毕业设计（论文）-SYYZ792铜连铸连轧机（轧机部分）液压系统设计.doc

目 录摘要1关键词11 前言11.1 课题来源和背景11.2 国内外铜杆连铸连扎的发展和研究21.3 主要的研究的内容和方法42 设计任务、要求及方案设计52.1 设计任务52.2 系统的性能和要求52.3 整体方案设计53 液压系统的设计和计算73.1 负载分析73.2 液压系统方案设计83.3 液压缸主要参数的确定143.4 液压元件的选择174 液压辅助元件的选择204.1 过滤器204.2 油管及管接头224.3 油箱的计算234.4 压力表及附件245 导辊液压缸的设计245.1 液压缸主要参数245.2 液压缸的结构设计255.3 活塞杆设计和强度的计算255.4 液压缸缸体的计算265.5 液压缸主要零件的结构、材料及技术要求276 液压系统性能的计算296.1 回路压力损失306.2 液压系统的发热温升计算337 结论28参考文献29致谢30附录31SYYZ792铜连铸连轧机（轧机部分）液压系统设计 摘 要：本文主要讲述了SYYZ792铜连铸连轧机（轧机部分）液压系统设计，由于该系统配置有液位液温器、电磁阀、溢流阀、安全阀等，因此可对系统的油液温度、系统压力等实现远程监控，其结构设计紧凑、操作方便、性能可靠、节约能源是SYYZ792铜连铸连轧机（轧机部分）液压系统设计。其主要特点是：采用电磁阀与电器控制系统进行顺序控制，与中央控制系统兼容，自动化程度高。关键词：液压元件；执行机构；系统压力；控制器Design in the Hydraulic System of Rolling Mill for “SYYZ792 Coppery CC-CR MillAbstract: This paper mainly related SYYZ792 copper casting even mill (rolling mill part) hydraulic system design, because the system configuration has liquid level liquid WenQi, solenoid valve and relief valve and relief valve and so on, thus to the system, the system pressure oil temperature and to realize the remote monitoring, the structure design is compact, easy to operate, reliable performance, save the energy is SYYZ792 copper casting even mill (rolling mill part) hydraulic system design. Its main characteristic is: by electromagnetic valve and electric control system of sequence control, and the central control system compatible, a high degree of automation.Key words: hydraulic element；actuating mechanism；system pressure；controller1前言1.1 课题的来源和背景中国铜加工工业在国民经济稳定、持续发展的推动下，特别是“十一五”期间发展迅速，已成为世界上重要的铜材生产、消费和国际贸易大国，产量已连续四年居世界第一位，铜加工的品种不断增加、产品质量逐步提高、技术创新活跃、国产铜加工技术装备正在发挥重要作用，现代铜加工工业体系已初步建立，但是中国铜加工工业大而不强、技术经济指标不够先进、企业规模不大、技术水平和装备先进与落后并存等弊端急待改变。中国铜加工工业所面临的最大问题是中国铜资源短缺、铜价不断推高，对此中国铜加工工业将不断通过技术创新、发展短流程、节能、减排、自动化、连续化生产工艺，特别是发展利用再生铜资源直接生产铜加工材技术，以确保中国铜加工工业持续、稳定的发展1。