钢卷翻转输送机液压系统设计【3张图/12000字】【优秀机械毕业设计论文】
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翻转
输送
液压
系统
设计
优秀
优良
机械
毕业设计
论文
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文档包括:
说明书一份。40页，12000字。
开题报告一份。
图纸共3张，如下所示
A0-泵站.dwg
A1-轴向柱塞泵.dwg
A3-液压原理图.dwg
钢卷翻转运输机设计
摘要
在冶金机械领域矿山生产当中，运输小车用途广泛，各种类型的小车名目众多，按不同用途可分为运卷小车，过跨小车，换辊小车，轧辊小车等等。按驱动的动力源又可分电机拖动，液压油缸带动，总体是把设备或成品从一个地方转移至另一处，本次设计的钢卷运输小车它的驱动是由电机来完成的，其大体组成主要由钢卷翻转机架总成，钢卷翻转机的行走机构，顶升装置，翻转机构、液压总成和电气控制系统组成。通过设计，综合运用所学过的力学，机械设计，机械制图的有关知识，电工技术，电气控制技术，检测技术，液压传动技术，计算机技术等方面的知识。通过这一设计过程，加深对所学知识的了解和运用能力，并加深对机电系统的了解 ，并接受基本的机械设计训练和电气控制系统设计的训练，了解和学会一些新型电控装置的使用。
本设计中的钢卷翻转机是一种非标准化机械设备，该设计采用了机，电液，联合操作控制系统，在外观设计及技术性能上有其简捷独特的一面，它整体布局合理，互换性强具有良好的结构刚性和稳定性，对我们所学专业是一个很好的运用实列。
在整个的设计过程中，用到了以前学过的机械制图、CAD制图、机械设计、机械原理、液压传动技术、计算机技术等多方面的知识，在以前未必掌握的很好，在这个设计的过程中，经过反复的运用，很好的加深了对它们的理解。
关键词：运输装置 液压传动 顶升装置 ，翻转装置
Abstract
In the area of mines production of metallurgical machinery, the transport vehicle is widely used. And there are many types of Transporter. Those can be divided into transportation volume car, roll change car, etc. according to its different uses car. And can be divided into Motor Drive, Hydraulic jack drive according to its drive source. The whole function of Coil Transfer Car is for transporting . This design of the Coil Transfer Car is driven by the motor and is made up of the the main frame by the coil assembly, coil cars running bodies, jacking device, assembly of hydraulic and electrical control system.
Coil car is is a non-standard mechanical device, this design of the Coil Transfer Car uses a machine and electro-hydraulic operation control system . And its design and technical properties is unique . It has a reasonable overall arrangement,and good interchangeability and stability . It is a very good instance for our major .
During the whole design process, i used the knowledge of mechanical drawing, CAD drawing, mechanical design, mechanical principles of hydraulic technology, computer technology and so on .During this process, I get a better understanding of related knowledge .
Keywords: transport vehicle 、hydraulic jacking device 、Lifting device
目录
摘要 1
Abstract 2
目录 2
1 概述 1
2 该设计中整体的方案及工作原理 1
3 机械系统的设计 3
3.1 钢卷翻转机车架总成结构设计 3
3.1.1 钢卷翻转机总体结构: 3
3.1.2 传动装置的结构: 3
3.1.3 钢卷翻转机车轮组安装结构 3
3.2 钢卷翻转机行走机构的设计 4
3.2.1参考数据 4
3.3 选择电动机 4
