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轧机液压升降台设计,轧机,液压,升降台,设计
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中期报告 题目：轧机液压升降台设计 设计（论文）进展状况 一、 轧机液压升降台整体方案的拟定 冶金工业中使用的三辊轧机前后都有升降台，用于升降和输送轧件。轧机升降台的升降机构采用了液压传动。该升降台由齿轮齿条液压缸、重锤、升降台、轧辊等组成。齿轮齿条液压缸 1 通过齿轮轴直接驱动升降台 3 的升降机构，重锤 2 用来平衡机构，平衡装置在升降台处于中间位置时保持平衡状态，面升降台上升至上部位置时呈欠平衡状态，升降台处在下部位置时属于过平衡状态，这种平衡条件利于液压系统设计和合理利用率。其 结构示意图如图 1 所示 二 、 拟定液压原理图 系统的油源为两台同规格定量泵 1 和泵 2，一台为工作泵，一台为备用泵；两泵出口并联有起安全保护作用的先导式溢流阀 3 和阀 4，泵的出口设有防止油液倒灌的单向阀 5 和阀 6。执行器为齿轮齿条式液压缸 14，升降台工作过程中，在平衡装置作用下，液压缸的工作压力是变化的，升降台下降或上升，都经过一个加速或减速过程，升降台再到达中间位置前加速，过了中间位置减速，对应于加速过程，液压缸的工作压力较低甚至负压；而减速过程，液压缸工作压力为正值，为溢流阀的设定压力；从液压系统回路 效率、功率利用有理情况以及升降台对速度平稳性要求不高等条件考虑，系统采用单向调速阀 8 的旁路节流调速方式。液压缸 14 的运动方向由 Y 型滑阀机能的三位四通电液换向阀 11 控制，并通过两个液控单向阀 12 和阀 13 实现锁定，以保证升降台再任意位置可靠停留，换向可靠；蓄能器 10 再系统中起蓄能补油与缓冲作用。压力 继电器 9 为二位二通电磁换向阀 7 的法新装置。拟定原理图如图 2 所示 三、轧机液压系统的计算 设计主要技术参数 主要技术参数：压力 7量 150L/需驱动电机功率 30降重量 18t； 升降高度 488降一次时间 齿轮齿条液压缸的设计 齿轮齿条油缸的工作原理 齿轮齿条摆动液压缸 (即旋转液压缸 )的原理是将液压缸的往复运动通过齿条带动齿轮 ,转化成齿轮轴的正反向摆动旋转 ,同时将往复缸的推力转化 。其主要是由齿轮，齿形活塞杆，齿轮齿条箱体和两个当作用缸套组成。 压缸的效率 油缸的效率 由以下三种效率组成： 由各运动件摩擦损失所造成，在额定压力下，通常可取m=由各密封件泄露所造成，通常容积效率v为： 装弹性体密封圈时 v 1 装活塞环时 v 由出油口背压所产生的反作用力而造成。 一般取d=以 m= v=1 d=效率为 0 . 8m v d 。 压缸缸径的计算 内径 D 可按下列公式初步计算： 液压缸的负载为推力 366014 4 1 5 1 01 0 1 0 4 9 . 30 . 7 3 . 1 4 0 . 8 1 2FD m 式（ 3 式中 01F 液压缸实际使用推力 15000（ N）； 液压缸的负载效率，一般取 07； 液压缸的总效率，一般取 =07 09；计算 = p 液压缸 的供油压力，一般为系统压力（ 本次设计中液压缸已知系统压力 p =7 根据式（ 3到内径： D =缸筒内径系列 /B/T 2348以取为 50 活塞杆外径 d ： 齿轮齿条油缸的正转和反转的速度一样，这里我们选取最大的活塞杆的直径以满足强度的要求。 表 3塞杆直径系列 活塞杆直径系列 / 23484、 5、 6、 8、 10、 12、 16、 18、 20、 22、 25、 28、 32、 36、 40、45、 50、 56、 63、 70、 80、 90、 100、 110、 125、 140、 160、180、 200、 220、 250、 280、 320、 360 所以取 d=45 活塞宽度 B 的确定 活塞的宽度 B 一般取 B =（ D 即 B =（ 50=（ 30 B =35 缸体长度的确定 液压缸缸体内部的长度应等于活塞的 行程与活塞宽度的和。