铜连铸连轧机液压系统结构设计毕业论文.doc

邵阳学院毕业设计（论文）铜连铸连轧机液压系统结构设计毕业论文1绪论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“十.五”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1.1所示）。图1.1 连铸连扎整体外观草图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绕杆机本人在邵阳维克液压有限公司毕业实习时候，发现公司生产此类铜连铸连轧机。在此选取这个项目作自己的毕业课题，对铜连铸连轧机液压系统进行整体设计，同时也是对自己这大学期间所学的专业知识进行一次大的总结。 1.2 国内外铜连铸连轧的发展和研究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。 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； 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，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由铸机生产出来的高温无缺陷坯，无需清理和再加（但需经过短时间均热和保温处理）而直接轧制成材，这样把“铸”和“轧”直接连成一条生产线的工艺流程。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 对连铸连轧机进行结构运动过程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。1.3.3 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 连铸连轧液压系统设计要求及方案设计2.1 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：铸机过程实现部分：一、浇包倾翻部分(1) 浇包倾翻液压缸的行程为800m(2) 快进行程L1=600mm；工进行程L2=200mm(3) 快进快退的速度为0.05m/s;工进速度为0.05m/s；加速时间(4) 浇包与铜水的质量M=5000kg，空的浇包质量m=500kg；浇包倾斜600可以将其中的铜熔水全部倒出。二、浇包闸门部分(1) 闸门液压缸的行程为1000mm(2) 快进行程L1=500mm，工进行程L500mm(3) 快进的速度为2m/min 工进的速度为2m/min(4) 闸门的质量M为200kg，阀门的尺寸是1000mm1000mm三、保温炉闸门部分(1) 本油缸的行程为500mm(2) 快进行L1=400mm；工进行程L2=100mm(3) 闸门的质量m=50kg，保温炉的倾斜角是300；保温炉最多可以装M铜=5000kg铜溶液(4) 加速；快进快退的速度为0.1m/s;工进速度为0.02m/s四、铸机张紧部分(1) 本油缸的行程为170mm(2) 快进行L1=120mm；工进行程L2=50mm(3) 压板的质量m=200kg，铜铸成型压紧力需100KN-150KN(4) 加速；快进快退的速度为0.2m/s;工进速度为0.02m/s轧机部分：(1) 轧机导辊液压缸行程80(2) 轧机导辊液压缸最大速度100(3) 下导辊的总重力为G=19000N(4) 加速、减速时间快进速度为100mm/s,快退速度为100mm/s2.2 总体方案设计轧机总体设计方案包括：工艺方案，主要参数，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2.1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。图2.1 轧机阀台总体布局图3铜连铸机液压系统设计3.1浇包倾翻部分的计算及分析3.1.1主要参数及技术要求：本油缸的行程为800mm，加速；快进快退的速度为0.05m/s;工进速度为0.05m/s;快进行程L1=600mm；工进行程L2=200mm；浇包与铜水的质量M=5000kg，空的浇包质量m=500kg；浇包倾斜600可以将其中的铜熔水全部倒出。