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液压 系统 设计 毕业论文

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毕业论文 设计 毕业论文 设计 题题 目 目 液压泥炮液压系统的设计液压泥炮液压系统的设计 毕业设计 论文 原创性声明和使用授权说明毕业设计 论文 原创性声明和使用授权说明 原创性声明原创性声明 本人郑重承诺 所呈交的毕业设计 论文 是我个人在指导 教师的指导下进行的研究工作及取得的成果 尽我所知 除文中特 别加以标注和致谢的地方外 不包含其他人或组织已经发表或公布 过的研究成果 也不包含我为获得 及其它教育机构的学 位或学历而使用过的材料 对本研究提供过帮助和做出过贡献的个 人或集体 均已在文中作了明确的说明并表示了谢意 作 者 签 名 日 期 指导教师签名 日 期 使用授权说明使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集 保存 使用毕业设计 论 文 的规定 即 按照学校要求提交毕业设计 论文 的印刷本和 电子版本 学校有权保存毕业设计 论文 的印刷本和电子版 并 提供目录检索与阅览服务 学校可以采用影印 缩印 数字化或其 它复制手段保存论文 在不以赢利为目的前提下 学校可以公布论 文的部分或全部内容 作者签名 日 期 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行 研究所取得的研究成果 除了文中特别加以标注引用的内容外 本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品 对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担 作者签名 日期 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留 使用学位论文的规定 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 允许论文被查阅和借阅 本人授权 大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 涉密论文按学校规定处理 作者签名 日期 年 月 日 导师签名 日期 年 月 日 注 意 事 项 1 设计 论文 的内容包括 1 封面 按教务处制定的标准封面格式制作 2 原创性声明 3 中文摘要 300 字左右 关键词 4 外文摘要 关键词 5 目次页 附件不统一编入 6 论文主体部分 引言 或绪论 正文 结论 7 参考文献 8 致谢 9 附录 对论文支持必要时 2 论文字数要求 理工类设计 论文 正文字数不少于 1 万字 不包括图 纸 程序清单等 文科类论文正文字数不少于 1 2 万字 3 附件包括 任务书 开题报告 外文译文 译文原文 复印件 4 文字 图表要求 1 文字通顺 语言流畅 书写字迹工整 打印字体及大小符合要求 无错 别字 不准请他人代写 2 工程设计类题目的图纸 要求部分用尺规绘制 部分用计算机绘制 所 有图纸应符合国家技术标准规范 图表整洁 布局合理 文字注释必须使用工 程字书写 不准用徒手画 3 毕业论文须用 A4 单面打印 论文 50 页以上的双面打印 4 图表应绘制于无格子的页面上 5 软件工程类课题应有程序清单 并提供电子文档 5 装订顺序 1 设计 论文 2 附件 按照任务书 开题报告 外文译文 译文原文 复印件 次序装 订 指导教师评阅书指导教师评阅书 指导教师评价 指导教师评价 一 撰写 设计 过程 1 学生在论文 设计 过程中的治学态度 工作精神 优 良 中 及格 不及格 2 学生掌握专业知识 技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格 3 学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格 4 研究方法的科学性 技术线路的可行性 设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格 5 完成毕业论文 设计 期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格 二 论文 设计 质量 1 论文 设计 的整体结构是否符合撰写规范 优 良 中 及格 不及格 2 是否完成指定的论文 设计 任务 包括装订及附件 优 良 中 及格 不及格 三 论文 设计 水平 1 论文 设计 的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2 论文的观念是否有新意 设计是否有创意 优 良 中 及格 不及格 3 论文 设计说明书 所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格 建议成绩 建议成绩 优优 良良 中中 及格及格 不及格不及格 在所选等级前的 内画 指导教师 指导教师 签名 单位 单位 盖章 年年 月月 日日 评阅教师评阅书评阅教师评阅书 评阅教师评价 评阅教师评价 一 论文 设计 质量一 论文 设计 质量 1 论文 设计 