《热轧板推钢机液压课程设计设计》

东莞理工学院城市学院液压传动课程设计课程设计题目：热轧板推钢机液压系统设计学生姓名：学号：系别：机电工程系专业班级：机械设计及其自动化（3）班指导教师姓名及职称：黄广伟实验师摘要液压技术是现代制造的基础，它的出现和广泛应用于工业上，极大程度上代替了普通成型加工，全球制造业发生了根本性变化。因此，液压技术的水准、拥有和普及程度，已经成为衡量一个国家综合国力和现代化水平的重要标志。本次就是要设计一款热轧推钢机液压系统。液压技术已被世界各国列为优先发展的关键工业技术，成为当代国际间科技竞争的重点。本书为机械类液压设计说明书，是根据液压设计手册上的设计程序及步骤编写的。本书的主要内容包括：组合机床动力滑块液压缸的设计课题及有关参数；工况分析；液压缸工作压力和流量的确定；液压系统图的拟定；驱动电机及液压元件的选择；设计体会；参考文献等。编写本说明时，力求满足液压缸可以实现行程终点锁紧和满足其他系统要求；详细说明了液压系统的设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如压力的计算、各种工况负载的计算、液压元件的规格选取等。2目录课程设计题目：热轧板推钢机液压系统设计.........................3题目：设计热轧推钢机液压系统.............................................31.液压课程设计任务及目的.....................................................31.1课程设计任务....................................................................31.2设计目的............................................................................31.3热轧板推钢机的工作原理...............................................32.方案分析及液压原理图的拟定.............................................52.1液压系统的工作要求.......................................................52.2负载分析和运动分析........................................................52.2.1确定执行元件的形式.................................................52.2.2进行负载分析和运动分析.........................................62.2.3确定液压缸主要参数..................................................73.缸盖厚度的确定.....................................................................134.拟定液压系统原理图.............................................................145.组成液压元件设计.................................................................155.1液压泵及其驱动电机计算与选定...................................15小结............................................................................................20参考文献....................................................................................213题目：设计热轧推钢机液压系统1.液压课程设计任务及目的1.1课程设计任务设计热轧推钢机液压系统1.2设计目的为了提高热轧推钢机运动平稳性、减小整个装置的结构尺寸及占用空间和重量1.3热轧板推钢机的工作原理热轧板推钢机用于向加热炉推进坯料（220mm*1400mm*1700mm）。为了提高运动平稳性、减小整个装置的结构尺寸及占用空间和重量，推钢机采用液压传动。热轧板推钢机主要是由机械装置、液压系统装置等组成。图1-1为推钢机的结构原理简图，该机前后运动采用单个液压缸3驱动，液压缸的活塞杆通过关节轴承、销轴与推头2连接，推头与两个杆5间采用钢性连接，两组导向座4确定了推杆的运动方向，从而保证推头的方向性，以防推钢过程中跑。4图1-1推钢机的结构原理简图2.方案分析及液压原理图的拟定2.1液压系统的工作要求液压机的滑台的上下运动拟采用液压传动，要求通过电液控制实现的工作：快进工进快退，最大推力80t,快进的行程100mm，速度为0.9m/s；工进行程为500mm，速度为0.1m/s;快退的行程为速度为0.21m/s.要求液压缸可以实现行程终点锁紧；液压具有冗余结构，以备系统需检查或更换油源中某元件时，通过打开、关闭相应的阀门，启动备用泵，满足要求。2.2负载分析和运动分析2.2.1确定执行元件的形式热轧板推钢机液压机为卧式布置，滑块做走左右直线往复运动，往返速度相5同，故可以选缸筒固定的单杆单作用活塞液压缸假设取液压缸机械效率。2.2.2进行负载分析和运动分析设：要推送坯料重量为G=80t，滑动导轨摩擦因数u=0.2，工作负载Fe=9.8，行程与速度见表2-1，液压系统的工作循环图如图2-3经分析计算得到的推钢机动力滑台运动参数和动力参数见表2-1。