以液压技术应用为基础的铜连铸连扎机的发展给中国铜加工工业持续、稳定的发展带来了曙光，也成为以后铜加工工业发展的一个主要方向。其结构主要是由立式熔化炉、保温炉、浇铸流槽、轧机、和绕杆机等部分组成（如图1所示）。1-立式熔化炉；2-熔化炉加料装置；3-保温炉；4-浇铸流槽；5-中间包；6-剪切机及切头处理器；7-轧机；8-冷却清洗管；9-绕杆机图1 连铸连扎整体外观草图Fig l Continuous casting even pierced the overall appearance sketch1.2 国内外铜连铸连扎的发展和研究20世纪80年代，随着世界有色金属冶炼铸造技术的发展，国内相继引进了多条铜连铸连轧生产线。 目前，除少数生产线因管理和经营不善停产外，大部分都还在正常运转。连铸连轧生产技术的引进推动了我国铜线杆生产的发展和技术革新。但由于历史局限性，这些生产线产能普遍偏低，另外，在引进这些设备的同时，没有配套引进过程检测技术，致使生产的铜杆在性能、质量上波动较大。总的来说，这些生产线铸坯规格普遍偏小，总变形率小，致使产能上不去，能耗降不下来，产品质量也欠佳。 近年来，借着资产重组和异地搬迁的机会，这些生产线都得到了不同程度的改进和完善。从20世纪90年代开始，我国电线电缆行业迅速发展，铜线杆的需求急剧增长。据中国有色金属工业信息中心统计，1999年，我国圆铜杆的实际产量仅为40万吨，而消费量为65万吨左右，缺口大部分从国外进口。另外随着电磁线、通讯电缆及其他特种用途电线电缆的迅速发展，多线多模高速拉丝机的出现，对铜杆的要求越来越高。小规格铸坯生产的铜杆越来越不能满足要求。于是在20世纪末，我国又先后引进或搬迁改造了多条连铸连轧生产线。 这些生产线装备水平高，生产规模大，具有能耗低、工艺过程连续、计算机监控程度高、产品质量优良稳定等特点，代表着当今世界先进的“SCR”和“CONTIORD”光亮铜杆生产技术。同步引进的SPECTROLAB大型多通道光谱分析仪、在线涡流探伤仪等设备，为保证生产优质低氧光亮铜杆提供了更加迅速、准确的检测手段。它们依赖先进的工艺装备、较高的生产效率、低能耗和优良的产品质量赢得了市场，取得了显著的经济效益，其产品不但满足了国内市场，而且还出口世界各地。 目前，我国铜杆的总加工能力已有280万300万吨，是需求量的3倍左右。对现有生产线来讲，提高设备的使用率，提高产品质量，降低生产成本是在竞争中取得有利地位的根本保证。 国产连铸连轧生产装备自20世纪80年代我国建成自行设计、制造的第一条铜线杆连铸连轧生产线以来，至今已有10余条年产几万吨级的国产铜连铸连轧生产线投放市场。这些生产线设备投资较低，生产成本也大大降低。但由于行业的开发能力、技术设计力量还很薄弱，应用高新技术、在线检测手段也比较缺乏，设备制造的内在精度和外部质量与先进国家的技术水平还有相当差距。具体体现在以下几个方面：（1）竖炉的制造和控制还不成熟，生产线多配套反射炉，各炉次成本和氧含量不均匀，即使是同一炉次，也很难保证成分和氧含量始终均一，连铸连轧工艺的质量稳定、性能均一和节能等特点很难得到充分体现；（2）缺乏在线质量检测与控制的装备和手段；（3）计算机过程监控技术还不完善；（4）缺少完备的辅助设备，再加上设备制造精度低，可靠性差；（5）单机产能偏低，规格效益得不到体现。 与引进生产线相比，目前国产生产线产品质量普遍偏低，主要面向低端市场。面对铜线杆后续加工对铜杆质量要求的不断提高，国外技术的不断进步，国内同行只有抓紧研制，迎头赶上，才能在未来的竞争中取得优势。 铜杆连铸连轧的发展随着电气方面的不断发展，对铜导线的质量要求越来越高，为了获得优质的光亮铜杆，国内外设备制造厂家和铜线杆生产厂家均在生产工艺、装机水平、质量检测和管理方面作了大量工作，如增设自动化装置，提高对工艺过程的监控，改进设备并采用电脑管理，以提高质量，降低成本。另外，SCR生产线还采用了以下新技术：采用双叉加料系统，不冲击炉壁，布料均匀，进一步提高炉子热效率（使炉子能耗降低10）；铸机钢带采用双向张紧装置，提高钢带使用寿命。CONTIROD生产线液位自动控制采用更先进的EMLI电磁传感器，比传统的光学传感器更精确可靠；轧机分粗、中、精三组，中轧与精轧间设光电控制活套，实现无张力轧制，中轧与精轧间设冷却管，降低精轧温度，改善拉丝加工性能。 