的整体结构是否符合撰写规范 优 良 中 及格 不及格 2 是否完成指定的论文 设计 任务 包括装订及附件 优 良 中 及格 不及格 二 论文 设计 水平二 论文 设计 水平 1 论文 设计 的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2 论文的观念是否有新意 设计是否有创意 优 良 中 及格 不及格 3 论文 设计说明书 所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格 建议成绩 建议成绩 优优 良良 中中 及格及格 不及格不及格 在所选等级前的 内画 评阅教师 评阅教师 签名 单位 单位 盖章 年年 月月 日日 0 教研室 或答辩小组 及教学系意见教研室 或答辩小组 及教学系意见 教研室 或答辩小组 评价 教研室 或答辩小组 评价 一 答辩过程一 答辩过程 1 毕业论文 设计 的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格 2 对答辩问题的反应 理解 表达情况 优 良 中 及格 不及格 3 学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格 二 论文 设计 质量二 论文 设计 质量 1 论文 设计 的整体结构是否符合撰写规范 优 良 中 及格 不及格 2 是否完成指定的论文 设计 任务 包括装订及附件 优 良 中 及格 不及格 三 论文 设计 水平三 论文 设计 水平 1 论文 设计 的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2 论文的观念是否有新意 设计是否有创意 优 良 中 及格 不及格 3 论文 设计说明书 所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格 评定成绩 评定成绩 优优 良良 中中 及格及格 不及格不及格 教研室主任 或答辩小组组长 教研室主任 或答辩小组组长 签名 年年 月月 日日 教学系意见 教学系意见 系主任 系主任 签名 年年 月月 日日 1 毕业设计 论文 开题报告 题 目液压泥炮液压系统的设计液压泥炮液压系统的设计 学生姓名专业机械设计制造及其自动化 一 设计 论文 依据及研究意义 随着世界各国炼铁高炉设备的不断更新换代 用于堵塞高炉出铁口的电动泥炮逐渐 被液压泥炮所取代 这是由于液压泥炮具有打泥推力大 动作灵活 操作方便等优势 液压泥炮是高炉出铁后 将炮泥压出堵住出铁口的设备 液压泥炮既要堵满很长的 出铁孔通道 又要修补炉内前墙 同时炮嘴要有合理的运行轨迹 随着高炉高压操作和 高炉大型化的发展 无水炮泥的应用 泥炮从最早期的蒸汽泥炮发展到电动泥炮以及目 前广泛使用的液压泥炮 由于液压泥炮具备了很大的推力和容量 同时又便于炉前风口 操作 运行安全可靠 因此液压泥炮得到了广泛的推广 二 设计 论文 主要研究的内容 预期目标 技术方案 路线 通过研究各种泥炮的优缺点发现 BG 型泥炮 不仅在结构密封性上和体积上都优于 其他的液压泥炮 考虑到未来社会发展的需要 因此设计制造一台 BG 型液压泥炮 要 求充分利用现阶段各种对泥炮的的打泥机构和旋转机构等的优化设计 2 三 设计 论文 研究方法及步骤 进度安排 2015 年 11 月 20 日 2015 年 11 月 25 日 工厂调研 2015 年 11 月 26 日 2015 年 12 月 10 日 课题相关资料收集与整理 撰写开题报告 文献综述及外文文献的翻译 2015 年 12 月 11 日 2016 年 01 月 02 日 液压泥炮的运动分析 2016 年 01 月 03 日 2016 年 01 月 26 日 液压泥炮的系统分析 2016 年 01 月 27 日 2016 年 02 月 15 日 设计液压系统 2016 年 02 月 16 日 2016 年 03 月 02 日 撰写毕业设计论文 指导 教师 评语 指导教师 签名 年 月 日 注 可另附 A4 纸 3 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 第一章 绪论 1 第二章 泥炮简介 2 2 1 泥炮的基本机构类型 2 2 2 泥炮的设计要求及参数的选择 2 2 3 液压泥炮的工作原理 2 2 4 液压系统原理图 4 第三章 打泥机构的选择 6 3 1 液压缸工作压力的确定 6 3 2 打泥油缸直径的确定 6 3 3 液压缸壁厚和外径的确定 6 3 4 缸盖厚度的确定 7 3 5 油缸工作行程的确定 7 3 6 最小导向长度的确定 8 3 7 缸体长度的确定 8 3 8 打泥油缸的最大流量 8 3 9 打泥管道尺寸的确定 9 第四章 压炮机构设计 10 4 1 压炮油缸直径的确定 10 4 4 2 活塞杆强度的校核 11 4 3 确定压炮缸的行程 11 4 4 液压缸壁厚和外径的确定 12 4 5 缸盖厚度的确定 12 4 6 最小导向长度的确定 13 4 7 缸体长度的确定 13 4 8 压炮缸的最大流量 14 max Q 4 9 压炮管道尺寸的确定 14 第五章 旋转装置的设计 15 5 1 旋转装置油缸活塞杆的受力分析 15 5 2 旋转油缸直径的确定 17 5 3 液压缸壁厚和外径的确定 17 3 3 D 5 4 缸盖厚度的确定 18 