缸体外部尺寸还要考虑到两端端盖的厚度，一般液压缸缸体的长度不应大于缸体内径 D 的 20。 即：缸体内部长度 233 缸筒壁厚的计算 在中、低压系统中，液压缸的壁厚基本上由结构和工艺上的要求确定，壁厚通常都能满足强度要求，一般不需要计算。但是，当液压缸的工作压力较高和缸筒内径较大 时，必须进行强度校核。 当 时，称为薄壁缸筒，按材料力学薄壁圆筒公式计算，计算公式为 式（ 3 式中，缸筒内最高压力； 缸筒材料的许用压力。 = /b n, b为材料的抗拉强度， n 为安全系数，当 时，一般取 5n 。 当 0 0 时 ,按式（ 3算 m a x m a 3 3 (该设计采用无缝钢管 ) 式（ 3 根据 缸径查手册预取 =30 此时 300 . 0 8 0 . 1 0 7 0 . 3280D 最高允许压力一般是额定压力的 ，根据给定参数 7P ，所以： =100 110无缝钢管），取 =100其壁厚按公式（ 3算为 m a x m a . 5 5 0 5 . 62 . 3 3 2 . 3 1 0 0 - 3 1 8pD 满足要求，就取壁厚为 6 四、元件选型和设计 液压系统的组成元件包括标准元件和专用元件。在满足系统性能要求的前提 下，应尽量选用现有的标准液压元件，不得已时才自行设计液压元件。 （ 1）液压泵的选择 （ 2）其他液压元件的选择 液压阀及过滤器的选择 油管的选择 油箱容积的确定 存在问题及解决措施 本课题研究的重点在于该液压系统的总体设计。难点在于各种液压回路的计算与校核。 选择液压元件时一般应考虑一下问题： 应用要求，如主机的类型、原动机的特性、环境情况、安装型式及外形连接尺寸、货源情况及维修要求等。 系统要求，如压力和流量的大小、工作介质的种类、循环周期、操纵控制方式、冲击振动 情况等。 经济性问题，如使用量，购置及更换成本，货源情况。 应尽量采用标准化、通用化及货源条件较好的产品，便于互换和维护。 在设计过程中，由于找到的相关资料比较匮乏，导致在设计计算过程中常常会发生卡克现象，故在后期的设计过程中还需查阅参考更多的资料。 后期工作安排 接下来，我将继续学习轧机液压升降台设计方面的知识，按计划继续完成设计。根据设计需要设计液压系统并撰写论文，完成所需 件图。 本次毕业设计的主要内容与相应的时间安排如下： 第 9 周 进行液压缸的结构设计 第 10 11 周 选定液压阀并根据压力进行调整 第 12 14 周 用 出完成轧机液压升降台液压系统的总体设计 指导教师签字： 年 月 日 开题报告 题目： 轧机液压升降台设计 1 毕业设计（论文）综述（ 题目背景、研究意义及国内外相关研究 情况） 目背景 大型轧机升降台，目前多采用传统的“垂锤平衡，曲柄连杆机构驱动”的结构型式。此类升降台因其重锤惯性大，相应的机械传动、紧固装置容易受损，故设备故障多、维修费用高、管理工作量大、年停机时间长。研究新型的液压升降台取代传统的结构型式已成为一种发展趋势 究意义 该选题以轧机液压升降台液压系统为设计对象，紧密结合机械设计制造及自动化专业的相关基础技术和专业技术，对 于锻炼学生综合应用液压传动、机械制造工程、机械设计、机械 内外相关研究情况 最早的轧机出现在 14世纪的欧洲， 1480年意大利人达芬奇 (设计出轧机的草图。 1553年法国人布律利埃 (制出金和银的板材，用以制造钱币。此后，西班牙、比利时和英国相继出现了轧机。 1766年英国有了顺列式的小型轧机，至 19世纪中叶，第一台可逆式轧机在英国投产，并轧出了船用板材。 1838年建 成了带活套 (见活套轧制 )的二列式线材轧机 (见横列式轧机 )。 1848年德国发明了万能轧机， 1853年美国开始应用三辊式型材轧机，并用蒸汽机传动升降台，实现了升降动作的机械化。接着美国又出现了三辊式劳特轧机 (见厚板轧机 )， 1859年建造了第一台连续式轧机， 1862年英国人贝德森 (G 得了平辊立辊交替配置的连续式线材轧机 (见平立交替精轧机组 )的专利。轧制型材的带立辊的万能轧机是 1872年问世的， 20世纪初期建造了半连续式带钢轧机。 