WJ080-1450热轧卷取机侧导板液压控制系统的分析与设计
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本科毕业设计 外文文献及译文 院 （部）： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 1 外文文献 : 2011) 16:86 89 011 . H. Y. K. . of a is he a a s 25 it an to A is of of a is a To of of we an of is a is to in In an we in up a at we in on on 2 of a we a no or on of a a 1). a of is or of is on on of As 2, is on on is by a DC a of a is an of of s of an to We in on 2 on he of is of in of a in a is a of a is of of a 5 5, 2011 S. *) 271. K. . o. . in at 67 29, 2011 87 of a of is of of be by be it up an 2a, of = 0.3 m = m, is is of of as 3. is m, if it is .1 is a is a is to a is by a I A a is By nd rd is 文文献及译文 3 in nd rd is a AN a of an to of a rd 3 to rd st to nd to on rd to a a of m. of is of a To of of by a 3-D by a 3-D 1. 2. 3rd of a b of is by C on 9 of of of 3. 3D fi of a on a a b 8 to s of by .2 m/.2 m/s m of 4, 5, . of of of to .2 m/s. a of .5 s to a 3D” by a 3D by on 5, we of in D () () ( ( ) ( We fi in of by m of of 文文献及译文 4 of an by on on of a 9 of in to be as of at ni is of of i. be in We of on in by 9 on is on on o it be on an be by of of a a to of on on a BS a of by a .2 m/s2 .2 m/s m of of 7, of (2b). in of of is a in on in in no of to a of n to rd a An by a DC a 24-V at a m/s. of m. 4. 5. 6. of 7. in a b c d 8. he is 8. In 文文献及译文 5 a m, 4 he of a on on an a rd a of on an on rd a a we to in a to . , et 2009) of 009, 1. , et 2006) of of to of of 006 . , et 2006) of on of 267 1268 4. , , , et 2006) of of 006 . , , , et 2005) on a of of 005 . , , , et 2008) of of 008, 60 163 8. , , , et 2010) of a of 010, 55 463 9. , , , et 2010) of a of 文文献及译文 6 中文译文 : 人工生命的机器人（ 2011） 16:8689011 . H. Y. K. . 个新的修剪机器人的实验研究进展 在 日本只有一个商业产品。 这台 机螺旋 地 爬上一棵树使用电锯 修剪树枝 。