机械毕业设计（论文）-锤式去毛刺机设计.doc

摘 要如果现代化的连铸机不装备高效的切割装置和去毛刺设备，连铸机的效率就会受到影响。钢铁工业需要高速切割和去毛刺装置，不仅要求速度快，而且要求损失小。本设计为锤式去毛刺机，为了增大精确度，采用plc控制。去毛刺辊全长上车出一些圆盘, 圆盘上沿圆周方向钻通孔, 穿装6根长销, 长销上悬挂锤刀; 去毛刺辊的轴承座由升降机构带动升降, 其滑动导轨在机架的滑动导板上滑动; 轴承座的升降位置由接近开关来调整和限制，压下装置使用液压系统，去毛刺辊由电机驱动。关键词：连铸板坯；除毛刺机；刀片；plc控制abstractif the caster doesnt equipment modernization of efficient cutting device and deburring equipment, the efficiency of the caster can be affected. steel industry needs high-speed cutting and deburring device, not only requires speed, and the requirements of small losses.this design is of hammer type deburring machines, in order to increase control accuracy,using plc control. to get some stretches deburring roller disc, disk along the circumference direction drill hole, wear pin 8 outfit, pin sword hanging on the hammer, deburring roller bearing driven by lifting mechanism, the sliding guide in the frame of the sliding plate on the slide, the lifting of bearing to switch to adjust and limit the use of hydraulic system, device by motor driver deburr roller.key word: continuous cast slab ;deburring machine;blade; plc;目录摘 要iabstractii第一章 概述11.1去毛刺机概述11.2 去毛刺技术的发展21.3毛刺的产生原因及危害41.4 去毛刺机发展趋势51.5去毛刺装置的形式71.5.1铸坯固定刀具刮除形式71.5.2 铸坯移动刀具刮除方式81.5.3 锤头打击方式91.5.4 三种去毛刺机的比较10第二章 控制系统132.1去毛刺机控制系统的组成132.1.1 去毛刺机控制分析132.1.2 去毛刺机控制过程132.2 程序设计152.2.1自动逻辑控制162.2.2手动方式及旁路方式162.2.3 plc程序设计17第三章 液压系统213.1液压系统的设计要求213.2液压参数213.3液压缸的计算及其选取223.3.1工作载荷223.3.2液压缸主要尺寸的计算223.3.3 液压缸主要零部件设计253.4液压回路273.4.1 选择基本回路273.4.2绘制液压系统原理图323.5液压元辅助件的选择353.5.1选择液压泵及其驱动电机353.5.2 阀类元件及辅助元件的选择363.5.2管道的选择373.6液压系统主要性能的验算393.6.1系统压力的损失计算393.6.2 系统效率的计算403.6.3系统发热和升温计算403.7 液压工作介质413.7.1液压油的选择413.7.2液压油污染控制42第四章 机械传动设备444.1概述444.2 主要参数的确定444.2.1主要技术要求444.2.2 电机确定454.3 轴的结构设计454.3.1初步确定轴的最小直径454.3.