3.3.1 类型的选择 4
3.3.2功率的确定 5
3.3.3工作机的阻力 5
3.3.4电动机的转速的确定 6
3.4计算传动装置的运动参数和动力参数 6
3.4.1 计算总传动比i 6
3.4.2各轴的转速 6
3.4.3 各轴的功率 6
3.4.4各轴的转距 7
3.4.5链轮、链条的选取校核 7
3.4.6 轴承的选取校核 8
3.5轴的设计与校核 9
3.5.1轴的设计 9
3.4.2 轴的强度校核 9
4液压总成的设计 13
4.1.工况要求 13
4.2动力和运动参数 13
4.2.1顶升截荇 13
4.2.2 速度 13
4.2.3 工作行程 14
4.3工况分析 14
4.3.1顶升油缸分析 14
4.3.2计算液压缸尺寸及工况 14
4.4液压缸主要尺寸确定 16
4.4.1顶升油缸壁厚及外径计算 16
4.4.2工作行程确定 17
4.4.3缸盖厚度得确定 17
4.4.4最小导向长度得确定 18
4.4.5缸体长度得确定 19
4.4.6缸体与缸盖得连接形式 19
4.4.7活塞杆与活塞连接结构 19
4.4.8活塞杆导向部分的结构 20
4.4.9密封图选用 20
4.4.10液压缸的缓冲装置 20
4.4.11 液压缸的安装连接结构 20
4.4.12进出油口形式及大小确定 20
4.4.13杆用双耳环安装尺寸 20
4.4.14液压缸主要零件材料和技术要求 20
5 拟定液压系统原理图 23
5.1调速方式的选择 23
5.2液压缸动作回路的选择 23
5.3确定供油方式 23
5.4液压系统的组合 23
6 选择液压元件 25
6.1 确定泵的Pp Pn和规 25
6.1.1 泵的工作压为确定 25
6.1.2泵的流量确定 25
6.1.3选择液压泵的规格 25
6.1.4泵电机的选定 26
6.2液压阀的选择 26
6.3定管道尺寸 27
6.4定油箱容量 28
7液压系统的验算 29
7.1压力损失验算： 29
7.1.1顶升油缸上升是油路压力损失 29
7.1.2顶升时回油路得压力损失： 30
7.1.3变量泵出口处的压力Pp为： 30
7.1.4液压系统的发热与温升验算： 31
7.1.5有效功率： 31
7.1.6系统的发热功率： 31
7.1.7散热面积A 31
7.1.7油液温升△t 32
8 总结 33
致 谢 34
参考文献 35
- 内容简介：
-
2009 年 第 6 期（总 132 期） 与 计 算一重技术摘 要： 介绍一种大型自动翻转机的工作原理及其方案确定过程，指出在设计中应注意的实施重点 。关键词： 翻转机；翻转；筒形类零件；翻转体中图分类号： 献标识码： B 文章编号： 1673 2009） 06 of as 方亮1大型圆零件在运输和加工过程中经常需要对零件进行翻转 。传统方法一般都是利用车间的天车翻转，主要工具是钢丝绳 。而大型圆筒形零部件由于尺寸规格大 、重量重，在加工和运输时采用天车翻转非常困难甚至无法实现，而且这种吊装运输方法会对精加工的圆筒形零件造成损伤，有时甚至因起吊钢丝绳的损坏对零部件 、设备和人员的安全构成危胁 。本文主要介绍一种用于大型筒类零件翻转的自动翻转机设计方法及具体设计过程 。1 大型筒形零件翻转要求一般大型筒形零件以毛坯状态运到加工车间后需要从水平状态翻转到竖直状态，在零件加工过程中当进行掉头加工时又需要将其翻转 180。即零件翻转角度在 0180范围内，零件在毛坯或加工状态下翻转 。此类圆筒形零件外形尺寸一般在 覫2 000覫6 000 量在 30200 t 之间 。2 术设计根据大型圆筒形零件的翻转要求，该翻转机需要一个基座和一个翻转托架 。其中的基座用于支承翻转托架并与基础固定 。翻转托架用于安放和承载大型圆筒形零件的重量 。翻转托架绕基座的耳轴在 090范围转动带动安放在翻转托架上的大型圆筒形零件进行翻转 。根据翻转机原理可知，只要驱动翻转托架绕耳轴转动就可以实现翻转，而且采用液压驱动方式最能适应现场条件要求 。采用液压驱动可以有两种驱动方式：一种是下拉式的驱动方式 。其工作原理是将液压缸安装在基座上，缸体可以绕缸体耳轴在水平面内上下摆动，活塞杆头部与翻转托架铰接，通过活塞杆伸出和收回动作驱动翻转托架绕耳轴转动（见图 1） 。另一种是上推式的驱动方式 。其工作原理为液压缸安装在基座上，缸体可以绕缸体耳轴在铅垂面内左右摆动，活塞杆头部与翻转托架铰接，1. 一重集团大连设计研究院有限公司高级工程师，辽宁 大连 1166001基座； 2翻转托架； 3液压缸 。图 1 下拉式翻转机20 与 计 算2009 年 第 6 期（总 132 期）在下拉驱动方式中活塞杆头部的运动轨迹是以翻转托架的耳轴为中心划出的圆弧，圆弧半径由驱动力臂长度决定 。由于液压缸采取水平安装方式，因此占用的空间尺寸小；上推驱动方式中活塞杆头的伸出长度与翻转角度有关，液压缸立位安装，需要在基础开液压缸摆动槽，占用的空间较大 。因此最后确定为采用下拉驱动方式 。转机机械设计（ 1） 翻转机总体设计在确定了翻转原理和驱动方式后就可以进行翻转机的总体结构设计 。翻转机的基本结构按照功能划分由机械部件 、液压系统 、电器控制系统三部分组成 。其中机械部件由基座 、翻转托架 、液压缸 、走台组成 （见图2） 。基座和翻转托架体采用焊接结构 。翻转托架安装在基座两侧的支承内 （见图 3、图 4），并通过两个耳轴与基座连接，在基座支承和耳轴间安装了调心滚子轴承，在耳轴内侧安装两个接近开关，用于控制翻转托架翻转到水平和竖直位置时的极限位置 。