5 5 旋转油缸的最大油量 18 5 6 旋转管道尺寸的确定 19 第六章 液压泵及电机的选取 20 6 1 液压泵的选择及油箱容积 20 6 1 1 确定液压泵的最大工作压力 20 p P 6 1 2 确定液压泵的总流量及油箱容积 20 p Q 6 1 3 选择液压泵的规格 20 6 1 4 液压油箱的确定 21 5 6 2 电机的选择 21 第七章 液压系统性能的验算 23 7 1 液压系统的压力损失的验算 23 7 1 7 沿程阻力损失 23 7 1 2 局部压力损失 24 7 2 液压系统的发热温升及验算 25 7 2 1 发热功率 25 7 2 2 液压系统的散热功率 25 第八章 液压缸结构图 27 8 1 液压缸装配图 27 8 2 液压缸底座 28 结 论 29 致 谢 30 参 考 文 献 31 I 摘 要 随着高炉容积的不断扩大 炉顶压力的提高 采用无水炮泥和高炉风口平台需 要一定的空间 以及出铁场对泥炮的要求 过去长期沿用的电动泥炮己不能满足高 炉生产发展的需要 因此以被性能更好的矮身液压泥炮所取代 与以前高炉设备使 用的电动泥泡相比 液压泥泡具有打泥推力大 打泥致密 压紧力稳定 结构紧凑 便于操作 更好的适应高炉高压等优点 油压装置不装在泥炮本体上 从而简化了 泥炮的结构 鉴于液压泥炮的优点和电动泥炮的缺点 国内外都在研制液压泥炮 从而使液压泥炮技术得到了迅速的发展 液压泥炮主要由五个部分组成 打泥机构 压紧机构 回转机构 锁紧机构和液压控制系统 关键词 关键词 液压传动 泥泡 BG 型 Design and application of casting process of die bending II ABSTRACT With the blast furnace volume continues to expand improvement of the furnace top pressure using anhydrous taphole clay and blast furnace tuyere platform requires a certain space and casthouse of stemming requirements over a long period of use electric mud gun has not meet the needs of the development of blast furnace production Therefore to be replaced by the better performance of short hydraulic clay gun And previous use blast furnace equipment of electric mud bubble compared hydraulic mud bubble with mud making large thrust compacted mud pressing force is stable compact structure convenient operation better adapt to the blast furnace the advantages of high pressure oil pressure device is not installed in the mud gun body thus simplifying the mud gun structure In view of the merits of the hydraulic clay gun and electric gun shortcomings both at home and abroad in the development of the hydraulic clay gun so that the hydraulic mud gun technology has been developed rapidly The hydraulic clay gun is mainly composed of five parts the clay beating mechanism a pressing mechanism a rotating mechanism a locking mechanism and hydraulic control system Key words Hydraulic transmission Mud bubbles Type BG 1 第一章 绪论 泥炮又称为堵出铁口机器 炼铁炉出铁后 必须迅速用耐火泥将出铁口堵塞住 堵铁口操作就是用泥炮进行的 泥泡按照驱动方式的不同泥炮可分为气动式 电动 式和液压式 气动式泥炮由于活塞推力小以及打泥压力不稳定而被淘汰 目前我国 高炉上广泛使用电动泥炮 由于高炉大型化和高压操作技术的实现以及炉前操作机 械化的要求 再加上电动泥炮在实际使用中存在的问题 例如 外形尺寸大 特别 是高度太大 妨碍出铁口附近的风口进行机械化更换工作 打泥活塞推力不足 尤 其采用无水泥炮时 丝杠及螺母磨损快 更换困难等等原因 促使液压泥炮得到迅 速发展 本论文在 BG 型液压泥泡的基础上进行设计 通过从打泥机构 压炮机构 旋转 装置三个方面进行了全方位的计算分析 以达到设计要求 BG 型泥泡与其他液压泥 