20世纪 60年代以来各类轧机在设计、研究和制造方面取得了很大进展，并 朝着连续化、自动化、高速化和专业化的方向发展，相继出现了轧制速度高达每秒钟 130连续式的冷、热带钢轧机、宽度为 5500型钢轧机 (见 以及连续轧管机组等一系列先进设备，并在液压技术、电子计算机技术和各种测试仪表的应用以及轧制产品的实物质量和内部性能的控制等方面都有许多突破，使得轧机所用原料单重不断增大，产品的质量和产量不断提高，轧制的品种与规格日益增多。 中国于 1871年在福州船政局所属拉铁厂首先应用轧机，用以轧制厚度为 156 120钢。 1890年湖北汉冶萍公司汉阳铁厂装有宽为 2450列式三机架二辊轨梁轧机以及 35000着钢铁工业的不断发展和科学技术的日益进步，中国已有用来生产钢板、钢管、 型钢和线材的多种类型的现代化轧机。 2 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 究的主要内容 冶金工业中，三锟轧机前后没有升降台，用来升降和输送轧件，升降台的升降机构多采用曲柄连杆式或者偏心轮式机械驱动机构，这类机构安置在轧机前后的地坑中，工作条件恶劣，使用 、维护、修理困难，装机机构庞大，耗能，工作中存在冲击，平稳性及可靠性差，故障处理时间长。 液压升降台具有重量轻，结构合理，使用方便等特点。完成轧机液压升降台的齿轮齿条液压缸、升降台、轧机轧辊等关键功能装置的设计。 主要技术参数：压力 7量 150L/需驱动电机功率 30降重量 18t；升降高度 488降一次时间 及工作原理的分析说明。 择 设计开发工具，完成轧 机液压升降台液压系统的总体设计。 成轧机液压升降台的齿轮齿条液压缸、升降台、轧机轧辊等关键功能装置的设计。 究的方案 机升降台结构设计：阅读有关文献，根据现有的 升降台 尺寸进行类比设计。 机升降台液压系统设计：收集资料阅读熟悉轧机液压升降台的原理结构，根据设计参数和技术要求拟定设计方案，确定 液压 泵的类型及调速方式，通过使用相关设计手册来计算液压系统各项参数和选择执行元件与液压元件，通过对常用液压基本回路的比较分析后确定液压系统原理图 。 3 轧机液压升降台设计的重点及难点 究重点及难点 本课题研究的重点是： 轧机液压升降台液压系统工作原理图的设计和 轧机液压升降台液压系统的总体设计。 本课题研究的难点是：使用环境恶劣，对液压系统的要求比较高，可靠性要求高。轧机液压系统的计算。 期进行的工作 前期除已查阅各类资料对 轧机升降台及其其液压系统有了初步的认知和了解， 结合各个参考资料的基础上完成开题报告。 还加强了对机械制图和 训练，即便后期制图的顺利进行。 4 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写 ） 1 周：熟悉课题，完成关于轧机液压升降台文献综述，翻译外文资料； 2 3 周： 熟悉升降台液压系统原理图，准备开题答辩； 4 5 周：进行液压传动系统的设计计算； 6 周： 制定液压系统的基本方案； 7 8 周：确定液压系统的主要参数； 9 周：确定液压缸主要零件结构，材料及技术要求，准备中期答辩； 10 11 周：完善整个轧机液压升降台设计； 12 13 周：完成装配图的绘制； 14 15 周：完成零件图的绘制； 16 17 周：对所有图纸进行校核； 18 周： 编写设计说明书，所有资料提请指导教师检查， 准备毕业答辩。 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 所在系审查意见 系主管领导： 年 月 日 参考文献 1 王裕清 ,韩 成石 M1997. 2 张利平 00 例 M3 韩桂华 M4 李硕卫 ,张国贤 术 的发展现状 J. 机械工程师 5 郭丽颖 J. 煤矿机械 6 董传军 ,杨延水 ,刘艳霞 J. 制造技术与基础 7 王建军 J. 液压与 气动 8 周晓君 ,袁辉 J. 液压与气动 9 隋文臣 J. 煤矿机械 10 许福玲 ,陈尧明 3 版 )M2007. 11 李振军，刘建英 M机械工业出版社 01 12 张四聪 , 许睦旬 M. 