3.1.2工况分析根据浇包倾倒及回复原位的动作，分析其循环顺序：快进工进快退原位停止的动作循环。3.1.3负载分析从静止到启动时间很短，在活塞杆的推动下，浇包装置下面的转动机构会受到摩擦，在通常的情况下，。由于在整个过程中转动机构受得压力是变化的，为了设计出安全可用的液压缸，那么在计算的时候，我们将压力取最大值，则FN=（N）（N） （N）而惯性力5000（N） 在运动过程中也有一定的机械影响，效率不可能完全转化，并设液压缸的机械效率m=0.95，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出表3.1 液压缸各运动阶段负载运动阶段计算公式总机械负载F/N启动F启=Ffs/m10316加速 F加（Ffd +Fm）/m6474快进F快Ffd/m5158工进F工Ffd /m5158快退F退Ffd /m5158根据负载计算结果和已知的各阶段的速度，可绘出负载图（F-L）和速度图（V-L），见图a，b。横坐标以上为液压缸活塞前进时的曲线，以下为液压缸活塞退回时的曲线图3.1 负载速度图 (a) 负载图 (b)速度图3.1.4液压缸尺寸的确定初选液压缸的工作压力参考其他液压闸门，初选液压缸的工作压力为p=2106pa3.1.5液压缸工作面积的计算液压缸有效工作面积A1= = =5.15810-3 （m2）液压缸的直径DD= = =0.08(m)按液压缸内径系列（GB/T2348-1993）,取标准值D=100mm=10cm。根据快进与快退的速度相等，查表取活塞杆直径标准值d=0.7D=8cm。缸径、杆径取标准值后的有效工作面积无杆腔有效面积 A1= D2 =78.5（cm2）活塞杆面积 A3= 50.24(cm2）有杆腔面积 A2= A1A3=78.550.2428.26（cm2）3.1.6液压缸尺寸的计算液压缸缸筒长度L液压缸的缸筒长度L由最大工作行程长度决定，钢筒的长度一般最好不超过其内径的20倍，故经过综合考虑后取L=1800mm。最小导向长度H (3.1)由式(3.1)可得 (mm)因此这里可以将最小导向长度适当增大一些，最终取H=150mm。活塞的宽度B一般活塞的宽度B=(0.61.0)D，所以B=0.8D=0.8100=80mm；导向套滑动面的长度A，在D80mm时取A=(0.61.0)d=0.6=48mm。隔套C=H-0.5(A+B)=150-0.5(48+80)= 86mm。活塞杆的长度活塞杆的长度应大于最大工作行程、活塞的宽度、缸头、缸盖及隔套C的长度之和。所以计算如下： （3.2）但是为了使其能够工作，必须和压板连接，所以还应支出一部分。考虑到实际工作环境和连接的需要，取这部分支出长度为10mm，所以活塞杆的总长=1086+10=1186mm。3.1.7液压缸强度校核（1）活塞杆强度验算在液压缸处于稳定工作状态，本系统液压缸可按下式进行强度验算： (3.3)式中 活塞杆外径；液压缸最大推力(或拉力)；活塞杆材料的许用应力；=，其中为材料的屈服极限，这里取，n为安全系数，通常取。由式 (3.3)可得 因为活塞杆直径，所以活塞杆强度满足要求。3.1.8 液压缸固定螺栓的校核计算液压缸固定螺栓直径在工作过程中同时受拉应力和偶转应力，可按下式进行校核： (3.4)式中 螺栓直径；固定螺栓个数；螺栓拧紧系数，查机械设计手册取=1.4；螺栓材料的许用应力；=，其中为材料的屈服极限， 为安全系数，通常取，这里取。由式(3.4)可得可得 所以取。3.1.9液压缸实际工作压力、流量和功率的计算（1）液压缸工作压力的计算查阅机械设计手册液压分册，本系统的背压力可在0.21.0MPa范围内选取，故暂定工进时=1.0Mpa，快速运动时=0.2Mpa。液压缸在工作循环各阶段的工作压力如下：快进阶段 : 工进阶段: 快退阶段:（2）液压缸输入流量的计算快进、快退速度均为=0.05m/s，工进速度=0.05m/s；则液压缸各阶段的输入流量如下：快进阶段: =24 (L/min)工进阶段: =24(L/min)快退阶段: （3） 液压缸输入功率的计算液压缸在各阶段的输入功率如下：快进阶段:工进阶段:快退阶段:将以上计算的工作压力、流量和功率值列于表中。