泡相比较 其优点为 1 外形尺寸小 车轮装在炮身上 使泥泡总高度降低为 1762mm 低于 MHG 泥泡和其他泥泡 可安装在风口平台下面 为机械化更换风口创 造了条件 与滑道式和曲柄连杆式压炮机构比较 不但结构简化 而且解决了滑道 磨损和阻力大的问题 2 回转机构采用活塞式油缸和连杆机构 取消了 MHG 型泥 泡的油马达和大型轴承 使制造方便 安装固定轴的框架刚性大 并使回转机构的 高度降低 液压泥炮虽然解决了电动泥炮存在的一些问题 但仍存在泥炮高度大和回转机 构的油缸易磨损等问题 液压泥炮在国外也得到了迅速的发展 在许多国家的大型 高炉上均使用了液压泥炮 泥炮由打泥机构和回转机构组成 它没有专门的压炮机构和锁紧装置 依靠回 转机构使炮嘴压紧在出铁口的泥套上 为了使炮身在转向和压紧出铁口时有一定的 倾斜度 泥炮回转机构的支柱是倾斜的 当炮身绕倾斜支柱回转时 炮身边回转 边倾斜向出铁口 当炮嘴接近出铁口时 炮嘴在水平面内做近似直线运动 这种泥 炮回转机构的特点是不用油马达 而是采用活塞油缸 油缸通过一组杆机构带动旋 转臂架回转 打泥时 另由蓄压器向回转机构的液压缸补压 使炮嘴压紧在出铁口 上 随着高炉大型化和高压操作技术的实现以及炉前操作机械化的要求 液压泥炮 将会得到更广泛的使用 从而取代电动泥炮 成为将来泥炮机构中的主宰 2 第二章 泥炮简介 2 1 泥炮的基本机构类型 目前比较有代表性的液压泥泡有 MHG 型 IHI 型 和 PW 型 IHI 型液压泥炮是由日本石川岛播磨公司设计制造的 该泥炮由打泥机构 压 紧机构 回转机构 锁紧机构和液压装置等组成 使用过程中会出现压紧机构的滑 道易于积灰而迅速磨损 并经常出现因移动阻力大 炮嘴压不紧泥套等问题 MHG 型液压泥炮是由日本三菱重工公司设计制造的 其由打泥机构 压紧机构 回转机 构 锁紧机构和液压装置组成 PW 型液压泥炮是由卢森堡 PW 公司设计的 用于 欧洲的一些高炉上 2 2 泥炮的设计要求及参数的选择 本设计论文是按照 BG 型液压泥泡的结构来进行设计 BG 型液压泥泡是国内最 新研制的泥泡 它综合了现有泥泡的优点 BG 型液压泥泡由打泥机构 压炮机构 回转机构 锁紧机构和液压系统等组成 BG 型泥泡与国内外的液压泥泡比较 具 有结构新颖紧凑 重量轻 高度小 和工作可靠等优点 设计主要参数 1 泥缸有效容积 0 26 3 m 2 打泥推力 2000KN 3 吐泥速度sm21 0 4 压炮力 170KN 5 压炮角度 16 6 旋转角度 160 7 旋转时间 13s 2 3 液压泥炮的工作原理 BG 型液压泥泡外形结构示意图如下 它由打泥机构 压炮机构 回转机构 锁紧机构和液压系统等组成 3 打泥机构的结构特点是打泥油缸采用了固定式活塞和可动式油缸带动泥缸活塞 移动 将炮泥由炮嘴压入出铁口 油缸座上装有挡泥环和漏泥孔 可以有效地防止 泥泡落到油缸活塞杆上 泥缸的材质为钼铜 内壁经辉光离子氮化处理 具有较高 的硬度和耐磨损寿命 泥缸和油缸座的下部均装有隔热防护板 其内侧间隙处可适 量填充炮泥或其他耐火隔热材料 以增强隔热效果 炮身屋部装有钢丝绳 滑轮 重锤式打泥行程指示器 用以显示打泥量的相对值 由于采用动 静滑轮机构 故 行程指示器指针的全行程为打泥活塞全行程的 1 3 压炮机构 由两液压缸驱动车轮在导向槽内运动 使跑身在前进时 能满足炮 身倾角和炮嘴直线运动的要求 对准出铁口 当炮身后退到极限位置时 处于水平 状态 带有导槽 10 的门行框架 4 与转臂 6 刚性连接 导槽口的角度是固定的 但炮 身 1 和走形轮是用螺栓和斜楔连接 这不但使整体更换炮身和车轮比较方便而且能 通过调整垫片调节炮身的倾斜角度 1 炮身 2 冷却板 3 走行轮 4 门形框架 5 压炮油缸 6 转臂 7 机座 8 回转油缸 9 炮嘴 10 导向槽 11 固定轴 4 回转机构如下图 BG 型泥泡回转机构采用活塞式油缸 8 和连杆机构使转臂 6 旋转 油缸 8 的活塞杆端部铰接在机座 7 上 油缸工作时 通过连杆机构使转臂绕 固定轴 11 回转 固定轴装在框架式机座中 BG 型泥泡回转机构简图 2 4 液压系统原理图 5 电磁铁 动作 1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA 回转 顺时针 压紧 打泥 打泥 后退 压紧 后退 回转 逆时钟 6 原位停留 第第 3 章章 打泥机构的选择打泥机构的选择 3 1 液压缸工作压力的确定 泥泡使用无水炮泥 则取泥塞对泥泡的单位压力 1 8 a pMP 根据国内液压元件的配套情况 取油缸的工作压力 0 25 a pMP 3 2打泥油缸直径的确定 已知打泥推力2000PKN 2 3 1 1 2 3 0 0 10 4 10 4 D PpKN D PpKN 则泥缸直径 取 1 3 1 4 564 10 P Dmm p 1 500Dmm 油缸直径 取 0 3 0 4 319 10 P Dmm p 0 320Dmm 由表 2 3 知 由于 所以 式中为活塞杆直径 0 257 aa pMPMP 0 0 0 7 d D 0 d 则 取 00 0 7320 0 7224dDmm 0 220dmm 3 3液压缸壁厚和外径的确定 在工程机械中的液压缸中 壁厚计算公式 0 1 2 y p D 式中 液压缸壁厚 1 m 液压缸内径 0 Dm 试验压力 一般取最大工作压力的 倍 这里取 