高爐平移液壓推移裝置(201267)新

上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）高爐平移液壓推移系統(tǒng)設(shè)計PAGE30目錄摘要 10引言 21高爐平移液壓推移裝置的設(shè)計 21.1高爐的簡述 21.2動力裝置 42液壓傳動 52.1應(yīng)用范圍的基本原理 62.2液壓傳動的優(yōu)點 72.3液壓傳動的缺點 73液壓系統(tǒng)設(shè)計 83.1工況分析 83.2液壓缸選型 93.3液壓系統(tǒng)原理圖 113.3.1同步與不同步的原因 113.3.2液壓回路中解決同步的基本方法 123.3.3分流集流閥 153.4選擇元器件 223.5輔助元件 223.6系統(tǒng)壓力損失驗算 223.7壓力閥調(diào)整壓力 243.8系統(tǒng)升溫驗算 244系統(tǒng)控制電路 255.總結(jié) 26.參考文獻(xiàn) 27摘要高爐是煉鐵的一種設(shè)施，也是目前最具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)的煉鐵法。高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使?fàn)t喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。高爐大修采用易地預(yù)裝新爐體，待老爐體拆除后，使用動力裝置將新爐體移至老路基，然后在進(jìn)行設(shè)備的安裝工作。這種新的施工方法是高爐大修施工技術(shù)的一大進(jìn)步。本文設(shè)計了高爐平移液壓推移裝置。先將高爐放置在承接裝置上再有兩個大型油缸并行的方式推出。這個推移裝置解決了當(dāng)高爐需要大修時推出或推入的功能。關(guān)鍵詞：高爐液壓傳動液壓同步流量控制

高爐平移液壓推移系統(tǒng)設(shè)計吳人1646092210引言高爐是煉鐵的一種設(shè)施，也是目前最具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)的煉鐵法。高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使?fàn)t喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。由于高爐的工作時間很長，幾乎不會停止工作，同時又長期在高溫的工作狀態(tài)。所以，定期的大修變的不可或缺。高爐大修采用易地預(yù)裝新爐體，待老爐體拆除后，使用動力裝置將新爐體移至老路基，然后在進(jìn)行設(shè)備的安裝工作。這種新的施工方法是高爐大修施工技術(shù)的一大進(jìn)步。為了實現(xiàn)這種施工方法動力裝置一般采用平移液壓推移裝置。先將高爐放置在承接裝置上再有兩個大型油缸并行的方式推出。這個推移裝置解決了當(dāng)高爐需要大修時推出或推入的功能。所以本文主要就是解決對這套推移裝置的設(shè)計工作。主要針對這要系統(tǒng)的液壓設(shè)計和理論計算。從而設(shè)計出符合工況要求的液壓回路。1高爐平移液壓推移裝置的設(shè)計1.1高爐的簡述高爐是煉鐵的一種設(shè)施，也是目前最具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)的煉鐵法。高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使?fàn)t喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。鼓風(fēng)機(jī)送出的冷空氣在熱風(fēng)爐加熱到800～1350℃以后，經(jīng)風(fēng)口連續(xù)而穩(wěn)定地進(jìn)入爐缸，熱風(fēng)使風(fēng)口前的焦炭燃燒，產(chǎn)生2000℃以上的熾熱還原性煤氣。上升的高溫煤氣流加熱鐵礦石和熔劑，使成為液態(tài)；并使鐵礦石完成一系列物理化學(xué)變化，煤氣流則逐漸冷卻。下降料柱與上升煤氣流之間進(jìn)行劇烈的傳熱、傳質(zhì)和傳動量的過程。