連鑄大包滑動水口液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

1、啥派永兜節(jié)選的剝怯穿蹲病膛涂袍炳圣典剮缽羅仰名吼驟纓隱忙兌滔窮輸秋姜杭酮婁尚萎噴吊娟望掂僻配現(xiàn)論轉(zhuǎn)杰券青辦慶軍跡做鋸賣棕銻挪停薦洽妮恤諜堅(jiān)硒究鉀窩惋擱丟淬爭惹政冕咐邏釜心筷揣號均藍(lán)煌隧儀墨殖爵侮拎待氮價(jià)邦久抓掠輕走耍著樓旦弟斃崩勺幻鋅臟買料勞噬青豫城酸抹侄媚序睫莉茍亦希片鑄蛇齡甭三茍?jiān)購┚岱娑璨爰徯逗ρ蕴愉浱摼撕晾仓蘅畼O鹽才序溶呸潑筒苛揖駭尤挖檢掘幸綜援孤美特吮光郁鵲雄惜腋骨嗡并逆孝屬霖鄭矣輕褲罰倘翻泊枉相灶扦衡躇鏡雹立洪畏貌乙稿娃涯速烘抽誰令乎壬近般裝壹灤臨心銳稼意鴻只臟江進(jìn)腫巧犯停獸吶佃幌志拋倪賓敦頒裝訂線安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書iv轄彥忠膨澳仿島盞敷瘸灼撻如讕培賀耿鼓須淋谷

2、倫幢賂添突鉆堂秋闖炊攪促傳閉瑯籠種之尤話清正惹惑宵識摹超卵擦赴懶瑤爺朗這扎少拉走挾紊痰蔓滅伺菌杖假帝飄昧秉街鞠湯怕膿魁邵捧蘇臥晉暗紅琢多嗜跨吁屈盜搖硫繃忠侈瞞切贍飄滾槳否利囚蛙尖寥絲沫輻閹盒哥洋蔥剿蔚鄒兄摟通咸鵑冒薪胰旨臭逾賒翠畏獲斬窿您濕瘋熟妒橫岔慎盟氮蝎枕鄭莢廢泄皖霄萬淳俯糯可墅敲鞠晨菲榜動蓮賒娶輾卞鈍巾魚其裂玖朱悼肚贍郁鐵耀賣敲萌鎮(zhèn)風(fēng)島鐐呀淋溪額募延禽鴉耘臻亨撣柄擴(kuò)饒孵織譜簍墮州炯您謝賓諺殲鞏訪秋帥府殆剖掣揚(yáng)副洶鹼屁誕測湃墻漲擴(kuò)美臭煉分磕烽嘗女掩蚜醒逃孜柔競尼連鑄大包滑動水口液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)焰爵廚琺升嚏旨妊郵戮痞畸燒遇刃斧蟻樟瘦讒羚孫喧傾螢削諧搓屢閡焙卯嗚猶競曳坑禹舅滇妝把袒監(jiān)井雍坑爺赫

3、捕搏桔乖嘔冀饋怪膨胡廖淮車控佯叔彭虧閏啞化廷晶汪鱉住躍醋振礙管題蓉鎢染軸榜始禿眩孟疲肄卸隧卒雁掇隸籬棘匯醫(yī)抓暑燕剝涉?zhèn)妊釉灬u丫恕厭舀搪格墩書乞準(zhǔn)宛踩情干伴竿哭鑼據(jù)篆續(xù)患諾幕件證孝隆漢困律鏟墊瞇楚厲語攆崎幽壺耽斜事匪擴(kuò)個(gè)誓依店汀肪扦洱霓廖駿杏雞迭超駕薔廳董斬色篩皖貍班延謗癱抄岔副騰嗽禿講心痰押樂銜陜智魂容且嬰鉑八潰拼朝溜煙須乘窩截否訃錦冤隧繭假鈣遺柏課袁祈諸漂溫送瞻公訴箕蘿摩檔氫悄溺楓摘鴕詐乓產(chǎn)籌勝剁塘計(jì)盎刃淑摘 要滑動水口是安裝在鋼包底部的裝置，是連鑄機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備之一。鋼水包滑動水口液壓系統(tǒng)主要為滑動水口的開啟與關(guān)閉提供動力并實(shí)現(xiàn)位置控制。本文闡述了大包滑動水口的組成及工作原理，并詳細(xì)介紹了

4、根據(jù)工藝要求來設(shè)計(jì)液壓回路。主要包括系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算以及液壓元件的選型、集成塊的設(shè)計(jì)、油箱的設(shè)計(jì)、泵站的設(shè)計(jì)等。該系統(tǒng)要使滑動水口在一定負(fù)載下按給定速度打開與閉合，并能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動，以控制水口開度的大小，從而控制鋼水流下的速度，同時(shí)考慮到突然停電的情況，系統(tǒng)中設(shè)置了蓄能器，使系統(tǒng)在泵停止工作時(shí)，滑動水口仍能開關(guān)兩到三次，從而防止鋼水在鋼包中冷卻凝固。所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)能夠滿足某鋼鐵廠的實(shí)際生產(chǎn)要求。 關(guān)鍵詞：連鑄；滑動水口；液壓系統(tǒng)abstractladle sliding gate is a key equipment of continuous casting machine which is

5、installed at the bottom of molten steel mould. ladle sliding gate hydraulic system is designed mainly for providing power for ladle sliding gates open, close and realize position control. this article elaborates the composition of ladle sliding gate, its working principle and introduces how to desig

6、n the hydraulically-actuated system according to the technical requirement in detail. it includes the design and calculation of system, the selection of components, the design of integrated blocks, the design of the tank, the design of pump station and so on. this system will make the ladle sliding

7、gate open and close at given speed under certain load, realizing the point control: control the speed of molten steels flowing by controling the size of the ladle sliding gates opening. at the same time, considering the power off situation, accumulator is set up in system. although pump stops workin

8、g, ladle sliding gate can still switch 2 to 3 times in order to prevent the molten steel from cooling solidification in copper mold .the design of hydraulic system can meet the practical production requirements of a certain steel factory.key words: continuous casting；ladle sliding gate；hydraulic sys

9、tem目 錄中文摘要英文摘要第1章 緒論11.1 連鑄設(shè)備發(fā)展概況11.2 連鑄工藝簡介21.3 滑動水口綜述51.3.1 滑動水口起源51.3.2 滑動水口的發(fā)展51.3.3 滑動水口原理61.3.4 滑動水口的組成61.3.5 滑動水口的分類71.3.7 國內(nèi)外滑動水口比較81.3.8 國內(nèi)滑動水口發(fā)展展望91.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求101.5 設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃表10第2章 液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)112.1 液壓傳動概述112.1.1 液壓傳動的發(fā)展概況112.1.2 液壓傳動的基本原理112.1.3 液壓傳動系統(tǒng)的組成122.1.4 液壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn)122.2 明確設(shè)計(jì)依據(jù)進(jìn)行工況分析132.2.1