然而，机器的重量（ 25 公斤）和 缓 慢 的 速度阻碍它 成为解决森林危机的 最佳解决方案。一个轻量级的平台是必需的，因为在日本，大部分山脉有陡峭的山坡，一个修剪机器人运输是一项艰巨的任务。以提前修剪机器人的艺术状态，我们 提出 一 个创新的修剪机器人 对于外面大多数的树都能高效工作 。 它的 轮 系 机构的设计 是为了适应于 混合爬山，即，机器人能够开关之间的直线和螺旋 爬 升。该方法保证了 机器人的 轻量化和高爬的速度特征在早期的出版物，我们介绍了基本的设计概念和描述的原型实验机器人了。此外，混合爬山法已经证明，该修剪机器人可以 高速的 爬上 爬 下 大 树。在这里，我们报告我们开发机器人的进展，专注于直爬， 善于 不平坦的表面上的 工作 ，和修剪。 2 先进的 修剪机器人随着建设轻修剪的终极目标机器人，我们已经开发了一种新型的爬山法，采用无压或抓机制，而是依靠机器人本身的重量，像 日本传统的伐木工不会爬树的时候（图 1）。该用的一套杆和绳子，这是所谓的 不握不住或抓住树 干 ，而他的质量中心位于树。是的，该可以用自己的重量停留在树上。基于这一新的林业产业的设计概念和要求，修剪机器人 有了很大的发展 。如图 2 所示，该机器人配备了四主动轮。轮 1 和 2 位于上侧 ， 轮 3 和 4 位于下侧。每个轮由直流伺服电机、蜗轮驱动 。 摘要 本文介绍了一个伐木工的发展 像修剪机器人。攀登主要是模仿在日本的登方法。机器人的主要功能包括 对 外面的树 进行修剪工作 ，和一个创新的爬山策略融合 直线和螺旋式攀升 的方式 。这种新颖的设计带来了轻量化和高爬升速度特征的修剪机器人。我们报告我们在发展机器人进展，针对直爬，不平坦的表面上的 工作、 修剪。 关键词 修剪机器人 爬壁机器人 1 引言 日本木材工业已经进入下降的原因 ， 木材价格下降和林业工人老龄化迅速。这导致了森林的破 坏 ，导致在暴雨和山体滑坡的 破坏 山村 地区 。然而，在一个适当的配平状态修剪树 是 值得在上面投资的， 因为其 形成 一个美丽的表面形成年轮。 一个修剪机器人的发展 对 可持续森林管理的创新是很重要的。研究开发 的 修剪机器人 15已经很少见了 。 2011 年 2 月 25 日 机械工程系，丰田民族院校丰田 471知县，日本 电子邮件： 崎 . K. 人与信息系统工程系，岐阜大学，岐阜县，日本 限公司，日本 外文文献及译文 7 雪蛤 业有限公司，岐阜县，日本 这部分工作是在第十六届国际研讨会在人工生命与机器人 项目展现的 ，日本，一月 27日 29日 ， 2011 年。 87 电池 ， 质量中心位于一个错误 的边缘 ，由于摩擦系数不明确、质量中心的位置可能被干扰。 例如，机 器人会倾斜，当它爬上一个不均匀的表面。在图 2a，质心定位参数 H = 和W = ，其中 H 为上轮和下侧面之间的距离轮，和 W 的表面之间的距离躯干和质量中心，如图 3 所示。分析表明机器人当 D 为 ，即使它倾斜约 德。控制器使用一个 构成 ， 配备了无线局域网。该控制器能够通信数据 /命令与个人电脑通过无线局域网。每一轮由速度 制。通过一个高通滤波器的速度反馈输入附加。通过与第二个原型比较，第三原型重量轻，除控制器和电池。同时，控制器和电源分布在外部的第二个原型。第三原型也配备一个无 线局域网和电锯。虽然的电锯细节在这里省略了，实验表明一个分支使用第三切削原型。 3 实验 三实验进行评估的第三个原型。第一个实验是对其基本性能。第二个实验是评价其在不平坦的表面 的 性 能。 第三实验表明机器人是否可以修剪树枝。所有的实验使用替代树在室内进行。替代树直径的是 的摩擦系数 有效的替代树大约是 是小于这一自然的树。收集实验数据 包括 ，该电机电流，机器人的位置和方向，机器人的测定 ， 测量电机电流 。 使用分流电阻。测定位置 的 一个三维位置测量装置（ 数字）。用三维定位测量定位传感 器（ 外文文献及译文 8 图 1。爬树方法使用 图 2。第三修剪机器人原型。照片图像。 B 像 还原机制具有非回驾驶性能。每个车轮的转向角度也由直流驱动 ,伺服电机和蜗轮减速机构。 在分析的基础上， 79 质量中心位于外树与控制器的重量 。 图 3。对一棵树的修剪机器人三维图。侧视图 。 