下降爐料中的毛細(xì)水分當(dāng)受熱到100～200℃即蒸發(fā)，褐鐵礦和某些脈石中的結(jié)晶水要到500～800℃才分解蒸發(fā)。主要的熔劑石灰石和白云石，以及其他碳酸鹽和硫酸鹽，也在爐中受熱分解。石灰石中CaCO3和白云石中MgCO3的分解溫度分別為900～1000℃和740～900℃。鐵礦石在高爐中于400℃或稍低溫度下開始還原。部分氧化鐵是在下部高溫區(qū)先熔于爐渣，然后再從渣中還原出鐵。石炭在高爐中不熔化,只是到風(fēng)口前才燃燒氣化,少部分焦炭在還原氧化物時氣化成CO。而礦石在部分還原并升溫到1000～1100℃時就開始軟化；到1350～1400℃時完全熔化；超過1400℃就滴落。焦炭和礦石在下降過程中，一直保持交替分層的結(jié)構(gòu)。由于高爐中的逆流熱交換,形成了溫度分布不同的幾個區(qū)域:1區(qū)是礦石與焦炭分層的干區(qū)，稱塊狀帶，沒有液體；2區(qū)為由軟熔層和石炭夾層組成的軟熔帶，礦石開始軟化到完全熔化；3區(qū)是液態(tài)渣、鐵的滴落帶，帶內(nèi)只有石炭仍是固體；4風(fēng)口前有一個袋形的石炭回旋區(qū)，在這里，焦炭強(qiáng)烈地回旋和燃燒，是爐內(nèi)熱量和氣體還原劑的主要產(chǎn)生地。目前所知最古老高爐是中國西漢時代（紀(jì)元前1世紀(jì)）熔爐。在紀(jì)元前5世紀(jì)中國文物中就發(fā)現(xiàn)鑄鐵出土可見該時代熔煉已經(jīng)實用化。初期熔爐內(nèi)壁是用粘土蓋的，用來提煉含磷鐵礦。西方最早的熔爐則是于瑞典1150年到1350年間出現(xiàn)。這兩國的熔爐都是自行發(fā)展摸索出現(xiàn)，沒有互相傳達(dá)關(guān)系。使用石炭的近代高爐出現(xiàn)于1709年。由于歐洲當(dāng)時森林多用途砍伐導(dǎo)致木炭產(chǎn)量減少、被迫開發(fā)使用石炭的煉鐵法導(dǎo)致新技術(shù)出現(xiàn)，大幅增加煉鐵效率。日本第一個現(xiàn)代高爐是釜石市大橋高爐。由大島高任設(shè)計，安政4年（1857年）11月26日點火，12月1日第一批鐵產(chǎn)出。這天也定為日本打鐵業(yè)紀(jì)念日。1.2動力裝置我們可以看到為了保證高爐的性能與其規(guī)模經(jīng)濟(jì)的性質(zhì)，通常鍋爐的質(zhì)量會很大，是一個非常大的負(fù)載。圖1.1高爐如圖1.1高爐體積通常非常龐大，維修起來變的很困難，耗時也特別長，所以高爐大修采用易地預(yù)裝新爐體，待老爐體拆除后，使用動力裝置將新爐體移至老路基，然后在進(jìn)行設(shè)備的安裝工作。對于需要推動質(zhì)量如此巨大的負(fù)載情況下，在所有動力裝置中。液壓傳動成為最為適合的動力裝置。如圖1.2推移裝置我們看到這一裝置是先將高爐放置在承接裝置上再有兩個大型油缸并行的方式推出。這個推移裝置解決了當(dāng)高爐需要大修時推出或推入的功能。圖1.2推移裝置2液壓傳動1795年英國約瑟夫·布拉曼(JosephBraman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺水壓機(jī)。1905年將工作介質(zhì)水改為油，又進(jìn)一步得到改善。第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動廣泛應(yīng)用，特別是1920年以后，發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在19世紀(jì)末20世紀(jì)初的20年間才開始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵，為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)對能量波動傳遞所進(jìn)行的理論及實際研究；1910年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間，在美國機(jī)床中有30%應(yīng)用了液壓傳動。