以便工程技术人员对具体内容和技术要求逐项熟悉和研究。 2、 物资准备 按照液压系统图和液压件清单，核对液压件的数量，确认所有液压元件的质量状况。尤其要严格检查压力表的质量，查明压力表交验日期，对检验时间过长的压力表要重新进行校验，确保准确可靠。 3、 质量检查 液压元件在运输或库存过程中极易被污染和锈蚀，库存时间过长会使液压元件中的密封件老化而丧失密封性，有些液压元件由于加工及装配质量不良使性能不可*，所以必须对元件进行严格的质量检查。 四、液压管道的安装要求 液压管道安装是液压设备安装的一项主要工程。管道安装质量的好坏是关系到液压系统工作性能是否正常的关键之一。 1、布管设计和配管时都应先根据液压原理图，对所需连接的组件、液压元件、管接头、法兰作一个通盘的考虑。 2、管道的敷设排列和走向应整齐一致，层次分明。尽量采用水平或垂直布管，水平管道的不平行度应2/1000；垂直管道的不垂直度应2/400。用水平仪检测。 3、平行或交错的管系之间，应有10mm以上的空隙。 4、管道的配置必须使管道、液压阀和其它元件装卸、维修方便。系统中任何一段管道或元件应尽量能自由拆装而不影响其它元件。 5、配管时必须使管道有一定的刚性和抗振动能力。应适当配置管道支架和管夹。弯曲的管子应在起弯点附近设支架或管夹。管道不得与支架或管夹直接焊接。 6、管道的重量不应由阀、泵及其它液压元件和辅件承受；也不应由管道支承较重的元件重量。 7、较长的管道必须考虑有效措施以防止温度变化使管子伸缩而引起的应力。 8、使用的管道材质必须有明确的原始依据材料，对于材质不明的管子不允许使用。 9、管子切割表面必须平整，去除毛刺、氧化皮、熔渣等。切口表面与管子轴线应垂直。 10、一条管路由多段管段与配套件组成时应依次逐段接管，完成一段，组装后，再配置其后一段，以避免一次焊完产生累积误差。 11、为了减少局部压力损失，管道各段应避免断面的局部急剧扩大或缩小以及急剧弯曲。 12、与管接头或法兰连接的管子必须是一段直管，即这段管子的轴心线应与管接头、法兰的轴心是平行、重合。此直线段长度要大于或等于2倍管径。 13、外径小于30mm的管子可采用冷弯法。管子外径在3050mm时可采用冷弯或热弯法。管子外径大于50mm时，一般采用热弯法。 17、液压管道焊接都应采用对接焊。焊接前应将坡口及其附近宽1020mm处表面脏物、油迹、水份和锈斑等清除干净。液压管道采用对接焊时，焊缝内壁必须比管道高出0.30.5mm。不允许出现凹入内壁的现象。在焊完后，再用锉或手提砂轮把内壁中高出的焊缝修平。去除焊渣、毛刺，达到光洁程度。对接焊焊缝的截面应与管子中心线垂直。焊缝截面不允许在转角处，也应避免在管道的两个弯管之间。 18、管道配管焊接以后，所有管道都应按所处位置预安装一次。将各液压元件、阀块、阀架、泵站连接起来。各接口应自然贴和、对中，不能强扭连接。当松开管接头或法兰螺钉时，相对结合面中心线不许有较大的错位、离缝或跷角。如发生此种情况可用火烤整形消除。 19、可以在全部配管完毕后将管夹与机架焊牢，也可以按需求进行。 20、管道在配管、焊接、预安装后，再次拆开进行酸洗磷化处理。经酸洗磷化后的管道，向管道内通入热空气进行快速干燥。干燥后，如在几日就复装成系统、管内通入液压油，一般可不作防锈处理，但应妥善保管。如须长期搁置，需要涂防锈涂料，则必须在磷化处理48小时后才能涂装。应注意，防锈涂料必须能与以后管道清洗时的清洗液或使用的液压油相容。 31、管道在酸洗、磷化、干燥后再次安装起来以前，需对每一根管道内壁先进行一次预清洗。预清洗完毕后应尽早复装成系统，进行系统的整体循环净化处理，直至达到系统设计要求的清洁度等级。 32、软管的应用只限于以下场合： 1）设备可动元件之间 ;2）便于替换件的更换处 ;3）抑制机械振动或噪声的传递处 .32、软管的安装一定要注意不药使软管和接头造成附加的受力、扭曲、急剧弯曲、磨擦等不良工况。 五、液压件安装要求 1、 泵的安装 1）在安装时，油泵、电动机、支架、底座各元件相互结合面上必须无锈、无凸出斑点和油漆层。在这些结合面上应涂一薄层防锈油。 2）安装液压泵、支架和电动机时，泵与电动机两轴之间的同轴度允差，平行度允差应符合规定，或者不大于泵与电动机之间联轴器制造商推荐的同轴度、平行度要求。 3）直角支架安装时，泵支架的支口中心高，允许比电动机的中心高略高00.8mm，这样在安装时，调整泵与电动机的同轴度时，可只垫高电动机的底面。