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径与长度464.3.3 轴上零件的周向定位484.3.4 求轴上的载荷484.4刀片（飞锤）布置54第五章 润滑及设备的维护555.1润滑555.2设备维护555.2.1 设备易损件的定期更换555.2.2设备调整和维护565.2.3维修计划565.2.4飞锤和子轴的更换575.2.5液压台的维修58结语58参考文献：59致谢6162第一章 概述本章从整体上对所设计的内容及其相关知识进行了概述，介绍了去毛刺机的发展概况及其生产设备，类型，特点和工艺等。1.1去毛刺机概述连铸坯通常采用火焰切割的方式定尺分段,以满足轧制工艺的需要。连铸坯火焰切割过程中熔融金属流经切口下表面时冷却形成倒三角状的凸起, 称为毛刺。毛刺的尖端锐利, 在钢坯的运输过程中会划伤辊道表面等运输设备, 如果毛刺不去除, 在轧制过程中会在板材端部形成疤痕,影响钢材质量和收得率。因此, 毛刺必须在铸坯火焰切割以后马上去除, 完成这一工序的设备称为去毛刺机。去毛刺装置一般设置在板坯连铸生产线火焰切割机后面的辊道之间。连铸板坯火焰切割时，在切割部位粘着许多切割残渣，呈毛刺状，如果不去除这些毛刺，把铸坯直接送到下道轧制工序，会损伤轧辊表面，影响轧辊的寿命，而且也将影响钢板的质量。近年来，随着铸坯直接热送技术的发展，热装热送率不断提高，对无缺陷铸坯的需求量随之增大，所以在线将铸坯毛刺去除，已成为铸坯生产中不可缺少的环节。去毛刺机的选型通常有三种，第一种机型称为刮刀移动式, 铸坯被紧压在辊道上, 刮刀移动切削掉毛刺; 第二种机型为铸坯移动式 , 刮刀压在铸坯下表面上, 铸坯移动使毛刺被切削掉; 第三种机型称为锤刀式 , 利用高速旋转的锤刀将毛刺打掉。各钢铁公司均要求毛刺去净率达到95 %。这三种去毛刺机在工况良好的情况下都能达到。刮刀式去毛刺机采用气压操作的小车行走、连杆机构升降式结构、机械强制同步; 铸坯移动式去毛刺机采用气压操作的摆动升降结构、空气弹簧支撑同步; 锤刀式去毛刺机采用机械传动，去毛刺辊、同步液压缸升降结构。此外各自还有配套的气压、液压系统、运动部件的润滑系统及设备的冷却系统。比较起来刮刀式去毛刺机的机构多, 运动部件多, 各机构间的联系较复杂; 锤刀式去毛刺机有机械传动设备, 而去毛刺的工作部分只有去毛刺辊和升降液压缸, 锤刀的安装也简单; 铸坯移动式去毛刺机由于去毛刺梁的升降采用了空气弹簧, 摆动采用了一个汽缸而简化了结构,运动部分少, 无机械传动, 结构最为简单。我设计的题目是“双流板坯连铸去毛刺机”，主要由锤刀、长销、 去毛刺辊、去毛刺辊轴承座、滑动导板、去毛刺辊升降机构、升降机构液压缸。去毛刺过程的控制信号来自光电开关。铸坯前端到达去毛刺机第一位置时去毛刺辊启动, 沿铸坯前进方向转动, 到达去毛刺机第二位置时(光电开关控制) 液压缸动作, 将去毛刺辊升起到限定位置, 毛刺经过时飞转的锤刀依靠动能将毛刺打掉, 之后去毛刺辊回到待机状态; 待铸坯后端到达去毛刺机第一位置时去毛刺辊启动, 逆铸坯前进方向转动, 到达去毛刺机第二位置时液压缸动作,将去毛刺辊升起到限定位置, 毛刺经过时飞转的锤刀依靠动能将毛刺打掉, 去毛刺机回到待机状态。 1.2 去毛刺技术的发展机械零件上的毛刺,有些是由于切削加工过程中塑性变形引起的; 有些是铸造、模锻等加工的飞边,还有些是焊接挤出的残料。随着工业化和自动化程度的提高,机械加工领域,特别是航空、航天、仪器仪表领域中,对机械零件制造精度要求的提高和机构设计的微型化,毛刺的危害性尤为明显,逐渐引起人们的普遍重视,并开始对毛刺的生成机理及去除方法进行研究。1953 年,日本许多厂家就开始研制用于汽车刹车鼓、汽缸体、变速箱体等大中型铸件的专用自动去毛刺机。由于这种去毛刺机械对零件的适应性差、价格贵等因素未能得到普遍推广应用,但这为后来发展起来的铸件去毛刺技术奠定了良好基础。在理论研究方面,1958 年日本京都大学的奥岛教授发表了“关于切削过程中的毛刺现象”的论文,对产生毛刺的现象及毛刺的分类进行了论述。1959 年,宇都宫大学隈部教授发表了题为“用振动切削减少毛刺的探讨”的论文。1967 年,静岗大学财满教授发表了“关于铝合金板钻孔形成的毛刺的研究”一文。同年,美国的r. 威廉提出了将研磨剂与硅树脂混合在一起,作为介质,压入装有零件的模具中,将零件内表面和孔的毛刺去掉(即挤压珩磨去毛刺技术) ,取得初步成功,现该项技术已成为美国专利。1971 年,日本综合铸件中心在职业训练大学木下教授等的指导下,研制了数控式砂带磨削装置, 可以去除任意形状铸件的毛刺。同年12 月,日本磨粒加工研究会举办了“去毛刺工艺讲座”,会上发表了磨粒、砂布、超声波、化学、电解等方法去除毛刺的论文。