應(yīng)該指出，日本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近20多年。在1955年前后，日本迅速發(fā)展液壓傳動，1956年成立了“液壓工業(yè)會”。近20~30年間，日本液壓傳動發(fā)展之快，居世界領(lǐng)先地位。近20年來，我國液壓工業(yè)通過引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，科研攻關(guān)，產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)飛快發(fā)展，設(shè)計生產(chǎn)了許多新型的液壓元件。此外通過計算機(jī)輔助技術(shù)（CAD）、計算機(jī)輔助測試（CAT）、污染控制、故障診斷、機(jī)電一體化等方面研究成果的應(yīng)用，液壓技術(shù)水平得到了很大的提高。當(dāng)前液壓技術(shù)正向著高效率、高精度、高性能等方向發(fā)展；液壓元件向著體積小、重量輕、微型化和集成化、易維修的方向發(fā)展。因此急需加速人才培養(yǎng)和技術(shù)創(chuàng)新，使我國液壓工業(yè)盡早達(dá)到世界先進(jìn)水平。

液壓傳動技術(shù)的發(fā)展旨在研究液壓系統(tǒng)各類元件結(jié)構(gòu)、作用、工作原理、應(yīng)用方法，以及組成液壓系統(tǒng)的特點。人們經(jīng)過理論與實踐的有機(jī)結(jié)合，能夠很快的掌握液壓傳動設(shè)備的安裝、調(diào)試、維護(hù)及操作。2.1應(yīng)用范圍的基本原理液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，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。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)，實現(xiàn)直線往復(fù)運動和回轉(zhuǎn)運動。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。在液壓傳動中，液壓油缸就是一個最簡單而又比較完整的液壓傳動系統(tǒng)，分析它的工作過程，可以清楚的了解液壓傳動的基本原理。2.2液壓傳動的優(yōu)點（1）體積小、重量輕，例如同功率液壓馬達(dá)的重量只有電動機(jī)的10%～20%。因此慣性力較小，當(dāng)突然過載或停車時，不會發(fā)生大的沖擊；（2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動調(diào)節(jié)牽引速度，并可實現(xiàn)無級調(diào)速，且調(diào)速范圍最大可達(dá)1：2000(一般為1：100）。（3）換向容易，在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運動的轉(zhuǎn)換。（4）液壓泵和液壓馬達(dá)之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制。（5）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對運動表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長。（6）操縱控制簡便，自動化程度高。（7）容易實現(xiàn)過載保護(hù)。（8)液壓元件實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、便于設(shè)計、制造和使用。2.3液壓傳動的缺點（1）使用液壓傳動對維護(hù)的要求高，工作油要始終保持清潔。（2）對液壓元件制造精度要求高，工藝復(fù)雜，成本較高。（3）液壓元件維修較復(fù)雜，且需有較高的技術(shù)水平。（4）液壓傳動對油溫變化較敏感，這會影響它的工作穩(wěn)定性。因此液壓傳動不宜在很高或很低的溫度下工作，一般工作溫度在-15℃~60℃范圍內(nèi)較合適。