板带轧机换辊液压系统设计.doc

辽宁科技大学本科生毕业设计 第35 页1 绪论液压传动是一门较新的技术，是有很多其他传动所不能比拟的独特优点。因此，近年来，各种机械设备应用液压技术越来越普遍。世界各国对液压机械装置的需求量也急速上升。目前，液压技术不仅应用于一般机械、高精密机械和超大型设备，而且还应用于航海与海洋技术开发技术中。同时，也正应用于各种生活设施中。总之，液压技术已经广泛地深入到各个领域。我国的液压技术发展的也很快。特别是在工程机械、锻压机械、金属切削机床、采掘设备、轧钢设备、农业机械等机械制造和国防工业等一些部门。液压技术的应用日益增多。现在，我国已经制定了一些液压传动的技术标准，自行设计了各种液压元件，在标准、系列化、通用花方面做了大量工作。在液压技术的研究方面也取得了可喜的成果。1.1 液压传动技术的发展和趋势 远在17世纪至19世纪，欧洲人对液体力学、流体传动、机构学及控制理论与机械制造就做出了主要贡献。其中包括1648年法国的B.帕斯卡提出的液体中压力传递的基本规律。1850年英国工程师William George Armstrong关于液压蓄能器的发明以及1895年英国人约瑟夫布瑞玛的第一台液压机的英国专利。这些贡献与成就为20世纪的液压传动与控制技术的发展奠定了科学与工艺基础。 19世纪，工业上所使用的液压传动装置是以水作为介质，因其密封问题一直未能很好的解决以及电器传动技术的发展竞争，曾一度导致液压技术停滞不前。 20世纪30年代后，由于车辆、航空、船舶等功率传动的推动，相继出现了斜轴式及弯轴式轴向柱塞泵、径向和轴向液压马达。1936年Harry Vickers发明了先导控制阀为标志的管式系列液压控制元件。第二次世界大战期间，由于军事上的需要，出现了以电液伺服系统为代表的响应快、精度高的液压元件和控制信号。从而使液压技术得到迅猛发展。 20世纪50年代，随着各国经济的恢复和发展，生产过程自动化的不断增长，使液压技术很快转入民用工业，在机械制造、其中运输机械及各类施工机械、船舶、航空等领域得到广泛发展。 20世纪60年代以来，随着原子能、航空航天技术、微电子技术的发展液压技术在更深更广阔的领域里得到了发展。这期间出现了板式、叠加式液压阀系列。发展了以比例电磁铁为电器机械转换的电液比例控制阀并被广泛用于工业控制中，提高了电液控制系统的抗污染能力和性能价格比。70年代出现了插装式系列液压元件。80年代以来，液压技术与现代数学、力学微电子技术、计算机技术、控制科学等紧密结合，出现了微处理机、电子放大器、传感测量元件和和液压控制单元相互集成的机电一体化产品，提高了液压系统的智能化程度和可靠性，并应用计算机技术开展了对液压元件和系统的动、静态性能数字传真及结构的辅助设计和制造。如前所述，随着科学技术的进步和人类环保、能源危机意识的提高，近20年来，人们重新认识和以历史上以纯水作为工作介质的纯水液压传动技术，并在理论上和应用研究上，都得到了持续稳定地复苏和发展。正在逐渐成为现代液压传动技术的热点技术和新的发展方向之一。 21世纪必将是信息化、网络化、知识化和全球化的世纪。信息技术、生命科学、生物技术和纳米技术等新科技的日益进展，必将对液压传动和控制技术的研究、设计观念及方法。对包括液压阀在内的各种液压产品的结构与工艺的应用领域带来革命性的变化。液压技术也必将广泛应用诸多高科技的成果。如自动化控制技术、微电子技术可靠的技术及其新的工艺、新材料等使传统的液压技术有新的发展，也使液压系统及其元件的质量、水平有一定的提高。起发展趋势必将集中在如下几个方面：1、减少能耗，充分利用能量，提高效率；2、提高控制功能，适应机电一体化发展；3、提高可靠性、寿命、安全性和维修性；4、环境保护及低噪音、振动，无泄漏；5、适应国际市场的需求。1.2 课题的研究内容和方法近年来，国外轧钢行业相继出现了高效化、自动化等低能耗环保型新轧钢企业。二辊轧机液压辅助系统作为其中一个环节也不容忽视，值得研究。