（ 2） 翻转机的力学特性分析翻转机的力系由可动部分 （翻转托架 、大型筒形零件 、辅具），液压缸和固定部分 （基座） 构成的，其中力的平衡点在耳轴中心 。在翻转托架由竖直位置向水平位置翻转时： !L (1)300 t，筒形零件的重量； 转托架 、200 t 圆筒形零件和辅具的复合重心距耳轴的距离 ( h液压缸活塞杆与耳轴的距离（ F活塞杆的拉力 （ N） 。在翻转托架由水平位置向竖直位置翻转时：H ! (2)3转托架 、200 t 筒形零件和辅具的综合重心距耳轴的距离 （ 。在翻转托架向水平位置翻转过程中，翻转体（翻转托架 、筒形零件和辅具） 复合重心的位置随翻转角度变化，当复合重心通过耳轴垂直平面后，在复合重力的作用下，翻转体自动向下倾翻 。液压1基座； 2翻转托架； 3液压缸 。图 2 翻转机主视图图 3 翻转机侧视图图 4 翻转机局部剖视图212009 年 第 6 期（总 132 期） 与 计 算一重技术缸的施力状态由拉变成推 。h 值由小变大再由大变小 。反之，在翻转托架向竖直位置翻转过程中，翻转体综合重心通过耳轴垂直平面后，在综合重力的作用下，翻转体在自重的作用下自动向下倾翻 。液压缸的施力状态由推变成拉 。h 值由小变大再由大变小 。液压缸的力矩方向随翻转方向和翻转角度的变化发生改变 。翻转托架的水平梁和竖直梁的承载状态也随翻转方向和翻转角的变化发生改变 。（ 3） 基座设计的关键点基座为焊接结构，通过翻转机的力学特性分析和基座的有限元分析可知，最大的受力点出现在安装调心滚子轴承的支座内孔靠近液压缸支座方向的四分之一圆弧面内，产生的应力是压应力；在基座液压缸耳轴支座处，产生的应力是压应力；基座支承斜面和水平面的连接处，产生的应力是拉应力；在基座液压缸与翻转托架前端面间的地脚螺栓受到的是拉力作用 。基座的结构设计必须充分考虑这些受力最大处结构的强度和刚度，选择合适的材料 。基座的设计要考虑设备安装基础承载以及地脚螺栓对地基的拉力 。（ 4） 翻转托架设计的关键点翻转托架是筒形零件和辅具的载体，翻转时处在空间翻转状态，受力复杂 。最大的受力点出现在两侧安装耳轴的支座内孔圆弧面键槽处，产生的应力是压应力；在安装液压缸连接器销轴孔的内圆弧面，产生的应力是压应力；水平梁在水平位置时和竖直梁在水平位置时的弯曲变形将水平梁和竖直梁的连接处向耳轴孔连线的区域内产生拉应力 。翻转托架的结构设计必须充分考虑这些受力最大处结构的强度和刚度，在此位置设计加强筋和选择合适的材料 。翻转托架重心距耳轴的距离，在保证液压缸无压力时翻转托架不会自动倾翻的前提下应尽可能减小，这样将有利于降低翻转体复合重心距耳轴的距离，就可以减小 H 值，从而减小翻转托架的高度尺寸，降低翻转托架的重量，又节约制造成本 。（ 5） 液压缸设计关键点类型选择通过翻转机翻转托架工作方式和力学特性分析，可以知道液压缸所受的反作用力是随翻转托架的翻转方向和翻转角度而不断变化的，在一个翻转过程中活塞杆的受力将由拉力变为推力，或由推力变为拉力 。活塞杆通过伸出和收回动作驱动翻转托架翻转 。根据这种受力特点和工作方式，确定液压缸应采用差动油缸 。通过有杆腔和无杆腔交替进油，控制活塞杆的伸出和收回，驱动翻转托架的翻转和控制翻转方向 。同时通过调节流量可控制活塞杆的工作速度进而控制翻转托架的翻转速度，保证安全工作 。根据总体布置结构，在翻转托架翻转过程中液压缸或活塞需要来回摆动，因此摆轴式液压缸将有利于减少活塞杆的弯曲，因此决定采用头部摆动耳轴结构液压缸 。由于翻转托架在两个极限位置时产生冲击，因此液压缸必须设置双向缓冲装置 。参数确定(a) 工作压力 P 应选取 1632 高压 。液压缸输出力由液体的压力和活塞的有效工作面积的乘积决定，选择中高压可以减小活塞的直径，减小液压缸的结构尺寸 。同时，液压缸输出力大，可减小液压缸活塞杆与耳轴的距离 h，从而降低翻转托架的高度和减轻其重量，有利于降低设计成本，减少设备占用的空间 。(b) 活塞运动速度 v，由于翻转托架承载大载荷进行翻转，因此必须保证翻转的平稳和安全，翻转托架的翻转速度不应过高，同时为了提高翻转机的工作效率，翻转托架的翻转速度又不应过低，最终活塞运动速度 v=0.6 m/对控制系统的要求翻转机的工作是由液压和电器控制系统控制的 。由于翻转机的工作方式是双向的，因此翻转托架对液压缸的作用力的方向是变化的 。由于 h 值是一个变量，因此液压缸受力也随之变化 。另外翻转机翻转圆筒形零件的尺寸范围大，零件的重量不固定，这些变量都将造成液压系统压力波动，因此如果翻转托架在翻转中发生失电故障将是十分危险的，在液压和电器控制系统的设计必须充分考虑这些特点 。3 结 语翻转机实际使用后，设备运行平稳安全，证明结构方案选择合理，技术参数计算正确 。而且，翻转机的顺利投入，不仅大大地提高了大型圆筒类零件的加工效率，而且圆筒类零件因翻转工序产生的损伤率也彻底消除，圆筒类零件的加工精度和加工质量也明显提高 。收稿日期： 2009第 期 总 第 期年 月流 体 传 动 与 控 制,大 负 载 翻 转 机 构 液 压 回 路 的 设 计冶 占 武 吴 百 海广 东 工 业 大 学 广 州司 振 军摘 要 该 文 分 析 了 大 负 载 翻 转 机 构 特 殊 的 负 载 变 化 情 况 , 并 设 计 出 了 相 应 的 可 实 现 的 液 压 回 路 , 计 算 了 油 缸 的 尺 寸和 流 量 , 对 相 关 工 程 设 计 具 有 一 定 的 指 导 意 义 。