市场在发展，随着市场需求的增大，对铜杆质量要求的提高，以及全球电线电缆行业规模化、经济化生产的发展趋势，连铸连轧法在我国铜杆生产中的应用将会越来越广2。1.3 主要的研究的内容和方法1.3.1 对成型机工况进行分析在对产品成型机床进行设计时，首先对其具体的工况进行分析，要特别注意其工况是否有特殊要求。在充分了解工况后再进行产品设计。1.3.2 对轧机进行运动学和液压静力学分析只有要对机床在实际的运动动作和轨迹，工作时候液压缸运动的各个过程进行分析后才能确定其动力的大小，传动方式。1.3.3 对机床进行总体布局设计在机床总体设计的时候，要充分利用空间，使其结构紧凑。1.3.4 对液压系统进行设计对系统进行设计的时候，要对其进行优化，要求液体系统有较高的传动效率，使其能量损失最小。2 设计任务、要求及方案设计2.1 设计任务(1) 对轧机的液压系统进行设计和优化(2) 对轧机及其部件进行结构设计(3) 对轧机的各零件进行计算、设计和校核(4) 绘制出整套零部件的工程图和装配图(5) 编写设计说明书2.2 系统的性能与技术要求技术要求：能实现执行元件的快速进给、快速退回等动作；操作简单维修方便。运动平稳协调，能满足动力要求，保证工作精度。满足结构设计符合相关的标准和规范，满足强度、刚度、耐磨加工工和经济性要求。主要参数：(1) 轧机导辊液压缸行程100mm(2) 轧机防护盖液压缸行程350mm (3) 工作压力12MPa (4) 轧机导辊液压缸最大速度100mm.s (5) 防护盖液压缸最大速度45mm.s2.3 总体方案设计轧机总体设计方案包括：工艺方案，主要参数，轧机阀台总体布局、液压系统和主要的结构草图，实验结果及性能的验算。液压系统：拟实现快进，快退和行程的控制和过载等功能。机床总体拟采用立式布局（如图2所示），由电机为动力源，带动液压泵提供压力，由液压缸驱动实现快进、快退等功能。主要部件的结构图在后面将进详细的介绍。图2轧机阀台总体布局图Fig 2 Rolling mill valve general layout diagram machine图2轧机阀台总体布局图Fig 2 Rolling mill valve general layout diagram machine 3 液压系统的设计和计算液压系统作为轧机设计的重要部份,设计时必须满足扎机工作所需要的全部技术要求,且要求静动态性能好，传动平稳，效率高，结构简单，工作安全可靠，经济性好，使用维护方便。因此，液压系统和机床总体设计综合考虑，做到机械结构，电气系统计，液压系统的相互配合，保证整机的综合性能最高。3.1 负载分析3.1.1 导辊油缸的负载分析此轧机主要完成的是材料产品的成型。在前面的对其总体结构进行设计时，轧机导辊部份3采用了立式，即两导辊上下布置，且上导辊静止不动，通过两个液压缸来使下导辊向上运动，来调整两导辊的间隙。下导辊的总重力为G=19000N,上升过程中导辊所受的阻力为。因下导辊的运动由两个相同的液压缸共同支撑，故计算的时候只计算一个就可以。由经验数据可知，单个液压缸的静磨擦阻力，动磨擦阻力，加速、减速时间，快进速度为100mm/s,快退速度为100mm/s。公式查4则惯性力 (1)表1 导辊液压缸在各阶段负载值Table 1 Guide roll hydraulic cylinder at various stages load value运动阶段计算公式总机械负载F/N起动1648加速21879快进21368快退8423.1.2 防护盖油缸的负载分析轧机防护盖部份也采用了立式，通过两个液压缸来使防护盖上下运动，来调整防护盖与工作台的间隙。防护盖的总重力为G=100000N。因下导辊的运动由两个相同的液压缸共同支撑，故计算的时候只计算一个就可以。由经验数据可知，单个液压缸的静磨擦阻力，动磨擦阻力，加速、减速时间，快进速度为45mm/s,快退速度为30mm/s。则惯性力 防护盖液压缸的运动工程和导辊液压缸的运动过程基本一致。