表3.2 液压缸在各阶段工作的压力、流量和功率工作阶段工作压力P/MPa输入流量输入功率快 进1.4243.36工 进1242.24快 退2.388.40.33323.1.10液压系统图的拟定通过控制油缸来执行浇包的倾倒，从而可以初步绘出部分液压系统原理图，如图3.2所示。图3.2 倾翻液压系统图3.2浇包闸门部分的计算及分析3.2.1浇包闸门的要求及参数闸门的质量M为200kg，阀门的尺寸是1000mm1000mm，快进行程1=500mm工进行程L500mm。快进的速度为2m/min 工进的速度为2m/min。3.2.2工况分析 根据闸门的动作循环，分析其循环顺序为：快进工进快退制动3.2.3各阶段载荷的计算启动和工进阶段的负载 从静止到启动时间很短，又因为在闸门的左右两侧没有压力，不考虑摩擦力，所以在这个过程中只考虑负载是闸门的重力。G=Mg=2000N液压缸的机械效率m=0.95，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，表3.3 液压缸各运动阶段负载运动阶段计算公式总机械负载F/N启动F启G/m2105工进 F工=G/m2105快退 F退=G/m21053.2.4液压缸尺寸的确定（1）初选液压缸的工作压力参考其他液压闸门，初选液压缸的工作压力为p=20105pa（2）液压缸工作面积的计算液压缸有效工作面积A1A1= = =110-3 （m2）液压缸的直径DD= = =0.036 (m)按液压缸内径系列（GB/T2348-1993）,取标准值D=40mm=4cm。根据快进与快退的速度相等，查表取活塞杆直径标准值d=0.7D=2.8cm。缸径、杆径取标准值后的有效工作面积无杆腔有效面积 A1=D2=12.56（cm2）活塞杆面积 A3=6.16（cm2）有杆腔面积 A2= A1A3=6.4（cm2）3.2.5液压缸尺寸的计算液压缸缸筒长度L液压缸的缸筒长度L由最大工作行程长度决定，钢筒的长度一般最好不超过其内径的20倍，故经过综合考虑后取L=700mm。最小导向长度 （3.5）由式（3.5）可得 (mm)因此这里可以将最小导向长度适当增大一些，最终取H=60mm。活塞的宽度B 一般活塞的宽度B=(0.61.0)D，所以B=0.6D=0.640=24mm；导向套滑动面的长度A，在D80mm时取A=(0.61.0)D=24mm。隔套C=H-0.5(A+B)=36mm。活塞杆的长度活塞杆的长度应大于最大工作行程、活塞的宽度、缸头、缸盖及隔套C的长度之和。所以计算如下： （3.6）但是为了使其能够工作，必须和工作台连接，所以还应支出一部分。考虑到实际工作环境和连接的需要，取这部分支出长度为20mm，所以活塞杆的总长=1180+20=1200mm。3.2.6活塞杆强度验算在液压缸处于稳定工作状态，活塞杆受到的轴向负载力小于稳定临界力时，由于初始挠度的存在，活塞杆将同时受到压缩和弯曲。本系统液压缸可按下式进行强度验算： （3.7）式中 活塞杆外径； 液压缸最大推力(或拉力)；活塞杆材料的许用应力；=，其中为材料的屈服极限，这里取，为安全系数，通常取。由式 (3.7)可得 因为活塞杆直径，所以活塞杆强度满足要求。3.2.7 液压缸固定螺栓的校核计算液压缸固定螺栓直径在工作过程中同时受拉应力和偶转应力，可按下式进行校核： (3.8) 由式（3.8）得，取。3.2.8液压缸实际工作压力、流量和功率的计算（1）液压缸工作压力的计算查阅机械设计手册液压分册，本系统的背压力可在0.21.0MPa范围内选取，液压缸在工作循环各阶段的工作压力如下：快进阶段 ： 工进阶段： 快退阶段:（2）液压缸输入流量的计算快进、快退速度均为=2m/min，工进速度=2m/min；则液压缸各阶段的输入流量如下：快进阶段:=2.4 (L/min)工进阶段: =2.4(L/min)快退阶段: （3）液压缸输入功率的计算液压缸在各阶段的输入功率如下：快进阶段:工进阶段:快退阶段3.2.9液压系统图的拟定初步绘出控制浇包闸门的部分液压系统原理图，如图3.3所示图3.3 浇包闸门的液压系统图3.3 保温炉部分的计算及分析3.3.1设计要求本油缸的行程为500mm，加速；快进快退的速度为0.1m/s;工进速度为0.02m/s；快进行L1=400mm；工进行程L2=100mm；闸门的质量m=50kg，保温炉的倾斜角是300；保温炉最多可以装M铜=5000kg铜溶液；3.3.2工况分析根据保温炉闸门的动作，分析其循环顺序：快进工进快退原位停止的动作循环。