西安交通大学出版社 13王文斌 M2009. 14陈启松 M， 上海科学技术出版社 15周世昌 M2003， 816 . K. 17 . of a 00418 P. of 1981. 19 本科毕业设计 (论文 ) 题目：轧机液压升降台设计 I 轧机液压升降台设计 摘 要 轧钢生产在国民经济中所起的作用是十分显著的。轧机液压升降台具有重量轻，结构合理，使用方便的特点，因此研究新型的液压升降台取代传统的结构形式已成为一种发展趋势。 轧机液压升降台是用于升降和输送轧件，本文主要对轧机液压升降台液压系统设计，包括液压系统的拟定，齿轮齿条油缸的设计，液压站的设计。针对液压升降台的液压系统和升降台进行了具体的设计，并根据系统压力、流量选择了液压元件。设计能够满足轧机升降台的工作要求。 关 键词： 轧机液压升降台 ； 齿轮齿条油缸 ； 液压系统 o of to a is on of of of to of in to of he 要符号表 缸筒内径D 缸筒外径1D 液压缸的额定压力 材料的许用应力 液压缸的负载效率 液压缸的总效率 液压缸的供油压力p 法兰受力总合力F 缸筒材料的弹性模量E 法兰厚度h 密封环内径d 录 1 绪论 . 1 题背景及意义 . 1 内外研究现况 . 1 机液压升降台概述 . 2 论文研究的主要内容 . 2 2 轧机液压升降台整体方案的拟定 . 4 计要求 . 4 要技术参数 . 4 务要求 . 4 动方案拟定 . 4 降机构方案拟定 . 4 体方案确定 . 5 3 轧机升降台液压系统的设计 . 6 压系统方案拟定 . 6 压系统原理图的设计 . 6 作原理分析 . 6 压元件的 计算和选择 . 8 泵的选择 . 8 制阀的选择 . 9 管内径的确定 . 9 箱容量计算和油箱散热面积的确定 . 10 力系统性能的验算 . 10 统的压力损失验算 . 10 压系统发热量的计算 . 11 4 齿轮齿条液压缸 . 13 计主要技术参数 . 13 轮齿条液压缸尺寸及结构设计 . 13 齿轮齿条油缸的工作原理 . 13 压缸的效率 . 13 压缸缸径的计算 . 13 塞宽度 B 的确定 . 14 体长度的确定 . 14 筒壁厚的计算 . 15 塞杆强度和液压缸稳定性计算 . 15 筒壁厚的验算 . 17 筒的加工要求 . 19 兰设计 . 19 缸筒端部）法兰连接螺栓的强度计算 . 20 V 封件的选用 . 22 5 升降台及轧辊的设计 . 24 降台的设计 . 24 降机构设计 . 24 降平台设计 . 27 架 . 27 辊的设计 . 28 材 . 28 辊尺寸设计 . 28 6 液压站的设计 . 29 压油箱的设计 . 30 压泵组的结构设计 . 32 总 结 . 33 参考文献 . 34 致 谢 . 35 毕业设计（论文）知识产权声明 .未定义书签。 毕业设计（论文）独创性声明 .未定义书签。 1 1 绪论 题背景及意义 大型轧机升降台，目前多采用传统的 “垂锤平衡，曲柄连杆机构驱动 ”的结构型式。此类升降台因其重锤惯性大，相应的机械传动、紧固装置容易受损，故设备故障多、维修费用高、管理工作量大、年停机时间长。研究新型的液压升降台取代传统的结构型式已成为一种发展趋势。 液压传动技术应用领域几乎遍及国民经济各工业部门。该选题以轧机液压升降台液压系统为设计对象，紧密结合机械设计制造及自动化专业的 相关基础技术和专业技术，对于锻炼学生综合应用液压传动、机械制造工程、机械设计、机械 基本专业知识解决工程实际问题的能力以及独立工作的能力具有积极的促进作用。 内外研究现况 最早的轧机出现在 14 世纪的欧洲， 1480 年意大利人达 芬奇 (设计出轧机的草图。 1553 年法国人布律利埃 (制出金和银的板材，用以制造钱币。此后，西班牙、比利时和英国相继出现了轧机。 1766 年英国有了顺列式的小型轧机，至 19 世纪中叶，第一台可逆式轧机在英国投产，并轧出了船 用板材。 1838 年建成了带活套的二列式线材轧机。 1848 年德国发明了万能轧机， 1853 年美国开始应用三辊式型材轧机，并用蒸汽机传动升降台，实现了升降动作的机械化。