（5）液壓傳動在能量轉(zhuǎn)化的過程中，特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，其壓力大，流量損失大，故系統(tǒng)效率較低。（6）由于液壓傳動中的泄漏使這種傳動無法保證嚴(yán)格的傳動比。3液壓系統(tǒng)設(shè)計3.1工況分析在設(shè)計液壓原理圖之前，首先需要對整個系統(tǒng)做工況分析確定的負(fù)載的阻力大小確定，之后才能進(jìn)行設(shè)計工作。（1）負(fù)載大小如公式3.1和3.2所示高爐的重量確定為7912.8KN。速度為0.2-0.32M/min?！?.1）…………………（3.2）（2）經(jīng)過公式3.3和3.4計算出靜態(tài)阻力，與動態(tài)阻力?！?.3）…………………（3.4）（3）在啟動是系統(tǒng)瞬間的輸出力如公式3.5所示?！?.5）（4）在正常前進(jìn)是系統(tǒng)的輸出力如公式3.6所示?！?.6）負(fù)載位移曲線圖如圖3.1所示。速度位移曲線圖如圖3.2所示。圖3.1負(fù)載位移曲線圖圖3.2速度位移曲線圖3.2液壓缸選型（1）系統(tǒng)的初選工作壓力為，計算面積以便選擇液壓缸如公式3.7所示?！?.7）（2）計算出缸筒內(nèi)徑D如公式3.8所示?！?.8）根據(jù)GB/T2348-1993選用HSG16-FA400確定有效面積。無桿腔面積如公式3.9所示?！?.9）有桿腔面積如公式3.10所示?！?.10）活塞桿的面積如公式3.11所示?！?.11）（3）確定系統(tǒng)最低穩(wěn)定流量最低穩(wěn)定速度根據(jù)MG15G1.2查得最小穩(wěn)定流量為?！?.12）如果公式3.12所示最低穩(wěn)定速度下面積是滿足要求的。液壓缸工況圖如圖3.3所示。圖3.3液壓缸工況圖表3.1液壓壓力、流量、功率計算工況計算公式速度（m/s)有效面積（)負(fù)載（N）壓力（MPa)流量（L/min)功率（kW)前進(jìn)啟動14恒速850~80后退后退6.580（4）液壓泵與電機(jī)確定系統(tǒng)的液壓最高工作壓力如公式3.13所示?！?.13）確定系統(tǒng)的液壓最高供油量如公式3.14所示?！?.14）選用齒輪泵CBN-E463。確定電機(jī)功率如公式3.15所示?！?.15）選用電機(jī)選用Y112M-4。3.3液壓系統(tǒng)原理圖 3.3.1同步與不同步的原因同步運動包括速度同步和位置同步兩類。速度同步是指各執(zhí)行元件的運動速度相同；而位置同步是指各執(zhí)行元件在運動中或停止時都保持相同的位移量。造成兩個大型油缸不會保持同步的原因：1.兩個油缸外載何的偏差，如果兩個油缸的阻力不同、摩擦力不同會導(dǎo)致不平衡。其中阻力小的油缸位移量就會大一些。內(nèi)部摩擦力的不同，如每個油缸的活塞與油缸之間，活塞桿與密封件之間的摩擦里的差導(dǎo)致油缸不同步。兩個油缸的輸油管路上液壓油沿程阻力的不同導(dǎo)致油缸出現(xiàn)不同步?？刂圃{(diào)整的偏差導(dǎo)致流量的偏差出現(xiàn)不同步，如每個油缸使用獨立的節(jié)流閥會出現(xiàn)進(jìn)油的流量的差別影響到兩個油缸的同步。被支撐件的油缸支撐點最初就已經(jīng)出現(xiàn)偏差，即初始狀態(tài)就是偏斜的。油缸使用時間過長后出現(xiàn)活塞與油缸之間泄漏導(dǎo)致雙油缸不同步。對于液壓的同步回路來說主要解決的是兩個油缸外載何的偏差；兩個油缸的阻力不同、摩擦力不同會導(dǎo)致不平衡；內(nèi)部摩擦力的不同，如每個油缸的活塞與油缸之間，活塞桿與密封件之間的摩擦里的差導(dǎo)致油缸不同步和兩個油缸的輸油管路上液壓油沿程阻力的不同導(dǎo)致油缸出現(xiàn)不同步。對于其他原因照成不同步，需要工程人員安裝與日常維護(hù)時解決。3.3.2液壓回路中解決同步的基本方法（1）液壓缸機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路如圖3.3這種同步回路是用剛性梁`齒輪`齒條等機(jī)械零件在兩個液壓缸的活塞桿間實現(xiàn)剛性聯(lián)結(jié)以便來實現(xiàn)位移的同步。