表2 防护盖液压缸在各阶段负载值Table 2 Protective cover hydraulic cylinder at various stages load value运动阶段计算公式总机械负载F/N起动3789加速55734快进54526快退18943.2 液压系统方案设计拟订液压系统原理图是整个设计工作中最主要的步骤，他对系统性能以及设计方案的经济和合理性能具有决定性的影响。其一般方法是根据动作和性能的要求先分别选择和拟订基本回路，然后将各回路组合成完整的系统。最后将此系统进行归纳和整理。增添必要的元件和辅助油路，使之成为完整的系统12。3.2.1 液压系统的设计要求本液压系统的设计具体要求如下：(1) 系统各零件要有较高的强度和耐磨性；(2) 油缸运动要平稳,运动过程中不能卡的现象；(3) 本液压系统控制各油缸正确动作；(4) 系统结构设计紧凑、操作方便、性能可靠、实现自动操作。3.2.2 回路方式的选择液压系统按油液的循环的方式不同,开式系统和闭式系统。开式系统即从执行元件排出来的油回油箱，冷却后再进入液压泵的进口，其结构简单；闭式系统即工作液体在系管中封闭循环，其结构紧凑，空气不容易进入到系统，传动较为平稳。本设计中由于其液压系统比较简单，因此选用开式系统。3.2.3 调速方式的选择(1) 节流调速回路(如图(a)所示)节流调速系统装置简单，并能获得较大的调速范围。但系统中节流损失大，效率低，容易引发油液发热。因此节流调速回路只适用于小功率（一般P=2-5kW）及中低压（一般在6.5MPa以下）场合，或系统功率较大但节流工作时间时短暂的情况。 (a) (b) (c) 图3 调速回路Fig 3 Speed loop(2) 容积式调速回路(如图(b)所示)液压传动系统中，为了达到液压泵输出流量与负载元件流量相一致而无溢流损失的目的，往往采取改变液压泵或改变液压马达（同时改变）的有效容积进行调速。这种调速回路称为容积调速回路。这类回路无节流和溢流能量损失，所以系统不易发热，效率最高，在功率较大的液压传动系统中得到广泛地应用。但液压装置要求制造精度高，结构较复杂，故造价高。(3) 容积节流调速回路(如图(c)所示)容积节流调速回路，是由调速阀或节流阀与变量泵配合进行调速的回路。在容积式调速的液压回路中，存在着与节流调速回路相类似的弱点，即执行元件（液压缸或液压马达）的速度随载荷的变化而变化。但采用变量泵与节流阀或调速阀相配合就可以提高速度的稳定性。因此，适用对速度稳定性要求较高的场合。因为本设计液压缸快进，快退时速度变化快，对速度的稳定性要求高，故采取进油、回油容积节流调速回路。3.2.5 压力控制回路的选择压力控制回路是利用压力控制阀来控制整个液压系统或局部油路的压力。主要有以下几种压力控制回路：(1) 调压回路调压回路的功能在于调定或限制液压系统的最高工作压力，或者使执行机构在工作过程不同阶段实现多级压力变换。主要包括：远程调压回路、多级调压回路、无级调压回路。(2) 卸荷回路卸荷回路是在液压系统执行元件短时间不工作时，不频繁启停驱动泵的原动机，而使泵在很小的输出功率下运转的回路。(3) 减压回路减压回路的功能在于使系统某一支路具有低于系统压力调定值的稳定工作压力，机床的工件夹紧、导轨润滑及液压系统的控制油路常需要用减压回路。最常见的减压回路是在所需低压的支路上串接加压阀。(4) 增压回路增压回路用来使系统中某一支路获得较系统压力高且流量不大的油液供应。利用增压回路，液压系统可以采用压力较低的液压泵，甚至压缩空气动力源来获得较高压力的压力油。增压回路中实现油液压力放大的主要元件使增压器，其增压比为增压器大小活塞的面积之比。(5) 平衡回路平衡回路的功能在于使执行元件的回油路上保持一定的背压值，以平衡重力负载，使之不会因自重而自行下落。(6) 保压回路保压回路的功能在于使系统在液压缸不动或因工件变形而产生微小位移的工况下保持稳定不变的压力。保压性能的两个主要指标为保压时间和压力稳定性。(7) 泄压回路卸荷回路的功能在于使执行元件高压腔的压力缓慢地释放，以免泄压过快而引起剧烈的冲击和振动。因为导辊运动时间较短，当停止工作时，不需要液压能，故设计采用卸荷回路，将泵源排油直通油箱，使液压泵处于无荷载运转状态，以便减少动力消耗和降低系统发热的目的，如图4所示 图 4 泄压回路Fig 4 Relinef-pressure loop3.2.6 换向回路的选择换向回路一般都采用换向阀来换向。