关 健 词 大 负 载 翻 转 机 构 负 载 分 析 液 压 回 路中 圈 分 类 号 文 献 标 识 码 文 章 编 号一 抖一 以 加 刁引 言目 前 , 大 负 载 翻 转 机 构 在 生 产 中 应 用 越 来 越 多 ,特 别 是 在 机 车 生 产 、 维 修 和 钢 铁 企 业 的 生 产 中 。 而 且随 着 生 产 装 置 规 模 的 不 断 扩 大 , 这 种 设 备 正 向 着 大功 率 、 重 载 及 高 自 动 化 的 方 向 发 展 。 比 如 在 现 代 的 带钢 轧 制 企 业 中 , 所 要 翻 转 的 钢 坯 重 量 就 已 经 达 到 了左 右 , 个 别 已 经 达 到 。 同 时 基 于 高 度 安 全 性的 考 虑 , 这 就 要 求 翻 转 机 构 功 率 更 大 , 运 行 过 程 更 稳定 。 由 于 液 压 系 统 具 有 稳 定 、 功 率 重 量 比 大 以 及 易 于实 现 的 优 点 , 所 以 使 用 液 压 回 路 实 现 这 种 机 构 的 动作 几 乎 成 为 所 有 此 类 机 构 的 首 选 。 现 就 轧 钢 厂 的 钢卷 翻 转 装 置 为 例 来 说 明 此 类 液 压 回 路 的 设 计 要 点 。大 负 载 翻 转 机 构 的 负 载 分 析图 为 一 最 大 负 载 为 的 钢 卷 翻 转 机 构 , 翻转 时 的 受 载 示 意 图翻 转 机 构 的 最 大 负 载 为 , 翻 转 角 度 为, 图 示 翻 转 方 向 为 正 向 , 即 带 有 负 载 的 翻 转 方 向 ,反 向 翻 转 为 空 载 。 从 图 中 可 以 看 出 在 状 态 的 时候 , 液 压 缸 承 受 正 向 负 载 , 并 且 负 载 的 大 小 由 最 大 值逐 渐 向 零 过 渡 , 液 压 缸 负 载 大 小 为升 , 斗其 作 用 方 向 如 图 状 态 所 示 。当 翻 转 到 位 置 时 , 凡 , 这 个 位 置 也 就 是 液 压缸 所 受 负 载 的 方 向 的 转 换 位 置 。当 翻 转 机 构 离 开 状 态 开 始 进 人 状 态 的 时候 , 液 压 缸 开 始 承 受 超 越 负 载 , 并 且 超 越 负 载 的 大 小由 零 逐 渐 向 最 大 值 过 渡 , 即升 , 。 一 争状 态 状 确 花 状 奋一 负 载 一 机 械 机 构 一 液 压 缸 一 铰 轴 在 状 态 时 液 压 缸 和机 构 的 夹 角 在 状 态 时 液 压 缸 和 机 构 的 夹 角 在 状 态 时钢 卷 重 力 方 向 的 分 量 角 在 状 态 时 钢 卷 重 力 方 向 的 分 量 角 。图 翻 转 机 构 的 负 载 变 化 分 析 图收 稿 日 期 一 刁作 者 简 介 冶 占 武 , 广 东 工 业 大 学 吴 百 海 教 授 的 硕 士 生其 作 用 方 向 如 图 状 态 所 示 。反 方 向 的 翻 转 过 程 和 正 向 的 翻 转 过 程 的 负 载 变化 相 似 , 但 是 负 载 的 大 小 仅 仅 只 是 机 构 的 重 量 ,可 以认 为 是 空 载 回 程 。大 负 载 翻 转 机 构 的 液 压 回 路 设 计 及 计 算 【 切根 据 上 述 翻 转 机 构 的 负 载 分 析 , 可 以 总 结 出 以下 对 翻 转 机 构 液 压 回 路 的 基 本 要 求回 路 设 计 应 重 点 考 虑 液 压 缸 活 塞 在 同 一 翻转 过 程 中 所 受 负 载 的 变 化 , 确 保 机 构 翻 转 过 程 的 稳定 性因 翻 转 机 构 承 受 大 负 载 , 达 一 , 应 考虑 使 用 双 缸 驱 动因 正 向 翻 转 为 带 负 载 翻 转 , 反 向 翻 转 为 回程 空 载 翻 转 , 所 以 回 程 空 载 翻 转 油 路 设 计 可 以 认 为和 带 负 载 的 油 路 不 同 , 以 便 能 够 提 高 生 产 效 率 , 节 约流 体 传 动 与 控 制 年 第 期能 源 。根 据 以 上 原 则 , 设 计 液 压 回 路 如 图 。书 戈 , 今 片卫卫 洲洲间 位 置 启 动 和 停 止 时 的 平 稳 性 。 在 带 负 载 的 翻 转 的终 点 , 液 压 缸 的 杆 腔 带 有 外 接 的 缓 冲 回 路 , 可 以 调 节缓 冲 节 流 口 的 打 开 压 力 值 , 使 得 液 压 缸 的 维 修 也 比较 方 便 。当 翻 转 机 构 反 向 翻 转 时 , 由 于 是 空 载 回 程 , 负 载可 以 认 为 很 小 , 所 以 只 依 靠 节 流 阀 给 与 足 够 大 的回 程 背 压 就 可 以 保 证 回 程 的 稳 定 性 。液 压 缸 设 计液 压 缸 的 最 大 负 载 大 小 为 , 考 虑 翻 转 机 构本 身 的 重 量 , 负 载 可 以 达 到 , 使 用 双 缸 驱 动 , 每个 液 压 缸 的 最 大 负 载 为 。 根 据 冶 金 企 业 的 标准 取 系 统 的 工 作 压 力 二 。 