3.3.3负载分析从静止到启动时间很短，并且在闸门的侧面会受到液体的挤压，所以在受力分析的时候，免不了有摩擦力，而。为了考虑到闸门能顺利的达到设计要求，在计算闸门的侧压力时，采用最大极限值（满压），则 FN=（N）而惯性力50在运动过程中也有一定的机械影响，效率不可能完全转化，并设液压缸的机械效率m=0.95，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出表3.3 液压缸各运动阶段负载运动阶段计算公式总机械负载F/N启动F启= -mgcos/m4754加速F加（Ffd +Fm）/m2632快进F快Ffd/m2604工进F工Ffd /m2604快退F退Ffd /m26043.3.4液压缸尺寸的确定（1）初选液压缸的工作压力参考其他液压闸门，初选液压缸的工作压力为p=0.4106pa（2）液压缸工作面积的计算液压缸有效工作面积A1A1= = =11.88510-3 （m2）液压缸的直径 D= =0.123(m)按液压缸内径系列（GB/T2348-1993）,取标准值D=125mm=12.5cm。根据快进与快退的速度相等，查表取活塞杆直径标准值d=0.7D=10cm。缸径、杆径取标准值后的有效工作面积无杆腔有效面积 A1=D2=122.66（cm2）活塞杆面积 A3=78.5cm2）有杆腔面积 A2= A1-A3=122.6678.544.16（cm2）3.3.5液压缸尺寸的计算液压缸缸筒长度L液压缸的缸筒长度L由最大工作行程长度决定，钢筒的长度一般最好不超过其内径的20倍，故经过综合考虑后取L=2000mm。最小导向长度 （3.9）由式(3.9)得 （mm）因此这里可以将最小导向长度适当增大一些，最终取H=165mm。活塞的宽度B 一般活塞的宽度B=(0.61.0)D，所以B=0.8D=0.8125=100mm；导向套滑动面的长度A，在D80mm时，隔套取A=(0.61.0)d=0.6125=75， C=H-0.5(A+B)=165-0.5(75+100)= 77.5mm。活塞杆的长度活塞杆的长度应大于最大工作行程、活塞的宽度、缸头、缸盖及隔套C的长度之和。所以计算如下： (3.10)但是为了使其能够工作，必须和压板连接，所以还应支出一部分。考虑到实际工作环境和连接的需要，取这部分支出长度为50mm，所以液压缸的总长=797.5+50=847.5mm。3.3.6活塞杆强度验算在液压缸处于稳定工作状态，活塞杆受到的轴向负载力小于稳定临界力时，由于初始挠度的存在，活塞杆将同时受到压缩和弯曲。本系统液压缸可按下式进行强度验算： (3.11)式中 活塞杆外径；液压缸最大推力(或拉力)；活塞杆材料的许用应力；=，其中为材料的屈服极限，这里取，为安全系数，通常取。由式(3.11)得 因为活塞杆直径，所以活塞杆强度满足要求。3.3.7 液压缸固定螺栓的校核计算液压缸固定螺栓直径在工作过程中同时受拉应力和偶转应力，可按下式进行校核： (3.12)由式由式(3.12)可得 所以取。3.3.8液压缸实际工作压力、流量和功率的计算（1）液压缸工作压力的计算查阅机械设计手册液压分册，本系统的背压力可在0.21.0MPa范围内选取，故暂定工进时=1.0Mpa，快速运动时=0.2Mpa。液压缸在工作循环各阶段的工作压力如下：快进阶段 ： 工进阶段: 快退阶段:（2）液压缸输入流量的计算快进、快退速度均为=0.1m/s，工进速度=0.02m/s；则液压缸各阶段的输入流量如下：快进阶段：=73.6 (L/min)工进阶段：=14.7(L/min)快退阶段：（3）液压缸输入功率的计算液压缸在各阶段的输入功率如下：快进阶段：工进阶段：快退阶段：将以上计算的工作压力、流量和功率值列于表中。