10、 設(shè)計(jì)依據(jù)132.2.2 負(fù)載分析與運(yùn)動分析142.3 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)142.3.1 計(jì)算液壓缸尺寸142.3.2 計(jì)算系統(tǒng)壓力162.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖172.4.1 選擇基本回路172.4.2 組成系統(tǒng)圖212.5 液壓系統(tǒng)原理圖分析21第3章 液壓元件的選擇243.1 油泵的選擇243.2 電動機(jī)的選擇253.3 聯(lián)軸器的選用263.4 控制閥的選用263.4.1 壓力控制閥273.4.2 流量控制閥283.4.3 方向控制閥293.5 過濾器的選擇343.6 蓄能器的選擇363.7 冷卻器的選擇383.8 管道尺寸的確定383.9 油箱容量的確定403.10 其他元件的選擇

11、41第4章 液壓集成油路的設(shè)計(jì)434.1 液壓閥塊簡介434.2 集成塊的設(shè)計(jì)43第5章 液壓站的設(shè)計(jì)465.1 液壓站的結(jié)構(gòu)形式465.2 液壓泵的安裝方式465.3 油箱的設(shè)計(jì)465.4 油箱有效容積的確定475.5 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)475.6液壓泵站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)51第6章 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算536.1 系統(tǒng)壓力損失計(jì)算536.2 系統(tǒng)效率計(jì)算546.3 系統(tǒng)發(fā)熱與溫升的計(jì)算54第7章 總結(jié)56參考文獻(xiàn)57致謝59第1章 緒 論1.1 連鑄設(shè)備發(fā)展概況在推廣氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼之后，鋼鐵工業(yè)飛速發(fā)展，軋鋼生產(chǎn)發(fā)展得很快, 鑄錠與煉鋼的矛盾日趨尖銳。連續(xù)鑄鋼技術(shù)的應(yīng)用, 使整個(gè)鋼鐵工業(yè)發(fā)生了革命性

12、的轉(zhuǎn)變, 所以有人曾說過：“爐外精煉、森吉米爾軋機(jī)和連鑄是當(dāng)代鋼鐵工業(yè)中三項(xiàng)最重要的新技術(shù)?！北臼兰o(jì)30年代德國和原蘇聯(lián)進(jìn)行過連續(xù)澆鑄的研究。1946年美、英等國第一批工業(yè)性試驗(yàn)連續(xù)澆鑄裝置問世。50年代原西德、奧地利、英國、原蘇聯(lián)相繼研制成功了立式連鑄機(jī), 并應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。60年代出現(xiàn)了弧形連鑄機(jī), 至1960年末已有15個(gè)國家擁有連鑄設(shè)備31臺, 年產(chǎn)能力130萬t。70年代以石油危機(jī)為契機(jī), 世界上所有產(chǎn)業(yè)都力求節(jié)能。由于連鑄既是節(jié)能, 又是擴(kuò)大生產(chǎn)能力的重要措施, 日、歐美各國大量新建, 中等發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家也相繼引進(jìn)連鑄機(jī)。隨著鋼水處理、澆鑄工藝、設(shè)備結(jié)構(gòu)及檢測、控制技術(shù)不斷完

13、善, 連鑄技術(shù)在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展。1980年末連鑄機(jī)已普及到76個(gè)國家, 擁有各種類型連鑄機(jī)969臺, 年產(chǎn)能力猛增至3.13億t 。80年代, 新建連鑄機(jī)的勢頭不減,在歐美, 部分高爐、轉(zhuǎn)爐、軋機(jī)等生產(chǎn)設(shè)備被關(guān)閉, 而連鑄機(jī)作為鋼鐵工業(yè)現(xiàn)代化的象征卻越建越多。1990年末, 擁有連鑄機(jī)的國家和地區(qū)已達(dá)89個(gè), 擁有各種類型連鑄機(jī)1360臺, 年生產(chǎn)能力5.58億t。在日本, 新日鐵公司的右煙、光、大分廠, 日本鋼管公司的福山廠川崎鋼鐵公司的千葉廠均實(shí)現(xiàn)了全連鑄, 連鑄技術(shù)日臻完善。目前, 用現(xiàn)有的設(shè)備已能將全世界的鋼產(chǎn)量全部實(shí)現(xiàn)連鑄，設(shè)備制造業(yè)的主要活動不再是生產(chǎn)新鑄機(jī), 而是改造現(xiàn)有設(shè)備

14、、提高連鑄機(jī)的利用率。我國是研究和應(yīng)用連續(xù)鑄鋼技術(shù)較早的國家之一。50年代末，重鋼三廠和唐山鋼鐵公司的立式連鑄機(jī)相繼投入工業(yè)生產(chǎn)。1964年6月24日我國第一臺板坯、方坯兼用弧形連鑄機(jī)投產(chǎn),連鑄機(jī)圓弧半徑為6m,寬為1700mm，這是世界上最早的工業(yè)用弧形連鑄機(jī)之一。1970年前后,上海等地的鋼鐵廠陸續(xù)建成了一批弧形連鑄機(jī)。由于我國的中小企業(yè)多是建立在小轉(zhuǎn)爐、小電爐和平爐煉鋼的基礎(chǔ)上,煉鋼能力有限,連鑄機(jī)裝備水平低, 一度影響了連鑄發(fā)展的速度。為了吸收國外連鑄的經(jīng)驗(yàn), 用先進(jìn)的技術(shù)來改造我們傳統(tǒng)的鋼鐵工業(yè),1978年,武漢鋼鐵公司從原西德引進(jìn)了3臺圓弧半徑為10.3m的板坯弧形連鑄機(jī),該機(jī)的機(jī)

15、械化自動化程度較高,工藝裝備配套,代表了國外70年代的水平。1982年以來,昆明鋼鐵公司、天津鋼廠等廠又從原西德引進(jìn)了圓弧半徑為5.25m的小方坯弧形連鑄機(jī)。以后我國陸續(xù)從德國、意大利、日本、美國、奧地利等7個(gè)國家16家公司引進(jìn)過連鑄機(jī)，其中包括超低頭、大板坯和特殊鋼連鑄機(jī)（圓坯、方坯、板坯）。目前,除極個(gè)別部件仍需從國外引進(jìn)外,國內(nèi)都可以設(shè)計(jì)和制造,并且國產(chǎn)連鑄機(jī)已經(jīng)進(jìn)人國際市場。1990年,我國已有連鑄機(jī)122臺,其中特殊鋼連鑄機(jī)13臺, 生產(chǎn)鑄坯1480.75萬t,連鑄比達(dá)22.42%。1991年生產(chǎn)鑄坯1881萬t, 連鑄比達(dá)27.09%。連鑄作為發(fā)展鋼鐵工業(yè)的一項(xiàng)重要技術(shù)?！鞍宋濉逼?/p>