液 压 缸 内 径 按 下镖 寸 需 黯 二压 力 油 璐回 抽 油 路、 一 三 位 四 通 换 向 阀 、 一 单 向 接 流 阀 一 二 位 四 通 平衡 阀 一 带 外 部 缓 冲 机 构 的 液 压 缸图 大 负 载 翻 转 机 构 的 液 压 回 路在 图 液 压 回 路 中 在 采 用 两 个 三 位 四 通 换 向 阀对 回 路 进 行 供 油 , 可 以 对 执 行 机 构 的 速 度 作 调 整 。 在换 向 阀 的 进 出 口 油 路 上 增 加 一 个 单 向 节 流 阀 , 可以 防 止 两 个 换 向 阀 的 出 口 振 动 频 率 相 同 而 引 起 的 振动 。 调 整 两 个 平 衡 阀 的 弹 簧 压 力 相 等 , 并 调 节 平 衡 阀的 阀 口 小 与 单 向 节 流 阀 的 阀 口 。当 翻 转 机 构 正 向 翻 转 时 , 两 换 向 阀 左 端 磁 铁 线圈 得 电 , 无 杆 腔 的 压 力 与 平 衡 阀 弹 簧 的 设 定 压 力 来比 较 , 在 无 杆 腔 达 到 一 定 压 力 下 打 开 平 衡 阀 使 得 回油 路 接 通 , 平 衡 阀 的 节 流 作 用 保 证 回 油 路 存 在 一 定的 背 压 , 并 确 保 使 得 液 压 缸 的 无 杆 腔 不 产 生 吸 空 现象 , 以 保 证 在 负 载 转 换 时 的 机 构 运 动 的 平 稳 过 渡 。 同时 , 在 平 衡 阀 控 制 油 路 上 采 用 进 出 口 节 流 的 方 式 来调 节 平 衡 阀 的 阀 芯 运 动 速 度 , 保 证 机 构 在 运 动 的 中根 据 冶 金 企 业 标 准 取 液 压 缸 内 径 。流 量 计 算在 生 产 中 钢 卷 的 直 径 可 达 , 根 据 实 际 经验 , 正 向 翻 转 的 速 度 , 不 应 超 过 耐 , 否 则 过 快的 速 度 使 得 钢 卷 在 故 障 急 停 时 易 发 生 翻 倾 , 则 可 以计 算 出 正 向 翻 转 时 的 流 量 为“ 了 丁 刁 丫针 对 上 述 计 算 出 的 流 量 就 可 以 选 择 相 应 的 控 制阀 类 和 管 道 了 。结 束 语由 于 上 述 翻 转 机 构 采 用 了 液 压 驱 动 , 并 充 分 考虑 了 负 载 的 变 化 情 况 和 现 场 的 实 际 工 况 , 调 试 快 捷 ,维 护 方 便 , 运 行 平 稳 性 好 。参 考 文 献【 章 宏 甲 等 主 编 液 压 传 动 【 北 京 机 械 工 业 出 版 社 ,黎 启 柏 主 编 液 压 元 件 设 计 手 册 北 京 机 械 工 业 出 版社 , 冶 金 工 业 出 版 社 , 刃加一 一 一叩叮而 ,吻1. 0 44 44 V / 2. 0 45 42 V / m 6 1 H M 0 / M 0 | q bv L C _0 V w O k d S 1 p 1 H M L v + ,Y V q L 1 _ s , L C l S 0 | , L M 5% _ S 0 , 1 H M ! 9 Z V , w O k d S ? 3 Z 4 V b I D :1 . S ? 3 S = C J. ,1999(2):47- 49.2 f . V L A . S 1 J. k/ ,1994,8(2):65- 68.3 , O . 1 H M + _ L J. j l b a 6 d S ) 6 / e d , E % d - 45! M M _ 5 b % N 5 , A d ! 9 H , s F D A _ D T 1 + ,V7 r 1 1 p D T A d A r e #,# e A r ,P 1 ; H F _ D ? ,T 5 # p , T D bA _ D e ? A | P D M L C _ b A T , A H M , Y V A D 41 F D 6 5 , # F D = A g W 1 , J e y bD 5 _ D F D 6 H W b _ D 3 ? 7 g , e J J J A d ! 9 , F F D A _ 1 + ,S | F B , % A M M _ 5 ,V 7 e , d V L b ! 9 / J , s L = , s I n , ! 9 A d , s I n d V T # _ b - ! ! X g P 2M , V L ,4 3 ? 6 rm , s V ! b52 液压与气动 2006年第12期!哈 尔 滨 铁 道 科 技#$! 年 第 期摘 要 ： 介 绍 铁 道 车 辆 构 架 翻 转 机 研 制 过 程 中 一 例 噪 声 问题 解 决 的 过 程 ， 分 析 噪 声 产 生 的 原 因 及 解 决 方 法 。关 键 词 ： 翻 转 机 液 压 系 统 噪 声 消 除 铁 道 车 辆 检 修设 备中 图 分 类 号 ： %#&( 文 献 标 识 码 ： )! 引 言铁 道 车 辆 货 车 转 向 架 在 段 修 时 ， 需 用 翻 转 机 将 “ 三 大 件 ”*摇 枕 、 侧 架 + 夹 起 ， 翻 转 ! 个 角 度 ， 检 查 构 架 下 部 ,、 ) 处 等 重点 部 位 是 否 有 裂 纹 或 者 磨 耗 缺 陷 ， 从 而 消 除 事 故 隐 患 。 -./ 0#$ 型 货 车 构 架 翻 转 机 ， 是 哈 尔 滨 科 研 所 为 适 应 货 车 提 速 和行 包 专 列 开 行 的 转 /# 型 转 向 架 而 自 行 设 计 制 造 的 专 用 翻 转设 备 。 