接着美国又出现了三辊式劳特轧机， 1859 年建造了第一台连续式轧机， 1862 年英国人贝德森 (G 得了平辊立辊交替配置的连续式线材轧机的专利。轧制型材的带立辊的万能轧机是 1872年问世的， 20世纪初期建造了半连续式带钢轧机。 20世纪 60年代以来各类轧机在设计、研究和制造方面取得了很大进展，并朝着连续化、自动化、高速化和专业化的方向发展， 相继出现了轧制速度高达每秒钟 130m 的各种类型的线材轧机、全连续式的冷、热带钢轧机、宽度为 5500厚板轧机和连续式 H 型钢轧机以及连续轧管机组等一系列先进设备，并在液压技术、电子计算机技术和各种测试仪表的应用以及轧制产品的实物质量和内部性能的控制等方面都有许多突破，使得轧机所用原 2 料单重不断增大，产品的质量和产量不断提高，轧制的品种与规格日益增 多。中国于 1871 年在福州船政局所属拉铁厂首先应用轧机，用以轧制厚度为 156 120方、圆钢。 1890 年湖北汉冶萍公司汉阳铁厂装有宽为 2450用蒸汽机拖动的二辊中板轧机、横列式三机架二辊轨梁轧机以及350300小型轧机。随着钢铁工业的不断发展和科学技术的日益进步，中国已有用来生产钢板、钢管、型钢和线材的多种类型的现代化轧机。 机液压升降台概述 轧机升降台的升降机构采用了液压传动。 传统 升降台由齿轮齿条液压缸、重锤、升降台、轧辊等组成。齿轮齿条液压缸 1 通过齿轮轴直接驱动升降台 3的升降机构，重锤 2 用来平衡机构，平衡装置在升降台处于中间位置时保持平衡状态，当升降台上升至上部位 置时呈欠平衡状态，升降台处在下部位置时属于过平衡状态，这种平衡条件利于液压系统设计和合理利用率 ，如图 示。 图 轧机液压升降台结构示意 论文研究的主要内容 冶金工业中，三锟轧机前后设有升降台，用来升降和输送轧件，升降台的升降机构多采用曲柄连杆式或者偏心轮式机械驱动机构，这类机构安置在轧机前后的地坑中，工作条件恶劣，使用、维护、修理困难，装机机构庞大，耗能，工作中存在冲击，平稳性及可靠性差，故障处理时间长。 液压升降台具有重量轻，结构合理，使用方便等特点。完成 轧机液压升降台的齿轮齿条液压缸、升降台、轧机轧辊等关键功能装置的设计。 主要技术参数：压力 7流量 150 所需驱动电机功率 301、齿轮齿条液压缸 2、重锤 3、升降台 4、轧机轧辊 5、连杆 6、顶杆 3 升降重量 18t ；升降高度 488升降一次时间 4 2 轧机液压升降台整体方案的拟定 计要求 主要技术参数 压力 7流量 150 所需驱动电机功率 30 升降重量 18t ，升降高度 488升降一次时间 任务要求 （ 1） 完成轧机液压升降台液压系统工作原理图的设计，以及工作原理的分析说明。 （ 2） 选择 设计开发工具，完成轧 机液压升降台液压系统的总体设计。 （ 3） 完成轧机液压升降台的齿轮齿条液压缸、升降台、轧机轧辊等关键功能装置的设计。 动方案拟定 根据设计要求本次设计的升降台为液压式，即采用液压驱动。考虑到升降台工作时为小角度的摆动，因此可采用摆动油缸驱动。 降机构方案拟定 大型轧机升降台，目前多采用传统的 “垂锤平衡，曲柄连杆机构驱动 ”的结构型式。此类升降台因其重锤惯性大，相应的机械传动、紧固装置容易受损，故设备故障多、维修费用高、管理工作量大、年停机时间长。为克服这些不足取消平衡用的重锤，采用 摆动油缸直接驱动双摇杆机构实现升降台的升降，升降机构示意图如图 示： 5 图 升降机构示意图 体方案确定 冶金工业中使用的三辊轧机前后都有升降台，用于升降和输送轧件。轧机升降台的升降机构采用了液压传动。该升降台由齿轮齿条液压缸、重锤、升降台、轧辊等组成。齿轮齿条液压缸 1通过齿轮轴直接驱动升降台 3的升降机构，重锤 2 用来平衡机构，平衡装置在升降台处于中间位置时保持平衡状态，当升降台上升至上部位置时呈欠平衡状态，升降台处在下部位置时属于过平衡状态，这种平衡条件利于液压系统设计和合理利用率。 其结构示意图如图 示： 图 轧机液压升降台结构示意图 6 3 轧机升降台液压系统的设计 压系统方案拟定 压系统原理图的设计 系统的油源为两台同规格定量泵 001和泵 002，一台为工作泵，一台为备用泵；两泵出口并联有起安全保护作用的先导式溢流阀 003和阀 004，泵的出口设有防止油液倒灌的单向阀 005 和阀 006。