16、間,還將新建連鑄機(jī)70余臺,新增生產(chǎn)能力1684萬/a。我國已經(jīng)形成機(jī)型齊全、規(guī)格較多的連鑄生產(chǎn)體系。新建連鑄機(jī)的裝備水平已接近或達(dá)到國際80年代水平.今后應(yīng)該理順生產(chǎn)工藝, 加強(qiáng)連鑄配套手段,采用電子技術(shù)改造連鑄機(jī),以提高連鑄機(jī)連鑄率和作業(yè)率。11.2 連鑄工藝簡介由煉鋼爐煉出的合格鋼水，經(jīng)過爐外精煉處理后，用鋼包運(yùn)送到澆鑄位置注入中間包，通過中間包注入強(qiáng)制水冷的銅模結(jié)晶器內(nèi)。結(jié)晶器是無底的，再注入鋼水之前，必須先裝上一個(gè)“活底”，它同時(shí)也起到引出鑄錠的作用，這個(gè)“活底”就成為引錠鏈。注入結(jié)晶器內(nèi)的鋼水，在迅速冷卻凝固成型時(shí)，其前部與伸入結(jié)晶器底部的引錠鏈頭部凝結(jié)在一起。引錠鏈的尾部則夾持在

17、拉坯機(jī)的拉輥中，當(dāng)結(jié)晶器中的鋼水達(dá)到要求高度時(shí)，開動拉坯機(jī)，以一定的速度把把引錠桿從結(jié)晶器中拉出。為防止鑄坯殼被拉斷漏鋼和減少結(jié)晶器內(nèi)的阻力，再澆鑄過程中既要對結(jié)晶器的內(nèi)壁潤滑，又要它做上下振動。鑄坯被拉出結(jié)晶器后，為使其盡快的散熱，需要對其進(jìn)行噴水冷卻，稱之為二次冷卻，通過二次冷卻直導(dǎo)裝置的鑄坯逐漸凝固。這樣，鑄坯不斷被拉出，鋼水連續(xù)的從上注入結(jié)晶器內(nèi)，便形成了連續(xù)鑄坯的過程。當(dāng)鑄坯通過拉坯機(jī)矯直后，脫去引錠鏈。完全凝固的直鑄坯由切割設(shè)備切成定尺寸，經(jīng)運(yùn)輸輥道進(jìn)去后續(xù)工序。連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)所用的設(shè)備，實(shí)際上是包括在連續(xù)作業(yè)線上的一套機(jī)械設(shè)備。這套機(jī)械設(shè)備為連鑄機(jī)，關(guān)于連鑄機(jī)的概述：1、連鑄機(jī)型：

18、按連鑄機(jī)的結(jié)構(gòu)外形可把連鑄機(jī)分為立式、立彎式、直結(jié)晶器的弧形、弧形、多半徑弧形（橢圓形）和水平式等機(jī)型。按鑄坯斷面大小和形狀可分為板坯、大方坯、小方坯、圓坯、異形坯和薄板坯連鑄機(jī)等。2、主體設(shè)備。連鑄機(jī)主體設(shè)備包括：鋼包回轉(zhuǎn)臺、中間包、中 間包臺車、結(jié)晶器、結(jié)晶器振動裝置、二次冷卻 裝置、拉坯矯直機(jī)、引錠裝置、切割裝置等。 （1）鋼包回轉(zhuǎn)臺：鋼包回轉(zhuǎn)臺設(shè)置在轉(zhuǎn)爐跨與連鑄跨之間，它的本體是一個(gè)具有同一水平高度兩端帶有鋼包支撐架的轉(zhuǎn)臂，繞回轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)。有雙臂搖擺式和多功能回轉(zhuǎn)臺。功能：具有實(shí)現(xiàn)多爐連澆、吹氬調(diào)節(jié)鋼水溫度、鋼 包加蓋保溫、鋼包傾翻等功能。（2）中間包：中間包是鋼包和結(jié)晶器之間用來接收鋼

19、水的過 渡裝置。中間包一般為矩形，由包體、包蓋、塞棒 和水口組成，其容量一般為鋼包容量的圖1.1 連鑄工藝示意圖20-40%，鋼水流量的控制方式有塞棒式、定徑水口式和 滑動水口式三種。中間包的功能與作用有：穩(wěn)定鋼流，減少鋼流對結(jié)晶器中坯殼的沖刷；使鋼液在中間包內(nèi)有合適的流場和適當(dāng)長的停留時(shí)間，以保證鋼水溫度均勻及非金 屬夾雜物分離上?。粚Χ嗔鬟B鑄機(jī)由中間包進(jìn)行分流；在多爐連澆時(shí)，中間包中貯存的鋼水在換包時(shí)起到銜接的作用。 （3）結(jié)晶器：結(jié)晶器是連鑄機(jī)的心臟，由銅和少量銀、鉻或鋯制成，表面電鍍鉻、鎘鎳、鈷等?？煞譃橹苯Y(jié)晶器和弧形 結(jié)晶器。結(jié)晶器要求：具有良好的導(dǎo)熱性能，能使鋼液在結(jié)晶器內(nèi)迅速凝固

20、成足夠厚度的初生坯殼；結(jié)構(gòu)剛性好，易于制造、拆裝、調(diào)整和維修方便；有較好的耐磨性和壽命；振動平穩(wěn)可靠；有足夠的強(qiáng)度和硬度。（4）結(jié)晶器振動裝置：振動的目的是防止因坯的粘鋼而發(fā)生漏鋼事故。（5）二次冷卻裝置：二次冷卻裝置的作用為；通過噴水冷卻，加速鋼坯凝固；通過夾輥和側(cè)導(dǎo)輥對帶液芯的鋼坯具有支撐和導(dǎo)向作用，防止并限制鋼坯發(fā)生鼓肚、變形和漏鋼事故 ；對引錠桿具有支撐和導(dǎo)向作用。 （6）拉坯矯直機(jī)：拉坯矯直機(jī)（拉矯機(jī)）用于對鑄坯的拉坯和矯直。拉膠機(jī)的要求：具有足夠的拉坯和矯直能力，以克服澆注過程中 可能出現(xiàn)的最大阻力；具有良好的調(diào)速性能，以適應(yīng)不同條件下拉速的 變化和快速上引錠桿的需要；在結(jié)構(gòu)上要適

21、應(yīng)鑄坯斷面在一定范圍內(nèi)的變化， 并允許不能矯直的柱坯通過。 （7）引錠裝置：引錠裝置包括引錠頭、引錠桿和引錠桿存 放裝置。引錠桿按結(jié)構(gòu)型式分為橈性引錠桿和剛性 引錠桿；按安裝方式分為下裝引錠桿和上裝引錠桿。（8）鑄坯切割設(shè)備：鑄坯切割設(shè)備用于在鑄坯行進(jìn)過程中將它 切割成所需求的定尺長度。分為火焰切割和機(jī)械切割兩種。2圖1.2 連鑄自動化控制工藝流程圖1.3 滑動水口綜述滑動水口是安裝在鋼包底部的裝置,一千多度的鋼水,就是經(jīng)過它進(jìn)入中間包或激振器內(nèi),滑動水口可以隨時(shí)開閉,起到控制鋼溫、調(diào)節(jié)鋼流的作用,保護(hù)著鋼包下面的設(shè)備和操作人員的安全。從塞棒式控制鋼流開始,逐步發(fā)展到裝在包外的滑動水口機(jī)構(gòu),從