表3.4 液压缸在各阶段工作的压力、流量和功率工作阶段工作压力P/MPa输入流量输入功率快 进0.4673.60.564工 进0.57214.70.14快 退1.14526.40.5043.3.9液压系统图的拟定初步绘出控制铜水的流放的部分液压系统原理图，如图3.4图3.4 保温炉闸门液压系统图3.4铸机张紧油缸的设计计算及分析3.4.1设计要求根据设计要求的行程，来设计活塞杆的长度；本油缸的行程为170mm，加速；快进快退的速度为0.2m/s;工进速度为0.02m/s;快进行L1=120mm；工进行程L2=50mm压板的质量m=200kg，铜铸成型压紧力需100KN-150KN。3.4.2工况分析根据轧机压板的动作，分析其循环顺序：快速下行慢速加压保压延时快速回程原位停止的动作循环。3.4.3负载分析从静止到启动时间很短，并且在闸门的左右两侧没有压力，不考虑摩擦力所以在计算的时候把摩擦力计为0，静摩擦力，动摩擦力，则而惯性力 200在运动过程中也有一定的机械影响，效率不可能完全转化，并设液压缸的机械效率m=0.95，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出表3.5 液压缸各运动阶段负载运动阶段计算公式总机械负载F/N启动F启G/m2105加速F加（Ffs +Fm+G）/m2315快进F快G/m2105工进F工（F压-G）/m124103快退F退G/m2105根据负载计算结果和已知的各阶段的速度，可绘出负载图（F-L）和速度图（V-L），见图a，b。横坐标以上为液压缸活塞前进时的曲线，以下为液压缸活塞退回时的曲线图3.5 负载速度图 (a) 负载图 (b)速度图3.4.4液压缸尺寸的确定（1）初选液压缸的工作压力参考其他液压闸门，初选液压缸的工作压力为p=16106pa（2）液压缸工作面积的计算液压缸有效工作面积 A1=7.7510-3 （m2）液压缸的直径 D= =0.6(m)按液压缸内径系列（GB/T2348-1993）,取标准值D=63mm=6.3cm。根据快进与快退的速度相等，查表取活塞杆直径标准值d=0.7D=4.5cm。缸径、杆径取标准值后的有效工作面积无杆腔有效面积 A1=D2=77.5（cm2）活塞杆面积 A3=50.24（cm2）有杆腔面积 A2= A1-A3=77.550.2427.26（cm2）3.4.5液压缸尺寸的计算液压缸缸筒长度L液压缸的缸筒长度L由最大工作行程长度决定，钢筒的长度一般最好不超过其内径的20倍，故经过综合考虑后取L=1000mm。最小导向长度 (3.13)由式(3.15)得 mm因此这里可以将最小导向长度适当增大一些，最终取H=85mm。活塞的宽度B 一般活塞的宽度B=(0.61.0)D，所以B=0.8D=0.863=50.4mm；导向套滑动面的长度A，在D80mm时，取A=(0.61.0)D=0.680=48，隔套 C=H-0.5(A+B)=85-0.5(50+50)= 35mm。活塞杆的长度活塞杆的长度应大于最大工作行程、活塞的宽度、缸头、缸盖及隔套C的长度之和。所以计算如下：但是为了使其能够工作，必须和压板连接，所以还应支出一部分。考虑到实际工作环境和连接的需要，取这部分支出长度为10mm，所以活塞杆的总长=370+10=380mm。3.4.6液压缸强度校核（1）活塞杆强度验算在液压缸处于稳定工作状态，本系统液压缸可按下式进行强度验算： (3.14)式中 活塞杆外径；液压缸最大推力(或拉力)；活塞杆材料的许用应力；=，其中为材料的屈服极限，这里取，为安全系数，通常取。由式 (3.14)可得 因为活塞杆直径，所以活塞杆强度满足要求。3.4.7液压缸实际工作压力、流量和功率的计算（1）液压缸工作压力的计算查阅机械设计手册液压分册，本系统的背压力可在0.21.0MPa范围内选取，故暂定工进时=1.0Mpa，快速运动时=0.2Mpa。液压缸在工作循环各阶段的工作压力如下：快进阶段 ：工进阶段：快退阶段：（2）液压缸输入流量的计算快进、快退速度均为=0.2m/s，工进速度=0.02m/s；则液压缸各阶段的输入流量如下：快进阶段：=93 (L/min)工进阶段：=9.3(L/min)快退阶段：（3）液压缸输入功率的计算液压缸在各阶段的输入功率如下：快进阶段：工进阶段：快退阶段：将以上计算的工作压力、流量和功率值列于表中。