1972 年,小山株式会社研制的铸件去毛刺机、日本小松制作所的汽缸体自动去毛刺装置均获得日本自动化机械奖。日本东京芝浦电气生产技术研究所的高孝哉对20 余种主要的去毛刺方法的去毛刺原理、毛刺的大小、位置、去毛刺零件的形状、自动化难易程度、作业设备费用、特征等进行了深入研究和论述。1973 年,美国狄地洲大学格里列斯皮完成了题为“机械加工中毛刺形成与性质”的论文,分析了机械加工过程中毛刺的形成原理,并论述了实验过程中对毛刺的观测。美国对机械零件去毛刺技术比较重视,是因为美国机械制造业发展迅速,产量高、批量大、质量要求高等因素,而用手工去毛刺满足不了生产发展的需要。1974 年美国制造工程师学会首先成立了毛刺技术分会,着手对去毛刺技术进行研究,这是毛刺问题正式例入议事日程的开始。1976 年前后,日本已有去毛刺技术方面的专利300 余件,其中有关塑料工件去毛刺技术的专利约有90 件。其间,日本的技术人员对产生毛刺的原因及预防措施进行了大量的研究和实验,取得了一定进展,其中振动光饰去毛刺机(又称振动滚磨机)的研究与应用在世界上得到好评。1984 年以来,日本横滨大学中山一雄教授以切削加工中最基本要素切削方向和刀具切削刃为基准,对切削毛刺进行了较为全面、系统的定义分类,先后对车削、刨削加工中被加工件的物理性能、工件形态、刀具的几何参数等因素对切削毛刺的影响进行了大量的实验研究与理论分析,这对有效抑制和减小毛刺的产生奠定了理论基础。为交流有关毛刺问题的科研成果,国际毛刺技术组织在1976 年9 月2830 日在美国德克萨斯洲的霍斯顿召开了首届抑制毛刺的国际会议,对有关毛刺问题进行了学术交流;之后,于1977 年6 月在美国费城召开了控制毛刺和表面加工精度的第2 次国际学术会议,又于1979 年10 月召开了第3 次毛刺问题的国际学术会议,交流研究及控制毛刺的科研成果。国际生产工程学会(cirp) 也在其学术会议上,相继就关于切削毛刺生成机理与去除技术等研究内容进行了学术交流,促进了毛刺生成机理与控制研究的深入发展。在2000 年9 月召开的第5 届国际去毛刺和表面精整大会上,讨论了以iso9000为基础的毛刺检查标准,其中包括40 多项关于毛刺的技术问题。目前,去毛刺技术已受到各工业发达国家的普遍重视,我国原机械部液压行业就把去毛刺技术列为“七五”期间提高液压产品质量的主要攻关项目 。随着我国工业化进程的加快,零件去毛刺技术的应用范围日益广泛,有越来越多的部门开始重视零件去毛刺技术的研究和应用,并已取得丰硕的研究成果。1.3毛刺的产生原因及危害机械零件加工方法大致可分为去除材料加工、变形加工、附加加工等。在各种加工中,与所要求的形状、尺寸不符的、在被加工零件上派生出的多余部分即为毛刺。毛刺的产生随加工方法的不同而变化。根据加工方法的不同毛刺大致可分为铸造毛刺:在铸模的接缝处或浇口根部产生的多余材料,毛刺的大小一般用毫米表示。锻造毛刺:在金属模的接缝处,由于锻压材料的塑性变形而产生的。电焊、气焊毛刺:电焊毛刺,是焊缝处的填料凸出于零件表面上的毛刺;气焊毛刺,是瓦斯切断时从切口溢出的熔渣。冲压毛刺:冲压时,由于冲模上的冲头与下模之间有间隙,或切口处刀具之间有间隙,以及因模具磨损产生毛刺。冲压毛刺的形状,根据板的材料、板的厚度、上下模之间的间隙,冲压零件的形状等而有所不同。切削加工毛刺:车、铣、刨、磨、钻、铰等加工方法也能产生毛刺。各种加工方法产生的毛刺,随刀具和工艺参数的不同而产生不同的形状。塑料成型毛刺:与铸造毛刺一样,在塑料模的接缝处产生的毛刺。由于毛刺的存在将导致整个机械系统不能正常工作,使可靠性、稳定性降低。当存在毛刺的机器做机械运动或震动时,脱落的毛刺会造成机器滑动表面过早磨损、噪音增大,甚至使机构卡死,动作失灵;某些电气系统在随主机运动时,会因毛刺脱落而造成回路短路或使磁场受到破坏,影响系统正常工作;对于液压系统元件,如果毛刺脱落,毛刺将存在于各液压元件微小的工作间隙内,造成滑阀卡死、使回路或滤网堵塞而造成事故,还会引起流体紊流或层流,降低系统的工作性能 。日本液压专家认为,影响液压件性能和寿命的原因有70 %是毛刺造成的;对于变压器,带有毛刺的铁心比清除毛刺的铁心铁损增加2090 % ,并随频率的增加而加大。毛刺的存在还影响机械系统的装配质量,影响零件后序加工工序的加工质量及检验结果的准确性。1.4 去毛刺机发展趋势目前,去毛刺技术已受到各工业发达国家的普遍重视,相继成立了许多专门研究机构,进行了大量实验研究。