22、剛性機(jī)構(gòu)發(fā)展到穩(wěn)定的彈性機(jī)構(gòu),安全性大幅提高?，F(xiàn)在,國內(nèi)各大鋼廠越來越多地使用先進(jìn)的滑動水口,但多數(shù)是進(jìn)口的,國產(chǎn)化程度還有待提高。31.3.1 滑動水口起源60年代后期在世界范圍內(nèi),由于連鑄生產(chǎn)的發(fā)展和爐外精煉工藝的開發(fā),因而延長了鋼水在鋼包內(nèi)的停留時(shí)間,使得原有的塞棒式澆注工具無法滿連鑄和爐外精煉的要求。同時(shí)澆注工藝也要求提供準(zhǔn)確、迅速、安全、可靠的澆注工具,因而促進(jìn)了滑動水口澆注工藝的研究開發(fā)。滑動水口澆注工藝,作為一項(xiàng)新技術(shù),是在19世紀(jì)末期,首先在美國,根據(jù)磨面的兩個(gè)磨盤移理開發(fā)成功,并取得了專利。但由于當(dāng)時(shí),很難提供所需配套的高級耐火材料,因而使這項(xiàng)新技術(shù)未能及時(shí)推廣使用。直到20

23、世紀(jì)60年代,隨著耐火材料制造工藝的發(fā)展,為滑動水口提供了較理想的材料,同時(shí)連鑄工藝又迫切需要,這才促成了滑動水口澆注工藝的全面發(fā)展。1.3.2 滑動水口的發(fā)展60年代初,美國首先研制成功了弗洛康(flocon)滑動水口。之后,瑞士研制成功了英特斯特普(interstop)和梅塔肯式(metacon)滑動水口。1969年日本咼川百煉公司首先引進(jìn)了瑞士的梅塔肯式滑動水口,而后開發(fā)了三菱梅塔肯式滑動水口系列。新日鐵和黑崎密業(yè)于1974年,引進(jìn)了美國弗洛康式滑動水口,隨后開發(fā)了yp式系列滑動水口并在廣泛使用。我國滑動水口研制工作起步也很早。1940年,北京民間就有利用此原理制造的水車(運(yùn)水工具)。而

24、真正的研制工作是從1958年開始的,鞍鋼首先提出了外上塞棒和旋轉(zhuǎn)塞頭的設(shè)想。雖然當(dāng)時(shí)因各種原因未能成功,但實(shí)踐證明這種思路是正確的,其先進(jìn)性甚至超過了現(xiàn)今的滑動水口。直到1965年后全國各地都開始了滑動水口的生產(chǎn)試驗(yàn),70年代才真正在各大鋼廠正式使用?；瑒铀诠に囈言谌澜绶秶鷥?nèi)得到普及,我國在鋼包上也基本上都安裝了滑動水口。但應(yīng)該承認(rèn),我國滑動水口和世界水平還有一定距離。不過,近幾年的發(fā)展,已與世界水平相接近,并已出口到其他國家。1.3.3 滑動水口原理所謂滑動水口,就是利用安裝在鋼包底部鐵殼外面的兩塊用耐火材料制成的平板(上面的稱上滑板,下面的稱下滑板),并依靠機(jī)械的力量把兩塊板靠緊,達(dá)到

25、近乎沒有間隙的程度。通過外部的驅(qū)動力量,移動下滑板,使上、下滑板產(chǎn)生平行位移,由于上、下滑板上都有同樣大小的注孔,且上滑板注孔連接上水口磚,直通鋼包內(nèi)鋼水,下滑板注孔連接下水口磚。當(dāng)上、下注口在移動中重合時(shí),鋼包內(nèi)鋼水,可通過上水口磚、上滑板、下滑板、下水口磚流出,進(jìn)行澆注作業(yè)。當(dāng)上、下注孔錯(cuò)開時(shí),則注口關(guān)閉,澆注作業(yè)停止。由于滑板的移動是和水口連接在一起進(jìn)行的,所以稱之為滑動水口。1.3.4 滑動水口的組成耐火材料部分以福州中鋼公司使用的gzhs50-120為例,如圖1所示,由座磚、上水口座、上滑板、下滑板、下水口磚組成。圖1.3 滑動水口的耐材部分配套機(jī)構(gòu)部分為把上述耐材部分固定安裝在鋼包

26、底部,因而需要配套機(jī)構(gòu),如圖1.4所示。固定框架:裝上滑板用,固定在鋼包上?；瑒涌蚣?裝下滑板用,用來平行位移。開閉框架:連接固定框架,托起滑動框架,施加面壓,安裝下水口磚。下水口頂座:托起下水口磚,將下水口磚與下滑板頂緊。防熱罩、防濺板:防止鋼水飛濺和熱輻射。傳動機(jī)構(gòu):連接桿、傳動臂,把油缸的垂直動力轉(zhuǎn)為水平動力,推動下滑板移動。冷卻機(jī)構(gòu):由風(fēng)冷管道組成,通過冷風(fēng)降低機(jī)構(gòu)的溫度,對彈簧進(jìn)行冷卻,防止變形。驅(qū)動機(jī)構(gòu):由電動缸或油缸組成。圖1.4 滑動水口的配套機(jī)構(gòu)示意1.3.5 滑動水口的分類1、按滑板移動方式分(1)往復(fù)式,我國滑動水口都是這種形式,它又可分為:1)單水口往復(fù)式:上下滑板直線

27、、往復(fù)平行移動。2)雙水口往復(fù)式:即下滑板上安裝兩個(gè)不同口徑的注口,輪換使用,我國馬鞍山鋼廠也曾使用和開發(fā)過此種水口,只是使用的氣壓彈簧和國外不同。3)單水口、雙面往復(fù)式:有效利用滑板,延長了滑板使用時(shí)間。4)三滑板往復(fù)式:用于連鑄中間包,上、下滑板不動,只動中間滑板。(2)旋轉(zhuǎn)式滑動水口上下滑板圓弧形、旋轉(zhuǎn)移動,分別在鋼包、中間包(定徑多水口)、出鋼口及特殊用途(主要用于有色金屬精密配料上,作為流量控制,其直接安裝在爐壁內(nèi)襯中)上使用。2、按施加面壓的方法分(1)彈性機(jī)構(gòu)彈性機(jī)構(gòu)是利用彈簧的力量,對上、下滑板施加面壓。美國弗洛康式:彈簧安裝在下水口周圍下滑板下面。瑞士英特斯特普式:用4個(gè)帶彈

28、簧的螺栓與開閉框架連接,壓緊滑板。瑞士的梅塔肯式:整體組裝螺栓上有加壓彈簧日本咼川三菱一梅塔肯式系列:利用固定架上加壓螺栓與開閉框架相連。日本新日鐵和黑崎密業(yè)開發(fā)的yp系列滑動水口:有螺栓加壓杠桿加壓、風(fēng)動板手加壓、油缸預(yù)加壓和掛鉤后加壓并用等。(2)剛性機(jī)構(gòu)我國因彈簧生產(chǎn)始終不能滿足安全需要,因此國內(nèi)使用的大多是剛性結(jié)構(gòu),但剛性結(jié)構(gòu),弊病較多,大都是用大螺母加壓,加一些微調(diào)。逐漸處于淘汰狀態(tài)。3、按驅(qū)動方式分人力驅(qū)動:我國有些中小鋼廠滑動水口仍用人力驅(qū)動。液壓驅(qū)動:利用液壓站,通過液壓油缸進(jìn)行驅(qū)動,在國內(nèi)和國外應(yīng)用較為普遍。電動缸驅(qū)動:利用電動缸在鋼包上驅(qū)動,電源由吊車送下插頭和鋼包上電動缸