俯视图 本性能 直爬实验进行评估 ， 机器人的基本性能。这四个预期的速度轮子是由梯形的简介。加速度 / 速度为 /秒 ， 车轮半径 ， 。 实验结 果显示在图。 4， 5，和 6。图 4 显示了机器人的速度。各自的速度从旋转编码器的值计算出轮。机器人能爬在 /秒。虽然有一个约 于控制法启动延迟，这是一个问题。图 5 显示移动的距离。 它 的 实现 是由一个三维位置测量设备，和移动的距离每轮计算 从价值上的旋转编码器。在图 5 中，我们发现三种类型的错误：在距离误差的感动每一轮的三维位置测量之间装置（ 间的误差；轮 1（或 3）和 2（或轮 4）（ 轮 1 和轮3 之间的误差（误差之间的 2 和 4 轮轮）（ 我们考虑了两这些错误的可能原因。第一个是差异在每一轮的变形。移 动的距离按 的半径为每个车轮 的每一圈 。车轮是由聚氨酯 合成的 管 ， 它是作用在它变形的力。 它的 变形量的大小取决于力。从理论上分析， 79级在第三原型的力量往往是如下。的正常力近质心变得大于在对面的力。因此，填充扶手椅外文文献及译文 9 形 = 认为是，在法国是正常的力的大小第一轮（ （ 以这样解释。我们认为原因是滑移（ 干上的车轮。图 6 显示了电流在轮毂电机，这是由并联测量电阻。理论分析也表明，在下侧切向力大于上面。图 6 倾向于理论分析 ， 不平坦的表面上安全使用的机器人 正常工作 ，它 必须在不平的树是强大的树干。总是会有由增长引起的颠簸一个修剪枝的遗迹。因此，直爬坡实验进行评估颠簸在树干修剪机器人的性 能 。这个实验在一个替代的凹凸进行。采用 料，和大于天然凹凸。在四轮所需的速度是由一个梯形了简介。加速度为 / 速度为 /秒，每 半径的车轮。 实验结果如图 7 所示，其中显示角度 1 的轨迹和 2（参见图 2B）。 2 角旋转对所有病例加方向，指示这个控制箱上升。这意味着，大众走向树中心。质量中心也走向了树当 1 角方向旋转正方向。这意味着减少摩擦力使机器人在树上。然而，在 2 个 轮子的电流和 4 均大于在实验中连续电流。因此，有没有危险的机器人跌倒。此外，这些角度回到原来的方向，即使角度 1 和 2 发生了当一轮了凹凸。这些结果显示了良好 的 性 能。 剪试验 进行实验，发现无论是第三原型可以修剪树枝。一个附加的电锯是由一个 24V 蓄电池直流电机驱动。机器人爬上螺旋的速度在 /秒的直径的树该目标分为 。 图 7。在每一种情况下滚角和俯仰角。一轮 1 过去的凹凸， B 轮 2 通过凹凸， C 轮 3 通过凹凸， D 轮 4 通过凹凸图 8。机器人与修剪修剪试验 ， 实验的场景如图 8 所示。在这个实验中， 树枝被切 断，只留下一个短暂的残这是小于 ，与树干没有受伤。 4 结论 一个伐木工像修剪的发育进程 ， 机器人已经被描述，针对直爬，其在不平坦的表面行为，修剪树枝。的实验表明，直爬第三原型给了一个很好的基本性能。攀爬的结果在不平坦的路面上试验中表现出良好的鲁棒性颠簸，因为真正的树最凸起的小比实验碰撞。此外，修剪试验 还表明第三的原型可以修剪树枝从一棵树。在今后的工作中，我们希望在实际环境中的机器人测试，试着做一些进一步的改进。 外文文献及译文 10 工具书类 1。张军军， 等人 2009 年开发 行道树爬壁机器人 木本 。 2009 促进了 程序， 107 的发展。 2。 ， 等人 2006 年发展了 结构测量 抓树 力 修剪 树，攀爬修剪机器人 木本 （日本）。2006 年开展 程序 与 机器人与机电一体化 会议。 3。 ， 等人 2006 年开发 攀树和修剪机器人木本。执行器布置在臂端 为了 旋转运动（日本）。 促进了 268 4。 , , ， 等人 （ 2006）评 估了 树枝修剪机器人地图构建系统 的绩效 （日本 ） 。 在 2006 年 开展了 程序和机器人机电一体化 会议。 5。 , , ， et 2005） 研究用于机器人的 修剪系统： 发展了 机器人样机 单元 （日本）。 开展了 机器人 2005 日本机械学会与机电一体化 会议。 6。圣隶 工 业。 。 2011 年 5 月可以访问 7。 , , ， 等人 （ 2008）分析与实验新型爬山法。 开展了 2008， 60163 的 议 。 