圖3.3機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路由于機(jī)械零件在制造，安裝上的誤差，同步精度不高。同時，兩個液壓缸的負(fù)載差異不宜過大，否則會造成卡死現(xiàn)象。（2）調(diào)速閥的同步回路如圖3.4這種同步回路結(jié)構(gòu)簡單，但是兩個調(diào)速閥的調(diào)節(jié)比較麻煩,而且還受油溫`泄漏等的影響故同步精度不高,不宜用在偏載或負(fù)載變化頻繁的場合。但這種回路基本是由人工觀測兩個大型油缸上的標(biāo)示以便確定位移，并手動調(diào)節(jié)兩個大型油缸的各自的流量。因為負(fù)載較大，所以每次調(diào)節(jié)都必須停止系統(tǒng)，以防發(fā)生意外。這種控制方式導(dǎo)致了效率的低下，同步效果差等問題。圖3.4調(diào)速閥的同步回路（3)采用液壓同步馬達(dá)的同步回路如圖3.5液壓同步馬達(dá)是由尺寸相同的若干個液壓馬達(dá)組成的。相同的尺寸和較高的加工精度，使得各液壓馬達(dá)的流量基本相同，從而實現(xiàn)速度的同步。同步進(jìn)度主要取決于液壓馬達(dá)和液壓缸的加工精度以及負(fù)載的均勻性。由于加工誤差總是存在的，故同步誤差是不可避免的。因此，在采用同步馬達(dá)的同步回路中，要采取措施消除累積誤差，提高同步進(jìn)度。在液壓同步馬達(dá)內(nèi)部每一條油路上都設(shè)有一個溢流閥和單向閥組成的閥組，用于消除位置不同步誤差。一個液壓同步馬達(dá)一般要控制幾個液壓缸，由于存在同步誤差，其中必有一個液壓缸先到達(dá)終點，隨著馬達(dá)繼續(xù)轉(zhuǎn)動，已到終點的液壓缸的壓力油就通過溢流閥回流到油箱；同樣，在液壓缸回程時，也必然有一個缸首先到達(dá)終點，隨著馬達(dá)繼續(xù)轉(zhuǎn)動，該油缸與其馬達(dá)之間會產(chǎn)生真空，這時通過單向閥對該支路進(jìn)行補(bǔ)油，這樣，通過溢流和補(bǔ)油來實現(xiàn)同步，從而消除累計誤差。雖然這種回路精度較高但，每一個液壓缸都存在一個液壓馬達(dá)，說以系統(tǒng)整體體積較大，成本也太高，在工作環(huán)境狹小，雜亂，現(xiàn)場配管幾系統(tǒng)清洗有一定困難的情況下不宜采用。圖3.5液壓同步馬達(dá)的同步回路（4）分流閥節(jié)流同步回路如圖3.6單程節(jié)流同步也可用分流閥（也稱同步伐）來實現(xiàn)。分流閥也是以節(jié)流的原理工作的，不過能根據(jù)兩個液壓缸負(fù)載不同而自動調(diào)節(jié)節(jié)流口的大小，使兩個液壓缸的流量相同以實現(xiàn)同步，故同步精度比單純的節(jié)流同步高。圖3.6分流閥節(jié)流同步回路根據(jù)對四種不同的同步回路做比較，分流閥節(jié)流同步回路最為適用。3.3.3分流集流閥分流集流閥也稱速度同步閥，是液壓閥中分流閥，集流閥，單向分流閥，單向集流閥和比例分流閥的總稱.同步閥主要是應(yīng)用于雙缸及多缸同步控制液壓系統(tǒng)中。通常實現(xiàn)同步運動的方法很多，但其中以采用分流集流閥－同步閥的同步控制液壓系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、制造容易、可靠性強(qiáng)等許多優(yōu)點，因而同步閥在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。分流集流閥的同步是速度同步，當(dāng)兩油缸或多個油缸分別承受不同的負(fù)載時，分流集流閥仍能保證其同步運動。分流閥的作用是使液壓系統(tǒng)中由同一個油源向兩個以上執(zhí)行元件供應(yīng)相同的流量(等量分流)，或按一定比例向兩個執(zhí)行元件供應(yīng)流量(比例分流)，以實現(xiàn)兩個執(zhí)行元件的速度保持同步或定比關(guān)系。集流閥的作用，則是從兩個執(zhí)行元件收集等流量或按比例的回油量，以實現(xiàn)其間的速度同步或定比關(guān)系。分流集流閥則兼有分流閥和集流閥的功能。它們的圖形符號如圖3.7所示。