总的来说，液压传动技术的发展方向是：大型化、连续化、高速化和自动化。发展的途径是，提高产品性能、高效节能、用微电子技术改进传统液压系统、发展机电一体化产品、提高设备使用寿命和改善操作性能等。这无疑对液压元件同时有很高的要求：1、高精度和高响应。提高电液位置控制系统的精度。如轧机板厚、板宽等2、提高元件的可靠性。如电磁阀的使用寿命要达到1000万次以上。3、广泛采取集成化（插装阀、叠加阀等）和符合化元件及系统。4、易维修，实现液压系统的故障自动诊断。5、适应IS014000环境保护标准要求，开发并应用水压技术。轧辊磨损后，几何尺寸和轧辊形状均将发生变化，为了保证轧材质量，必须及时更换轧辊。轧制速度的提高，更加加速了轧辊的磨损，使得轧辊的更换次数越来越频繁。然而换辊装置的基本类型很多，但利用液压系统作为辅助系统的换辊装置较其他方法来比，更能缩短换辊时间，有利于保证产品质量，减少停机时间，提高轧机作业率，增加产品产量和降低成本。而且，由液压系统组成的换辊装置类型结构简单，易于实现自动化且在换辊过程中灵活多变，容易控制。在现代化的冷轧中较为常用的换辊装置如下：1、横移小车式换辊装置这种装置主要由换辊车和推杆组成。换辊车是一台双层电动小车，车上带有二对轨道的平台（可沿车架滑道作横向移动）。平台下面也有一台小车，它可以沿轧机旁铺设的轨道纵向移动。其主要的换辊步骤可简要描述为：换辊小车前进至轧机旁；推杆推出旧轧辊至小车上；换辊小车横移；新轧辊被拉回轧机内；换辊小车退回。2、横移平台式换辊装置它由换辊小车和横移平台组成。换辊小车作用于横移小车式一样。横移平台的作用是当旧轧辊拉出后，将新轧辊对准轧机机座的中心线，以便将新轧辊顺利推入机座中。其主要的换辊过程有：旧轧辊拉出；横移平台横移；新轧辊推入轧机座；旧轧辊移走；横移平台恢复原位。除了上述的两种方式外还有，转盘式换辊装置、套筒换辊装置和C型钩换辊装置等。从理论角度和上述的换辊方式来分析，本设计的液压系统由如下几个液压缸组成：平衡缸、上升缸、抱紧缸和换辊缸。通过这几个液压缸的动作将两根1.2米长，直径为0.8米的轧辊平稳更换。设计时，不仅要满足系统的最终目的换辊，还充分考虑所设计系统的可实施性，及在换辊过程中的平稳和快速。尤其是阀块在实际工作中的工作情况和换向阀，液控单向阀的选取。除了考虑整个系统的压力，流量的因素，各个元件的实用性，经济性等也是很重要的因素。2 设计要求及系统工作过程简介2.1 设计要求本次设计的液压系统为板带轧机换辊装置的液压传动系统。在设计过程中要求将二辊轧机中的长度为1.2米，直径是800mm的两个轧辊能被顺利推出和拉回，该系统通过五个液压缸来执行全部动作，在各个动作中，要求液压缸动作平稳，压力冲击小。能源及控制部分由液压站提供（如图2.1），而操作控制则由电气系统控制完成，液压缸是系统的执行部分。 图2.1 液压泵站2.2 系统工作过程整套轧机设备的液压系统的工作过程是：当电动机通电工作后，使得液压泵从油箱吸油。从液压泵出来的压力油经管式单向阀后给蓄能器充进压力油，然后压力油进入控制元件电磁换向阀。先使平衡缸的控制阀带电进行工作，压力油进入平衡缸的无杆腔端，活塞杆伸出，到达行程末端停止。其次是抱紧缸在电磁换向阀控制下工作抱紧轧辊，抱紧机构是连接在刚性机架上的，完成抱紧的动作后，上升缸在控制阀的作用下提升整个机架，到达换辊位置。控制阀处于中位，液压回路锁紧。换辊缸开始动作，在推力和惯性力的作用下使得轧辊推出完成一个工作循环。3 液压系统设计本系统是全套的液压系统设备，根据现场实际情况和液压传动系统设计过程，确定系统的基本组成如下：系统由多个缸组成，每个缸都与控制阀结合组成单独的回路，系统的液压原理图如图3.1所示。 图 3.1 液压系统原理图3.1系统回路设计方案 液压回路就是将液压泵、液压马达、液压缸、液压阀、管路、油箱等液压元件有次序有组织的联接起来。能够实现某种特殊的功能和性能。