1、液壓傳動課程設計課程設計題目：熱軋板推鋼機液壓系統設計學生姓名：學號：系別：專業班級：_ 指導教師姓名及職稱:液壓技術是現代制造的基礎，它的出現和廣泛應用于工業上，極大程 度上代替了普通成型加工，全球制造業發生了根本性變化。因此，液壓技術 的水準、擁有和普及程度，已經成為衡量一個國家綜合國力和現代化水平的 重要標志。本次就是要設計一款熱軋推鋼機液壓系統。 液壓技術已被世界各 國列為優先發展的關鍵工業技術，成為當代國際間科技競爭的重點。本書為機械類液壓設計說明書，是根據液壓設計手冊上的設計程序及 步驟編寫的。本書的主要內容包括：組合機床動力滑塊液壓缸的設計課題及 有關參數；工況分析；液壓缸工作壓

2、力和流量的確定；液壓系統圖的擬定； 驅動電機及液壓元件的選擇；設計體會；參考文獻等。編寫本說明時，力求 滿足液壓缸可以實現行程終點鎖緊和滿足其他系統要求； 詳細說明了液壓系 統的設計方法，以及各種參數的具體計算方法，如壓力的計算、 各種工況負 載的計算、液壓元件的規格選取等。目錄課程設計題目：熱軋板推鋼機液壓系統設計 3題目：設計熱軋推鋼機液壓系統 31 . 液壓課程設計任務及目的 31.1 課程設計任務31.2 設計目的 31.3 熱軋板推鋼機的工作原理 32 .方案分析及液壓原理圖的擬定 52.1 液壓系統的工作要求 52.2 負載分析和運動分析 52.2.1 確定執行元件的形式 52.2

3、.2 進行負載分析和運動分析 62.2.3 確定液壓缸主要參數 73 .缸蓋厚度的確定 134 .擬定液壓系統原理圖 145 .組成液壓元件設計 155.1 液壓泵及其驅動電機計算與選定 15小結 20參考文獻21題目：設計熱軋推鋼機液壓系統1. 液壓課程設計任務及目的1.1 課程設計任務設計熱軋推鋼機液壓系統1.2 設計目的為了提高熱軋推鋼機運動平穩性、 減小整個裝置的結構尺寸及占用空間和重量1.3 熱軋板推鋼機的工作原理熱軋板推鋼機用于向加熱爐推進坯料(220mm *1400mm*1700mm ) 。 為了提高運動平穩性、 減小整個裝置的結構尺寸及占用空間和重量， 推鋼機采用液壓傳動。熱軋

4、板推鋼機主要是由機械裝置、液壓系統裝置等組成。圖 1-1 為推鋼機的結構原理簡圖， 該機前后運動采用單個液壓缸3 驅動， 液壓缸的活塞桿通過關節軸承、銷軸與推頭2 連接，推頭與兩個桿5 間采用鋼性連接，兩組導向座 4 確定了推桿的運動方向， 從而保證推頭的方向性， 以防推鋼過程中跑。2223 4 5 6圖1-1推鋼機的結構原理簡圖2 .方案分析及液壓原理圖的擬定2.1 液壓系統的工作要求液壓機的滑臺的上下運動擬采用液壓傳動，要求通過電液控制實現的工作： 快進t工進t快退，最大推力80t,快進的行程100mm,速度為0.9m/s；工進 行程為500mm,速度為0.1m/s;快退的行程為速度為0.

5、21m/s.要求液壓缸可 以實現行程終點鎖緊；液壓具有冗余結構，以備系統需檢查或更換油源中某 元件時，通過打開、關閉相應的閥門，啟動備用泵，滿足要求。2.2 負載分析和運動分析2.2.1 確定執行元件的形式熱軋板推鋼機液壓機為臥式布置，滑塊做走左右直線往復運動，往返速度相同，故可以選缸筒固定的單桿單作用活塞液壓缸假設取液壓缸機械效率心=09。2.2.2 進行負載分析和運動分析設：要推送坯料重量為G=80t,滑動導軌摩擦因數u=0.2,工作負載Fe=9.%l正，行程與速度見表2-1,液壓系統的工作循環圖如圖2-3經分析計算得到的推鋼機動力滑臺運動參數和動力參數見表2-1 o表2-1動力滑臺的運動