表3.6 液压缸在各阶段工作的压力、流量和功率工作阶段工作压力P/MPa输入流量输入功率快 进0.35930.5425工 进16.359.32.534快 退1.3532.70.735753.4.8液压系统图的拟定可以初步绘出控制压板的部分液压系统原理图，如图3.6所示图3.6 铸机张紧液压系统图3.4.9缸筒壁厚计算根据机械设计手册，在此液压系统中，1.4D/16，故缸筒壁厚应用中等壁厚计算公式，此时：=+C （3.15）：强度系数，对无缝钢管，=1；C：用来圆整壁厚数；Py:液压缸内最高工作压力，Py=24MPa；D：缸筒内径；= s/2.5=530/2.5=212MPa；=1063/(2.3212-310)+C=45mm；故油缸缸筒外圆取D1= 95 mm。3.4.10缸筒强度校核根据SL41-93，缸体合成应力按下式计算： zh1= （3.16）式中：=530MPaz1：纵向应力：z=180MPa (3.17)h1：环向应力：h1=90 MPa （3.18）P：工作压力，P=10MPa；D：油缸缸径，D=63mm；d：油缸杆径，d=45mm；：缸筒壁厚，=17mm；终计算，zh1=8 MPa 11.7 MPa即: zh1 ,符合要求3.4.11活塞杆长度和缸筒长度计算根据设计要求的行程，来设计活塞杆的长度；本油缸的行程为800mm，故油缸的活塞杆的长度为920mm，缸筒的长度为1027mm。3.4.12活塞杆强度计算活塞杆受拉力最危险截面是两端连接螺纹的退刀槽横截面，（取截面直径较少值）其应力计算如下 ：n= （3.19）式中为拉应力： = （3.20） 为剪应力：= （3.21）上面两公式中，K：螺纹拧紧系数，此处取K=1.25;K1:螺纹内摩擦系数,一般取K1=0.12；d1：活塞杆危险截面处直d1=60mm;d0：螺纹外径，d20/63=59，d0=61mm；=60MPa;则：=35.3MPa；=15.3MPa; 得: n=50.3MPa;所以: n ,符合工况要求。3.4.13铸机张紧油缸装配图图3.7 张紧油缸的装配图3.5 铸机部分液压元件的选择和专用件的设计3.5.1 液压泵的选择和泵的参数的计算（1）液压泵的工作压力的确定+ (3.22)-是执行元件的最高工作压力,对于本系统的最高工作压力是油缸的入口压力；-是从液压泵出口液压缸之间的管路损失。管路复杂，进口有调速阀，则取=1Mpa。（2）确定液压泵的流量多液压缸同时工作时，而且系统使用蓄能器铺助动力源时，则液压泵输出流量公式应为 （3.23） (4.2)其中 K-系统泄露系数，取K=1.2；Tt-液压系统工作周期；Vi-每个液压缸的工作周期中的总耗油；z-液压缸的个数张紧压板油缸的最大流量 （3.24） =60.101=60加料门油缸的最大流量 =60.140.0031=26根据以上可知: =60大泵流量 =80%=48小泵流量 =20%=12大泵排量 =37小泵排量 =8.1所以=0.9L/s按照泵的排量 和、的值来选择液压泵（3）选择液压泵的规格前面的计算已知，小泵供油压力为=6.9 MPa,考虑大泵到油缸路损失，大泵供油压力应为=6. 4Mpa 取泵的总效率=0.8，泵的总驱动功率为： P= =17KW (3.25)考虑安全系数,故取18KW;查机械设计手册电机参数表得：铸机液压泵型号63PCY14-1B，q=63ml/r. Q=63l/min n=970r/min 3.6 铸机部分液压控制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。本系统工作压力在9Mpa左右，所以液压阀都选用中、高压阀。 根据以上的要求来选择液压控制阀，所选的液压阀能满足工作的需要。3.7其他辅助液压元件的选择3.7.1 压力表由液压系统的压力来选择压力表，查机械设计手册得：YN100-0-25Mpa 压力表3.7.2测压软管和测压排气接头根据系统的压力来选择测压软管和测压排气接头，查机械设计手册得：HF测压软管的有关参数：公称通经3.0mm,最大动态压力40Mpa，适用温度2。软管通径2.9 mm，最大静大压力64Mpa，化学性能，耐酸性溶剂。HFH2-P2-3-P-1.000 测压软管，公称通径3.0mm，最大压力，40MpaPPT-3，测压排气接头。