按照作用的不同，液压基本回路包括压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路、多执行元件动作回路、液压油源控制回路等。根据现场实习情况和所学的知识分析，该系统应该由五个基本回路组成。油源回路、平衡缸回路、上升缸回路、抱紧缸回路、换辊缸回路。虽然回路较多，但是每个回路的功能相似，进而每个回路的液压元件也很相同。这可以从图3.1清楚的看到。3.1.1 油源回路 图 3.2 油源回路由图3.2所示，该回路由电动机、变量柱塞泵、管式单向阀、溢流阀、压力表（开关）、空气滤清器、回油滤油器和液位计组成。油源回路除了有效地供给液压缸等执行器必要的功能、性能所需的流量和压力外，还考虑其安全性、温度的调节及油液污染的清除等情况。这个回路是操纵二位二通电磁换向阀使溢流阀卸荷的。是定量泵并联溢流阀回路。单向阀是防止因系统压力突然增加而损害液压泵；溢流阀起到卸荷的作用；滤油器是液压系统中对油液进行过滤的重要元件。 3.1.2 平衡缸平衡系统回路（图3.3） 图3.3 平衡缸平衡系统回路在这个回路中用到双单向节流阀、液控单向阀和电磁换向阀。双单向节流阀起到出口节流调速控制；液控单向阀用于对液压缸锁闭、保压，同时用于防止活塞杆在轧辊重力作用下的自动下滑。通过改变电磁换向阀的工作位置而改变油液的流动方向3。3.1.3 抱紧缸同步动作系统回路（图3.4）这个回路的组成和平衡缸回路近似一样。各个元件的功能也相同。只是这个回路的双单向节流阀是进油节流调速控制。在将两根轧辊抱紧的过程中，要求两个液压缸能实现同步，再次在抱紧过程中要求压力保持性能好。液压缸不允许有泄漏现象，惯性力不能太大，动作应该缓慢而稳。3.1.4 上升缸提升系统回路这个回路的组成和平衡缸回路的组成完全一样，因为他们在换辊的过程中起的作用也大同小异。上升缸上升时要保持平稳的特性，而且在停止时保持锁紧防止下滑，将整个机架提升都是通过该回路来实现。3.1.5 换辊缸换辊系统回路（图3.5）由于这个回路中液压缸是水平放置的所以不再需要液控单向阀的锁紧。工作时要平稳的推出旧轧辊和平稳的拉回新轧辊，所以要求其缓慢动作2。 图3.4 抱紧缸同步动作系统回路3.2液压阀块的设计 液压阀块是液压系统无管化连接方式的一种常用方法，它不仅能简化液压系统的设计和安装，且便于实现液压系统的集成化和标准化。它有以下特点1、利用标准元件或标准参数的元件，按典型动作与块 体构成标准回路，选块叠积组成系统，大大的缩短 了设计和制造周期。 2、基本回路和液压系统的变化灵活。 3、省去了大量管子和接头，结构紧凑，占地面积小。 4、元件距离近，油道短，压力损失小，效率高。 5、无管子引起的振动、泄漏小，系统稳定性好。 6、安装、使用、维修方便。 图3.5 换辊缸换辊系统回路7、工艺性好，便于成批生产。8、利用通用化、系列化、标准化4。3.2.1 阀块六个表面的功能液压阀块共有六个表面，如上图3.6，其各个表面的功用如下： 图3.6 液压阀块1、顶面和底面阀块的顶面和底面为叠积接合面，表面布有公用压力油孔P、公用回油孔T及四个螺栓孔.2、前面、后面和右侧面右侧面：安装经常调整的元件，有压力控制阀类如溢流阀、减压阀、顺序阀等，流量控制阀类如节流阀、调速阀等。前侧面：安装方向阀类，如电磁换向阀、单向阀等；当压力阀类和流量阀类在右侧面安装不下时，应安装在前侧面，以便调整。后侧面：安装方向阀类等不调整的元件。3、左侧面左侧面设有连接执行机构的输出油口，外侧压点及其他辅助油口，如蓄能器油孔、接设备用压力继电器油孔等4。3.2.2 阀块的设计依据及注意事项 阀块的油路应以液压系统原理图为根据。阀块图纸上要有相应的原理图，原理图反映油路的连通性外，还要标出所用元件的规格型号、油口的名称及孔径，以便液压阀块的设计。设计阀块前，首先要读懂原理图，然后确定哪一部分油路可以集成。每个块体上包括的元件数量应适中。元件太多，阀块体积大，设计、加工困难；元件太少，集成意义不大，造成材料浪费。