换向阀的控制方式和中位机能依据主机需要及系统组成的合理性等因素来选择。在这里选用三位四通的电磁换向阀，电磁换向阀是利用电磁铁推动阀芯来控制液流方向的.采用电磁换向阀可以使操作轻便,其结构简单，使用和维护方便。在对导辊间隙和防护盖进行调节时，要求下导辊和防护盖能停在任意位置，故采取锁紧回路，通过切断执行元件的进油、出油通道来使它完成动作。如图所示图5 换向回路Fig 5 Commutation circuit3.2.7 动作转换控制方式 在本液压系统中动作控制中,采用了压力继电器来控制电机,当系统压力达到压力继电器的调定值,发出电信号,使电机停止运行,从而对系统起到保护的的作用。3.2.8 拟定液压系统图图6 液压系统原理图Fig 6 Hydraulic system diagram综合上述分析和所拟的方案,将各种回路合理的组成液压系统原理图如6所示。3.3 液压缸主要参数的确定3.3.1 导辊液压缸尺寸与活塞杆直径的计算表3 各类设备的常用压力Table 3 All kinds of equipment used the pressure设备类型机 床农业机械液压机重型机磨床组合机床车床铣床齿轮加工机床拉床龙门刨床小型工程机械工程机械辅助装置械起重运输机械工作压力P/MPaa235246.31010162032表4 液压缸参考背压Table 4 The hydraulic cylinder reference back pressure系统类型背压回油路上有节流阀的调速系统25回油路上有调速阀的调速系统58回油路上装有背压阀515带补油泵的闭式回路815由上面的分析表35和表4可得此轧机导辊油缸最大的负载约为21879N,查表3工作取最大工作压力12MPa。本系统要求导辊的快进、快退速度相等，现采用活塞杆固定的单杆式液压缸。并在工作的时候进行差动连接，由于液压缸回油路上必须具有背压力存在，以防止无料时导辊突然上冲，由表4,可取8.由于是差动式单杆连接，所以活塞杆直径d与缸筒直径D的关系d=0.707D。根据公式=18.6 (2)故有 液压缸直径 D=49mm (3) 活塞杆直径 d=0.707D=34.7mm (4)当按GB/T23481993将这些直径圆整成就近标准值时得：D=50mm, d =35mm，由此求得液压缸两腔的实际有效面积为 (5) (6) 根据上述的D与值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力，流量和功率，快退时背压按计算，如表5所示表5 液压在不同阶段的压力,流量和功率值Table 5 In different stages of the hydraulic pressure, flow rate and power value负载F进油压力回油压力所需流量输入功率P工作循环NL/minKw快进起动16480较小-加速218792.188快进213682.187快退842 0.8423.3.2 防护盖液压缸尺寸与活塞杆直径的计算由上面的分析可得防护盖液压缸最大的负载约为56421N,查表2取工作取最大工作压力12MPa。在液压系统总体方案设计的时候,选用开式系统，即返回时执行元件油直接回油箱，因此P2为0。在液压缸工作的时候,油体是回路中循环运动,油管中是有压降存在的, 在快进和快退时回油腔中是有背压的,由于系统简单,其背压值也非常小。由工进时推力可根下列公式计算出液压缸的面积 (7)由于 速比是指液压缸活塞杆往复运动时的速度比(8)=5/30=0.6因此活塞直径d根据公式 d= D = (9) 因此，将其圆整为D=80mm,d=45mm。则 根据上述的D与值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力，流量和功率，快退时背压按计算，如表6所示表6 液压缸在不同阶段的压力,流量和功率值Table 6 The hydraulic cylinder at various stages of pressure, flow rate and power value负载F进油压力回油压力所需流量输入功率P工作循环NL/minkW快进起动37890较小-加速557342.508快进545262.454快退18940.1983.4 液压元件的选择3.4.1 液压泵轧机虽有两种液压缸，但是由一个液压泵同时供油，液压在整个工作循环中的最大的工作压力为11.44MPa,查表液压设计手册得各种阀的压力损失值如下：单向阀为0.30.5，换向阀为1.53，顺序阀为1.53，其单位均为6。