3.7.3液位液温计，空气滤清器和直回式回油过滤器的选择依据液压系统的压力和流量，系统的发热量来选择，由机械设计手册得：直回式回油过滤器 RFA-25020FY；液位液温计 YWZ-150T；液位液温计 WSSX-411-600-153； 空气滤清器 QUQ2-204.0；3.7.4 蓄能器的设计计算在本液压系统中，液压缸在短时间内快速运动，由蓄能器来补充供油，则计算公式为：V=K- (3.26) A-液压缸有效作用面积；L液压缸的行程；K油液损失系数，一般取K=1.2；-液压泵流量V=15.32L；t-动作时间；由以上公式得V=15.32L考虑安全系数和其他方面V取20L,查机械设计手册得：NXQ1-L25/2-H5 蓄能器2193.7.5油箱有效容积的确定及设计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, (3.27) 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440L/min,这样,液压泵每分钟排出的压力油体积为78.962L,查表3.7表3.7 液压泵流量及压力油体积对照表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得=10，V=50.4=23.7.6 管道尺寸的确定（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：d1130 (3.28)-液体流量；-流速，对于吸油管v=12m/s,一般取1m/s以下，对于压油管v36m/s,对于回油管v1.52.5m/s；再按照公式d= 算出管道内径：-液体流量 -流速表3.8 管道的计算数据管路名称 通过流量/(L/s)允许流速/(m/s)管道内径/m实际取值/m大泵吸油管2.50.80.06210.065小泵吸油胳0.6350.90.03020.034大泵排油管2.5640.0270.034小泵排油管0.62540.0130.018查机械设计手册得：182、343、6543.8液压系统性能验算3.8.1 验算回路中的压力损失本系统较为复杂，有多个液压缸执行元件动作回路，其中环节较多，管路损失较大的要算快速运动回路，故主要验算由泵到液压缸这段管路的损失。3.8.2沿程压力损失沿程压力损失，主要是液压缸快速运动时进油管路的损失。此管路长为5m，管内径0.034速运动时通过的流量为2.7L/s，正常运转后的粘度为= 27，油的密度为=900Kg/油在管路的实际流速= （3.29）=2.93m/sRe= （3.30）= =37022300油在管路中呈紊流流动状态，其沿程阻力系数为：= （3.31） 根据公式= ，求得沿程压力损失为:= =0.023Mpa3.8.3 局部压力损失局部压力损失包括通过管路中折管和管接头等处的管路局部压力损失，以及通过控制阀的局部压力损失。 单向阀的额定流量为50L/min,额定压力损失0.3MPa, 电磁换向阀的额定流量为150L/min,额定压力损失为0.2MPa, 单向调速阀的额定流量为160L/min,额定压力损失为0.3MPa。溢流阀的额定流量为120L/min,额定压力损失为0.2MPa。通过各阀的局部压力损失之和=0.65 MPa单向阀的额定流量为50L/min,额定压力损失0.3MPa, 电磁换向阀的额定流量150L/min,额定压力损失为0.2MPa, 单向调速阀的额定流量为160L/min,额定压力损0.3MPa。溢流阀的额定流量为120L/min,额定压力损失为0.2MPa通过各阀的损失之和为: =0.76Mpa则大小泵是同时工作的,所以大小泵到油缸之间总的压力损失为:=0.023+0.76=0.783MP3.8.4 液压系统的发热温升的计算（1）计算液压系统的发热功率液压系统工作时，除执行元件驱动外载荷输出有效功率外，其余功率损失全部转化为热量，使油温升高。液压系统的功率损失主要有以下几种形式：（2）液压泵的功率损失 （3.32） (5.2)式中-工作循环周期（s）；z投入工作液压泵的台数；液压泵的输入功率（W）；-各台液压泵的总效率；-第I台泵工作时间（s）；（3）压执行元件的功率损失 （3.33