设计阀块时，应使油路尽量简捷，同时要注意进、出油口的方向和位置。还要考虑到有垂直度和水平安装要求的元件，必须保证安装后符合要求。3.2.3 阀块内的油道孔设计阀块体内的油道孔，用以联系各个控制元件，构成单元回路及液压控制系统。油液流经块体内油道孔的压力损失与块体的油道孔的孔径尺寸形状以及光滑度有关。通油道孔过小、拐弯多、内表面粗糙，压力损失较大；油道孔径过大，压力损失虽可减小，但会造成阀块体外形增大。所以，设计块体内油道孔时，应尽量缩短油道长度，减少拐弯，合理确定油道孔的通流截面积。在布置阀块孔道时，首先根据系统的总体布置确定各个油口的方向，互相沟通的元件应尽量置于相互垂直的相邻面上以简化孔道布置，然后走通主油路，再完成小通径的油路和控制油路1。3.2.4 液压系统阀块根据上面所述的阀块设计原则和注意事项，以及阀块内孔道的设计原则。设计出阀块图。其中，各个孔号所连接的液压元件在这里就不再说明，详细情况请参照阀块图。3.3 液压泵站的设计方案现代液压体统的集成化程度很高，尤其加入大量电气设备后，液压系统集成控制更是设计中的重点。液压泵站主要为系统提供需要的一定的压力流量，方向的液压油，并对油箱中的液压油进行加热、散热、过滤污染物等作用。同时为了节省空间，便于安装使用、维修、需要将各种电机、油泵、阀、阀块，液压元件等安装在油箱的周围，形成一个集中供应点，在这套小型轧机辅助液压系统中，系统为多缸回路，共有五个液压缸，但是多缸回路并不是同时动作，动作次序也并不重叠。经过计算，系统所需的流量并不是很大，而且系统回路都是低压回路，所需的压力也并不是很高。系统所需的电机和油泵都不是很重的，所以采用上置式安装，泵站的高度低，又便于维修，振动小，清洗油箱比较容易，但是占地面积大，管路也会很复杂，所以还是采用上置式安装。将泵站的控制元件集中的安装在阀块上，以互不干涉且方便使用，原则，设计的阀块全部采用叠加阀形式，以便于安装和控制阀块的设计较为简单。液压泵站由泵组、油箱组件、滤油器组件、控温组件及蓄能器组件等组合而成。它是液压系统的动力源，可按机械工况设备工作需要的压力、流量和清洁度，提供工作介质。具体情况请参阅液压泵站装配图。4 系统设计计算计算轧辊重量轧辊长m 直径：mm材料密度Kg/m轧辊的质量 Kg （4.1）轧辊的重量 N （4.2）4.1 计算液压缸的参数4.1.1 平衡缸的参数计算一个轧辊的重量为 N （4.3）取液压缸的机械效率为0.95 则实际作用在液压缸上的力为N 根据负载选定工作压力为 则如左下图所示由液压原理图可知 ， 所以上式可以转换为 mm （4.4）初选液压缸的直径mm选取 ，由文献5，55-56可知，活塞杆直径 mm根据实际情况选取活塞的行程为mm由文献5，210-222可知，液压缸的类型为mm HSG双作用单活塞杆式液压缸 L缸筒与前端连接形式为外螺纹 125/63液压缸/活塞杆直径 E压力等级号E=16 3安装方式为中间单轴 2活塞杆端部连接方式为杆端内螺纹 1缓冲装置部位为两段带缓冲 2进出油口连接方式为法兰 250活塞杆行程平衡缸活塞杆伸出速度为m/s平衡缸活塞杆伸出时流量L/min L/min （4.5）4.1.2 抱紧缸的参数计算这个抱紧装置是通过一个机械机构将轧辊抱紧的。如图4.1所示对轧辊进行受力分析N上面两式联立得F=N 图4.1 抱紧的机械装置 由图4.1可知，对机械装置的杠杆进行受力分析得，设杠杆的长度为2L 图4.2 杠杆受力分析图所以活塞杆所受的力为N取液压缸的效率为 0.95则N初步选定液压缸的工作压力为5MPa 则液压缸直径为 mm （4.6）所以液压缸的直径初选为mm选取 ，由文献5，55-56可知活塞杆直径为：mm根据实际情况选取活塞的行程为 mm由文献5，210-222可知，液压缸的类型为mm HSG双作用单活塞杆式液压缸 L缸筒与前端连接形式为外螺纹 125/63液压缸/活塞杆直径 E压力等级号E=16 3安装方式为中间单轴 2活塞杆端部连接方式为杆端内螺纹 