执行器为齿轮齿条式液压缸 014，升降台工作过程中，在平衡装置作用下，液压缸的工作压力是变化的，升降台下降或上升，都经过一个加速或减速过程，升降台再到达中间位置前加速， 过了中间位置减速，对应于加速过程，液压缸的工作压力较低甚至负压；而减速过程，液压缸工作压力为正值，为溢流阀的设定压力；从液压系统回路效率、功率利用有理情况以及升降台对速度平稳性要求不高等条件考虑，系统采用单向调速阀 8 的旁路节流调速方式。液压缸 014 的运动方向由 Y 型滑阀机能的三位四通电液换向阀 011 控制，并通过两个液控单向阀 012和阀 013实现锁定，以保证升降台再任意位置可靠停留，换向可靠；蓄能器 010 再系统中起蓄能补油与缓冲作用。压力继电器 009为二位二通电磁换向阀 007的法新装置。拟定原理图如图 示 作原理分析 （ 1） 升降台上升（液压缸右行）电磁铁 1电使三位四通电液换向阀011 切换至左位，液压泵 001 的压力油经单向阀 005、发 011 和液控单向阀 012进入液压缸 014 左腔，同时反向导通液控单向阀 013，液压缸右腔阀经阀 013，和阀 011回油，液压缸右行带动升降台快速上升，蓄能器 010可向液压缸补油，如出现负值负载（超越负载），邮箱可直接进行补油。升降台过了中间位置后，随着负载增加，当系统压力增值力继电器 009 的设定值时发信，电磁铁 3电，二位二通电磁换向阀 007 切换至下 位，液压缸继续右行，此时系统处于高压，至升降台到达上端位置，行程开关发出信号，使电磁铁 1电，换向阀011 复制中位，升降台锁定在上端位置。 7 图 液压系统原理图 001、 002、液压泵 003、 004、先导溢流阀 005、 006、单向阀 007、二位二通电磁换向阀 008、调速阀 009、压力继电器 010、蓄能器 011、三位四通电磁换向阀 012、 013、液控单向阀 014、齿轮齿条液压缸 （ 2） 升降台下降（液压缸左行）当电磁铁 2电时，换向阀 011 切换至右位，液压泵 001 的压力油经单向阀 005、阀 011 和液控单向阀 013 进入液压缸 014右腔，同时反向导通液控单向阀 012，液压缸左腔回油，液压缸带动升降 8 台下降。升降台升降过程中的速度由单向调速阀 008 的开度间接决定（即缸的速度与调速阀开度大小成反比），系统最高工作压力由溢流阀 003 限定。 （ 3） 当所有电磁铁全部断电时，液压泵 001 输出的油液一部分经二位二通换向阀 7 和调速阀排回油箱，另一部分挤入蓄能器，系统处于低压状态，液压缸两腔闭锁，从而升降台停留在任意位置。 （ 4） 技术特点 ： 1）升降台的整体重量轻，功率利用合理。 2）与 常用的偏心轮式机械驱动升降台比较，结构简单，操作方便，运行可靠，造价低廉，液压元件更容易、方便，并有利于缩短维修时间。 3）为了提高液压系统乃至升降台的可靠性，油源采用了冗余结构（双泵中，一台工作，一台备用）。 4）液压系统采用旁路节流调速方式，液压泵的共有压力跟随负载变化，有利于节能。系统采用了蓄能器，有利于向液压缸补油和缓冲。 5）液压系统采用液压站结构形式并安置在平台上，通过油管与工作机构连接，大大改善了工作环境，便于使用、维护、管理。 6）齿轮齿条液压缸采用开沟槽缓冲装置，工作台工作平稳、无冲击，避 免了机械升降机构由于冲击而造成的较高的故障率，提高了生产效率；缸的两端没有可调定位机构，能方便地调节液压缸形成，确定升降台的摆动幅度，从而方便地调整升降台的上下极限位置。 压元件的计算和选择 油泵的选择 （ 1） 油泵工作压力的确定 油泵工作压力为： 由于在轧机液压系统中 ,压力所经过的阀的数量不多多 ,故压力损失 P 不大 ,参照 表 1取 P=动油缸最大工作压力 P 可根据表 为 是油缸工作压力即为： M P 所选油泵的额定工作压力应为： M P 额（ 2） 油泵流量的确定 油泵流量为： m i a x （ 选用的油泵为 8B 双联叶片油泵 9 （ 3） 油泵电机功率的确定 01071060666 选用的电机为 机 控制阀的选择 根据本系统的工作压力和通过该阀的最大流量分别选择各种阀。