资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共44页)
编号：6049260
类型：共享资源
大小：1.51MB
格式：RAR
上传时间：2017-11-01
上传人：闰***
认证信息
个人认证
冯**（实名认证）
河南
IP属地：河南
50
积分
- 关 键 词：
-
轧机
液压
升降台
设计
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
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3.1 设计主要技术参数主要技术参数：压力 7MPa；流量 150L/Min；所需驱动电机功率 30kW；升降重量 18t；升降高度 488mm,升降一次时间 1.96s。3.2 齿轮齿条液压缸的设计3.2.1 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。3.2.2 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 ，由各运动件摩擦损失所造成，在额定压力下，通常可取 =0.9m mB.容器效率 ，由各密封件泄露所造成，通常容积效率 为：v v装弹性体密封圈时 1v装活塞环时 0.98C.作用力效率 ，由出油口背压所产生的反作用力而造成。d一般取 =0.9所以 =0.9 =1 =0.9mvd总效率为 。0.8d3.2.3 液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式（3-36 60144150149.30.7.82F mP 1）式中 液压缸实际使用推力 15000（N） ；01液压缸的负载效率，一般取 0.507；液压缸的总效率，一般取 =0709；计算 =0.8；液压缸的供油压力，一般为系统压力（MPa）p本次设计中液压缸已知系统压力 =7MPa；p根据式（3-1 ）得到内径： =49.3mmD查缸筒内径系列/mm(GB/T 2348-1993)可以取为 50mm。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 3-1 活塞杆直径系列活塞杆直径系列/mm(GB/T 2348-1993)4、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=45mm3.2.4 活塞宽度 的确定B活塞的宽度 一般取 =（0.6-1.0） D即 =（0.6-1.0）50= （ 30-50）mm取 =35mm3.2.5 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 的 20-30 倍。D即：缸体内部长度 233mm3.2.6 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0.8D式（3-2） max2pD式中， 缸筒内最高压力；maxp缸筒材料的许用压力。 = , 为材料的抗拉强度，n 为安全/b系数，当 时，一般取 。0.8D5n当 时,按式（3-3）计算.3(该设计采用无缝钢管) 式（3-3）maxa2.pD根据缸径查手册预取 =30此时 300.8.17.32最高允许压力一般是额定压力的 1.5 倍，根据给定参数 ，所以：7PMa=7 1.5=10.5MPmaxP=100110 M（无缝钢管） ，取 =100 a，其壁厚按公式（3-3）计算为axma10.55.62.323-8pDm满足要求，就取壁厚为 6mm。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 CAD 零件图。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 1011 周 选定液压阀并根据压力进行调整第 1214 周 用 AutoCAD 画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）1.1 题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1.2 研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CAD等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。 1.3 国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(Leonardo da Vinci)曾设计出轧机的草图。1553年法国人布律利埃(Brulier)轧制出金和银的板材，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(GBedson)取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5500mm的厚板轧机和连续式H型钢轧机(见H型钢)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15mm以下的钢板，6120mm的方、圆钢。1890年湖北汉冶萍公司汉阳铁厂装有宽为2450mm的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350mm/300mm的小 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。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2.1 研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7MPa；流量150L/Min；所需驱动电机功率30kW；升降重量18t；升降高度488mm,升降一次时间1.96s。 2.2具体任务说明 2.2.1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。 2.2.2 选择 AutoCAD 为设计开发工具，完成轧机液压升降台液压系统的总体设计。 2.2.3 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。 2.3 研究的方案2.3.1 轧机升降台结构设计：阅读有关文献，根据现有的升降台尺寸进行类比设计。