1缓冲装置部位为两段带缓冲 2进出油口连接方式为法兰 250活塞杆行程抱紧缸活塞杆伸出速度为m/s抱紧缸活塞杆伸出时流量L/min L/min （4.7）4.1.3 上升缸的参数计算上升缸的负载压力是两个轧辊的重量和整个机架的重量之和，即N初步选定液压缸的工作压力为 5 MPa 液压缸直径为 mm （4.8）所以液压缸的直径初选为mm选取 ，由文献5，55-56可知活塞杆直径为mm根据实际情况选取活塞的行程为mm由文献5，210-222可知液压缸的类型为 HSG双作用单活塞杆式液压缸 L缸筒与前端连接形式为外螺纹 180/90液压缸/活塞杆直径 E压力等级号E=16 3安装方式为中间单轴 2活塞杆端部连接方式为杆端内螺纹 1缓冲装置部位为两段带缓冲 2进出油口连接方式为法兰 1250活塞杆行程上升缸活塞杆伸出速度为m/s上升缸活塞杆伸出时流量L/min L/min （4.9）4.1.4换辊缸的参数计算换辊缸的负载压力主要有两部分组成一个是轧辊与抱紧装置之间的摩擦力，另一个是轧辊自身的惯性力，即：1、求解摩擦力如图4.3所示重力可以分解到垂直于摩擦面的力为：N由于有两个摩擦面，所以摩擦力为：（在机械上取） 图4.3 轧辊受力图N （4.10）2、惯性力 由于要求在换辊的过程中要求平稳，动作缓慢。所以换辊液压缸活塞杆的推出速度要小于其他液压缸的速度。取m/s所以惯性力为：N （4.11）所以负载力：N根据负载选定液压缸的工作压力为5MPa 设液压缸的机械效率是0.95N则液压缸直径为 mm （4.12）液压缸直径为mm选取 由文献5，55-56可知活塞杆直径为mm由文献5，210-222可知液压缸的类型为 mm HSG双作用单活塞杆式液压缸 L缸筒与前端连接形式为外螺纹 100/50液压缸/活塞杆直径 E压力等级号E=16 3安装方式为中间单轴 2活塞杆端部连接方式为杆端内螺纹 1缓冲装置部位为两段带缓冲 2进出油口连接方式为法兰 250活塞杆行程换辊活塞杆伸出速度为m/s换辊缸活塞杆伸出时流量L/min L/min （4.13）换辊缸活塞杆伸出速度为m/s换辊缸活塞杆伸出时流量L/min L/min （4.14）5 液压元件的选择在满足液压系统性能要求的前提下，应尽量选用现有的标准液压元件。在选择液压元件时应考虑以下的问题：1、应用方面：如电动机的类型和特性、环境情况、安装形式、及维修要求等。2、系统要求：压力和流量的大小、工作介质的种类、循环周期、草总控制方式、冲击振动情况等。3、经济性: 使用量，购置及更换的成本，产品质量等。5.1液压泵的选择 目前液压传动在各种机械上的应用越来越广泛，这些应用可以分为两类：一类是用在固定设备上的；另一类是用在行走机械上的。这两类机械的工作条件不同，所以液压系统的主要特性参数以及液压泵的选择也有所不同。它们的主要区别如下表5.1：表5.1 液压泵比较表项 目固 定 设 备行 走 设 备转 速转速固定（10001800）r/min变化，一般很高压 力一般在714MPa之间一般高于14MPa噪 声低噪声，一般70dB一般不太注重，但应小于90dB工作温度中等（70）70105环境温度中等 变化不大变化不大环境清洁度较清洁较脏，有尘埃尺寸及重量空间宽裕，要求教松空间有限制，尺寸小，重量轻5.1.1 液压泵类型的选择 叶片泵、齿轮泵、轴向柱塞泵等有定量泵，也有变量泵。变量形式有恒压、恒流源、多级变量，恒功率及总功率调节等。变量的控制方式有手动、机动、电动、液动及电液动多种，可以直接控制，也可以采用伺服阀控制。同时，在选择时还应该考虑系统对液压泵的要求，例如，重量、价钱、使用寿命及可靠性，安装方式等因素。根据本系统的实际情况，选择柱塞泵，它机构紧凑，外形尺寸小，运动平稳，流量均匀，噪声小，寿命长。但结构复杂5.1.2 液压泵的压力确定不同类型和规格的液压泵，其额定工作压力也不同。选择液压泵的工作压力时，应该比设计系统时计算出的最大压力高出25%左右，以便留出适当的压力储备。