该 设 备 所 用 液 压 驱 动 系 统 在 出 厂 调 试 过 程 中 ， 各 机 械 动作 均 正 常 ， 但 液 压 系 统 有 噪 声 ， 它 来 自 驱 动 翻 转 头 旋 转 的 油 缸部 分 ， 只 有 反 转 时 ， 右 侧 油 缸 有 噪 声 。 原 因 分 析翻 转 动 作 是 靠 左 右 两 个 翻 转 夹 头 夹 紧 工 作 ， 再 通 过 左 右 两油 缸 杆 端 连 接 的 齿 条 来 驱 动 旋 转 的 。 当 油 缸 活 塞 杆 缩 回 时 ， 工作 正 转 ； 反 之 ， 当 油 缸 活 塞 杆 伸 出 时 ， 工 作 反 转 。 而 噪 声 恰 好 来自 于 反 转 时 的 右 侧 油 缸 。 翻 转 动 作 的 液 压 原 理 图 如 图 ! 所 示 。首 先 认 为 液 压 缸 中 存 有 气 体 ， 运 行 多 次 后 发 现 噪 声 现 象 仍 然 没有 消 除 。 当 取 消 双 向 锁 中 锁 定 有 杆 腔 的 单 向 锁 后 ， 噪 声 恰 好 消除 ， 问 题 找 到 。# 双 向 液 压 锁 工 作 原 理 分 析液 压 锁 工 作 原 理 见 图 #。在 夹 紧 工 作 后 需 正 转 时 ， 电 磁 铁 #1. 得 电 ， 换 向 阀 右 位 ，压 力 油 打 开 单 向 阀 ! 从 ,! 口 进 入 液 压 缸 的 有 杆 腔 ， 同 时 把 控制 活 塞 向 上 推 ， 打 开 右 边 的 单 向 阀 2 使 液 压 缸 内 的 压 力 油 通 过该 单 向 阀 和 换 向 阀 回 油 箱 ， 当 检 查 完 需 要 反 转 时 ， 电 磁 铁 ! ， 使 液 压 锁 的 ) 口 进 油 ， 压 力 油 打 开 单 向 阀 2 从 )! 口 进入 液 压 缸 的 无 杆 腔 ， 同 时 把 控 制 活 塞 向 右 推 ， 打 开 单 向 阀 !， 从而 沟 通 液 压 缸 的 回 油 路 ； 当 换 向 阀 处 于 中 间 位 置 时 ， 液 压 缸 无杆 腔 的 压 力 油 把 阀 芯 压 紧 在 阀 座 上 ， 油 压 越 高 压 得 越 紧 ， 从 而避 免 了 液 压 油 缸 活 塞 杆 自 动 缩 回 的 现 象 ， 真 正 起 到 “ 锁 ” 的 作用 。当 翻 转 机 把 构 架 正 转 $3后 ， 需 进 行 保 压 以 利 于 检 查 作业 。 由 于 构 架 自 重 产 生 的 反 力 矩 将 使 油 缸 有 杆 腔 油 压 升 高 ， 该油 压 从 背 后 作 用 在 单 向 阀 上 ； 反 转 时 ， 液 压 锁 的 , 口 进 油 推 动控 制 活 塞 ， 克 服 单 向 阀 背 后 的 油 压 及 弹 簧 力 *忽 略 摩 擦 力 +才 能“ 开 锁 ” ， 而 在 “ 开 锁 ” 之 前 ，, 口 油 压 又 进 一 步 使 液 压 缸 有 杆 腔油 压 升 高 。设 液 压 缸 的 外 负 载 为 !， 无 杆 腔 油 对 活 塞 的 有 效 作 用 面 积为 ， 速 比 为 #， 有 杆 腔 油 压 力 !$， 无 杆 腔 油 压 力 !%， 液 压 锁 控制 活 塞 面 积 &， 阀 座 口 面 积 &， 弹 簧 力 ()， 则 “ 开 锁 ” 的 条 件 是 ：!% &4 !$ & 5 ()液 压 缸 活 塞 的 受 力 平 衡 方 程 为 ：! 5 !% 6 !$ * #由 上 述 两 式 可 知 ：!%4 ! & # 5 () 7 * & 0 # &+ 由 此 式 可 知 ，“ 开 锁 ” 油 压 !%不 仅 与 液 压 缸 的 负 载 ! 及 液压 缸 的 结 构 尺 寸 、 # 有 关 ， 还 与 液 压 锁 的 设 计 参 数 &、 &、 ()有 关 。 “ 开 锁 ” 的 必 要 条 件 是 &4 # &， 若 & 8# &， 则 无 论有 多 高 的 油 压 均 不 会 开 锁 。 & * & 越 小 ， 开 锁 压 力 !%便 会 越高 。因 此 ， 噪 声 的 原 因 是 ： 由 于 现 场 使 用 工 况 与 液 压 锁 设 计 参数 发 生 矛 盾 ， 即 * & + # &+定 得 太 小 ， 致 使 开 锁 压 力 !%很 高 ，从 而 使 单 向 阀 背 压 !$也 很 高 。 这 样 ， 在 开 锁 后 的 瞬 间 ， 通 过 阀口 的 流 量 很 大 ， 导 致 单 向 阀 的 控 制 油 路 压 力 急 降 ， 因 失 压 使 单向 阀 关 闭 ， 突 然 堵 死 翻 转 油 缸 的 回 油 路 ； 而 液 压 泵 站 并 没 有 停止 继 续 供 油 ， 使 进 油 油 路 油 压 !%回 升 ， 当 油 压 达 到 单 向 阀 开启 压 力 时 ， 单 向 阀 打 开 ， 而 后 又 关 闭 。 如 此 周 而 复 始 的 打 开 关翻 转 机 液 压 系 统 噪 声 分 析杨 刚 徐 贺 孔 令 仪*哈 尔 滨 铁 路 局 哈 尔 滨 科 学 技 术 研 究 所 ， 黑 龙 江 哈 尔 滨 !9$:+收 稿 日 期收 稿 日 期 ： !# $ % $ &#$! 0 $2 0 $9工 作 研 究! #$! 年 第 % 期哈 尔 滨 铁 道 科 技桩 基 动 测 中 波 速 的 合 理 确 定段 海 洪&哈 尔 滨 铁 路 局 勘 测 设 计 院 ， 黑 龙 江 哈 尔 滨 !