圖3.7分流集流閥符號（1）分流閥圖3.8（a）所示為等量分流閥的結(jié)構(gòu)原理圖，它可以看作是由兩個串聯(lián)減壓式流量控制閥結(jié)合為一體構(gòu)成的。該閥采用“流量-壓差-力”負(fù)反饋，用兩個面積相等的固定節(jié)流孔1、2作為流量一次傳感器，作用是將兩路負(fù)載流量Q1、Q2分別轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的壓差值ΔP1和ΔP2。代表兩路負(fù)載流量Q1和Q2大小的壓差值ΔP1和ΔP2同時反饋到公共的減壓閥芯6上，相互比較后驅(qū)動減壓閥芯來調(diào)節(jié)Q1和Q2大小，使之趨于相等。圖3.8分流閥的工作原理1、2-固定節(jié)流孔；3、4-減壓閥的可變節(jié)流口；5-閥體；6-減壓閥；7-彈簧工作時，設(shè)閥的進(jìn)口油液壓力為P0，流量為Q0，進(jìn)入閥后分兩路分別通過兩個面積相等的固定節(jié)流孔1、2，分別進(jìn)入減壓閥芯環(huán)形槽a和b，然后由兩減壓閥口（可變節(jié)流口）3、4經(jīng)出油口I和Ⅱ通往兩個執(zhí)行元件，兩執(zhí)行元件的負(fù)載流量分別為Q1、Q2，負(fù)載壓力分別為P3、P4。如果兩執(zhí)行元件的負(fù)載相等，則分流閥的出口壓力P3＝P4，因為閥中兩支流道的尺寸完全對稱，所以輸出流量亦對稱，Q1=Q2=Q0/2，且P1=P2。當(dāng)由于負(fù)載不對稱而出現(xiàn)P3≠P4，且設(shè)P3>P4時，Q1必定小于Q2，導(dǎo)致固定節(jié)流孔1、2的壓差ΔP1<ΔP2，P1>P2，此壓差反饋至減壓閥芯6的兩端后使閥芯在不對稱液壓力的作用下左移，使可變節(jié)流口3增大，節(jié)流口4減小，從而使Q1增大，Q2減小，直到Q1≈Q2為止，閥芯才在一個新的平衡位置上穩(wěn)定下來。即輸往兩個執(zhí)行元件的流量相等，當(dāng)兩執(zhí)行元件尺寸完全相同時，運動速度將同步。根據(jù)節(jié)流邊及反饋測壓面的不同布置，分流閥有(b)、(c)所示兩種不同的結(jié)構(gòu)。(2)集流閥如圖3.9所示為等量集流閥的原理圖，它與分流閥的反饋方式基本相同，不同之處為：（1）分流閥裝在兩執(zhí)行元件的回油路上，將兩路負(fù)載的回油流量匯集在一起回油；（2）分流閥的兩流量傳感器共進(jìn)口壓力P0，流量傳感器的通過流量Q1（或Q2）越大，其出口壓力P1（或P2）反而越低；集流閥的兩流量傳感器共出口O，流量傳感器的通過流量Q1（或Q2）越大，其進(jìn)口壓力P1（或P2）則越高。因此集流閥的壓力反饋方向正好與分流閥相反；（3）集流閥只能保證執(zhí)行元件回油時同步。圖3.9集流閥（3）分流集流閥如圖3.10分流集流閥又稱同步閥，它同時具有分流閥和集流閥兩者的功能，能保證執(zhí)行元件進(jìn)油、回油時均能同步。圖為掛鉤式分流集流閥的結(jié)構(gòu)原理圖。分流時，因P0＞P1（或P0＞P2），此壓力差將兩掛鉤閥芯1、2推開，處于分流工況，此時的分流可變節(jié)流口是由掛鉤閥芯1、2的內(nèi)棱邊和閥套5、6的外棱邊組成；集流時，因P0＜P1（或P0＜P2），此壓力差將掛鉤閥芯1、2合攏，處于集流工況，此時的集流可變節(jié)流口是由掛鉤閥芯1、2的外棱邊和閥套5、6的棱邊組成。圖3.10分流集流閥根據(jù)上述結(jié)論，系統(tǒng)原理圖設(shè)計如下。1123456圖3.11系統(tǒng)原理圖通過閥三位四通電液閥（閥1）控制油缸的伸出、縮回和停止。電液換向閥既能實現(xiàn)換向緩沖，又能用較小的電磁鐵控制大量的流量的流液，從而方便地實現(xiàn)自動控制。電液閥（閥1）所示為彈簧對中三位四通換向閥的職能符號。當(dāng)先導(dǎo)電磁閥的兩個電磁鐵均不通電而處于圖示位置時，先導(dǎo)電磁閥閥芯在其對中彈簧的作用下處于中位，此時來自主閥P口（或外接油口）的控制壓力油不能進(jìn)入主閥芯左、右兩端的控制腔。此中位是M行中位，當(dāng)主閥芯處于中位時液壓泵進(jìn)入P口（或外接油口）的液壓油直接通過T口直接進(jìn)入油箱，于是此時的液壓泵處于卸荷狀態(tài)，功率損耗少。