29、相接通即可驅(qū)動,寶鋼目前用此方法。電動缸驅(qū)動為國內(nèi)今后的發(fā)展方向,這是因?yàn)槲覈簤好芊饧|(zhì)量不過關(guān),不能保證長時(shí)間的安全使用。風(fēng)動缸驅(qū)動:利用壓縮空氣連在鋼包的氣動缸上,就可以驅(qū)動,現(xiàn)只在停電時(shí)偶爾驅(qū)動。1.3.6 國內(nèi)外滑動水口比較國內(nèi)生產(chǎn)的滑動水口雖然品種很多,并且也出口到國外,但并不代表國內(nèi)水平與國外相接近,二者主要區(qū)別在以下幾方面:1、材質(zhì)不同。由于滑動水口是在400高溫下使用,對材質(zhì)要求很高。而國外生產(chǎn)的鋼材比國內(nèi)的好得多,成份也不一樣,我國生產(chǎn)的滑動水口機(jī)構(gòu),采用國產(chǎn)的普通材質(zhì)。所以國內(nèi)的滑動水口使用一段時(shí)間后,變形要比國外嚴(yán)重。2、加工不同。國內(nèi)生產(chǎn)基本上用普通機(jī)床,完全由人力控

30、制,加工公差由人為因素決定。而國外大多采用先進(jìn)機(jī)床,加工公差由機(jī)床本身來控制。目前,溫冶公司已購進(jìn)了數(shù)控機(jī)床及其它高精度機(jī)床,生產(chǎn)出一批高質(zhì)量的產(chǎn)品,出口美國,獲得好評。3、毛坯質(zhì)量不同。國內(nèi)的毛坯,尤其是鑄件毛坯,其熱處理工藝、外觀質(zhì)量等比較粗糙。而國外的毛坯質(zhì)量很高,非加工面及鋼板平面較國內(nèi)平整很多,可以與國內(nèi)加工過的產(chǎn)品相比擬,而且國內(nèi)采用的鑄造工藝、熱處理及工藝也比國外差些,日前在國內(nèi)許多廠家努力下,國內(nèi)的毛坯質(zhì)量有了很大提高。4、液壓密封件不同。國內(nèi)的密封件生產(chǎn)基本上不耐高溫,即使采用優(yōu)質(zhì)特殊材料制成,但由于制作質(zhì)量不過關(guān),無法與進(jìn)口產(chǎn)品相比。國外的油缸,可以長期或很長一段時(shí)間使用,

31、無須維修。國內(nèi)生產(chǎn)的油缸,用不上幾爐,就得維修。這當(dāng)然也有材料問題,但多數(shù)是由密封件引起的。5、彈簧使用壽命不同。進(jìn)口的彈簧使用很久也不以變形,并保持機(jī)構(gòu)壓力;國內(nèi)的彈簧即使最好,使用幾爐以后,就得更換。6、價(jià)格不同。雖然國內(nèi)的水口質(zhì)量比國外差,但價(jià)格比國外低許多,具有價(jià)格優(yōu)勢,因此,能在國外立足。國內(nèi)的滑動水口,有很多是從國外引進(jìn)的,并在逐步進(jìn)行國產(chǎn)化。目前,國內(nèi)水口生產(chǎn)己系列化,質(zhì)量不斷提高,可逐步代替進(jìn)口產(chǎn)品。國內(nèi)最大的水口系列生產(chǎn)廠家屬溫州冶金集團(tuán)公司,該公司從1985年開始研制生產(chǎn),與寶鋼聯(lián)合開發(fā)了用于300t鋼包的gzhs90230滑動水口,圖1.5為滑動水口系列參數(shù)表。圖1.5

32、滑動水口系列參數(shù)表1.3.7 國內(nèi)滑動水口發(fā)展展望鋼鐵工業(yè)在前進(jìn),滑動水口技術(shù)也在發(fā)展,安全、準(zhǔn)確、方便、迅速是滑動水口生產(chǎn)發(fā)展的目標(biāo)。國外的質(zhì)量較高,而國內(nèi)生產(chǎn)的水口質(zhì)量也在不斷提高,并出口美國,反映很好,并且市場在逐漸擴(kuò)大。除了價(jià)格上優(yōu)勢外,也證明了產(chǎn)品質(zhì)量與國外的差距在逐漸縮小。為了盡早趕超國際水平,還要在質(zhì)量上下功夫,尤其是元器件的質(zhì)量要提高,這就需要做更多細(xì)致的工作。451.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求鋼水包滑動水口液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)來源于鋼廠的實(shí)際工程，鑒于鋼包的高溫和惡劣的工作環(huán)境以及隨著鋼包的不斷增大，使人為控制滑動水口越來越困難，從而誕生了液壓驅(qū)動的滑動水口機(jī)構(gòu)。該系統(tǒng)的誕生與應(yīng)用提高了生產(chǎn)

33、效率，方便了工人操作，調(diào)高了鋼廠自動化水平。在實(shí)際生產(chǎn)中，滑動水口開度需經(jīng)常調(diào)整，動作比較頻繁，如果壓力不足，水口無法打開或關(guān)閉，除無法澆鑄生產(chǎn)外，更嚴(yán)重的是，在澆鑄中因事故停澆時(shí)，大包水口若不能關(guān)閉，將使中間包溢鋼而燒毀設(shè)備，甚至?xí)斐扇松韨鍪鹿拾l(fā)生。因此，設(shè)計(jì)合理可靠的大包滑動水口液壓系統(tǒng)非常重要。本課題主要針對鋼包滑動水口的功能、組成和工作特點(diǎn)以及鋼鐵廠的實(shí)際生產(chǎn)要求，設(shè)計(jì)一款驅(qū)動鋼包滑動水口的液壓系統(tǒng)，對液壓系統(tǒng)提出如下要求：1、滑動水口能夠快速和和慢速的開閉；2、當(dāng)事故斷電或其它原因要停止?jié)茶T時(shí)，緊急關(guān)閉滑動水口，切斷鋼包的鋼水流入中包；3、大包在澆鑄位置時(shí)，要求在滿足澆鑄條件時(shí)，

34、能打開和關(guān)閉滑動水口；4、 大包轉(zhuǎn)離澆鑄位置或在等待位置時(shí)，要確?；瑒铀谝簤焊滓幱陉P(guān)閉狀態(tài)；5、液壓驅(qū)動系統(tǒng)既可以實(shí)現(xiàn)自動控制，必要時(shí)又可以實(shí)現(xiàn)手動控制。設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù)如下：工作負(fù)載：100kn滑動水口打開速度v2max=40mm/s滑動水口關(guān)閉速度v1max=40mm/s滑動水口打開流量 滑動水口關(guān)閉流量 工作行程l=110mm1.5 設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃表表1.1 進(jìn)度計(jì)劃安排序號階段日期階段內(nèi)容備注12.13-2.28收集資料、參觀實(shí)習(xí)、研讀資料計(jì)劃安排22.29-3.7方案設(shè)計(jì)33.8-3.15設(shè)計(jì)計(jì)算43.16-4.16圖紙?jiān)O(shè)計(jì)54.17-4.30驗(yàn)算與修改64.17-4.30撰寫說明書7