6、參數和動力參數工況行程/mm速度/(m/s)時問/s運動部件重力G/N推鋼機Fe/N啟動、制動時問At/sG0快進1000.19.53工進5000.1右9.857.84X1 正Xltf0.2快退6000.212.86表2-2動力滑臺液壓缸外負載計算結果工況計算公式外負載/N啟動理1.568Xltf加速1.071Xltf快進%7.84xltf工進月十%1.058xltf反向啟動穌1.568xltf加速1.071Xltf快退7.84Xltf靜摩擦負載：尊=4位+必=02x(184x104(0 =lj5«8xl(fW動摩擦負載：¥,二,(G+切二(UxCTMxim+COGxMfN

7、慣性負載： G AvAv019 ng lrt4F= x wix 80000x= 2w87xl0 Ng &£&£”3AvM為平均加速度，拓/?滑臺液壓缸在各工作階段的外負載計算結果見表 2-1.由表2-1和表2-2即 可繪制出液壓缸的行程-時間循環圖（上一：圖）、速度時間循環圖（v-l圖） 和負載-時間循環圖（?一£圖），見圖2-4.利用上述數據，并在負載和速度過渡段做粗略的線性處理后便得到如圖2-3所示的液壓機液壓缸負載循環圖和速度循環圖圖2-3液壓機液壓缸負載循環圖2-4液壓缸的I-f圖、v-f圖、Ft圖2.2.3 確定液壓缸主要參數2.2.3.

8、1 確定缸筒的內徑和活塞桿的直徑按表2-4,初選液壓缸的設計壓力被壓力P2=0.8MPa為了減 小液壓泵的流量，將液壓缸的無桿腔作為主工作腔，并在快進時差動連接， 則液壓缸無桿腔與有桿腔的有效面積 4與4應滿足4=24 （即液壓缸內徑 D和活塞桿直徑d間應滿足力二回）。表2-4根據主機類型選擇液壓執行器的設計壓力主機類型設計壓力/MPa說明機床精加工機床0.82當壓力 超過32MPa 時，稱 為超圖 壓壓力半精加工機床35龍門刨床28拉床810農業機械、小型工程機械、工程機械輔助機構1016液壓機、大中型挖掘機、中型機械、起重運輸機械2032地質機械、冶金機械、鐵道車輛維護機械，各類液壓機具等

9、25100為防止工作結束時發生前沖，液壓缸需保持一定回油被壓。參考表2-5暫取 被壓0.8MPa,并取液壓缸機械效率4二°，,則可算得液壓缸無桿腔的有效 面積FL0584x臚%由號 09x(24-竽)x1/液壓缸內徑加首44 r7吃.妁炯)按GB/T 2348-1993,表2-6,將液壓缸內徑圓整為 D = 250fflm=25on ；因4=24 ,故活塞桿直徑為d二D/戊二250/收羯180的城灘直徑)則液壓缸實際有效面積為At =馬)'=殳笆=490指 444 =-/)-球)=236域il=4-4= 253.7cm1表2-5液壓執行器的被壓力系統類型被壓力/MPa中簡單系

10、統0.2 0.5低回油帶背壓閥調整壓力一般為0.51.5壓回油路設流量調節閥的進給系統滿載工作時0.5系公設補油泵的閉式系統統0.8 1.5高壓系統初算時可忽略不計表2-6 液壓缸、氣缸的內徑和活塞桿外徑尺寸系列( GB/T 2348 1993)/mm液壓缸、氣缸內徑尺寸系列活塞桿外徑尺寸系列840125(280)41636902201050(140)320518451102801263160(360)620501253201680(180)4008225614036020(90)200(450)10256316025100(220)50012287018032(110)25014328020