2.3.2 轧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3.1 研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。3.2 前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 AUTO-CAD 的训练，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； 23 周： 熟悉升降台液压系统原理图，准备开题答辩； 45 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； 78 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； 1011 周：完善整个轧机液压升降台设计；1213 周：完成装配图的绘制；1415 周：完成零件图的绘制； 1617 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.液压传动与控制技术M.煤炭工业出版社.1997.2 张利平.现代液压技术应用 200 例M.化学工业出版社.2004.8.3 韩桂华.液压系统设计技巧与禁忌M.化学工业出版社.2011.2.4 李硕卫,张国贤.现代液压技术的发展现状J. 机械工程师.2009.5 郭丽颖.液压自动换向回路及其应用J. 煤矿机械.2005.6 董传军,杨延水,刘艳霞.一种液压增压缸的应用J. 制造技术与基础.2009.7 王建军.一种液压增压缸的介绍J. 液压与气动.1992.8 周晓君,袁辉.单井增注液压增压系统设计J. 液压与气动.2003.9 隋文臣.自控式双作用增压器的研究J. 煤矿机械.2004.10 许福玲,陈尧明.液压与气压传动（第 3 版)M.机械工业出版社.2007.11 李振军，刘建英.液压传动与控制M机械工业出版社.2009.10112 张四聪, 许睦旬.工程制图M. 西安交通大学出版社.200313王文斌.液压传动与控制M.化学工业出版社.2009. 14陈启松.液压传动与控制手册M， 上海科学技术出版社.2006.15周世昌.液压系统设计图集M.机械工业出版社.2003，8-52.16Hydraulic Domestic Heating by Throttling Al-Balqa Applied University,Faculty ofEngineering Technolog, Al-Salt, Jordan Mohammad A. K. Alia, Tariq Younes, HusseinSarhan .17 Tarawneh S. Muafag Thermal Equilibrium of a Hydraulic Driving System Faisal M.M.Al-Gathian Journal of Applied Sciences 2004-118 P. Dreansfield, Hydraulic Control Systems. Design and Analysis of their Dynamics,Springer-Verlag, 1981.19 Optimization of PID Parameters of Hydraulic System of Elevating Wheelchair Basedon AMESim Hui Cao;Hui GuoProcedia Engineering2011.本科毕业设计(论文)题目：轧机液压升降台设计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Design of Rolling Mill Hydraulic Lifting PlatformAbstractRolling mill hydraulic lifting platform has light weight, reasonable structure, convenient use,So the new type of hydraulic lifting platform to replace the traditional structure has become a development trend.Hydraulic lifting platform is used for lifting and conveying workpiece, this paper focuses on the design of the three rolling mill hydraulic system hydraulic lifting platform, including the design of hydraulic system, gear and rack cylinder, the design of hydraulic station.According to the hydraulic system of hydraulic lifting platform and lifting platform design in detail, and according to the system pressure and flow hydraulic components. The design can meet the job requirement of mill lifting platform.Keywords: Hydraulic lifting platform;The gear rack cylinder;Hydraulic system主要符号表缸 筒 内 径D缸 筒 外 径1液 压 缸 的 额 定 压 力np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dI目 录1 绪论 .11.1 选题背景及意义 .11.2 国内外研究现况 .11.3 轧机液压升降台概述 .21.4 本论文研究的主要内容 .22 轧机液压升降台整体方案的拟定 .42.1 设计要求 .42.1.1 主要技术参数 .42.1.2 任务要求 .42.2 驱动方案拟定 .42.3 升降机构方案拟定 .42.4 总体方案确定 .53 轧机升降台液压系统的设计 .63.1 液压系统方案拟定 .63.1.1 液压系统原理图的设计 .63.1.2 动作原理分析 .63.2 液压元件的计算和选择 .83.2.1 油泵的选择 .83.2.2 控制阀的选择 .93.2.3 油管内径的确定 .93.2.4 油箱容量计算和油箱散热面积的确定 .103.3 压力系统性能的验算 .103.3.1 