由第四章的计算可知，系统的最高工作压力为5MPa。液压泵的最高工作压力 （5.1）式中： 液压系统中最高工作压力系统进油路上的总压力损失。取0.51.5MPa代入数据得： MPa （5.2）5.1.3 液压泵的流量确定多个液压执行元件同时动作时，其液压泵的最大流量要大于同时动作的执行元件所需的最大总流量，并考虑泄漏。即： （5.3）式中： K系统泄漏系数，一般取1.11.3 同时动作的液压执行元件的最大总流量，由第四章计算可知，系统的最大流速是39L/min代入数据得： L/min （5.4）由文献8，132-148选取液压泵为：63PCY14-1B5.2 电动机及连轴器的选择5.2.1 电动机的选择1、电动机类型的选择由于本系统的液压泵在空载下启动，对电动机的启动转矩没有过高的要求，负荷变化也比较平稳，启动次数不多，因此选用Y 系列的异步电动机。 2、电动机转速的选择电动机的转速应与液压泵的转速相适应。电动机与液压泵之间通常采用联轴器连接，当电动机的转速应该在液压泵的最佳转速范围内。电动机的转速过高或过低都会使液压泵的效率下降。3、电动机功率的计算 KW （5.5）根据上面的选择原则，由文献8，112-130电动机类型为：Y132S 6该电动机转速960 r/min。额定功率5.5K，效率85.3%。当此电动机带动63PCY14-1B型号的柱塞泵时，输出的流量： L/min39 L/min （5.6）所以，该电动机合适。5.2.2 联轴器的选择 根据应用，选择最常用的HL型弹性联轴器，产品运用了轴间的扰性传动，允许有较大的轴向径向位移或者角位移，具有结构简单、维修方便、拆装容易、噪音低，传动功率损失小、使用寿命长等优点，工作温度在2070，利用精密制造，铸铁HT20-40铸钢，2G35，轴孔健槽采用控制成型制造。5.3 控制阀的选择各种液压控制阀的规格型号，可按实际情况和拟定的液压原理图从产品样本中选取。各种阀的额度压力和额定流量一般应与其工作压力和在于大通过流量相接近。另外，还应该考虑控制阀的操纵、安装方式。下面将对各个回路上的阀分别选取。5.3.1油源回路上阀的选择（见图3.2）1、管式单向阀：由液压原理图可知，压力油经泵出来后，需先经过单向阀，这里放置单向阀是为了防止由于液压系统压力突然升高而导致泵损坏。由文献9，110-153可知单向阀型号：S10A120各个字母代表的意义：S单向阀10通径（mm）A管式1开启压力0.05MPa2米制00-0系列2、电磁溢流阀：作用是系统卸荷，安全保护由文献9，160-186可知单向阀型号：DBW10AG3-40/315G24NZ5L各个字母代表的意义：W先导式10通径（mm） A常闭G管式3带锁调节手柄40系列号315压力等级为31.5MPaG24直流电源24vN带手动应急操纵按钮5.3.2 平衡回路上阀的选择（见图3.3） 1、方向控制阀: -电磁换向阀电磁换向阀是利用电磁铁控制阀芯切换来直接控制油路的通断和换向。在选用时应注意如下问题：(1) 根据工作场合的要求，电磁阀中的电磁铁有直流式、交流式以及自蒸馏式，在结构上有干式和湿式两种。(2) 根据使用需求，可以选择所需的滑阀机能，其决定了最大流量的变化。(3) 电磁换向阀在使用时，应考虑其压力及流量不能超出样本上所示的额度压力和额定流量，否则会出现异常动作。(4) 电磁换向阀回油口压力不能超过允许值。电磁换向阀的特点有：换向可靠且换向及复位时间短，工作寿命长，一般的可达到2000万次左右。根据上述原则，由文献9，323-395可知选得电磁换向阀型号：4WE6J50/AG24NZ5L各个字母代表的意义：4三位四通WE电磁换向6通径J滑阀机能A湿式标准电磁铁其它同上符号意义同上。 2、液控单向阀：由于此回路是一个典型的锁紧回路，液压缸垂直放置，负载可以长时间保持在停止位置。这种回路中时刻保证活塞杆锁定在任何位置，并可防止由于换向阀内部泄漏引起的活塞杆下落。