y p1 251 5 a MP 7 0 1 51 25 2531 25 aya MppPMP 缸筒材料的许用应力 这里采用无缝钢管 则 100 a MP 所以 0 1 31 25 320 50 22 100 y p D mm 取 1 50mm 由缸壁厚和内径可求出缸体外径为 0 D 取 001 3202 504202DmmD 0 420Dmm 3 4缸盖厚度的确定 液压缸为平底缸盖 其有效厚度计算如下 h 盖无孔时 取 10 37 5 0 4330 433 32084 5 100 y p hDmm 1 85hmm 盖有孔时 取 0 10 00 37 5 320 0 4330 433 320151 7 100320220 y p D hDmm Dd 1 155hmm 3 5油缸工作行程的确定 油缸有效行程 1 L 1 1 2 1 4V L D 式中 泥缸的有效容积 已知 1 V 3 m 3 1 0 26Vm 8 则 取 1 1 22 1 44 0 26 1 32 3 14 0 5 V Lm D 1 1300Lmm 泥塞的移动速度 式中 为打泥时间 一般取 1 1 1 3 0 026 50 L m s t t50ts 已知吐泥速度 则炮嘴出口处内径 2 0 21m s 22 11 1 2 0 026 0 5 176 0 21 D Dmm 3 6最小导向长度的确定 对于液压缸 最小导向长度应满足 1 H 01 1 202 DL H 式中 液压缸的最大行程 1 L 液压缸的内径 0 D 则 取 01 1 1300320 225 202202 DL Hmm 1 230Hmm 活塞宽度一般 取 1 B 10 0 61 0BD 10 0 60 6 320192BDmm 由于 一般 取 0 80Dmm 10 0 61 0ld 10 0 60 6 220132ldmm 隔套长度由需要的最小导向长度决定 即CH 1111 11 230192 13268 22 CHlBmm 3 7缸体长度的确定 缸体内部长度 11 1300 1921492 nei lLBmm 缸体外部总长度 111 1492 13285 1551864 wainei lllhhmm 9 3 8打泥油缸的最大流量 根据流体连续性原理 2 0 max1 2 D Q 式中 打泥油缸直径 0 D 0 320Dmm 泥塞移动速度 1 1 0 026m s 2 2 3 3 0 max1 0 32 3 140 0262 09 10125 4 22min D mL Q s 3 9打泥管道尺寸的确定 取液压系统压油管道允许流速 2 5mV s 则管道直径 3 1 4 2 09 10 23 1 3 14 5 dmm 取标准值 压油管道内径 1 25dmm 4 5mm 取液压系统回游管道允许流速 2 2mV s 则管道内径 3 1 4 2 09 10 36 5 3 14 2 dmm 取标准值 回油管道内径 1 40dmm 5mm 10 第四章 压炮机构设计 4 1 压炮油缸直径的确定 由右图可知 2 2 22 1 12 4 11 cm F D pd p pD 式中 液压缸的工作压力 可取系统工作压力 则 1 p 1 25 a pMP 液压缸回游腔背压力 由表知 由于系统压力 所 2 p 0 2516 aa pMPMP 以可忽略 即 2 p 2 0p 活塞杆直径与液压缸内径之比 2 2 d D 2 2 0 7 d D 工作循环中最大外负载 F 液压缸的机械效率 取 cm 0 95 cm 工作循环中最大外负载的计算 F 该处的最大外负载即为打泥时产生的对炮嘴的最大打泥反力 即 max F max FF max0 FPP 式中 压炮力 已知 P170PKN 最小张紧力 对于液压泥泡 一般 取 0 P 0 2030PKN 0 25PKN max0 17025145FPPKN 由上可得液压缸内径 11 3 2 6 4 145 10 88 25 100 951 0 Dmm 取标准值可取 2 90Dmm 又 所以活塞杆直径 2 2 0 7 d D 22 0 70 7 9063dDmm 4 2 活塞杆强度的校核 压炮缸工作时 活塞杆主要受压力作用 因此 活塞杆的强度计算可近似地视为直 拉杆 压强度计算即 2 2 4F md b n 式中 压炮缸的最大推力 F170FPKN 活塞杆的应力 活塞杆材料的许用应力 活塞杆材料钢的抗拉强度 钢的抗拉强度 b 45 45600 ba MP 则 600 400 1 5 b a MP n 安全系数 一般取n1 4n 3 22 2 44 170 10 54 6 0 063 a F MP md 即满足要求 54 6400 aa MPMP 4 3 确定压炮缸的行程 已知活塞杆外部负载应小于保持压杆稳定的临界负载 即F c F 安全系数 c c F F n 0 356 c n 即3 170540 cc Fn FKN 由欧拉公式 12 2 22 2 c EI F L 式中 液压缸安装及导向系数 该压炮缸可视为一端固定 一端自由 即 2 活塞杆的弹性摩量 E 3 180 10 a EMP 活塞杆的横截面惯性矩 I 4 74 2 8 10 60 d Im 综上 取 22367 2 223 3 14180 10108 10 0 8017 2540 10 c EI Lm F 2 400Lmm 4 4 液压缸壁厚和外径的确定 在工程机械中的液压缸中 壁厚计算公式 2 2 2 y