系统的压力损失验算 .103.3.2 液压系统发热量的计算 .114 齿轮齿条液压缸 .134.1 设计主要技术参数 .134.2 齿轮齿条液压缸尺寸及结构设计 .134.2.1 液齿轮齿条油缸的工作原理 .134.2.2 液压缸的效率 .134.2.3 液压缸缸径的计算 .134.2.4 活塞宽度 的确定 .14B4.2.5 缸体长度的确定 .144.2.6 缸筒壁厚的计算 .154.2.7 活塞杆强度和液压缸稳定性计算 .154.2.8 缸筒壁厚的验算 .174.2.9 缸筒的加工要求 .194.2.10 法兰设计 .194.2.11 (缸筒端部）法兰连接螺栓的强度计算 .20II4.2.12 密封件的选用 .225 升降台及轧辊的设计 .245.1 升降台的设计 .245.1.1 升降机构设计 .245.1.2 升降平台设计 .275.1.3 机架 .275.2 轧辊的设计 .285.2.1 选材 .285.2.2 轧辊尺寸设计 .286 液压站的设计 .296.1 液压油箱的设计 .306.2 液压泵组的结构设计 .32总 结 .33参考文献 .34致 谢 .35毕业设计（论文）知识产权声明 .36毕业设计（论文）独创性声明 .3701 绪论1.1 选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 CAD 等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。1.2 国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(Leonardo da Vinci)曾设计出轧机的草图。 1553 年法国人布律利埃(Brulier)轧制出金和银的板材，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(GBedson) 取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 130 的各种类型的线材轧机、全连m续式的冷、热带钢轧机、宽度为 5500 的厚板轧机和连续式 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1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 15以下的钢板， 6120 的方、圆钢。1890 年湖北汉冶萍公司汉阳铁厂装mm有宽为 2450 的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 350 /300 的小型轧机。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。1.3 轧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 1.1 所示。图 1.1 轧机液压升降台结构示意1.4 本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。 1、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2主要技术参数：压力 7 ；流量 150 ；所需驱动电机功率MpainL30 ；升降重量 18 ；升降高度 488 ,升降一次时间 1.96 。KWtms32 轧机液压升降台整体方案的拟定2.1 设计要求2.1.1 主要技术参数压力 7 ，流量 150 ；MpainL所需驱动电机功率 30 ；KW升降重量 18 ，升降高度 488 ，升降一次时间 1.96 。tms2.1.2 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 AutoCAD 为设计开发工具，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。2.2 驱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。2.3 升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 2.1 所示：4图 2.1 升降机构示意图2.4 总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 2.2 所示：图 2.2 轧机液压升降台结构示意图53 轧机升降台液压系统的设计3.1 液压系统方案拟定3.1.1 液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 3.1 所示3.1.2 动作原理分析（1） 升降台上升（液压缸右行）电磁铁 1YA 通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 3YA 通电，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 1YA 断电，换向阀011 复制中位，升降台锁定在上端位置。6图 3.1 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 2YA 通电时，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7升降台下降。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。3.2 液压元件的计算和选择3.2.1 油泵的选择（1） 油泵工作压力的确定油泵工作压力为：pPB（3.1）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 1-10 选取 P=0.1MP。摆动油缸最大工作压力 P 可根据表 3.1 取为 于是油缸工作压力即为：MP7MPAB1.70所选油泵的额定工作压力应为：B85.2.5.额（2） 油泵流量的确定油泵流量为： min1650.maxLQKB8（3.2）选用的油泵为 YYB-BC165/48B 双联叶片油泵（3） 油泵电机功率的确定KWPQN308.6015716066选用的电机为 Y2-180M-6 电机 3.2.2 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 3.1 中。