由文献9，153-198可知液控单向阀型号：Z2S1020各个字母代表的意义：Z2S叠加式液控单向阀10通径20序列号3、双单向节流阀：在进油路和回油路同时装有节流阀，使执行机构往返运动都受节流控制，两个对称的单向节流阀在在一个方向上通过节流口面积大小调节流量，在另一个方向上通过单向阀回油。图3.1中的节流阀是起到出口节流的作用。由文献9，230-310可知节流阀的型号： Z2FS620/S2各个字母代表的意义：Z2FS双单向节流阀6通径20系列号S2出口节流5.3.3上升缸回路上阀的选择由于此回路与平衡缸回路一样。经查手册平衡缸回路上的液压元件也符合此回路的流量与压力要求。所以，为了能够尽量统一元器件以利于其安装和维修方便，回路上的元件与平衡缸回路上的一致。即：1、方向控制阀电磁换向阀：4WE6J50/AG24NZ5L2、液控单向阀：Z2S10203、双单向节流阀：Z2FS620/S25.3.4抱紧缸回路上阀的选择（图3.4）此回路中与平衡缸回路有所不同，用单向节流阀代替了平衡缸回路中的出口双单向节流阀。在换新轧辊后，抱紧缸在放松轧辊时，所承受的负载力很小，所以不需要像平衡缸那样，仍然承受很大的压力。出口式是可以承受负方向的作用力（负载方向与活塞杆的运动方向相同）,而在这个回路中则不需要。1、方向控制阀电磁换向阀 4WE6J50/AG24NZ5L2、液控单向阀： Z2S1020V3、单向阀：MK8G1.2MK单向节流阀8通径G管式1.2系列号5.3.5换辊缸回路上阀的选择（图3.5）此回路中由于液压缸是水平放置的，所以不需要液控单向阀的锁紧。其余的液压元件与平衡缸回路中的一样。1、方向控制阀: -电磁换向阀 4WE6J50/AG24NZ5L2、双单向节流阀：Z2FS620/S25.4辅助元件的选择5.4.1压力表及压力表开关液压系统必须设置必要的显示装置-压力表。在对液压系统进行调试时，用来调定各有关压力；在液压系统工作时，检查各个回路的压力是否正常。通常在液压泵的出口处安装压力表。由文献9，420-461可知压力表型号：Y60T 压力表开关是一种小型的截止阀，主要用于切断和接通压力表和油路的连接，通过开关的阻尼作用，减轻压力表在压力脉动下的跳动，防止损坏。由文献9，420-461可知压力表开关型号：AF6EA30/Y100各个字母代表的意义： A 截止阀F 弹簧复位E 单阀A 螺纹连接30 系列号Y 压力指示范围 010MPa5.4.2 空气滤清器的选择液压站在设备的旁边，工作时空气污染严重，轧机轧钢时金属粉末或者氧化物质易进入油箱，使油液受到污染。所以必须选择空气滤清器过滤粉尘。并且可以注油进入油箱以补充油液。由文献9，471-490可知滤清器的型号：EF3-405.4.3 液位计的选择 一般在油箱侧壁上设置液位计，以指示液面位置。它要设在加油时容易看到的位置。查手册选取CYW-90T型，此液位计适用于矿物质油并且带有双金属温度计，使用温度在 0100。5.4.4 回油滤油器的选择其一般由滤芯和壳体组成。由滤芯上无数微小间隙或小孔构成通流面积。当混入液压油的污染物粒子尺寸大于微小间隙或小孔时，杂质被阻隔而分离出来。查手册选得型号：WUJC-25100各个字母代表的意义：WU 网式过滤器JC 吸油口最高压力6.3MPa25 流量（L/min）30过滤精度（um）5.4.5 蓄能器的选择蓄能器是存储高压液体的容器，它将系统中的能量储存起来，在需要时放出。在液压系统中，蓄能器可以作为辅助动力源，紧急动力源，补充泄漏和保压，液体的补充装置，压力和流量补偿装置，吸收压力脉动和压力冲击，输出异性或有毒液体等。选择蓄能器应考虑如下因素：工作压力及耐压；公称容积极允许的吸（排）流量或气体容积；允许使用的工作介质及介质温度等。其次，还应考虑蓄能器的重量及占用空间；价格、质量及寿命；安装维修的方便性等。