8。 , , ， 等人 （ 2010） 开发 一个用其自身的重量 的 修剪机器人。 促进 455010， 63 行业的发展 9。 , , ，等人（ 2010）开发的一个 利用 自身的重量 的 修剪机器人（日本）。 促进着 古屋 的发展。 毕业设计（论文） 1450 热轧卷取机侧导板液压控制系统的分析与设计 毕业设计（论文） 1450 热轧卷取机侧导板液压控制系统的分析与设计 学 院： 专 业： 学生 姓名： 学 号： 111101011173 指导 教师： 答辩 日期： 学院： 系级教学单位：机械工程系 学 号 111101011173 学生 姓名 苏晓 专 业 班 级 液压 11 题 目 题目名称 1450 热轧卷取机侧导板液压控制系统的分析与设计 题目性质 工程设计 题目类型 毕业设计 题目来源 科研课题 主 要 内 容 设计一套 卷 取机侧导板液压控制系统 。具体设计内容如下： （ 1）、 侧导板液压控制系统 的分析与计算； （ 2）、液压泵站设计； （ 3）、液压阀台的设计； （ 4）、伺服油缸的设计； （ 5）、编制设计计算说明书。 基 本 要 求 独立完成规定的任务， 张以上； 按计划进度工作； 所有设计图必须符合国家标准，可以有手工制图，推荐采用 翻译与课题有关的外文资料不少于 3000汉字； 参考文献（不包括教科书） 15 篇以上，设计说明书 2 万字 30 页以上，分析、计算准确详尽，格式符合“毕业设计撰写规范”。 参 考 资 料 1. 液压伺服系统 王春行 机械工业出版社 2. 新编液压工程手册（上、下册） 雷天觉 北京理工大学出版社 3. 机械设计手册 成大先 化学工业出版社 4. 袖珍液压气动手册 宋学义 机械工业出版社 5. 液压控制系统及设计 张利平化学工业出版社 6. 液压元件产品样本 周 次 1 4周 5 10周 11 13 周 14 15 周 16 17 周 应 完 成 的 内 容 查阅资料熟悉系统特性，提出具体设计方案完成设计任务1，提交开题报告。 侧导板液压控制系统 的分析设计，画出整个系统的原理图。完成设计任务 2。 整个系统的设计，完成设计任务 3。 进行伺服油缸的设计。完成设计任务4。 完成图纸工 作量，并书写设计（论文）任务书及使用说明书准备答辩。 指导教师：刘劲军 职称：讲师 2015年 03月 01日 系级教学单位审批：姜万录 2015年 03 月 03 日 摘要 I 摘要 目前，世界热轧带钢的年生产量可达 约占钢材总量40%热轧带钢是重要的工业原材料，广泛应用于汽车 、电机、化工、机械制造、石油化工、建筑、造船、矿山、国防等领域。面对激烈的市场竞争和用户越来越高的要求，热轧钢卷的卷形已经成为生产过程中的一项重要的质量指标。卷取机前侧导板的作用就是使带钢在卷取过程中对中，防止带钢跑偏，顺利导入夹送辊、卷筒并形成良好的卷形，稳定和提高卷取质量。然而以往的热轧卷取机主要采用旧的气动控制系统，动态响应慢，控制精度低，无法满足市场需求，因此我们需要对其进行改造。本次毕设课题就是从该点出发，采用液压伺服系统对侧导板进行位置和压力控制，研究该系统的动态响应速度和控制精度等相关内容，使 我们对以后的热轧卷取机控制系统的设计有一个更全新的认识，方便解决实际工作中的相关问题。 关键词 卷取机；侧导板；液压伺服系统 燕山大学本科生毕业设计（论文） t of .4 of 0% is an in In of of an in is to in to of of is is is t so we to is to of s we on a to in 录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 课题背景 . 1 热轧卷取机的背景 . 1 卷取机的结构组成 . 2 侧导板液压伺服控制系统的特点 . 3 本次选题的意义 . 3 本次设计的主要内容 . 4 本章小结 . 4 第 2 章 侧导板液压伺服系统原理的设计 . 5 负载分析 . 5 负载情况及其设计参数 . 5 设计要求 . 5 液压系统主要参数的计算分析 . 5 伺服油缸主要参数计算 . 5 液压系统原理图设计 . 