表 3.1 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/min）工作压力范围（MP）1 3/4溢流阀 YF-B20B 100 0.572 1 溢流阀4/ YF-B32B 250 0.573 1/4二位二通电磁阀 24D0-B8C-T 22 144 3/4单向阀 DF-B20K 100 355 1 三位四通电液阀/ 34DY0-B32H-T 190 216 1 单向节流阀 LDF-B32C 190 217 液控单向阀 AF3-Ea20B 190 213.2.3 油管内径的确定(1) 大泵吸油管内径计算油管内径可按式 3.3 计算 允VQd6.4（3.3）已知大泵流量为 165 ，吸油管允许流速 为 0.51.5 ,取MinL允 sm=0.85 ,则: 允Vsmd645.0149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 =1.5 ，则：MinL允Vsmd265.148实际选取内径为 32 的 有缝钢管。m（3） 大泵压油管内径计算取压油管允许流速为 =4.5m/s，则：允Vmd8.275.16实际选取内径为 32 的 有缝钢管。m4（4） 小泵压油管内径计算md15.86实际选取内径为 20 的 有缝钢管。m433.2.4 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：LQV8251653.3 压力系统性能的验算3.3.1 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：iniinii QPP121额额局（3.4）其中 可由表 3.2 查取。由于阀 与阀 并联，而 ，所以仅额P1V1010P10取 计算即可。于是：10P表 3.2 注射阶段系统的压力损失计算代号 minLQinL额 MP额64716543.61501901001900.10.10.40.050.020.34MPAP41.02.305.局（2） 沿程损失计算 进油管长 1.5 通过流量 Q=150 =2.5 。选用 20 号机油，mminLs/3机器正常运转后油的运动粘度 ，油的重度sc107.2/.025。管子内径 。则：390NYd32管内流速： = VsmdQ/3.)02.(14.3432（3.5）雷诺数： R38107.25Ve（3.6）故为紊流。沿程损失 可按下式计算：沿P= 沿P MPgVdRe 069.81.9230.5638214.3164.0.25 （3.7）总的压力损失PP8.0794.06.14沿局总故能满足要求。3.3.2 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 、1H11溢流阀的溢流损失所产生的热量 以及液流通过各控制阀及管道的压力损失等2H所产生的热量 。一般只粗略计算前两项所产生的热量。3H液压系统发热量计算如表 3.2 所示。由表 3.2 可知，轧机在整个动作循环中，系统的发热量是变化的，一般按平均发热量来计算。即： niiitH1均（3.8）经计算复合要求124 齿轮齿条液压缸4.1 设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MpainL30 ；升降重量 18 ；升降高度 488 ,升降一次时间 1.96 。KWtms4.2 齿轮齿条液压缸尺寸及结构设计4.2.1 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。4.2.2 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 ，由各运动件摩擦损失所造成，在额定压力下，通常可取m9.0mB. 容器效率 ，由各密封件泄露所造成，通常容积效率 为：v v装弹性体密封圈时 1v装活塞环时 98.0C. 作用力效率 ，由出油口背压所产生的反作用力而造成。d一般取 9.0所以 .m1v9.0d总效率为 。8.d4.2.3 液压缸缸径的计算内径 D 可按下列公式初步计算：13液压缸的负载为推力mpFD1.56078.1437.051460 （4.1）式中 液压缸实际使用推力 75000 ；01 N液压缸的负载效率，一般取 0.507；液压缸的总效率，一般取 ；计算 ；9.078.0液压缸的供油压力，一般为系统压力PMpa本次设计中液压缸已知系统压力 ；PA根据式（4.1）得到内径： mD1.56查缸筒内径系列/ (GB/T 2348-1993)可以取为 160mm表 4.1 缸筒内径8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 90 100 110125 140 160 180 200 220 250320 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 4.2 活塞杆直径系列活塞杆直径系列/m(GB/T 2348-1993)4、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 md104.2.4 活塞宽度 的确定B活塞的宽度 一般取 D0.16即 980.16取 m4.2.5 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 的D1420-30 倍。即：缸体内部长度 233m4.2.6 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08.D为2maxDP（4.2）式中， 缸筒内最高压力；maxP缸筒材料的许用压力。 , 为材料的抗拉强度，nbb为安全系数，当 时，一般取 。n08.D5当 时,按式（4.3）计算308.(该设计采用无缝钢管 ) (4.3）max.2P根据缸径查手册预取 30此时 .17.80. D最高允许压力一般是额定压力的 1.5 倍，根据给定参数 ，所以：MpaP7MPP5.0max（无缝钢管） ，取 ，其壁厚按公式（4.3）计p10pa1算为mpDP5.8103.2653.2max满足要求，就取壁厚为 10 。154.2.7 活塞杆强度和液压缸稳定性计算A.活塞杆强度计算活塞杆的直径 按下式进行校核dFd4式中， 为活塞杆上的作用力；F为活塞杆材料的许用应力， , 一般取 1.40。nbmmd984.1059814.3.7106满足要求B.液压缸稳定性计算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 kF，以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。 