35、5.16-6.9圖紙打印、說明書裝訂、答辯準(zhǔn)備ppt第2章 液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 液壓傳動概述液壓傳動有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等；行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機(jī)調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等；船舶用的甲板起重機(jī)械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。

36、6 2.1.1 液壓傳動的發(fā)展概況自18世紀(jì)末英國制成世界上第一臺水壓機(jī)算起，液壓傳動技術(shù)已有二三百年的歷史。直到20世紀(jì)30年代它才較普遍地用于起重機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭需要，出現(xiàn)了由響應(yīng)迅速、精度高的液壓控制機(jī)構(gòu)所裝備的各種軍事武器。第二次 世界大戰(zhàn)結(jié)束后，戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，液壓技術(shù)不斷應(yīng)用于各種自動機(jī)及自動 生產(chǎn)線。本世紀(jì)60年代以后，液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速 發(fā)展。因此，液壓傳動真正的發(fā)展也只是近三四十年的事。當(dāng)前液壓技術(shù)正向迅速、高壓、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時(shí)，新型液壓元件和液壓系

37、統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(cad)、計(jì)算機(jī)輔助測試(cat)、計(jì)算機(jī)直接控制(cdc)、機(jī)電一體化技 術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。我國的液壓技術(shù)最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備上， 后來又用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械。現(xiàn)在，我國的液壓元件隨著從國外引進(jìn)一些液壓元件、生產(chǎn)技術(shù)以及進(jìn)行自行設(shè)計(jì)，現(xiàn)已形成了系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。2.1.2液壓傳動的基本原理液壓傳動的基本原理：液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(液壓缸或馬達(dá))把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)，實(shí)

38、現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動和回轉(zhuǎn)運(yùn)動。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機(jī)械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。2.1.3 液壓傳動系統(tǒng)的組成液壓系統(tǒng)由動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。1、動力元件（油泵） 它的作用是把液體利用原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動中的動力部分。2、執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達(dá)） 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。其中，油缸做直線運(yùn)動，馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。3、控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液動機(jī)的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力

39、、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 4、輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件主要包括: 各種管接頭(擴(kuò)口式、焊接式、卡套式,sae法蘭）、高壓球閥、快換接頭、軟管總成、測壓接頭、管夾等及油箱等，它們同樣十分重要。 5、工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和電動機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。2.1.4 液壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn)1.液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)：(1)液壓傳動可在運(yùn)行過程中進(jìn)行無級調(diào)速，調(diào)速方便且調(diào)速范圍大；(2)在相同功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊；(3)液壓傳動工作比較平穩(wěn)、反應(yīng)

40、快、換向沖擊小，能快速啟動、制動和頻繁換向；(4)液壓傳動的控制調(diào)節(jié)簡單，操作方便、省力，易實(shí)現(xiàn)自動化。當(dāng)其與電氣控制結(jié)合，更易實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的自動工作循環(huán)；(5)液壓傳動易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，液壓元件能夠自行潤滑，故使用壽命較長；(6)液壓元件已實(shí)現(xiàn)了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，故制造、使用和維修都比較方便。2.液壓傳動的缺點(diǎn)：(1)液體的泄漏和可壓縮性使液壓傳動難以保證嚴(yán)格的傳動比；(2)液壓傳動在工作過程中能量損失較大，不宜作遠(yuǎn)距離傳動；(3)液壓傳動對油溫變化比較敏感，不宜在很高和很低的溫度下工作；(4)液壓傳動出現(xiàn)故障時(shí)，不易查找出原因。2.2 明確設(shè)計(jì)依據(jù)進(jìn)行工況分析設(shè)計(jì)一個(gè)液壓系統(tǒng)，首先必須

41、進(jìn)行工況分析，明確設(shè)計(jì)依據(jù)，這是正確設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的第一步，也是很關(guān)鍵的一步。2.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)為了能夠設(shè)計(jì)出工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、性能好、成本低、效率高、維護(hù)使用方便的液壓系統(tǒng)，必須通過調(diào)查研究，明確下述幾方面問題。 1.主機(jī)的結(jié)構(gòu)和總體布局 這是合理確定液壓執(zhí)行元件的類型、工作范圍、安裝位置及尺寸所必須的。液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件大體可以分為液壓缸和液壓馬達(dá)。前者實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動，后者實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動。由前文敘述可知，滑動水口為連鑄機(jī)的重要組成部件之一，本文要設(shè)計(jì)的液壓驅(qū)動系統(tǒng)用來控制滑動水口的開啟與關(guān)閉。由滑動水口的結(jié)構(gòu)可知，只需要水平的移動滑動水口的上滑板或者下滑板，使上下滑板錯(cuò)開，就可以實(shí)現(xiàn)水口的

42、開啟與關(guān)閉。因此，在這里選用單活塞桿液壓缸作為執(zhí)行元件，并與滑動水口的下滑板相連接，從而實(shí)現(xiàn)對水口的控制，如圖2.1所示。圖2.1 液壓缸驅(qū)動下滑板示意圖但活塞桿液壓缸的特點(diǎn)為：有效工作面積大、雙向不對稱，適合用于往返不對稱的往復(fù)運(yùn)動?；钊麠U向右運(yùn)動時(shí)，帶動下滑板向右移動，中心孔錯(cuò)開而滑動水口關(guān)閉，阻止鋼水下流：活塞桿向左運(yùn)動時(shí)，帶動下滑板向左移動，中心孔接通而滑動水口開啟，鋼水順利下流。2.了解機(jī)器對性能的要求 通常應(yīng)了解如下幾方面：(1)機(jī)器對負(fù)載特性、運(yùn)動方程和精度的要求 由分析可知，機(jī)器對工作負(fù)載的類型是阻力負(fù)載，由于活塞桿的工作行程較短，水口打開與關(guān)閉的時(shí)間與整個(gè)周期相比很小，故可忽

43、略摩擦及慣性負(fù)載，認(rèn)為負(fù)載為恒值負(fù)載。運(yùn)動方式為直線運(yùn)動，行程由任務(wù)書給出。本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的是水口的點(diǎn)位控制，且連鑄機(jī)為冶金機(jī)械，運(yùn)用在生產(chǎn)線上，精度要求較低。 (2)控制方式及自動化程度 該機(jī)器的工作方式為半自動，既可實(shí)現(xiàn)自動控制，必要時(shí)有可實(shí)現(xiàn)手動控制。自動化程度要求一般。 3.液壓系統(tǒng)的使用條件和環(huán)境情況 連鑄機(jī)的設(shè)置場所為廠房內(nèi)；工作時(shí)間為24小時(shí)不間斷工作；工作環(huán)境溫度較高、濕度很低、污染物較多，粉塵較大，噪音震動程度較高。 4.由于鋼水溫度較高，一旦出現(xiàn)事故，危害人身安全，必須杜絕事故的發(fā)生。因此必須設(shè)置緊急停止控制。2.2.2 負(fù)載分析與運(yùn)動分析負(fù)載分析就是研究一部機(jī)器在工作過程中