7 设计系统原理图的一般步骤 . 7 系统原理图拟定 . 7 本章小结 . 8 第 3 章 液压元件的选择与专用件的设计 . 9 液压泵、电机及联轴器的选择 . 9 液压泵的选择 . 9 电机的选择 . 11 联轴器的选择 . 11 管道的设计 . 12 管道的分类 . 12 管道材料的确定 . 12 管道的计算 . 12 管道的布置 . 14 管子连接以及管接头的选择 . 15 液压阀的选择 . 15 伺服阀的选择 . 15 单向阀的选择 . 16 溢流阀的选择 . 16 其他阀的选择 . 17 其他元件选型 . 17 蓄能器的选择 . 17 过滤器的选择 . 19 冷却器的选择 . 20 空气滤清器的选择 . 22 液位液温计的选择 . 23 本章小结 . 23 第 4 章 集成阀块的设计 . 24 阀块概述 . 24 阀块设计要求 . 24 阀块的设计 . 25 阀块系统原理图 . 25 选择材 料和钻孔 . 26 阀块的加工 . 26 阀块透视图 . 27 阀块装配图 . 28 本 章小结 . 29 第 5 章 泵站的设计 . 30 油箱的设计 . 30 油箱的作用和分类 . 30 设计油 箱的注意事项 . 30 油箱容积的设计计算 . 31 油箱结构设计 . 31 油箱透视图 . 33 泵站的设计 . 34 泵站的安装 . 34 泵站设计的相关要求 . 34 液压泵站装配图 . 35 本章小结 . 36 结论 . 37 参考文献 . 38 致谢 . 40 附录 1 . 41 第 1 章 绪论 第 1 章 绪论 课题背景 近几十年来热连轧板卷的生产，在轧钢生产中发展最迅速，也是各种新技术应用最广泛的一个领域。由于热连扎技术的发展，带钢的产量、规格、品种的增加，轧制速度的不断提高，因而对卷取机提出了新的要求，侧导板作为其中最为重要的部分，对其控制要求也是最高的。 热轧卷取机的背景 热轧带钢在国民经济中占有重要的地位，其生产量在钢材总量所占的比重很高，大约占钢材总量的 40% 60%，板带比已成为衡量一个国家钢铁工业水平的重要标志之一。世界先进工业化国家钢铁工业的板带 比一般在40% 60%左右，我国 1997年为 32%, 2000 2003年板带比维持在 34%左右。由于我国钢铁企业集中建设板材生产线，带动了 2004年和 2005年板带材产量大幅上升， 2004 年我国钢材板带比增加到 近几年这一比例又有所提高。但是，板带材的产品质量档次不高、国产高附加值钢材品种的市场占有率不高等问题仍然存在，制约了相关行业的发展。从八十年代初期开始，在成品价格几乎不变的情况下，原材料、能源及工资费用却在不断的增长，这就要求研制出费用低且设备利用率高的优质热轧带钢的生产方法。 目前 大规模高效率生产的优质热轧薄板和带钢，主要是在连续式和半连续式带钢热连轧机上进行的。在热连轧带钢生产线上，要求把热态（ 500750）带钢成卷，目前大多采用地下卷取机作为热带钢卷取设备。它设在热连轧机组尾部，用来卷绕热轧带钢以适应生产、运输、储存及用户的需要。它一般安设在车间地坪以下，所以称为地下卷取机。为了使卷取机取得良好的卷取效果，一般在卷取过程中采用一定的卷取张力。张力的控制需要有很高的精度，过大的张力会产生拉钢，严重时将造成钢带断裂。过小的力会产生堆钢，造成钢板的薄厚不均，影响板材质量。在带钢连续 成卷生产中，卷取 机完成 热连轧工艺中的 最后一道关键工序，直接影响着轧制生产的产量和质量，并会对下一道工序的顺利进行直接造成困难。所以卷取机是热连轧主燕山大学本科生毕业设计（论文） 2 轧线 上必不可少的极为重要的 设备。 卷取机的结构组成 热轧卷取机卷取机位于精轧机输出辊道末端，一般由夹送辊、入口侧导板、助卷辊 (不同类型的热轧卷取机其数目各不相同 )、卷筒等机构组成。 (1)夹送辊 夹送辊一般在卷取机进料端，有两个并采用不同辊径，上辊大，下辊小，上下辊之间有 100 200的偏角，这样可使带钢经引料辊以后，产生向下弯的弹性弯曲变形。为 了增加弯曲变形，以及使带钢进入导板有正确的导向，一般采用上辊向热带钢运动方向对下辊偏移定距离，这个距离我们称之为辊缝。