此時油口A、B是堵塞的，液壓缸能可靠的停留在任意位置上。當(dāng)先導(dǎo)閥左邊的電磁閥YV2通電后，閥芯會向右移動，來自主閥P口（或外接油口）的壓力油進(jìn)入主控制閥左控制腔。于是系統(tǒng)開始對液壓缸無桿腔進(jìn)油，液壓缸開始伸出。當(dāng)先導(dǎo)閥右邊的電磁閥YV1通電后，則反之，來自主閥P口（或外接油口）的壓力油進(jìn)入主控制閥右控制腔。系統(tǒng)開始對液壓缸的有桿腔進(jìn)油，液壓缸開始縮回。液壓泵流出的液壓油通過三位四通電液閥（閥1）流進(jìn)節(jié)流閥（閥2）。節(jié)流閥（閥2）改變油管的橫截面迫使溢流閥開啟，將部分液壓油流入油箱，從而控制了進(jìn)油路上的流量，同時控制兩個液壓缸伸出時與縮回時的速度。為了實現(xiàn)伸出與縮回時的同步，在進(jìn)油路與回油路上各加一組分流閥（閥3），用來保持油缸伸出與縮回時兩個油缸的流量保持一致，從而實現(xiàn)兩個液壓缸的同步。由于存在同步誤差，其中必有一個液壓缸先到達(dá)終點，并且根據(jù)分流閥（閥3）工作原理當(dāng)負(fù)載不對稱而出現(xiàn)P3≠P4，且設(shè)P3>P4時，Q1必定小于Q2，導(dǎo)致固定節(jié)流孔1、2的壓差ΔP1<ΔP2，P1>P2，此壓差反饋至減壓閥芯6的兩端后使閥芯在不對稱液壓力的作用下左移，使可變節(jié)流口3增大，節(jié)流口4減小，從而使Q1增大，Q2減小，直到Q1≈Q2為止。發(fā)現(xiàn)如果一個液壓缸先到達(dá)終點，那么這個液壓缸的進(jìn)油的節(jié)流口會變到最大，從而徹底封掉另一個液壓缸的進(jìn)油路。如果，這時將兩個液壓缸收回，就會產(chǎn)生累積誤差。為了避免累計誤差造成系統(tǒng)無法正常工作，所以在進(jìn)油路與回油路上分別加裝了兩個順序閥（閥4）用來消除累計誤差。當(dāng)液壓缸1先到達(dá)終點，那么液壓缸1進(jìn)油路上的油壓上升，分流閥（閥3）閥芯移動關(guān)閉液壓缸2的節(jié)流口。當(dāng)液壓上升到順序閥（閥4）的開啟壓力時，液壓缸1的進(jìn)油路通過順序閥（閥4）聯(lián)通到液壓缸2的進(jìn)油路，從而對液壓缸2進(jìn)行補(bǔ)油，利用補(bǔ)油來實現(xiàn)同步，從而消除累計誤差。為了確保累計誤差能真正的消除，分在兩個液壓缸的進(jìn)油路與出油路上分別安裝了四個壓力繼電器。當(dāng)液壓缸運行到底時，液壓缸內(nèi)的油壓會沖工作時的壓力上升至系統(tǒng)的最高壓力，當(dāng)壓力上升到壓力繼電器（閥5）的開啟壓力時，壓力繼電器（閥5）吸合。當(dāng)兩個壓力繼電器（閥5）都吸合時，證明兩個液壓缸都已經(jīng)伸出到位了。這時縮回液壓缸才能保證消除了累計誤差。當(dāng)壓力油進(jìn)入主控制閥右控制腔。系統(tǒng)開始對液壓缸的有桿腔進(jìn)油，液壓缸開始縮回。這時的工作原理與液壓缸伸出時的，基本相同。唯一不同的是，這時的液壓油不再通過節(jié)流閥（閥2），進(jìn)行調(diào)速。全速退回時為了保證在空載時的效率。油路中有三位四通電液閥（閥1）和壓力繼電器（閥5）就意味著，是由一套控制電路來控制整個系統(tǒng)的推進(jìn)、退回與停止。3.4選擇元器件表3.2液壓元件明細(xì)表序號名稱型號規(guī)格實際流量前進(jìn)后退1三位四通電液閥4WEH16E35300<0.288882節(jié)流閥LDF-L20H31.5100<0.28003分流閥FLD-F4820200<0.240/4044/444順序閥YF3-R20B20500/800/805壓力繼電器HED8OA-L1X/20206單向閥DIF-L20Hb0.3100<0.20883.5輔助元件當(dāng)速度時，確定油管的直徑如公式3.16所示，……………（3.16）查手冊確定采用902-51-2S-13鋼絲纏繞膠管。過濾器取用XU-B200×100。系統(tǒng)的郵箱選用LA4。系統(tǒng)的選用L-HM32液壓油。3.6系統(tǒng)壓力損失驗算沿程壓力損失局部壓力損失的計算結(jié)果較小可以忽略，所以不作詳細(xì)計算。