蓄能器容积的计算：1、蓄能器工作压力的确定最低工作压力： MPa （5.7） 各个执行元件中最高的工作压力， 通常取2.8 Mpa；最高工作压力： =MPa （5.8）蓄能器的工作压力： MPa （5.9）2、蓄能器的有效工作容积 （5.10） 最大耗油处各执行元件耗油量总和； 系统泄漏系数，一般取1.2； 泵站总供油量；T 泵工作时间，本系统取10s。代入数据得：L3、蓄能器的总容积L查手册选得蓄能器型号：NXQL63/10该蓄能器是囊式的，公称容量为63L，公称压力为10MPa，螺纹连接。5.4.6液压管路的计算 管路是液压系统中液压元件之间传递工作介质的各种油管总称。管接头用于油管与油管或油管与元件之间的连接。为了保证液压系统工作可靠，管路及管接头应有足够的强度，良好的密封，其压力损失要小，拆装要方便。管径的计算：1、液压泵的吸油管道液压泵的输出流量： L/min （5.11）根据管径的计算公式： mm （5.12）此处液压油的流速可取V=（0.51.5）m/s .这里取中间值v=1m/s.手册选得吸油管道的直径：d=20mm 管道外径：D=28mm2、液压泵的压油管道液压泵的理论输出流量是42.7L/min 根据管径的计算公式： mm (5.13) 此处的工作压力P=（2.516）MPa,取液压油流速V=（34）m/s.这里取V=3.5m/s查手册选得压油管道的直径：d=20mm 管道外径：D=28mm 3、回油管道由于四个液压缸的回油管道是一个，所以以最大流量的上升液压缸为计算依据。由4.1.3可知，此液压缸的进油流量：Q=39 L/min 根据管径的计算公式: (5.14)查手册选得回油管道的直径：d=15mm 管道外径：D=22mm 5.5 液压油的选择液压油是液压能量的载体。对其性能又如下要求：1、应该具有适当的粘度粘度是选择工作介质的首要因素。必须应用粘度变化范围合适的工作介质才能正常工作。在相同的工作压力下，粘度过高会使各部件运动阻力增加，摩擦损失增加，温升块，泵的自吸能力下降，同时管道的压力降和功率损失增大。粘度过低则会增加泄漏，使容积效率降低，并使油膜支撑能力下降。2、润滑性液压油在系统中不仅用于传递能量，而且还对摩擦面起润滑的作用。其应该有足够的油膜强度，才能减小各类磨损。因此，油液应该具有适当的润滑性。3、抗氧化性运行中，油温升高，液压油容易氧化变质，特别是在高温高压下，更能加速氧化。氧化后酸质增加会增强腐蚀性，氧化生成的粘稠状物质会妨碍系统正常工作，降低系统的可靠性。因此，油液必须具有较好的抗氧化性。4、抗泡沫性 空气混入液压油中会产生气泡。混有气泡的油液在液压系统内循环，不仅会使系统刚度降低，加速油液的氧化，还会使油液系统产生爬行和噪声。因此，油液应该具有良好的抗泡沫性。除了上述的几个有求外，对油液的其他要求还有：比热容和传热系数要大，使系统散热好，温升小；不含或少含杂质；对人体健康无害，无毒性、无臭味等。综合以上各条要求，查手册选得液压油型号为YB-N46，运动粘度取46mm/s.注： 由于换辊系统的换辊时间较短， 且周期长（实际中，大约要35小时更换一次），所以油液用油箱来自然冷却即可，不需设置油液的冷却器。6 液压系统性能验算对于一般的液压系统主要是计算液压回路中各段的压力损失，系统地发热和升温等。验算的目的在于对液压系统的设计质量做出评价和判断。根据选定的油液 。运动粘度 计算雷诺系数： 为层流。 （6.1）沿程阻力数： （6.2）6.1 压力损失计算6.1.1 沿程压力损失由泵的装配图可以将管道分为三部分：泵到单向阀（大约0.2米），单向阀到阀块（大约0.2米），阀块到液压缸（大约10米）。分段进行验算：此段管路的液液压油平均流速为： m/s （6.3） 1、泵到单向阀 Mpa 2、单向阀到阀块MPa 3、阀块到液压缸 MPa （6.4） 总的沿程压力损失为：MPa6.1.2管道的局部压力损失 由泵站装配图可知，其中包括四个管接头和泵的出口处的损失。1) 四个管接头处MPa 为局部阻力系数（取平均值为1.09）2) 泵出口处 Pa （6.5）总的压力损失为MPa6.1.3元件的局部压力损失 根