夹送辊的主要功能是 :将带钢头部引人卷取机入口侧导板，并在带钢尾端抛出精轧机时，对带钢施加所需要的张力，以便得到良好的卷取形状。上下辊它们分别由两台电动机经过减速分配箱以及万向节轴驱动。带钢头部进入夹送辊后，头部被迫下弯，进人卷取机入口侧导板。 (2) 入口侧导板 卷取机前侧导板是卷取区域设备的重要组成部分，它包括斜线段及直线段，位于层流冷却装置之后，夹送辊之前，输出辊道之上。其主要作用是夹持 带钢对准轧制中心线，使得带钢能够对准卷取机中心卷取，防止带钢跑偏，顺利导入夹送辊、卷筒并形成良好的卷形，降低卷取塔形，稳定和提高卷取质量。 (3) 助卷辊 助卷辊的作用是准确地将带钢头部送到卷筒周围，以适当压紧力将带钢压在卷筒上，增加卷紧度 ;使卷筒与带钢间有足够的摩擦而不致于打滑 ;对带钢施加弯曲加工，使其变成容易卷取的形状 ;在最后收尾时压紧尾部防止带钢尾部上翘和松卷。助卷辊由辊子、摆动臂导板、助卷辊辊缝调整机构行等组成。助卷辊辊缝调整采用千斤顶机构来实现。它山直流电动机经过蜗轮减速装置，带动丝杠螺丝母机构 (千斤顶 )来实现的。 第 1 章 绪论 (4) 卷筒 卷筒主要部件为扇形块、斜楔 (连杆 )、心轴、液压缸等。为了使卷取后的钢卷能顺利抽出，扇形板可在连杆机构或斜楔的作用下径向移动，卷筒直径随之变化，称为卷筒的胀缩。它可以通过连杆或斜楔机构来实现。连杆机构因连杆处磨损而产生间隙，卷筒和助卷辊之间不易保持适当的辊缝，因此，目前多采用斜楔结构。卷筒的胀缩是由液压缸带动心轴，通过胀缩机构实现的。卷筒传动是由电机通过减速机传动到卷筒轴土的。 侧导板液压伺服控制系统的特点 (1)液压伺服系统与其他类型的系统相比，具有以下 优点： 液压动力元件快速性好，系统动态响应速度快。同时加速性能好，能高速启动、制动和换向。 液压元件的力矩惯量比和功率重量比大，组成的系统可以满足结构紧凑，体积小，重量轻等要求。 液压伺服控制系统抗负载的刚度大，输出位移受负载变化的影响小，控制精度高，定位更加准确。由于液压系统中，油液的压缩性很小，同时泄漏也很小，故动力元件的速度刚度大。 (2)液压伺服系统与其他类型的系统相比，具有以下缺点： 油液的体积模量随温度和混入空气含量而变化，油液的粘度也会随油液的温度变化而变化。 精密的液压控制元件抗污染能力差， 对工作油液的清洁度要求很高，因为受到污染的油液会使阀磨损从而导致该阀的性能降低，甚至造成油口堵塞无法正常工作。 许多液压伺服控制系统局部设计不当会导致系统的维护困难，成本高，难以及时检测维修，耽误工期，造成不必要的损失。 本次选题的意义 （ 1） 卷取机技术经过几十年的发展，己达到了一个相当高的水平。但受国情影响，我国同国外相比，在高速卷取、超薄带钢卷取、卷筒二次胀缩等新技术上仍相差较远。 燕山大学本科生毕业设计（论文） 4 （ 2） （ 3） 连轧机的卷取机，在卷取钢板时，均会出现大小不同的“塔形” 带卷伸缩。带卷伸缩的大小直接影响带卷的卷取质量，侧导板则强 力连续地把带材对准机械中心，保证避免产生“塔形”。因此对卷取机及其侧导板控制系统的研究是十分必要的。 本次设计的主要内容 (1)本次主要进行侧导板液压控制系统的分析与优化设计，通过所给参数设计系统的传动控制方式，保证系统满足输出力，输出速度的要求，尽可能使控制系统响应快，位置精度高，便于日常维护检修，使其满足实际生产需要。 (2)同时也要设计液压泵站，伺服油缸，阀台阀块等相关部分，并进行动态分析，形成一套完整的液压系统。 (3)液压系统原理图（ 阀块图（ 阀块装配图（ 液压系统油箱零件图（ 系统泵站装配图（ 本章小结 卷取机是热轧生产的重要辅助设备，在带材和线材生产中均被广泛使用。其中前侧导板是卷取区域设备的重要组成部分，它包括斜线段及直线段，位于层流冷却装置之后，夹送辊之前，输出辊道之上。其主要作用是夹持带钢对准轧制中心线，引导带钢顺利进入卷取机。本章主要介绍了热轧卷取机的发展背景，结构组成以及本次毕设选题意义和主要内容。 