$()摘 要 ： 论 述 了 桩 基 动 测 中 影 响 波 速 的 因 素 以 及 波 速 的合 理 确 定 。关 键 词 ： 桩 基 动 测 波 速 确 定 反 射 波 法中 图 分 类 号 ： *+,%- !( 文 献 标 识 码 ： .! 前 言在 工 程 建 设 中 ， 由 于 桩 基 具 有 较 好 的 荷 载 传 递 性 能 ， 适 应较 复 杂 的 地 质 条 件 以 及 具 有 较 高 的 承 载 能 力 而 得 到 广 泛 应用 。在 桩 基 动 测 方 面 ， 现 在 主 要 有 有 损 检 测 与 无 损 检 测 两种 。 而 有 损 检 测 主 要 指 高 应 变 检 测 ， 无 损 检 测 主 要 指 低 应 变 检测 。 低 应 变 检 测 中 最 常 用 的 方 法 为 反 射 波 法 ， 本 文 所 指 的 动 测方 法 即 指 此 法 。 动 测 原 理反 射 波 法 检 测 桩 基 质 量 的 理 论 基 础 是 建 立 在 振 动 理 论 和波 动 理 论 基 础 上 ， 是 利 用 弹 性 应 力 波 在 混 凝 土 中 的 传 播 及 反射 来 判 断 桩 基 质 量 的 一 种 方 法 。基 本 假 定 ： 视 桩 为 一 弹 性 杆 件 ， 假 定 桩 基 为 均 质 材 料 ， 其各 物 理 参 数 如 弹 性 模 量 !、 质 量 密 度 ! 为 常 数 ， 且 横 截 面 积 受力 时 保 持 平 面 ， 忽 略 桩 的 内 外 阻 尼 和 表 面 磨 擦 力 ， 桩 周 土 对 桩的 约 束 和 支 承 作 用 。 集 中 由 桩 底 的 ! 个 弹 簧 代 替 ， 力 学 模 型 如图 ! 所 示 。根 据 桩 体 中 的 纵 波 传 播 规 律 ， 可 用 一 维 波 动 方 程 来 描 述 ，其 波 动 方 程 为 ：&!# / !#) ! 0 &!# / !$#) ! 闭 而 产 生 噪 声 。# 噪 声 消 除既 然 故 障 出 在 液 压 锁 ， 但 系 统 有 保 压 要 求 又 无 法 取 消 它 ，所 以 可 采 用 在 右 侧 油 缸 的 回 油 路 上 安 装 ! 个 节 流 阀 来 增 加 单向 阀 的 背 压 的 方 法 ， 这 种 方 式 构 成 了 回 油 节 流 调 速 回 路 ， 使 液压 缸 下 降 平 稳 ， 彻 底 消 除 了 液 控 单 向 阀 因 失 压 过 快 而 关 闭 造 成的 噪 声 ， 同 时 也 可 利 用 节 流 阀 粗 略 调 整 两 侧 翻 转 夹 头 的 同 步 ，利 于 现 场 作 业 。 因 此 在 双 向 液 压 锁 与 换 向 阀 之 间 安 装 ! 个 节 流阀 ， 不 破 坏 原 系 统 配 管 ， 满 足 设 计 要 求 ， 噪 声 消 除 。$ 结 论由 此 分 析 体 会 到 ：&!)系 统 中 相 关 元 件 的 匹 配 是 系 统 设 计 的 ! 个 至 关 重 要 的因 素 。&#) 在 选 用 液 压 锁 等 液 压 元 件 时 ， 应 了 解 其 结 构 类 型 及 重要 的 性 能 参 数 ， 了 解 使 用 工 况 等 。参 考 文 献1!2章 宏 甲 等 - 液 压 传 动 132- 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， !44#1#2雷 天 觉 - 液 压 工 程 手 册 132- 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， !44$&责 任 编 辑 耿 宇 真 )图 % 改 进 后 的 原 理 图图 ! 桩 基 的 力 学 模 型工 作 研 究收 稿 日 期收 稿 日 期 ： !# $ % $ !%#$! 5 $ 5 #产品与市场 收稿日期 ： 20081124作者简介 ： 陈俊 （1977-）， 女 ， 云南玉溪人 ， 讲师 ， 在读研究生 。 从事机电一体化方面的科研和教学工作 。钢卷翻转输送机的液压系统设计陈 俊1， 刘剑雄1， 陈雪菊2（电工程学院 ， 云南 昆明 650033； 进学院 ， 江苏 常州 213161）0 引言各大钢铁企业 ， 在冷扎厂 、 薄板厂等车间中 ， 钢卷翻转输送机是必不可少的设备 ， 性能和质量的好坏直接影响着生产的顺利进行与否 。 目前实现钢卷翻转及输送功能基本是通过不同的设备来实现的 ， 即 ： 先由吊钩 、吊环等取物装置抓取钢卷 ， 钢卷随机械设备动作而被放置在翻转台车上 ， 翻转台车完成钢卷的翻转后 ， 再由取物装置将其放置到输送台车上 ， 由输送台车将钢卷送到指定位置 。 这样的翻转及输送过程是由不同的设备分别完成的 ， 起吊次数增多 ， 生产效率低 。针对以上情况 ， 某钢铁公司在进行冷轧厂技术改造时 ， 需要研制一种既可以实现钢卷翻转又可以实现输送功能的设备 ， 用于满足生产工艺需要 。 其基本设计要求为 : 钢卷内径 508外径 1900高 1500自重约为 30 吨 、 水平行走速度 30m/翻转角速度 所研发的钢卷翻转输送机其翻卷过程设计采用液压系统进行驱动 。 本文介绍的就是一种能满足上述要求的液压系统 ， 达到翻卷过程的平稳 ， 无冲击 ， 工作稳定可靠 。1 液压驱动动作分析钢卷翻转输送机的总体方案如图 1 所示 。 