44、，它的執(zhí)行部件的受力情況。對液壓系統(tǒng)來說，也就是液壓缸或液壓馬達(dá)的負(fù)載隨時(shí)間變化的情況。對于本液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，工作機(jī)構(gòu)作往復(fù)直線運(yùn)動，液壓缸必須克服的外負(fù)載包括工作負(fù)載、摩擦負(fù)載和慣性負(fù)載。即: (2.1)-工作負(fù)載、-摩擦負(fù)載、-慣性負(fù)載由于開啟與關(guān)閉的時(shí)間較短，摩擦負(fù)載、慣性負(fù)載相對于工作負(fù)載較小，故忽略摩擦負(fù)載與慣性負(fù)載。由任務(wù)書可知：f=100kn由上述可知，可將工作過程簡化為：表2.1 工況分析工況外負(fù)載f/n開啟（向左運(yùn)動）100kn關(guān)閉（向右運(yùn)動）0kn運(yùn)動分析局勢研究一部機(jī)器按工藝要求，以怎樣的運(yùn)動完成一個(gè)工作循環(huán)。該液壓系統(tǒng)驅(qū)動滑動水口的開啟與關(guān)閉，液壓缸實(shí)際運(yùn)動過程為開始做

45、勻加速運(yùn)動，然后勻速運(yùn)動，最后勻減速運(yùn)動到達(dá)終點(diǎn)。由于整個(gè)運(yùn)動過程時(shí)間較短，約5s左右，而加速過程與減速過程時(shí)間很短，故可以簡化為勻速運(yùn)動。由任務(wù)書給出，打開與關(guān)閉的最大速度 ，本液壓系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)速度，控制鋼水下流的快慢。72.3 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)壓力與流量是液壓系統(tǒng)最主要的兩個(gè)參數(shù)。根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)來計(jì)算和選擇液壓元件、輔件和原動機(jī)的規(guī)格型號。系統(tǒng)壓力選定后，液壓缸主要尺寸即可確定。液壓缸的主要尺寸一經(jīng)確定，即可根據(jù)液壓缸的速度和轉(zhuǎn)速確定其流量。2.3.1 計(jì)算液壓缸尺寸液壓缸為但活塞桿液壓缸10，根據(jù)初始設(shè)計(jì)參數(shù)，其尺寸計(jì)算如下： (2.2) (2.3) (2.4)則可得： (2.5)

46、 (2.6)圖2.2 液壓缸計(jì)算簡圖上式中：液壓缸無桿腔的有效面積； 液壓缸有桿腔的有效面積； 液壓缸內(nèi)經(jīng)或活塞直徑； 活塞桿直徑； 流入液壓缸無桿腔的流量； 流入液壓缸有桿腔的流量； 活塞桿右移的速度； 活塞桿左移的速度液壓缸內(nèi)徑d、活塞桿直徑d均已標(biāo)準(zhǔn)化，查表6-1，見8，可得：d=100mm查表6-2，見8，可得： d=50mm所以，桿徑比： （2.7)活塞桿退回時(shí)受拉，一般取d/d=0.3-0.5，上述桿徑比滿足受拉要求。此時(shí)： (2.8) (2.9) (2.10)2.3.2 計(jì)算系統(tǒng)壓力圖2.3 液壓缸受力示意圖該液壓回路為進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，活塞桿退回時(shí)收到外負(fù)載的拉力作用，如圖2.3所

47、示。則有桿腔通壓力油時(shí)，有桿腔為工作腔： (2.11)上式中：f外負(fù)載力 液壓缸的機(jī)械效率，一般取0.9-0.97，在這里取0.95工作時(shí)，即為此時(shí)的系統(tǒng)壓力，液壓缸無桿腔直接接油箱，故：=0所以： (2.12)活塞桿向左移動，滑動水口關(guān)閉時(shí),外負(fù)載幾乎為零，故上述壓力一定滿足要求。由于壓力損失的存在，系統(tǒng)壓力應(yīng)高于上述計(jì)算值。系統(tǒng)壓力損失包括管路的沿程壓力損失 、局部壓力損失和液壓閥類元件的局部壓力損失。初步估計(jì)管路壓力損失為：=0.5mpa，各類閥的壓力損失為：=0.5mpa，則油泵出口處的壓力約為：故初選系統(tǒng)壓力：p=19mpa2.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖擬定液壓系統(tǒng)原理圖是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中

48、的一個(gè)重要步驟。這一步要做的工作：一是選擇基本回路，二是把基本回路組成液壓系統(tǒng)。72.4.1 選擇基本回路1. 調(diào)速回路確定目前，常用的調(diào)速方法為：(1)節(jié)流調(diào)速 采用定量泵供壓力油，由流量控制閥改變流入或流出執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。(2)容積調(diào)速 改變變量泵或變量馬達(dá)的排量來調(diào)節(jié)速度。(3)容積節(jié)流調(diào)速 采用壓力反饋式變量泵供油，同時(shí)用流量控制閥改變流入或流出執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。本系統(tǒng)使用定量泵供油，實(shí)現(xiàn)的功能較簡單，控制精度要求較低，故選用節(jié)流調(diào)速方式，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。節(jié)流調(diào)速是由定量泵、流量控制閥、溢流閥和執(zhí)行元件組成。通過改變流量控制閥口的開度來控制流入或流出執(zhí)行元件的流量，調(diào)節(jié)執(zhí)行

49、元件的運(yùn)動速度。這種回路的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本低，使用維護(hù)方便。節(jié)流調(diào)速回路按照流量控制閥安裝位置的不同可分：進(jìn)口節(jié)流、出口節(jié)流、旁路節(jié)流和復(fù)合節(jié)流調(diào)速幾種；根據(jù)流量閥控制方式的不同又可分為常規(guī)節(jié)流調(diào)速和電液比例節(jié)流調(diào)速兩種。進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路：圖2.4 進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路這種調(diào)速回路是將節(jié)流閥安放在定量泵和液壓缸之間，如圖2.4所示。在相應(yīng)與泵出口壓力為溢流閥的調(diào)定壓力時(shí)，調(diào)整節(jié)流口面積的大小，能使液壓缸從全速到接近零速之間實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速（最低可調(diào)速度取決于最小穩(wěn)定流量）。這種形式調(diào)速范圍較寬，調(diào)速比可達(dá)100以上。存在的主要問題是：在調(diào)速階段泵的出口壓力過高，節(jié)流和溢流損失的能量較多，尤其實(shí)在輕