第 2 章 侧导板液压伺服系统原理的设计 5 第 2 章 侧导板液压伺服系统原理的设计 2 1 负载分析 负载情况及其设计参数 系统额定压力： 侧导板最大夹持力： 侧导板最大移动速度： 系统频宽： 设计要求 （ 1） ； （ 2） （ 3） （ 4） 2 2 液压系统主要参数的计算分析 伺服油缸主要参数计算 最大功率输出点的负载力： （ 2 故无杆腔面积为： （ 2 1s 45100m 5226 010 002323 24 燕山大学里仁学院毕业设计（论文） 6 计算得 ： D=整为 ： 20 根据经验公式： （ 2 计算得： 圆整为： 厚的计算 按中等壁厚计算： 当 D/ 16时，液压缸缸筒属于中等壁厚，此时 (2工作压力 p 16 ， 强度系数；对于无缝钢管， =1 c 计入壁厚公差及腐蚀的附加厚度，通常圆整到标准厚度值。 对于 45钢： =122 得缸筒壁厚 =虑 圆整为 13 1.000 ) 2 章 侧导板液压伺服系统原理的设计 7 (22 3 液压系统原理图设计 设计系统原理图的一般步骤 设计液压传动系统的依据； （ 1）根据工作部件的运动形式，合理地选择液压执行元件为伺服油缸； （ 2）根据 工作部件的性能要求和动作顺序，列出可能实现的各种基本回路。此时应注意选择合适的调速方案、速度换接方案，确定安全措施和卸荷措施，保证自动工作循环的完成和顺序动作的完成； （ 3）液压传动方案拟定后，应按国家标准规定的图形符号绘制正式原理图。图中应标注出各液压元件的型号规格，同时要列出标准（或通用）元件及辅助元件一览表。 1）计算液压缸的主要参数；（ 2）计算液压缸所需的流量并选用液压泵；（ 3）选用油管；（ 4）选取元件规格；（ 5）计算系统实际工作压力；（ 6）计算功率，选用 电动机；（ 7）发热和油箱容积计算； 系统原理图拟定 经查阅相关文献资料并结合上海宝钢等钢铁公司热轧卷取机侧导板控制系统的改造，最终确定如下侧导板液压系统，其中侧导板由两套独立且完全相同的液压伺服系统控制，通过 件实现两侧的导板同步。 220 m 0 1 1 v 燕山大学里仁学院毕业设计（论文） 8 该系统分主回路和旁通回路两部分，旁通回路是在主回路故障或侧导板检修等情况时使用。两回路通过伺服阀前后三个液控单向阀来分开。 图 2导板液压控制系统 本章小结 本章主要对系统原理进行了初步设计，并根据已给的数据对系统负载和伺服油缸等相关内容进行了设计计算，为以后的元件选型以及泵站设计做好了充足的准备。 第 3 章 液压元件的选择与专用件的设计 9 第 3章 液压元件的选择与专用件的设计 液压泵、电机及联轴器的选择 液压泵的选择 液压泵是将原动机的机械能转换为液压能的能量转换组件，在液压系统中，液压泵作为动力组件向液压系统提供液压能。 要选取适应执行元件和整个系统的流量压力要求的液压泵，并且要有充分的可靠性和寿命，可维修性等，以便能充分利用选择的泵的性能。泵的基本参数是压力、流量、转速、效率 。一般应根据系统的实际工况来选择，为了提高系统的可靠性，延长泵的使用寿命，一般在固定设备中液压系统的正常工作压力可选为泵额定压力的 70%80%，车辆用液压系统的正常工作压力可选择为泵额定压力的 5060。选择泵的第二个重要因素是泵的流量或排量，泵的流量与工况有关，选择泵的流量需大于液压系统工作的最大流量。另外，泵的最高压力与最高转速不宜同时使用，以延长泵的使用寿命。转速的选择应严格按照产品技术规格表中规定的数据，不得超过最高转速值。至于其最低转速，在正常使用条件下，并没有严格的限制。 本系统为开式回路， 故其中使用的液压泵和其他泵的区别主要体现在自吸能力的好坏。气蚀现象的发生不仅会导致泵的损伤，而且还会引起震动和噪声，使控制元件和执行液压缸动作不精确，对整个液压系统产生恶劣的影响。同时还必须考虑液压元件的使用环境条件，再根据液压油的粘度计算泵吸油管路的阻力，从而确定泵的吸油口相对于邮箱的位置，并且，泵的自吸能力要留有充足的富裕量。 选用定量泵还是变量泵，电磁阀控制还是顺序阀控制，电磁比例换向阀控制还是伺服阀控制。要综合不同泵的优缺点，结合经济性，实用性，耐用性，高效性和满足系统要求等因素，来确定液压泵的型号 。 液压泵的主要类型有：外啮合齿轮泵、内啮合齿轮泵、螺杆泵、叶片泵、柱塞泵。因为本系统为中高压系统，从要实现流量适应系统的控制 节能原则角度出发， 故可选 用恒压变量泵形式 ， 采用柱塞泵。