根据上面拟定液压系统图，油液从液压泵的出经过三位四通电磁换向阀，再过液控间向阀，再经过顺序阀，最后到液压缸的入口，因此其有多重压力的损失。另外在用压力继电器调时候，其调定压力要比最大的工作压力高出0.5MPa6。 则泵的最大的工作压力计算如下： Pp=P1+p1 (10)=11.88MPa因此泵的额定压力可取。因为总共有四个液压缸，同时供油时，液压泵应该向液压缸提供的最大的流量为四个液压缸的最大流量之和，为，若回路泄漏按液压缸输入流量的10%估计，则泵的流量为 =根据以上求得的Pp和值，按系统中拟定的液压泵的形式，从产品样本或本手册中选择相应的液压泵。为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%60%3。根据以上计算，选取80PCY14-1B型液压泵,其排量为80,压力32MPa,转速100030006。3.4.2 电动机的选择电动机的选用的一般原则如下：在选择电动机的类型时要根据工作机的要求来选取；负荷平稳且无特殊要求的长期工人制机械，应首先采用鼠笼型异步电动机；电动机结构有开启式、防护式和防爆式，应该根据防护要求及环条件进生选择；选用电动机的类型，除了满足工作机械的要求外，还需要满足电网的要求，如启动时能维持电网电压水准，保持功率因数在合理范围内等；电动机功能应有适当的备用容量。通常对在变载荷作用下，长期稳定连继动行的机械，所选用的电动机的额定功率应稍大于工作机的功率。由公式4计算出工作机的总功率 (12) =11.88 0.9317=11.07kW本设计中选用Y200L-4-B35电动机,其机功率为30kW14708。3.4.3 液压阀的选择选择液压阀主要根据阀的工作压力和通过阀的流量。液压阀的作用是控制液压系统的油流方向、压力和流量，从而控制整个液压系统。系统的工作压力，执行机构的动作顺序，工作部件的运动速度、方向，以及变换频率，输出力和力矩等。(1) 根据液压阀额定压力来选择选择的液压阀应使系统压力适当低于产品标明的额定值。对液压阀流量的选择，可以按照产品标明的公称流量为依据，根据产品有关流量曲线来确定。(2) 液压阀的安装方式的选择液压阀与系统的管路或其他阀的进出油口的连接方式，一般有三种，螺纹连接方式，板式连接方式，法兰连接方式。安装方式的选择要根据液压阀的规格大小，以及系统的简繁及布置特点来确定。(3) 液压阀的控制方式的选择液压阀的控制方式一般有四种，有手动控制，机械控制，液压控制，电气控制。根据系统的操纵需要和电气系统的配置能力进行选择。表7 元件的型号和规格Table 7 Components of the model and specifications序号元件名称估计通过流量 型 号1液压泵12080PCY14-1B2压力过滤器250QUI-H25020FP3电磁溢流阀100Y2E12-HB20B4单向阀100AJ-Ha20B5压力表开关-KF-L8H6压力表-YN-1007电磁换向阀604WE6E50/AG24Z5L8液控单向阀40Z2S6B-409叠加式液控单向阀40Z2S6-4010叠加式单向节流阀80Z2FS6-30/S11测压接头-PPT-3(4) 液压阀的结构形式的选择液压阀的结构方式分为：管式结构，板式结构。一般按照系统的工作需要来确定液压阀的结构形式。根据系统的工作压力和系统中最大的流量，可选出这些元件的型号及规格，如表3-7所选出的一种。4 液压辅助元件的选择4.1 过滤器4.1.1 过滤器的种类和功能液压系统中工作介质有各种杂质,它的主要来源于液压系统中的未清洗干净的铸砂、铁屑，焊渣等。在液压系统中用过滤器来去除液压油中的各种杂质，这样促使液压元件和系统能够有效的工作。 按过滤器的滤芯不同，可将其的分为网式过滤器、线隙式过滤器、纸质过滤器、烧结式过滤器和磁性过滤器。