轧机液压升降台选用的标准原件列于表 。 表 轧机液压升降台液压系统控制阀 代号 原件名称 型号 额定流量（ L/ 工作压力范围（ 1 3/4溢流阀 00 7 2 1 4/1 溢流阀 50 7 3 1/4二位二通电磁阀 24 22 14 4 3/4单向阀 00 35 5 1 4/1 三位四通电液阀 34 190 21 6 1 4/1 单向节流阀 90 21 7 液控单向阀 90 21 油管内径的确定 (1) 大泵吸油管内径计算 油管内径可按式 算 允 （ 已知大泵流量为 165 吸油管允许流速允1.5 取允V=则 : 实际选取内径为 50 毫米的 2有缝钢管。 （ 2） 小泵吸油管内径计算 已知小泵流量为 48 取吸油管允许流速为允V=1.5 则： 10 实际选取内径为 32411有缝钢管。 （ 3） 大泵压油管内径计算 取压油管允许流速为允V=s，则： 1 6 实际选取内径为 32411有缝钢管。 （ 4） 小泵压油管内径计算 实际选取内径为 2043有缝钢管 。 油箱容量计算和油箱散热面积的确定 油箱容量可按中压系统计算即： 2 51 6 5565 力系统性能的验算 系统的压力损失验算 （ 1） 局部压力损失计算 局部压力损失主要是流经各控制阀的压力损失叠加。即： 121 额额局（ 其中额P可由表 取。由于阀 11V 与阀101011 ，所以仅取 10P 计算即可。于是： 11 表 注射阶段系统的压力损失计算 代号 6 4 7 165 50 190 100 190 P 局（ 2） 沿程损失计算 进油管长 过流量 Q=150 2.5 10 33 。选用 20 号机油，机器正常运转后油的运动粘度 52 ，油的重度39000 。管子内径 2 。则： 管内流速： V =32 （ 雷诺数： R 故为紊流。沿程损失沿P可按下式计算： 沿P= e （ 总的压力损失 0 6 沿局总故能满足要求。 液压系统发热量的计算 液压系统产生的热量，主要包括油泵（或油马达）的功率损失所产生的热量 1H 、溢流阀的溢流损失所产生的热量 2H 以及液流通过各控制阀及管道的压力损失等所产生的热量3H。一般只粗略计算前两项所产生的热量。 液压系统发热量计算如表 示。 由表 机在整 个动作循环中，系统的发热量是变化的，一般按平 12 均发热量来计算。即： 经计算复合要求 13 4 齿轮齿条液压缸 计主要技术参数 主要技术参数：压力 7流量 150 所需驱动电机功率 30升降重量 18t ；升降高度 488升降一次时间 轮齿条液压缸尺寸及结构设计 液齿轮齿条油缸的工作原理 齿轮齿条摆动液压缸 (即旋转液压缸 )的原理是将液压缸的往复运动通过齿条带动齿轮 ,转化成 齿轮轴的正反向摆动旋转 ,同时将往复缸的推力转化。其主要是由齿轮，齿形活塞杆，齿轮齿条箱体和两个当作用缸套组成。 液压缸的效率 油缸的效率 由以下三种效率组成： A. 机械效率m，由各运动件摩擦损失所造成，在额定压力下，通常可取9.0m B. 容器效率v，由各密封件泄露所造成，通常容积效率v为： 装弹性体密封圈时 1v装活塞环时 98.0vC. 作用力效率d，由出油口背压所产生的反作用力而造成。 一般取 9.0d所以 9.0m1v9.0d总效率为 。 液压缸缸径的计算 内径 D 可按下列公式初步计算： 14 液压缸的负载为推力 4601 （ 式中 01F液压缸实际使用推力 75000 N ； 液压缸的负载效率，一般取 07； 液压缸的总效率，一般取 ；计算 ； P 液压缸的供油压力，一般为系统压力 本次设计中液压缸已知系统压力 ； 根据式 （ 得到内径： 查缸筒内径系列 / 2348以取为 160表 筒内径 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 320 400 500 630 活塞杆外径 d ： 齿轮齿条油缸的正转和反转的速度一样，这里我们选取最大的活塞杆的直径以满足强度的要求。 