燕山大学里仁 学院毕业设计（论文） 10 （ 3 式中 1p 液压缸的最大工作压力 ( p 从液压泵出口到液压缸入口之间管路 的压力损失的计算要等到元件都确定好之后并画出管道的分布位置时才能进行，刚开始计算时只能按照经验数据选取：管路分布简单，系统流量和流速不大的时候取M P ,管路分布复杂，进口有调速阀的，取M P 。 已知系统工作压力为 21路分布简单取，故管路损失 取 ， 所以系统最高压力为 选择泵 的第二重要因素就是流量，泵的工作流量与工作状况有关，因为系统中元件等的泄露，所以选择泵的流量需大于液压系统的工作流量。本系统在最大速度下工作的流量是 （ 3 当液压系统为多液压缸同时工作时，液压泵的输出流量为 （ 3 上式中 K 系统泄漏系数，一般取 K= 同时动作的液压缸的最大流量 故液压泵的最大输出流量应为 p 1 M P M P m l )( m 第 3 章 液压元件的选择与专用件的设计 11 （ 3 3、液压泵的规格确定 根据上述压力和流量的计算，并参考相似系统，从北京华德液压泵样本中选择斜轴式恒压变量柱塞泵 量为 160ml/r,最大流量为 256L/大功率为 135系统选择两台泵，一台当作备用泵，一台实际工作中使用。 电机的选择 交流电动机是将直流电能转变为机械能的旋转机械，特点是：调速优良，过载能力大，可实现频繁的无级快速起动制动和反转，多用于宽调速的场合和要求有特殊运行性能的自动控制场合。交流电机中最常用的是三相异步电动机和同步电动机，异步电动机结构简单，维护方便，重量较轻，成本较低，工作效率较高，能满足大多数工业机械的电气传动需要；同步电动机广泛适用于拖动不要求调速和功率较大的生产机械。比较之后，本系统选择通用异步电动机。 由前面的计算可知，液压泵所需的功率为 135据佳木斯电机股份有限公司 Y 系列三相异步电 机选型手册，选取电机型号为 率为 1601485 r/率为 功率因数为 量为 2，重量1055 联轴器的选择 联轴器是连接两轴转件，在传递运动和动力过程中一同回转而不分开的一种装置。此外，联轴器还可能具有补偿两轴相对位移、缓冲和减振以及安全防护功能。联轴器的类型应根据使用要求和工作条件来确定。具体选择时考虑以下几点： 于高速传动轴，应选用平衡精度高的联轴器，而不宜选用存在偏心的滑块联轴器。 安装调整后，难以保持两轴精确对中，mi n/Q 燕山大学里仁 学院毕业设计（论文） 12 或工作过程中两轴将产生较大的附加位移时，应选用挠性联轴器。 装、维护和成本，在满足使用性能的前提下应选择拆装方便、维护简单、成本低的联轴器。一般的非金属弹性元件联轴器，由于具有良好的综合性能，适宜于一般的中小功率传动。 由于泵与电动机之间的传动不属于大功率传动， 选用弹性膜片联轴器，综合考虑两轴尺寸，最终确定联轴器型号为 联轴器结构简单，重量小，噪音小，可靠 性高，寿命长。 管道的设计 管道的分类 系统的管路按位置作用分类为： 主管路：包括泵前吸入管路，压出管路和回油管路，用来实现液压能的传递。 控制油路：将液压元件的控制信号传递，用来控制阀的动作和链接仪表器件。 泄露油路：将系统中的泄露油倒入油箱中。 管道材料的确定 系统中所有管道分为硬管和软管两类。硬管为无缝管，软管为橡胶耐油管。其中软管主要用于与伺服缸相连接的部分。无缝钢管耐高压，变形小，抗腐蚀，装配不容易变形且耐油，具有良好的焊接性。 管道的计算 管 道内径计算公式： (3壁厚计算公式： 第 3 章 液压元件的选择与专用件的设计 13 2(3P管道所能承受的最高工作压力（ d管道的内径（ m）； p管道材料的许用应力（ 对于钢管来说 ； b管道材料 20号钢的抗拉强度（ b=520 N 安全系数，当 P 7 n=8； P n=6；P n=4；这里取 n=4。 则 (3管道内液体的流动速度如表 3示 表 3许流速推荐值 管道 推荐流速 /(m/s) 液压泵吸油管道 般常取 1 以下 液压系统压油管道 36，压力高，管道短，粘度小取大值 液压系统回油管道 吸油管路油液流速为 1 m/s，压油管路流速为 6 m/s，回油管路为 2 m/s。 液压泵吸油管道内径： . 3 ， 考虑吸油过滤器尺寸，
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