p D 式中 液压缸壁厚 2 m 液压缸内径 2 Dm 试验压力 一般取最大工作压力的 倍 这里取 y p1 251 5 a MP 0 1 51 25 2531 25 aya MppPMP 缸筒材料的许用应力 这里采用无缝钢管 则 100 a MP 所以 2 2 31 25 90 14 06 22 100 y p D mm 取 2 15mm 由缸壁厚和内径可求出缸体外径为 2 D 13 取 221 90222 151 0DmmD 2 125 mDm 4 5 缸盖厚度的确定 液压缸为平底缸盖 其有效厚度计算如下 h 盖无孔时 取 22 31 25 0 4330 433 9021 8 100 y p hDmm 2 30hmm 盖有孔时 取 2 22 22 31 25 90 0 4330 433 9039 8 1009063 y p D hDmm Dd 2 40hmm 4 6 最小导向长度的确定 对于液压缸 最小导向长度应满足 2 H 22 2 202 LD H 式中 液压缸的最大行程 2 L 液压缸的内径 2 D 则 取 22 2 40090 65 202202 LD Hmm 2 65Hmm 活塞宽度一般 取 2 B 22 0 61 0BD 22 0 80 8 9072BDmm 由于 一般 取 2 80Dmm 12 0 61 0ld 12 11 6363ldmm 隔套长度由需要的最小导向长度决定 即 2 C 2 H 2212 11 6572630 22 CHlB 因此 221 11 726367 5 22 HBlmm 14 4 7 缸体长度的确定 缸体内部长度 22 40072472 nei lLBmm 缸体外部总长度 122 472633040605 wainei lllhhmm 4 8 压炮缸的最大流量 max Q 压炮缸在压炮时是无杠腔进油 则最大油量 2 22 max 2 4 DL Q t 式中 压炮缸直径 2 D 2 90Dmm 全行程时间 一般 取 t46ts 5ts 22 3 3 22 max 3 14 0 090 4 221 02 1061 04 min 445 DL mL Q s t 4 9 压炮管道尺寸的确定 取液压系统压油管道允许流速 2 5mV s 则管道直径 3 2 4 1 02 10 16 1 3 14 5 dmm 取标准值 压油管道内径 2 20dmm 4mm 取液压系统回游管道允许流速 2 2mV s 则管道内径 3 2 4 1 02 10 25 5 3 14 2 dmm 取标准值 回油管道内径 2 25dmm 4 5mm 15 第五章 旋转装置的设计 5 1 旋转装置油缸活塞杆的受力分析 如下图 压炮时杆件 3 的受力可由下式求出 3 P 3 cos cos PL P R 式中 压炮力 已知 P170PKN 压炮时炮身与水平面所形成的倾角 已知 0 16 臂架同杆件 3 铰接点至回转点的距离 取 R 1 O600Rmm 转臂长度 取 L2000Lmm 在压炮位置时杆件 3 的位置角 取 0 30 30 3 0 cos170 10cos162000 629 cos600 cos30 PL PKN R 由右图可得活塞杆受力为 6 P 16 63 n PP Q 式中的和分别为和到回转点的力臂 nQ 3 P 6 P 2 O 由下图可见 coscosneRC tancoscossinQBCeDBCeD 其中 22 cos WD WDBT 22 sin BT WDBT 取 200Cmm 1200Wmm 220Dmm 900emm 750Tmm 800Bmm 则 0 coscos900600200 cos30433neRCmm 22 BCWDeDBT Q WDBT 22 800200 1200220900220800750 1200220800750 960mm 17 所以 63 433 629284 960 n PPKN Q 取机械构件总效率为 则液压油缸对活塞的实际作用力 F 0 8 6 284 354 6 0 8 P FKN 5 2 旋转油缸直径的确定 液压缸内径计算公式为 3 2 32 1 13 4 11 cm F D dp p pD 式中 液压缸的工作压力 可取系统工作压力 则 1 p 1 25 a pMP 液压缸回游腔背压力 由表知 由于系统压力所以 2 p 0 2516 aa pMPMP 可忽略 即 2 p 2 0p 活塞杆直径与液压缸内径之比 3 3 d D 3 3 0 7 d D 工作循环中最大外负载 F354 6FKN 液压缸的机械效率 取 cm 0 9 cm 则 3 3 6 4 354 6 10 141 7 3 14 25 100 9 Dmm 取标准值 3 140Dmm 又 所以 取标准值 3 3 0 7 d D 33 0 70 7 14098dDmm 3 100dmm 18 5 3 液压缸壁厚和外径的确定 3 3 D 在工程机械中的液压缸中 壁厚计算公式 3 3 2 y p D 式中 液压缸壁厚 3 m 液压缸内径 3 Dm 试验压力 一般取最大工作压力的 倍 这里取 y p1 251 5 a MP 0 1 51 25 2531 25 aya MppPMP 缸筒材料的许用应力 这里采用无缝钢管 则 100 a MP 3 3 31 25 140 21 87 22 100 y p D mm 取 3 22mm 由缸壁厚和内径可求出缸体外径为 3 D 333 21402 