4.1.2 过滤器在液压系统的安装位置(1) 过滤器安装在液压泵的吸油管上（如图7(a)所示）将液压过滤器安装在吸油管路上,主要是保护,防止吸油较大的颗粒吸入液压泵,而损坏液压泵。为了不影响泵的吸油能力，装在吸油管上的过滤器通油能力应该在大于液压泵流量的两倍。其压差也受到液压泵吸油特性的限制，使用压差不大于0.02MPa。 （a） (b) (c)图7 过滤器安装位置图Fig 7 Filter installation locations(2) 过滤器安装在供油管路上（如图7(b)所示）过滤器安装在供油管路上，可以保护除液压泵以外的其它元件。在供油管路上的可以安各种型式的过滤器。过滤精度一般为3-20，最的压差一般为0.35-0.5MPa,并且过滤器要一定的强度。(3)过滤器安装在回油管路上（如图7(c)所示） 在系统的回路上安装过滤器是比较理想的。在液压回油箱之前，过滤器将外界浸入系统和系统内产生的污染滤除，从面可以使系统中液压油清洁，回路上的过滤器承受的压力为回油背压。一般不超过1MPa,因此可以加大其的结构尺寸，以提高纳垢容量。因此在这可以选用高精度的过滤器，最大的允许压差一般为0.35MPa。4.1.3 过滤器选择 由于本次设计的液压系统非常简单，在系统中只选用压力过滤器。因此对其要求有足够的流通能力。因为需要经常清洗过滤器，所以在油箱的安装结构上要考虑到其的安装方便。在本设计中选取用QUI-H25020FP过虑器，用于滤除液压泵口处的油液中的杂质，以保护液压泵和其它液压元件，有效地控制系统污染。此滤油器的吸油能力大，阻力小。可直接安装在油箱盖板上，筒体伸入油箱内。当滤芯清洗时需清洗或更换时，只需打开过滤器的上盖，即可取出滤芯进行清洗或更换，非常方便。 4.2 油管及管接头4.2.1 非橡胶管道的选择本系统管路很复杂，取其中主要的几条来计算，按照公式： (13)式中通过管道内的流量（）； 管内允许流速（m/s）见表8表8 液压管内油液流速推介值Table 8 The hydraulic oil tube velocity to promote values管道推荐流速/（m/s）液压吸油管道0.51.5液压系统压油管道36，压力高，管道短，粘度小取大值液压系统回油管道1.52.6通过以下公式算出管道内径： (14) 液体流量流速其设定值与计算数值如表9所示表9计算数值Table 9 Numerical calculation管路名称通过流量(L/min)允许流速 (m/s)管道内径d(m)内径d实际取值(m)吸油管 111.760.80.01760.018吸油管250.620.80.03670.042回油管330.520.90.02680.034查机械设计手册得：183、424、344。4.2.2 胶管的选择根据工作压力和按公式得管子的内径选择胶管的尺寸规格。高压胶管的工作压力对不正常使用的情况下可提高20%；对于使用频繁，经常扭变的要降低40%。胶管在使用及设计中应主要下列事项：(1) 胶管的弯曲半径不宜过小，一般不应小于320，胶管与管接头联接处应留有一段直的部分，此段长不应小于管外径的两倍。(2) 胶管的长度应考虑到胶管在通入压力油后，长度方向将发生收缩变形，一般收缩是取3%4%，胶管安装时避免处于拉紧状态。(3) 胶管安装是应保证不发生扭转变形，为便于安装，可沿管长涂以色纹，以便检查。(4) 胶管的接头轴线，应尽量放置在运动的平面内，避免两端互相运动时胶管受力。(5) 胶管应避免与机械上的尖角部分想接触和摩擦，以免管子损坏。4.2.3 管接头的选择管接头是油管与液压元件、油管与油管之间可拆卸的连接件。管接头必须在足够的前提下，在压力冲击的振动下要保持管路的密封性、连接可靠、外形尺寸小、加工工艺好、压力损失小等要求。 常用的管接头有焊接管接头、卡套管接头、扩口管接头、扣压式胶管接头和快速管接头。在本设计中分别选取的软管接头A-221.5W和A-143W两种接头，其它装配中需要的接头见装配图。4.3油箱的计算初步确定油箱的有效容积,跟据经验公式来确定油箱的容量, （15）式中 液压泵每分钟排出的压力油的容积 经验系数已知所选泵的总流量为120L/min,这样,液压泵每分钟排出的压力油体积为120L,查表10表10 油箱经验系数表Table 10 Tank experience coefficient table系统类型行走机械低压系统中压系统锻压系统冶金系统12245761210取=10。