表2-1动力滑台的运动参数和动力参数工况行程/mm速度/（m/s）时间/s运动部件重力G/N推钢机负载Fe/N启动、制动时间t/s快进1000.197.840.20.53工进5000.19.85快退6000.212.866表2-2动力滑台液压缸外负载计算结果工况计算公式外负载/N说明启动1.568静摩擦负载：动摩擦负载：惯性负载：为平均加速度，加速1.071快进7.84工进1.058反向启动1.568加速1.071快退7.84滑台液压缸在各工作阶段的外负载计算结果见表2-1.由表2-1和表2-2即可绘制出液压缸的行程-时间循环图（图）、速度时间循环图（图）和负载-时间循环图（图），见图2-4.利用上述数据，并在负载和速度过渡段做粗略的线性处理后便得到如图2-37所示的液压机液压缸负载循环图和速度循环图。图2-3液压机液压缸负载循环8图2-4液压缸的图、图、图92.2.3确定液压缸主要参数2.2.3.1确定缸筒的内径和活塞杆的直径按表2-4，初选液压缸的设计压力，被压力P2=0.8MPa。为了减小液压泵的流量，将液压缸的无杆腔作为主工作腔，并在快进时差动连接，则液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积与应满足（即液压缸内径D和活塞杆直径d间应满足）。表2-4根据主机类型选择液压执行器的设计压力主机类型设计压力/MPa说明机床精加工机床0.8～2当压力超过32MPa时，称为超高压压力半精加工机床3～5龙门刨床2～8拉床8～10农业机械、小型工程机械、工程机械辅助机构10～16液压机、大中型挖掘机、中型机械、起重运输机械20～32地质机械、冶金机械、铁道车辆维护机械，各类液压机具等25～100为防止工作结束时发生前冲，液压缸需保持一定回油被压。参考表2-5暂取被压0.8MPa，并取液压缸机械效率，则可算得液压缸无杆腔的有效面积10液压缸内径按GB/T2348-1993，表2-6，将液压缸内径圆整为；因，故活塞杆直径为则液压缸实际有效面积为表2-5液压执行器的被压力系统类型被压力/MPa中低压系统简单系统0.2～0.5回油带背压阀调整压力一般为0.5～1.5回油路设流量调节阀的进给系统满载工作时0.5设补油泵的闭式系统0.8～1.5高压系统初算时可忽略不计表2-6液压缸、气缸的内径和活塞杆外径尺寸系列（GB/T2348—1993)/mm液压缸、气缸内径尺寸系列活塞杆外径尺寸系列840125（280）4163690220111050（140）320518451102801263160（360）620501253201680（180）4008225614036020（90）200（450）10256316025100（220）50012287018032（110）250143280200差动连接快进时，液压缸有杆腔压力必须大于无杆腔压力，其差值估取并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时；另外，取快退时的回油压力损失为。根据上述假定条件经计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率（见表2-7），并可绘出其工况图（图4）。表2-7液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和计算公式负载回油腔压力工作腔压力输入流量输入功率12功率工作阶段快进启动156.8—6.87——加速107.17.667.16——恒速78.45.44.90.004823.52工进1058.40.816.000.0049120快退启动156.8—7.37——加速107.10.78.82——恒速78.40.75.140.004523流量图压力图13功率图图2-8液压缸的工况图2.2.3.2液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径D与其壁厚δ的比值D／δ≥10的圆筒称为薄壁圆筒。起重运输机械和工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算δ≥PyD/2〔σ〕δ=16*1.25*250/2*100=25mm式中δ———液压缸壁厚（m）D———液压缸内径（m）；py———试验压力，一般取最大工作压力的（1．25～1．5）倍（MPa）；〔σ〕———缸筒材料的许用应力。其值为：锻钢：〔σ〕＝110～120MPa；铸钢：〔σ〕＝100～110MPa；无缝钢管：〔σ〕＝100～110MPa；高强度铸铁：〔σ〕＝60MPa；灰铸铁：〔σ〕＝25MPa。缸的外径D1=2δ+D=2x25+250=300mm3.缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按强度要求可用下面两式进行近14似计算。无孔时t≥0．433D2py/〔σ〕式中和———缸盖有效厚度（m）；D2———缸盖止口内径（m）；d0———缸盖孔的直径（m）。4.拟定液压系统原理图此推钢机,采用4套泵机组和3个阀组组成,正常情况下三开一备,3台变量柱塞泵分别为3套阀组供油控制相应的液压缸,泵4作为其他3台泵的备用泵,在系统需检修或更换能源系统中某组中的元件时;通过打开、关闭相应的高压球阀,起动备用系统,以满足工作需要。系统的最高压力通过变量泵调节,系统工作压力由先导式溢流阀4设定。图4-180吨液压推钢机液压系统原理151.油箱2.电机4，5.恒压变量泵6,7先导式溢流阀8.电液换向阀9,10单向阀11.回油过滤器12.先导式顺序阀13.三位四通电磁换向阀14.双液控单向阀15.二位二通电磁换向阀16.压力继电器17.液压缸起动泵机组后,油液经过单向阀、球阀6分别到1#、2#、3#推钢机的阀台,通过每个阀台上电磁阀各自相应的动作,分别控制相应的液压缸动作。当电磁铁1DT通电,7DT通电,电液换向阀左侧接通,经双液控单向阀,双单向节流阀后,经由电磁换向阀后,形成差动回路,推钢机以0.19m/s的速度快进;当推头推到板坯后,随着推力增加,系统压力上升,当系统压力达到10MPa(通过压力继电器设定)时,7DT断电,差动回路断开,系统压力进一步增大到10.5MPa(通过先导式顺序阀设定),先导式顺序阀打开,油液经