22184DDmm 5 4 缸盖厚度的确定 液压缸为平底缸盖 其有效厚度计算如下 h 盖无孔时 取 33 31 25 0 4330 433 14033 9 100 y p hDmm 2 34hmm 盖有孔时 取 3 23 33 31 25 140 0 4330 433 14063 4 100140 100 y p D hDmm Dd 2 64hmm 19 5 5 旋转油缸的最大油量 旋转油缸在压炮时时无杆腔进油 所需流量为 max Q 2 3 max 4 Dl Q t 式中 旋转油缸直径 3 D 旋转油缸行程 取 l630lmm 全程的动作时间 此处要求 t13ts 22 3 3 3 max 3 14 0 140 63 0 75 1044 7 min 44 13 Dl mL Q s t 5 6 旋转管道尺寸的确定 取液压系统压油管道允许流速 2 5mV s 则管道直径 3 3 4 0 75 10 13 8 3 14 5 dmm 取标准值 压油管道内径 3 15dmm 3 5mm 取液压系统回游管道允许流速 2 2mV s 则管道内径 3 3 4 0 75 10 21 9 3 14 2 dmm 取标准值 回油管道内径 3 25dmm 4 5mm 20 第六章 液压泵及电机的选取 6 1 液压泵的选择及油箱容积 6 1 1 确定液压泵的最大工作压力 p P 确定液压泵的最大工作压力 p P p P 1p PPP 式中 油缸的工作压力 1 P 从液压泵出口到液压马达入口之间的管路损失 由于液压系统管P 路复杂 且进口油调速阀 取 0 51 5 a PMP 1 250 51 525 526 5 paa PPPMPMP 6 1 2 确定液压泵的总流量及油箱容积 p Q 由于液压泥泡是手动的顺序控制回路 液压系统所需的最大流量就是打泥油缸 所需的最大流量 打泥油缸工作时 液压泵的输出流量应为 maxp QK Q 式中 系统泄露系数 一般取 K1 11 3K 1 11 3125 4137 94163 02 min p L Q 6 1 3 选择液压泵的规格 根据以上所求的和值 按泥泡系统中拟定的液压泵的形式 从手册中选择 p P p Q 21 符合要求的变量柱塞泵 由于要求液压泵有一定的压力储备 因而所选泵的额定压力一般要比最大工作 压力大 则25 60 25 60 252531 2540 pa PMP 根据液压系统设计手册选定的液压泵为16014 1MCYB 该泵排量为 额定压力为 额定转速为 160mL r 32 a MP1000 min r 6 1 4 液压油箱的确定 液压油箱在不同条件下 影响散热的条件很多 通常按压力范围来考虑 有油 箱容量经验公式为 p Va q 式中 液压泵额定流量 p q 经验系数 冶金机械取 a10a 则 10 1601600 p Va qL 6 2 电机的选择 在电动机的工作循环过程中 液压泵的流量变化较大 因而须分别计算出各个动作 阶段所需功率 驱动功率取平均功率 222 112233 123 P tP tP t P ttt ii i g pQ P 式中 一个循环中每个动作阶段内所需时间 1 t 2 t 3 t 一个循环中每个动作阶段内所需功率 1 P 2 P 3 P 相应缸的流量 1 Q 2 Q 3 Q 液压缸的效率 取 g 0 95 g 带入可得 22 63 11 1 63 22 2 63 22 2 25 102 09 10 55 0 95 25 101 02 10 26 8 0 95 25 100 75 10 19 7 0 95 g g g pQ PKW p Q PKW p Q PKW 则 222 555026 85 19 713 48 5 505 13 PKW 在正常情况下 泥泡液压站的电动机属于短暂工作状态 高炉一般要两小时以 上才出一次铁 需要堵口时才启动油泵 完成堵口后直到下一次堵口时间里 除了 向泥泡加泥时间也不过一 二分钟 故电机不存在发热问题 根据过载选取电机的 容量 取电机容量 P N 式中 电动机的过载系数 泥炮液压站应选取 过载能力比较强的电动 2 机才为合理 48 5 24 25 2 P NKW 根据 液压系统设计手册 可选电动机型号为 BMCY 11425 其 KWN 6 24 min 1500rn 23 第七章 液压系统性能的验算 该泥泡液压系统的初步设计是在某些估计参数情况下进行的 在各回路形式 液压元件及联接管路等完全确定后 针对实际情况对所设计的系统进行各项性能分 析 对于一般液压传动系统来说 主要是进一步确切地计算液压回路各段的压力损 失 容积损失及系统效率 压力冲击和发热温升等 根据分析计算发现问题 对某 些不合理的设计予以调整或采取其他必要的措施 7 1 液压系统的压力损失的验算 压力损失包括管路的沿程阻力损失 管路的局部压力损失和阀类元件的 1 P 2 P 局部阻力损失 总的压力损失为 3 P 123 PPPP 2 1 2 2 2 3 1 2 2 n n P d P Q PP Q 式中 管道的长度 管道内径 l md m 液流平均速度 液压油密度 m s 3 Kg m 沿程阻力系数 局部阻力系数 阀的额定流量 通过阀的实际流量 n QQ 阀的额定压力损失 n P 24 由于泥泡液压系统较为复杂 有多个液压执行元件动作回路 其中环节较多 管路 损失较打的要算打泥回路 故主要验算又泵到打泥缸这段管路的损失 7 1 7 沿程阻力损失 