（1）前進(jìn)進(jìn)油路上的各個伐的壓力損失如公式3.17、3.18和3.19所示。(閥1）………（3.17）（閥2）………（3.18）（閥3）……（3.19）回油路上的各個伐的壓力損失如公式3.20所示(閥1）……（3.20）折算到進(jìn)油路上如公式3.21所示………………（3.21）前進(jìn)時總壓力損失如公式3.22所示…（3.22）（2）退回回油路上的各個伐的壓力損失如公式3.23、3.24和3.25所示。(閥1）……（3.23）（閥3）……（3.24）（閥6）……（3.25）進(jìn)油路上的各個伐的壓力損失如公式3.26所示(閥1）………（3.26）折算到回油路上如公式3.27所示…（3.27）退回時總壓力損失如公式3.28所示……（3.28）3.7壓力閥調(diào)整壓力溢流閥的理論開啟壓力如公式3.29所示………………（3.29）所以確定溢流閥設(shè)定的開啟壓力如公式3.30所示…………………（3.30）順序閥的理論開啟壓力為如公式3.31所示………（3.31）所以確定順序閥設(shè)定的開啟壓力為如公式3.32所示…………………（3.32）3.8系統(tǒng)升溫驗算計算液壓缸輸出功率，當(dāng)運動速度，液壓缸負(fù)載如公式3.33和3.34所示……………（3.33）……………（3.34）計算液壓泵輸入功率如公式3.35所示…………（3.35）計算液壓油的升溫驗算如公式3.36和3.37所示，取?！?.36）……（3.37）由于系統(tǒng)使用平率很慢，所以驗算表明，溫升在許可范圍之內(nèi)。4系統(tǒng)控制電路有了液壓控制的原理圖，但是光光存在液壓回路是完全不夠的。為了能讓液壓系統(tǒng)真正能實現(xiàn)功能，電控系統(tǒng)就不能缺少。電控原理圖如下：圖4.1控制電路圖如圖4.1在電路中Y2是伸出繼電器，Y1為縮回繼電器，當(dāng)Y1（縮回繼電器）和Y2（伸出繼電器）都不吸合時，系統(tǒng)處于停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)啟動按鈕SB2被壓下Y2（伸出繼電器）吸合，通過Y2的常開觸點自鎖線圈，兩個液壓缸并行前進(jìn)。當(dāng)兩個液壓缸都運動到底時，在進(jìn)油路的兩個壓力繼電器（閥5）吸合。通過2個壓力繼電器的常閉觸電斷開Y2（伸出繼電器）的回路。這兩個常閉觸電是以并聯(lián)的形式接在電路上，只有當(dāng)兩個常閉主觸點都斷開時Y2（伸出繼電器）才會斷電，不然系統(tǒng)始終處于伸出狀態(tài)。加上在Y1（縮回繼電器）線圈前竄連了一個Y2（伸出繼電器）的常閉構(gòu)成了互鎖，這樣就確保了在Y2（伸出繼電器）沒有斷開前Y1（縮回繼電器）是不會得電的。在Y2（伸出繼電器）斷開Y1（縮回繼電器）接通前，三位四通電液閥（閥1）在對中彈簧的作用下處于中位。系統(tǒng)停止工作因為M型中位的油口A、B是堵塞的，所以壓下壓力繼電器（閥5）的液壓油被困在油管中，于是兩個進(jìn)油路壓力繼電器（閥5）保持吸合狀態(tài)，同時液壓缸保持在現(xiàn)有位置。這時壓下SB1（退回按鈕）Y1（縮回繼電器）吸合，同樣道理通過Y1常開觸點自鎖Y1（縮回繼電器）線圈，兩個液壓缸并行縮回。只有在回油路的兩個壓力繼電器（閥5）都吸合時Y1（縮回繼電器）才會被斷開，只有先斷開了Y1（縮回繼電器）才能接通Y2（伸出繼電器）。5.總結(jié)這套系統(tǒng)基本完成了對于高爐的平移工作。通過分流閥很好的實現(xiàn)了對于兩個液壓缸的同步，并利用順序閥來消除累計誤差的效果顯著。但是，這個系統(tǒng)只能是將高爐退進(jìn)或者推出。如果要實現(xiàn)對于高爐的更換那必須利用兩個對稱的系統(tǒng)來實現(xiàn)對于高爐的推進(jìn)與推出，這樣成本因此而翻了一倍。同時這系統(tǒng)的溫升很大，高溫會使液壓油粘度降低，使泄漏量變大，對系統(tǒng)的性能與環(huán)境是不利的。這些都有著可以進(jìn)步的空間。.參考文獻(xiàn)[1]張群生.液壓與欺壓傳動[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20