查机械设计手册得出铸机液压泵的流量为63 L/min，所以铜连铸连扎机的油箱容量为V=10(0.120+0.063)=1.83实际的油箱体积比计算出的要大，取2000L。4.4 压力表及其附件液压系统中的压力一般都用压力表进行观测，以调整达到要求的工作压力。一般工程机械采用1.5-4精度等级的压力表。在选择压力表时应选用其量程比系统最高压力高出1.5倍左右的压力表。压力表应安装在调整系统压力时能很容易观看到的位置，当其接入系统管道时应接压力表开关，以防系统的压力的突变和脉动而损坏压力表。在这里选用YN100压力表和 KF-L8H型压力表开关5。5 导辊液压缸的设计5.1 液压缸主要参数液压缸一般来说是标准件，但是在本设计中的液压缸为非标液压缸，因此需要自行设计。液压缸的设计是在对所设计的液压系统进行工况分析、负载计算和确定了其工作压力的基础上进行的。首先根据使用要求确定液压缸的类型，再按负载和运动要求确定液压缸的主要结构尺寸，必要时需进行强度验算，最后进行结构设计。液压缸的主要尺寸包括液压缸的内径D、缸的长度L、活塞杆直径d。主要根据液压缸的负载、活塞运动速度和行程等因素来确定上述参数。在进行液压设计的时候已经计算出了液压缸的内径D=50mm,液压杆直径d=35mm,液压缸行程S=80mm。5.2 液压缸的结构设计此液压缸由缸底、缸筒、缸盖兼导向套、活塞、和活塞杆、组成。又由于活塞和活塞杆的尺寸相差不大，因此将活塞和活塞杆做成一体。缸头和缸体是通过螺纹连接的。其具体结构如图81.活塞杆 2.缸头 3.缸筒 4.缸底 5.缸头主密封 6.活塞主密封图8 液压缸结构图Fig 8 Hydraulic cylinder structure5.3 活塞杆设计和强度的计算由上面的设计可以知道此活塞和活塞杆做成一体的, 活塞杆在稳定的工况下面,只受到轴向的拉力和压力,那么就可以将其近似于杆件的受拉压的强度计算公式9进行计算: (16) 活塞杆的材料选项用45钢，其许用应力许用应力大约为490MPa，因此其的远远小于许用应力。活塞杆在工作的时候力很大，因此进行材料选择的时候一般选取用高强度材料如45钢，40Cr等，为了提高其抗拉强度一般要进行调质处理。活塞经常进行往复运动，也与密封件紧相接触进行密封，因此要求其表面有一定的强度、耐磨性和光滑。在活塞杆进行制造的时一般要求有表面镀铬和高频淬火。活塞在液压力的作用下，沿缸体滑动。因此必须配合得适当，不能过紧，也不能过间隙太大。配合过紧会使启动的静压力过大，降低了机械效率，如果过间隙太大，那么会造成内部泄漏，降低容积效率，而达不到设计的要求。在这个设计中，采用双支承圈活塞，即在活塞的外圆上套上两个尼龙的或聚四氟乙烯材料的开口环。这种不起密封作用，起密封作为活塞上面的主密封。由于尼龙的或聚四氟乙烯材料耐磨性和自润滑性非常好，所以摩擦小，使用寿命要长。5.4 液压缸缸体的设计5.4.1 液压缸缸筒内径的确定根据分析，缸筒为单活塞式液压缸，由上面设计可知缸筒直径d=50mm。5.4.2 液压缸缸筒的有效面积根据公式可以求出缸筒内的面积： 有杆腔面积 (17) =0.00196m2无杆腔面积 (18)=0.0010液压缸缸筒的结构参数，主要包括缸筒壁厚，油口直径、缸底厚度、缸头厚度等。5.4.3 缸筒壁厚的计算对于低中压系统或16时，液压缸缸筒厚度一般按薄壁筒计算，公式如下： (19)式中 液压缸缸筒厚度 试验压力(MPa)，当工作压力P16 MPa时，=1.5P，当工作压力P16 MPa时，=1.25P，这里应取=1.5P =18Mpa D液压缸内径(m) 缸体材料的许用应力（MPa），可通过下面公式求得： (20) 缸体材料的抗拉强度(MPa) 安全系数，=3.55，一般取=5但对于液压缸缸壁的许用应力一般都取=110(MPa)则 根据机械设计手册13，取液压外径直径=60mm。5.4.4 液压缸油口直径的计算根据公式 (21)式中为液压缸油口直径 ;d为液压缸内径0.050m。设液压缸最大输出速度为0.1 m/s,查表得油口液流速度 0.7m/