沿程阻力损失主要是打泥机构动作时进油管路的压力损失 此管路长约为 7m 管内径为 打泥时通过的流量为 25mm 3 3 2 09 10 m s 3 22 2 44 2 09 10 4 3 0 025 Q vm s d 由于液压泥炮是高炉炉前的液压设备 高温条件下 泥炮的工作介质应选为不 易燃烧的纯三磷酸酯 该油液不易燃烧 即使燃烧也能很快扑灭 不会发生大火灾 正常运转后油的运动粘度 油的密度为 30 3 1135Kg m 2 3 45862300 d R 油在管路中呈紊流流动状态 其沿程系数为 0 250 25 0 31630 3163 0 038 4586 e R 按式求得沿程阻力损失为 2 2 1 d l P 2 6 1 74 3 0 0381135 100 87 0 322 aa PMPMP 7 1 2 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 P2 以及 通过控制阀的局部压力损失 P3 其中管路的局部压力损失相对来说较小 故主要 计算通过控制阀的局部压力损失 参照泥炮液压原理图 从油泵的出口到打泥缸进油口 要经过手动方向控制阀 液控单向阀和单向节流阀 手动方向控制阀的额定流量为 300L min 额定压力损失为 0 4MPa 液控单向阀 的额定流量为 200L min 额定压力损失为 0 3MPa 单向节流阀的额定流量为 L min 额定流量损失为 0 2MPa 160 25 通过各阀的局部压力损失之和为 222 3 125 4125 4125 4 0 40 30 20 26 300200160 PMPa 所以油泵的出口压力为 160 870 2617 13 paa PMPMP 7 2 液压系统的发热温升及验算 7 2 1 发热功率 系统的功率损失全部转化为热量 按式 hrrc PPP 式中 液压系统的总输入功率 r P 液压系统输出的有效功率 C P 53 3 pp r p P Q PKW 3 1 1 cwii i t PF S T 式中 工作周期 t T 液压缸外载荷及驱动此载荷的行程 wi F i S 则 2000 1 3 170 0 4354 6 0 63 38 76 c PKW 则系统总的发热功率为 53 33815 3 hr PKW 7 2 2 液压系统的散热功率 液压系统的散热渠道主要是油箱表面 前面初步求得油箱的有效容积为 3 1 6m 26 按求得油箱各边之积 0 8Vabh 3 1 6 0 8 abhm 取 2am 1bm 1hm 求得油箱的散热面积为 2 1 81 58 4 t Ah ababm 则油箱的散热功率 23 8 4 305 8 o hctthr Pk A TKWP 式中 油箱散热系数 当风扇冷却时 23 t k t k CmW 2 油温与环境温度之差 T 30TC 通过计算系统的发热功率和油箱的散热功率可知 用风扇冷却油箱达到 hr P hc P 了完全冷却的目的 27 第 8 章 液压缸结构图 8 1 液压缸装配图 1 缸头 2 螺栓 M10X60 3 垫圈 10 4 防尘圈 d63 5 轴用 Y 圈 FA63 6 支撑环 d63 7 GB1235 76 8 斯特封 d63 9 导向套 10 缸筒 11 活塞杆 12 F4D90X10X2 5 13 D90X63X20 14 放气阀 M10 15 组合垫圈 10 16 螺钉 M8X20 17 盖板 18 螺塞 M14X1 5 19 组合垫圈 14 28 8 2 液压缸底座 29 结 论 BG 型泥炮具有结构紧凑 重量轻 高度小和工作可靠等优点 BG 型泥泡与其 他液压泥泡相比较 其优点为 1 外形尺寸小 车轮装在炮身上 使泥泡总高度 降低为 1762mm 低于 MHG 泥泡和其他泥泡 可安装在风口平台下面 为机械化 更换风口创造了条件 与滑道式和曲柄连杆式压炮机构比较 不但结构简化 而且 解决了滑道磨损和阻力大的问题 2 回转机构采用活塞式油缸和连杆机构 取消 了 MHG 型泥泡的油马达和大型轴承 使制造方便 安装固定轴的框架刚性大 并 使回转机构的高度降低 30 致 谢 通过这一阶段的努力我的毕业论文终于完成了 设计阶段我在学习上和思想上 都受益非浅 这除了自身的努力外与各位老师和朋友的关心 支持和鼓励是分不开 的 在本论文的写作过程中 我的导师倾注了大量的心血 在此我表示衷心感谢 同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的同学和朋友 最后要感谢我的家人以及我的朋友们对我的理解 支持 鼓励和帮助 正是因 为有了他们我所做的一切才更有意义 也正是因为有了他们我才有了追求进步的勇 气和信心 31 参 考 文 献 1 杨可桢 程光蕴 李仲生 机械设计基础 高等教育出版社 2006 5 2 金大鹰 机械制图 机械工业出版社 2001 7 3 邵锋 高炉液压泥炮旋转机构设计优化 2009 4 杨培元 液压设计简明手册 北京机械工业出版社 2000 5 杨晓兰 机械设计基础课程设计 华中科技大学出榜社 2006 1 6 周小鹏 丁又青 液压传动与控制 重庆大学出版社 2008 1 7 张利平 液压站 北京化学工业出版社 2008 2 8 张利平 液压传动设计指南 北京化学工业出版社 2009 8

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