表 塞杆直径系列 活 塞 杆 直 径 系 列/( 23484、 5、 6、 8、 10、 12、 16、 18、 20、 22、 25、 28、 32、 36、 40、 45、 50、 56、 63、 70、 80、 90、 100、 110、 125、 140、 160、 180、 200、 220、 250、 280、 320、 360 所以取 00 活塞宽度 B 的确定 活塞的宽度 B 一般取 即 6 取 00 缸体长度的确定 液压缸缸体内部的长度应等于活塞的行程与活塞宽度的和。缸体外部尺寸还要考虑到两端端盖的厚度，一般液压缸缸体的长度不应大于缸体内径 D 的20。 15 即：缸体内部长度 233缸筒壁厚的计算 在中、低压系统中，液压缸的壁厚基本上由结构和工艺上的要求确定，壁厚通常都能满足强度要求，一般不需要计算。但是，当液压缸的工作压力较高和缸筒内径较大时，必须进行强度校核。 当 时，称为薄壁缸筒，按材料力学薄壁圆筒公 式计算，计算公式为 2 （ 式中，筒内最高压力； 缸筒材料的许用压力。 , b为材料的抗拉强度， 时，一般取 5n 。 当 D时 ,按式（ 算 m (该设计采用无缝钢管 ) ( 根据缸径查手册预取 30 此时 D最高允许压力一般是额定压力的 ，根据给定参数 ，所以： 7m a x 00 （无缝钢管），取 ，其壁厚按公式（ 算为 m a xm a x 满足要求，就取壁厚为 10 活塞杆强度和液压缸稳定性计算 活塞杆的直径 d 按下式进行校核 16 式中， F 为活塞杆上的作用力 ； 为活塞杆材料的许用应力， ,n 一般取 4 满足要求 活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的力 F 不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载 以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。 值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。若活塞杆的长径比 10杆件承受压负载时，则必须进行液压缸稳定性校核。活塞杆稳定性的校核依下式进行 中，般取 42 时 22JF l kl r m i时 21 ( )式中， l 为安装长度，其值与安装方式有关，见表 活塞杆横截面最小回转半径， ； m 为柔性系数，其值见表 i 为由液压缸支撑方式决定的末端系数，其值见表 E 为活塞杆材料的弹性模量，对钢取2111006.2 ；为活塞杆横截面惯 性矩； A 为活塞杆横截面积； f 为由材料强度决定的实验值， 为系数，具体数值见表 0缸已经足够稳定，不需要进行校核。 17 表 压缸支承方式和末端系数 i 的值 支承方式 支承 说明 末端系数 i 一端自由一端固定 1/4两端铰接 1 一端铰接一端固定 2 两端固定 4 表 4.4 . 的值 材料 28 /10 m 铸铁 ，此缸已经足够稳定，不需要进行稳定性校核。 缸筒壁厚的验算 下面从以下三个方面进行缸筒壁厚的验算： A 液压缸的额定压力证工作安全： M p （ 根据式（ 到： M p 18 显然，额定油压 ，满足条件； B 为了避免缸筒在工作时发生塑性变形，液压缸的额定压力 lo （ 先根据式（ 到： M p 再将得到结果带入（ 到： M p aM p aM p 显然，满足条件； C 耐压试验压力 是液压缸在检查质量时需承受的试验压力。在规定的时间内，液压缸在此压力 ，全部零件不得有破坏或永久变形等异常现象。 各国规范多数规定 : 当额定压力 6时 为了确保液压 缸安全的使用，缸筒的爆裂压力 大于耐压试验压力 M p l o （ 因为查表已知 96，根据式（ 到： 至于耐压试验压力应为： M p 因为爆裂压力远大于耐压试验压力，所以完全满足条件。 以上所用公式中各量的意义解释如下： 式中 : D
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