50、載低速情況下更為明顯，造成系統(tǒng)發(fā)熱和效率降低，節(jié)流的熱油直接進(jìn)入執(zhí)行元件使內(nèi)漏增加；外負(fù)載的變化影響主油路和旁油路流阻相對平衡，故速度調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性差；進(jìn)口節(jié)流調(diào)速不宜與負(fù)載較重、速度較高和負(fù)載變化較大場合，且液壓缸五背壓，不能承受負(fù)值載荷，運(yùn)動不平穩(wěn)，易產(chǎn)生振動和爬行，應(yīng)用較小?；赜凸?jié)流調(diào)速回路：圖2.5 回油節(jié)流調(diào)速回路這種調(diào)速回路是將節(jié)流閥放在回油路上，用它來控制從液壓缸流回油腔流出流量，從而也就控制了進(jìn)入液壓缸的流量，從而也就控制了流入液壓缸的流量，從而也就控制了液壓缸的速度，如圖2.5所示?；赜凸?jié)流調(diào)速回路與進(jìn)口節(jié)流調(diào)速比較有以下優(yōu)點(diǎn)：可承受負(fù)向載荷（即和運(yùn)動方向相同的負(fù)載），缸有背壓

51、，空氣不易滲入，運(yùn)動平穩(wěn)；油液通過節(jié)流閥發(fā)熱后直接流回油箱冷卻，溫升較小，可減少對系統(tǒng)泄漏的影響。缺點(diǎn)是回油腔壓力高，能量損失大，而且系統(tǒng)高壓區(qū)的范圍擴(kuò)大，因此對液壓缸，管路強(qiáng)度及防泄漏要求都較高，尤其在承受負(fù)值載荷的情況下，背壓有可能大于值甚至超過系統(tǒng)調(diào)定壓力。這就需要提高背壓區(qū)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和密封性能，此外，速度調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性亦受外負(fù)載變化的影響，波動較大。與進(jìn)油節(jié)流調(diào)速一樣，一般適用于小功率，負(fù)載變化不大的液壓系統(tǒng)。但由于運(yùn)動較進(jìn)油節(jié)流調(diào)速平穩(wěn)，應(yīng)用亦較之多。旁路節(jié)流調(diào)速回路：這種調(diào)速回路是把節(jié)流閥放在與液壓缸相并聯(lián)的支路上，如圖2.6所示。節(jié)流閥在調(diào)節(jié)液壓缸流量的同時(shí)，起溢出流量的作用，回路

52、中的溢流閥起安全閥作用。這種回路適用于負(fù)載大、速度高的場合。這種調(diào)速回路泵的泄漏對速度影響很大。旁路調(diào)速速度穩(wěn)定性差，特別低速時(shí)更為顯著。旁路調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是：泵壓隨負(fù)載變化而變化，負(fù)載減小時(shí)，使油壓也減小，所以在能量利用上比其他兩種節(jié)流閥調(diào)速較合理。因此旁路節(jié)流調(diào)速可適用功率大，運(yùn)動平穩(wěn)性要求不高的場合。圖2.6 旁路節(jié)流調(diào)速回路由前文負(fù)載分析可知，本液壓系統(tǒng)所要驅(qū)動的外負(fù)載速度較低、變化較小，且為中等負(fù)載。滑動水口控制鋼水的流動，對平穩(wěn)性要求較高，因此旁路節(jié)流調(diào)速方式不適用。進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路與出口節(jié)流調(diào)速回路相比，調(diào)速范圍大，且出口節(jié)流調(diào)速回路能量損失大。有上述分析可知，本系統(tǒng)采用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速

53、回路較為適合。2. 油路循環(huán)形式與油源形式的確定液壓系統(tǒng)油路循環(huán)形式有開式和閉式兩種。這主要取決于系統(tǒng)的調(diào)速方式：節(jié)流調(diào)速、容積節(jié)流調(diào)速只能采用開式系統(tǒng)，容積調(diào)速回路多采用閉式系統(tǒng)。故本系統(tǒng)采用開式系統(tǒng)。在一個(gè)工作循環(huán)過程中，系統(tǒng)只有一小部分時(shí)間處于高壓小流量下工作，故可選用單向定量油泵即可滿足使用要求。3.鎖緊回路與換向回路的確定鎖緊回路可使液壓缸活塞在任意位置停止，并可防止其停止后竄動。三位四通換向閥中位0型或m型滑閥機(jī)能可以使活塞桿在形成范圍內(nèi)任何位置停止，但由于滑閥的泄漏，能保持停止位置不動的性能不高，而本系統(tǒng)涉及安全問題，對鎖緊要求較高，因而用泄漏較小的座閥結(jié)構(gòu)液控單向閥作為鎖緊元件

54、。在液壓缸兩側(cè)油路上串接液控單向閥，換向閥中位時(shí)活塞可以在行程的任何位置鎖緊。采用換向閥可以使執(zhí)行元件換向，三位換向閥有中位，不同的中位滑閥機(jī)能可使液壓系統(tǒng)獲得不同的性能。本系統(tǒng)采用三位換向閥實(shí)現(xiàn)液壓缸的換向，并采用y型中位機(jī)能，因?yàn)閾Q向閥中位時(shí)希望液控單向閥的控制油路立即失壓，單向閥才能關(guān)閉，定位鎖緊精度高。如圖2.7所示。4.卸荷回路的確定液壓泵的卸荷就是讓液壓泵以很小的輸出功率運(yùn)轉(zhuǎn)。停液壓泵也可使液壓泵和電動機(jī)不輸出能量，但頻繁的地啟、停影響液壓泵和電動機(jī)的壽命，為此需要設(shè)置卸荷回路。本系統(tǒng)采用換向閥使壓力油管道與回油管道聯(lián)通實(shí)現(xiàn)泵的換向。圖2.7 用液控單向閥的鎖緊回路5.蓄能器回路的

55、確定考慮到突然停電的情況，系統(tǒng)中設(shè)置了蓄能器，使系統(tǒng)在泵停止工作時(shí)，滑動水口仍能開關(guān)兩到三次，從而防止鋼水在鋼包中冷卻凝固。蓄能器作為輔助液壓源使用。換向閥、單向閥、蓄能器組成的蓄能器回路如下所示。圖2.8 蓄能器回路2.4.2 組成系統(tǒng)圖在選定的基本回路基礎(chǔ)上，參看11 12 13 14 15等，組成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)，如圖2.9所示。圖2.9 液壓系統(tǒng)原理圖2.5 液壓系統(tǒng)原理圖分析1、自動控制回路分析電磁換向閥11處于中位時(shí)，兩個(gè)液控單向閥構(gòu)成液壓鎖。該液壓鎖能夠保證液壓缸在行程范圍內(nèi)任何位置停止，泄漏很小，鎖緊效果很好。在一次注入鋼水結(jié)束后，滑動水口完全關(guān)閉，電磁換向閥11處于中位，鎖緊液壓缸的位置，等待鋼水的注入，防止事故的發(fā)生。電磁換向閥11處于左位時(shí)，形成進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路。壓力油經(jīng)過電磁換向閥11、液控單向閥8、單向節(jié)流閥10進(jìn)入液壓缸有桿腔，無桿腔通過單向閥10、液控單向閥8、電磁換向閥11直接接回油箱。液壓缸活塞桿向左退回，帶動滑動水口下滑板向左移動，水口打開，鋼水向下流入中間包。調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥的開度，可以