托辊安装在台车车架上 ， 对整个翻转工作台进行支撑 ； 翻转工作台的两端采用一对翻转液压缸实现翻转工作台的翻转 ；设计一个液压举升工作台 ， 使卧式钢卷端面在翻卷工作台进行翻转之前就与举升工作台顶板紧密接触 ， 从而避免突然下滑 ， 给钢卷翻转输送机造成冲击 ； 在台车下方设计行走机构 ， 完成整个装置的行走输送功能 。本 次 设 计 的 液压系统执行元件采用两个支撑液压缸 、两个翻转液压缸 。 其中两个支撑液压缸通过驱动一举升工作台 ， 使举升工作台顶板与卧式钢卷端面在翻卷工作台进行翻转之前就紧密接触 ； 翻转液压缸实现翻转工作台的翻转 ， 使钢卷由卧式状态变为立式状态 。 两个支撑液压缸安装在翻转工作台内部 ； 两个翻转液压缸一端与翻转工作台上的钢性梁连接 ， 另一端铰接在车架上 。支撑液压缸 ： 实现 “快进 停留 快退 原位停止 ” 的动作循环 。 快进 、 快退速度为 最大行程 200设计工作压力 15转液压缸 ： 实现 “工进 停留 工退 原位停止 ” 的动作循环 。 工进 、 工退运动线速度为 大行程 1700设计工作压力 15 液压系统设计由于负载较大 ， 为避免较大的惯性力带来的冲击 ，要求系统的运动平稳性要高 、 工作可靠 。 钢卷翻转输送机的液压系统需多缸工作 ， 对于各液压缸而言就有顺序性 、 同步性和速度调节等问题 ， 如果考虑不当 ， 可能出现机械卡死等现象 ， 造成系统的重大事故 。 液压系统的原理如图 2 所示 。 根据工作要求 ， 液压系统分为以下回路 ：（1） 举升工作台驱动回路 。 该回路控制举升工作台的伸缩运动 。 当回路中的三位四通电磁换向阀 2电时 ， 电磁阀 8 右位工作 ， 压力油经单向调速阀和分集流阀控制的同步回路进入两举升油缸 11 的大腔 ， 实现举升工作台的举升动作 ； 电磁阀中位工作时 ， 系统处于摘 要 ： 分析了钢卷翻转输送机的应用需求 ， 对液压传动设备的执行动作进行研究 ， 并设计出该设备的液压系统 ， 可实现钢卷翻转输送机的功能要求 。关键词 ： 钢卷翻转输送机 ； 液压系统 ； 设计中图分类号 ： 献标识码 ： A 文章编号 ： 10026673 （2009） 0103602机电产品开发与创新 2,2009第 22 卷第 1 期2009 年 1 月图 1 he 行走机构2. 钢卷3. 举升工作台4. 翻转工作台213436产品与市场 50033， . V 13161， s it of a is it of 举升工作台工位停止 ， 翻转工作台可进行翻转动作 ； 当 1电时 ， 压力油经单向调速阀实现回油 ， 举升工作台缩回 。（2） 翻转工作台驱动回路 。 翻转时 ， 三位四通电磁换向阀 4电 ， 电磁阀右位工作 ， 压力油进入两举升油缸 13 的大腔 ， 两个翻转液压缸的有杆腔同时伸出 ，带动翻转工作台及其工作台上的钢卷实现翻转 。 因翻转工作平台重量较大 ， 要求具有较高的同步精度 ， 所以翻转液压缸就采用调速阀和液压桥路组成的双向同步回路 ， 两个翻转液压缸的同步性可以得到保证 。 通过控制液压缸的行程 ， 可使翻转工作台准确的翻转 90。 当3电时 ， 压力油经单向调速阀实现回油 ， 翻转工作台实现反向回转 。（3） 保护回路 。 在液压泵的出口处 ， 安装有先导式电磁溢流阀 ， 用于调整液压泵输出压力 ， 保证系统正常工作 ， 实现液压泵零压起动 ， 使电机在空载状态下起动 ， 并且能够实现系统出现故障 、 超载时自动卸载 。 在泵与工作回路间加一个单向阀 ， 可使工作回路与液压泵分开 ， 系统在工作不正常时产生的波动不影响液压泵的工作 ， 从而保证液压泵向系统提供稳定的压力 。3 技术特点（1） 采用电磁换向阀实现执行机构运动方向的控制 ， 便于自动化 。 采用液压传动和 动控制 ， 自动化程度高 ， 工作稳定性好 。（2） 系统设有冷却回路 （过滤器和冷却器 ）， 用冷却器对系统进行回油冷却 ， 以降低对液压系统性能的不利影响 ， 通过过滤器可以控制系统的总污染 ， 提高了系统的安全可靠性 。（3） 通过电液闭环控制实现 2 个翻转缸的同步控制 ， 满足了翻转速度低和同步精度高的要求 。4 结束语相似功能的机器设备在冷热轧薄板的加工和储运企业中应用比较多 ， 该钢卷翻转输送机的成功开发具有如下作用和意义 ： 对提高钢铁生产企业的生产效率 、 产品质量 ， 增加企业竞争力 ， 具有重要和积极的作用 ； 对强化企业形象 ， 提升钢铁行业自动化装备水平 ， 创造更大经济效益和社会效益 ， 具有重要的现实意义 ； 产品研制成功可完全替代进口产品 ， 为企业 、 国家节约大量外汇 ； 钢卷翻转输送机进行改型后 ， 也可用于纱布 、 纸卷等卷状产品的翻转和运输 ， 对该类机械设备的工程应用具有一定的参考价值 。参考文献 ：1 张利平 M化学工业出版社 ，2005.21 徐撷 ,等 第 5 卷 )M机械工业出版社 ，1992.3 章宏甲 ，黄谊 ，王积伟 M机械工业出版社 ， 21212019181716本刊加入 “国期刊全文数据库 ” 的声明为适应我国信息化建设 ， 扩大本刊及作者知识信息交流渠道 ， 本刊已被 国期刊全文数据库收录 。 如作者不同意文章被收录 ， 请来稿时向本刊声明另作处理 ， 同意收录者不再另付稿费 。机电产品开发与创新 杂志社2009 年
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