11、0差動連接快進時，液壓缸有桿腔壓力 A必須大于無桿腔壓力 比，其差值估 取串二Pi=。5明并注意到啟動瞬間液壓缸尚未移動，止匕時班=。； 另外，取快退時的回油壓力損失為07M矗。根據上述假定條件經計算得到液壓缸工作循環中各階段的壓力、流量和功率（見表2-7）,并可繪出其工況圖（圖4）。表2-7液壓缸 工作循 環中各 階段的壓力、流里和計算公式負載Flk回油腔壓力V支/的工作腔壓 力輸入流量夕/（島;輸入功率D N/iT功率工作階段啟動F0二A；N 二小156.8一6.87一一快加進速107.17.667.16一一包速78.45.44.90.004823.52工進F/+f?4g=4”二M1058

12、.40.816.000.0049120啟動+fAA=" 4156.8一7.37一一快加退速107.10.78.82一一包速78.40.75.140.004523流量圖壓力圖1204ta功率圖圖2-8 液壓缸的工況圖2.2.3.2 液壓缸壁厚和外徑的計算液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算。液壓缸的壁厚一般是指缸筒結構中最薄處的厚度。 從材料力學可知，承受內 壓力的圓筒，其內應力分布規律因壁厚的不同而各異。 一般計算時可分為薄 壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內徑 D與其壁厚6的比值D/ 5 >10的圓筒稱為薄壁圓筒。 起重運輸機械和工程機械的液壓缸， 一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁

13、圓 筒結構，具壁厚按薄壁圓筒公式計算CPyD/266 =16*1.25*250/2*100=25mm式中6液壓缸壁厚 （m）D液壓缸內徑（m）;py試驗壓力，一般取最大工作壓力的 （1.251.5）倍（MPa）;Q缸筒材料的許用應力。其值為：鍛鋼：Q =110120MPa ;鑄鋼：6=100110MPa ;無縫鋼管：6=100110MPa ;高 強度鑄鐵：Q =60MPa ;灰鑄鐵：Q =25MPa 。缸的外徑 D1=2 6+D=2 x 25+250=300mm3 .缸蓋厚度的確定般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度 t按強度要求可用下面兩式進行近似計算。無孔時t >0 .433 D2py/

14、 6=48維A i 0. 433 D yjPy /fo） = 0.443 Ji. 25 x1l6 / 100 , 式中 和缸蓋有效厚度（m）;D2缸蓋止口內徑 （m）;d0缸蓋孔的直徑 （m）。4 .擬定液壓系統原理圖此推鋼機，采用4套泵機組和3個閥組組成，正常情況下三開一備,3臺變量 柱塞泵分別為3套閥組供油控制相應的液壓缸，泵4作為其他3臺泵的備用 泵,在系統需檢修或更換能源系統中某組中的元件時；通過打開、關閉相應的 高壓球閥，起動備用系統，以滿足工作需要。系統的最高壓力通過變量泵調節, 系統工作壓力由先導式溢流閥4設定。圖4-1 80噸液壓推鋼機液壓系統原理1 .油箱 2.電機 4, 5

15、.恒壓變量泵 6,7先導式溢流閥 8.電液換向閥 9,10單向閥11.回油過濾器12.先導式順序閥13.三位四通電磁換向閥 14.雙液控單向閥15.二位二通電磁換向閥 16.壓力繼電器17.液壓缸起動泵機組后，油液經過單向閥、球閥6分別到1 #、2 #、3 #推鋼機的閥 臺，通過每個閥臺上電磁閥各自相應的動作，分別控制相應的液壓缸動作。當電磁鐵1DT通電,7DT通電,電液換向閥左側接通，經雙液控單向閥，雙單向 節流閥后，經由電磁換向閥后，形成差動回路，推鋼機以0.19 m/ s的速度快進； 當推頭推到板坯后，隨著推力增加，系統壓力上升，當系統壓力達到10 MPa （通 過壓力繼電器設定）時,7

16、DT斷電,差動回路斷開，系統壓力進一步增大到10.5 MPa （通過先導式順序閥設定），先導式順序閥打開，油液經先導式順序閥，經 雙單向節流閥，雙液控單向閥，單向閥，回油過濾器1,回油箱，推鋼機以0.1 m/ s的速度工進；當電磁鐵2DT通電，電液換向閥右邊接通，推鋼機以0.21 m/ s的速度快退。在油路上設有雙單向節流閥，可對兩缸的工作速度進行調節。表4-2電磁鐵動作順序表電磁鐵動作1DT2DT7DT推鋼機快進+-+推鋼機工進+-推鋼機快退-+-5.組成液壓元件設計5.1 液壓泵及其驅動電機計算與選定 液壓泵的最高工作壓力計算由液壓缸的工況圖3或表1-5可以查的液壓缸的最高工作壓力出現在工