kF的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 且杆件承受压负载时，则必须进行液压缸稳定性校核。10dl活塞杆稳定性的校核依下式进行 knF式中， 为安全系数，一般取 。kn42ka.当活塞杆的细长比 时imrlk2kEJFlb.当活塞杆的细长比 时/klri21()kkfAalir式中， 为安装长度，其值与安装方式有关，见表 4.3； 为活塞杆横截面l kr最小回转半径， ； 为柔性系数，其值见表 4.4； 为由液压缸支撑AJrkmi方式决定的末端系数，其值见表 4.3； E为活塞杆材料的弹性模量，对钢取；为活塞杆横截面惯性矩； A为活塞杆横截面积； 为由材2106.2NE f16料强度决定的实验值， 为系数，具体数值见表 4.4。c.当 时,缸已经足够稳定，不需要进行校核。20kl表 4.3 液压缸支承方式和末端系数 的值i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mf.材料 28/10Nfm铸铁 5.6 1/1600 80锻铁 2.5 1/9000 110钢 4.9 1/5000 85此设计安装方式中间固定的方式，此缸已经足够稳定，不需要进行稳定性校核。4.2.8 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 值应低于一定的极限值，保证工作安全：nPMpaDpsn2135.017（4.4）根据式（4.4）得到：Mpapn 12.805.435.02显然，额定油压 ，满足条件；MP7B 为了避免缸筒在工作时发生塑性变形，液压缸的额定压力 值应与塑性n变形压力有一定的比例范围：plnp42.035.（4.5）Dspl 1log3.2（4.6）先根据式（4.6）得到：MpaDpsl 21.4log3.21再将得到结果带入（4.5）得到：Mpaan 6.1547.05. 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Tp时间内，液压缸在此压力 下，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 时Mpan16nT5.D 为了确保液压缸安全的使用，缸筒的爆裂压力 应大于耐压试验压力 ：EpTp（4.7）MpaDpbE1log3.2因为查表已知 ，根据式（4.7）得到：b596E.8至于耐压试验压力应为：18MpapT5.10.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: 缸筒内径 ；Dm缸筒外径 ；1液压缸的额定压力npMpa液压缸发生完全塑形变形的压力 ；l pa液压缸耐压试验压力 ；T 缸筒发生爆破时压力 ；Ep缸筒材料抗拉强度 ；bMpa缸筒材料的屈服强度 ；s缸筒材料的弹性模量 ；E缸筒材料的泊桑系数v钢材： 3.04.2.9 缸筒的加工要求缸筒内径 采用 H7 级配合，表面粗糙度 为 0.16，需要进行研磨；DaR热处理：调制， ；240HB缸筒内径 的圆度、锥度、圆柱度不大于内径公差之半；刚通直线度不大于 ；m3.油口的孔口及排气口必须有倒角，不能有飞边、毛刺；在缸内表面镀铬，外表面刷防腐油漆。4.2.10 法兰设计液压缸的端盖形式有很多，较为常见的是法兰式端盖。本次设计选择法兰式端盖（缸筒端部）法兰厚度根据下式进行计算：（4.8）cpdDFh0419式中, -法兰厚度 ；hm-密封环内经 ; ；dd40-密封环外径 ；HmH5系统工作压力 ；ppaMpa7附加密封力 ； 值取其材料屈服点 ；qqpa35螺钉孔分布圆直径 ；0DmD0密封环平均直径 ；cpddcp45法兰材料的许用应力 ；aMpans6.7053法兰受力总合力FmKNqdpdFH56.98422所以 mdDhcp .130.75.0136894 630 为了安全取 m14.2.11 (缸筒端部）法兰连接螺栓的强度计算连接图如下：20图 4.1 缸体端部法兰用螺栓连接1-前端盖；2- 缸筒螺栓强度根据下式计算：螺纹处的拉应力:MpaZdkF62max104（4.9）螺纹处的剪应力paZdkF6102.3max1（4.10）合成应力Mpan23（4.11）式中, 液压缸的最大负载， ，单杆时 ，双杆是maxFmaxaxApF42DA42dDA螺纹预紧系数，不变载荷 ，变载荷 ；k 5.12k5.k液压缸内径；缸体螺纹外径；0d螺纹内经；1螺纹内摩擦因数，一般取 ;变载荷取 ；k 12.0k45.21k材料许用应力， , 为材料的屈服极限， 为安全系数，nss n一般取 ；5.12n螺栓个数。Z最大推力为： NApF4105.使用 4 个螺栓紧固缸盖，即： Z螺纹外径和底径的选择：21md10md81系数选择：选取 3.K12.0根据式（4.9）得到螺纹处的拉应力为： MpaZdkF3.2091508.1434624621max 根据式（4.10）得到螺纹处的剪应力为： pa4.9810508.22.3. 64根据式（4.11）得到合成应力为： Mn6.372由以上运算结果知，应选择螺栓等级为 12.9 级；查表的得：抗拉强度极限 ;屈服极限强度 ；Pb10Ps10不妨取安全系数 2n可以得到许用应力值： ns502证明选用螺栓等级合适。4.2.12 密封件的选用A.对密封件的要求在液压元件中，液压缸的密封要求是比较高的，特别是一些特殊液压缸，如摆动液压缸等。液压缸不仅有静密封，更多的部位是动密封，而且工作压力高，这就要求密封件的密封性能要好，耐磨损，对温度的适应范围大，要求弹性好，永久变形小，有适当的机械强度，摩擦阻力小，容易制造和装拆，能随压力的升高而提高密封能力和利于自动补偿磨损。密封件一般以断面形状分类，有 O 形、Y 形、U 形、V 形和 Yx 形等。除 O 形外，其他都属于唇形密封件。B. O 形密封圈的选用液压缸的静密封部位主要有活塞内孔与活塞杆、支撑座外圆与缸筒内孔、端盖与缸体端面等处。静密封部位使用的密封件基本上都是 O 形密封圈。C.动密封部位密封圈的选用由于 O 型密封圈用于往复运动存在起动阻力大的缺点，所以用于往复运动的密封件一般不用 O 形圈，而使用唇形密封圈或金属密封圈。22液压缸动密封部位主要有活塞与缸筒内孔的密封、活塞杆与支撑座（或导向套）的密封等。活塞环是具有弹性的金属密封圈，摩擦阻力小，耐高温，使用寿命长，但密封性能差，内泄漏量大，而且工艺复杂，造价高。对内泄漏量要求不严而要求耐高温的液压缸，使用这种密封圈较合适。V 形圈的密封效果一般，密封压力通过压圈可以调节，但摩擦阻力大，温升严重。因其是成组使用，模具多，也不
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号