允许在电动机与底座的接触面之间垫入图样未规定的金属垫片（垫片数量不得超过3个，总厚度不大于0.8mm）。一旦调整好后，电动机一般不再拆动。必要时只拆动泵支架，而泵支架应有定位销定位。 4）调整完毕后，在泵支架与底板之间钻、铰定位销孔。再装入联轴器的弹性耦合件。然后用手转动联轴器，此时，电动机、泵和联轴器都应能轻松、平滑地转动，无异常声响。 六、液压系统清洗 液压系统安装完毕后，在试车前必须对管道、流道等进行循环清洗。使系统清洁度达到设计要求 1）清洗液要选用低粘度的专用清洗油，或本系统同牌号的液压油。 2）清洗工作以主管道系统为主。清洗前将溢流阀压力调到0.30.5mpa，对其它液压阀的排油回路要在阀的入口处临时切断，将主管路连接临时管路，并使换向阀换向到某一位置，使油路循环。 3）在主回路的回油管处临时接一个回油过滤器。滤油器的过滤精度，一般液压系统的不同清洗循环阶段，分别使用30m、20m、10m的滤芯；伺服系统用20m、10m、5m滤芯，分阶段分次清洗。清洗后液压系统必须达到净化标准，不达净化标准的系统不准运行。 4）清洗后，将清洗油排尽，确认清洗油排尽后，才算清洗完毕。 5）确认液压系统净化达到标准后，将临时管路拆掉，恢复系统，按要求加油。 3.5.2 调试： 1、确认液压系统净化符合标准后，向油箱加入规定的介质。加入介质时一定要过滤，滤芯的精度要符合要求，并要经过检测确认。 2、检查液压系统各部，确认安装合理无误。 3、向油箱灌油，当油液充满液压泵后，用手转动联轴节，直至泵的出油口出油并不见气泡时为止。有泄油口的泵，要向泵壳体中灌满油。 4、放松并调整液压阀的调节螺钉，使调节压力值能维持空转即可。调整好执行机构的极限位置，并维持在无负载状态。如有必要，伺服阀、比例阀、蓄能器、压力传感器等重要元件应临时与循环回路脱离。节流阀、调速阀、减压阀等应调到最大开度。 5、接通电源、点动液压泵电机，检查电源连线是否正确。延长启动时间，检查空运转有无异常。按说明书规定的空运转时间进行试运转。此时要随时了解滤油器的滤芯堵塞情况，并注意随时更换堵塞的滤芯。 6、在空运转正常的前提下，进行加载试验，即压力调试。加载可以利用执行机构移到终点位置，也可用节流阀加载，使系统建立起压力。压力升高要逐级进行，每一级为1mpa，并稳压5分钟左右。最高试验调整压力应按设计要求的系统额定压力或按实际工作对象所需的压力进行调节。 7、压力试验过程中出现的故障应及时排除。排除故障必须在泄压后进行。若焊缝需要重焊，必须将该件拆下，除净油污后方可焊接。 8、调试过程应详细记录，整理后纳入设备档案。 9、注意：不准在执行元件运动状态下调节系统压力；调压前应先检查压力表，无压力表的系统不准调压；压力调节后应将调节螺钉锁住，防止松动。 3.5.3 保养： 1、按设计规定和工作要求，合理调节液压系统的工作压力与工作速度。压力阀、调速阀调到所要求的数值时，应将调节螺钉紧固，防止松动。 2、液压系统生产运行过程中，要注意油质的变化状况，要定期取样化验，若发现油质不符合要求，要进行净化处理或更换新油液。 3、液压系统油液工作温度不得过高。 4、为保证电磁阀正常工作，应保持电压稳定，其波动值不应超过额定电压的5%10%。 5、电气柜、电气盒、操作台和指令控制箱等应有盖子或门，不得敞开使用。 6、当系统某部位产生异常时，要及时分析原因进行处理，不要勉强运转。 7、定期检查冷却器和加热器工作性能。 8、经常观察蓄能器工作性能，若发现气压不足或油气混合，要及时充气和修理。 9、高压软管、密封件要定期更换。 10、主要液压元件定期进行性能测定，实行定期更换维修制。 11、定期检查润滑管路是否完好，润滑元件是否可靠，润滑油脂量是否达标。 12、检查所有液压阀、液压缸、管件是否有泄漏。 13、检查液压泵或马达运转是否有异常噪声。 14、检查液压缸运动全行程是否正常平稳。 15、检查系统中各测压点压力是否在允许范围内，压力是否稳定。 16、检查系统各部位有无高频振动。 第四章 气动系统的设计计算在本系统中实现的是夹紧钢坯的动作，执行元件选用单活塞杆双作用气缸，需要气缸有足够的工作压力满足夹紧要求，为防止活塞杆纵向弯曲，要使气缸的活塞杆在受拉时夹紧钢坯。汽缸的动作由操作者手动控制，要求气缸的工作压力可调，以实现对钢坯的多种夹紧力。上辊从开始动作到夹紧钢坯的时间不希望超过3秒钟，活塞杆行程300mm，活塞杆的运动速度为100mm/s；要求行程末端平缓些。工作温度为30-