17、進階段，即砌右,而壓力繼電器的調整壓力應比液壓缸最高工作壓力大 05M用此時缸的輸入流量較小，且進油路原件較少，故泵至缸間的進油路損失估取 Ap=0-8UPao則小流量泵的最高工作壓力Pfl為/同=16+05+。£=17卻加1）大流量泵僅在快速進退時向液壓缸供油， 由圖3可知，快退時液壓缸的工作壓力比快進時大，取進油路壓力損失為。一4MliI,則大流量泵最高工作壓力P同為加=182+04=9陽咽液壓泵的流量計算液壓泵的最大供油流量如按液壓缸的最大輸入流量（49*11rs3/了）進行估算。取泄漏系數 1=11,則q尸LlxWxlOm is=539x1/5 =220.4Z/mui考慮到溢

18、流閥的最小溫度流量為2£/mifl，快退時的流量為4_5xlffW/s （220.4£/inm）,則小流量泵的流量至少應為222_4£/向。 確定液壓泵及其驅動電機的規格根據以上計算結果查閱產品樣本，選用規格相近的珥2M,3型雙聯葉片泵。由工況圖2-8知，最大功率出現在工進階段，由液壓泵類型及特性，取泵的 總效率為/。叫則所需電機功率為必=9小班（200+2學1吃辦080x60x1g1選用電動機型號查機械設計手冊，選用規格相近的 X型封閉式三相異步電動機，具額定功率 160kW。根據所選擇的液壓泵規格及系統工作情況，可算出液壓缸的各階段的實際進、出流量，運動速度和

19、持續時間（見表 5-1）,從而為其他液壓元件的選擇及系統的性能計算尊定基礎。(2)液壓控制閥和液壓輔助元件根據系統工作壓力與通過各液壓控制閥及部分輔助元件的最大流量，查產品。捫計算，取樣本所選擇的元件型號規格如表 5-2所列。管件尺寸由選定的標準元件油口尺寸確定。油箱容積按式經驗系數7=8,得油箱容積為y 力產 8x(200+=3360(4表5-1液壓缸在各階段的實際進出流量、運動速度和持續時間工作階流量Q/n血)速度時間無桿腔有桿腔快進二 41gw. 一 A 490(2002-253,7=811J24A23(=SlL2x 49二 391J2,一 A(200 + 220)x1 - 60x253

20、.7x11二02lOOxKT5Sj0J工進恤=gr 4n= 200+ 220二 42。二=236&4=49 艾 4904快退490=420 乂 236=870_孤巧=44.9x1-60x490x1(=lJ57xl(r5OOXKT3l-CTaclff4二 2»98TO60x2363x1( =0.4WOxlCT5 一QA- =1_5表5-2推鋼機液壓系統中控制閥和部分輔助元件的型號規格名稱型號規格數縣 里柱塞宗250 ml/ r ,249 L/ min2溢流閥見70芯63艇%63五/修，通徑IOme1電液換向閥35DY-100BY皿加3f 一,通徑10e1電磁換向閥14JO.40

21、上Ai* ,通徑ICbwn1節流閥LF-B101Mml2sz/金，通徑io2單向閥3Md通役 10e3壓力表Y-60010MPa 通徑 8mm1濾油器rtr-icxiiLSL/mim 通彳&2nnn1液壓缸自行設計表5-3各工況下進回油管道的沿程、局部和閥類元件的壓力損失管道壓力損失/Pa工 況快進工進快退她(1854x1 "QOO6981O5Q452xltf進油管OLOSixltfQ000696<ltfQO452xltf道L44&C145xltf0317x1)曲236%1厘« 5xltfQ714xltf回油管040&M?OiOOSSclO1OwSMxlQ道(1044)2«ltfQ00033C105006981 爐(iiofoitf6xltfApGL84&c