去毛刺工艺已由手工作业向机械化、自动化的方向发展,去毛刺的工艺方法也在逐年增加。据粗略统计,1972 年,去除毛刺的方法仅有22 种,1975 年增加到30 种,1990 年则已达70 余种 ,已涉及机械加工的各个方面,并不断有新的去毛刺研究成果问世。随着中国加入wto、改革开放进程的加快,产品竞争会日益激烈。提高产品内在质量、增加系统可靠性、降低成本是企业面临的唯一选择;另外,随着国家机电产品出口比率的加大,也为去毛刺的研究和应用带来锲机。有迹象表明,欧、美、日本、台湾、香港等国家和地区的一些企业,考虑或正在我国大陆设立光整设备生产基地和设置服务中心,以抢先占领中国市场。去毛刺技术的重要性越来越受到人们的关注,但作为一项重要的应用技术，我国与先进工业发达工业国家尚有差距,须作出更大的努力 ,为此,应重视以下几方面的工作:1) 加强我国去毛刺技术的研究,缩小与国外先进水平的差距国家机械行业主管部门应注重去毛刺技术的应用研究及设备开发工作,加强对成熟技术的推广应用,通过多种形式开展企业间的技术合作与交流。及时了解该项技术国际上的流行趋势与研究方向,为机械制造业整体技术水平的提高创造良好的外部环境与条件;编制、完善去毛刺技术和设备手册,制订行业去毛刺技术标准,开展去毛刺技术标准化工作,使其能对去毛刺技术的应用起到指导作用; 制定、完善有关政策,鼓励工程技术人员和工人进行技术革新,提高去毛刺技术水平,缩小管理、技术协调及标准化方面的差距。加强毛刺生成机理和去毛刺技术的研究,开展去毛刺设备重点攻关,协调去毛刺研究成果的推广应用,缩小去毛刺技术和设备方面的差距。2) 加大无毛刺技术设计的研究力度去毛刺技术按加工技术可分为两类:一类是无毛刺加工技术(包括控制毛刺高度在允差范围内) ;另一类是去毛刺技术。国外许多公司已在研究“无毛刺技术”的应用。“无毛刺技术”即在产品和工艺设计阶段就考虑毛刺的形成机理及去除方法,将毛刺降低到最低限度。无毛刺设计主要包括以下内容: a. 尽可能选用无毛刺或小毛刺材料。塑性好的材料易产生毛刺,而硬质材料在切削时很少产生毛刺。b. 在可能产生毛刺的边棱上增加凹槽、切口、圆角等,减少毛刺的发生。c. 改变零件的几何形状,使毛边变为“非功能”边,或使毛刺易于清除。d. 精确设计零件加工工序,可减少毛刺数量或缩小毛刺尺寸。e. 保持切削刀具锋利,提高刀具性能,有利于减小毛刺尺寸。f . 采用例如化学切削法的方法,控制毛刺的形成。g. 研制、推广有效控制毛刺生成的新工艺、新技术。h. 在冲压件加工中,采用聚胺脂橡胶冲模,以实现无毛刺冲裁。3) 研究减少毛刺的措施选择合理的机械加工方法,从工艺角度合理安排并优化机械加工工艺,采取措施减少、或不产生毛刺,是去毛刺领域的研究方向。普遍认为选用合理的加工方法、合理安排加工工序、优化刀具设计、合理安排走刀方向、合理安排走刀用量、提高切削速度、合理安排热处理工序、应用附件加工、采用多件重叠加工、尽量采用少毛刺或无毛刺加工技术是值得研究注意的课题。4) 去毛刺向高新技术方向发展由于自动化技术的应用,数控机床已发展为柔性制造单元( fmc) 、柔性制造系统( fms) 及功能完善的计算机集成制造系统(cims) ,加工生产率成倍提高,而去毛刺技术未能适应其发展要求。从某种意义上讲,切削毛刺的产生在一定程度上延缓了机械工业向自动化、无人化方向发展的进程,阻碍了切削加工效率和加工精度的提高 。为自动加工设备配套的去毛刺机械是今后的研究方向。目前,国外已成功研制了用于cnc 数控机床上的去毛刺技术,并已投入使用。该项技术的核心是一套按不同几何形状确定的刀具,由刀杆、去毛刺工具和特殊轴承结构三部分组成,具有非常短暂的工作节拍和很高的去毛刺质量29 。国内研制的由pc控制一组轮刷作为切削工具的半自动齿轮端面去毛刺机床已研制成功并投入使用。铸件去毛刺是一项重体力劳动。铸件形状复杂,体积一般较大,品种多,批量小,给自动化清理带来一定困难。同时,作业时工具噪音大、震动大,易给操作者带来损伤。因此,多品种小批量生产的铸件清理作业机械是发展方向,有些国家已开始使用机械人、数控机床去除铸造工件上的毛刺。1.5去毛刺装置的形式目前，去除铸坯毛刺的方法有：刀具刮除、锤头打击以及火焰清除等，以锤头打击方式应用最广泛。刀具刮除方式又分为铸坯固定式、铸坯移动式、圆盘刀具刮除等。1.5.1铸坯固定刀具刮除形式 图 1.1 刀具移动的刮刀式去毛刺机构简图 1 横移汽缸2 横移机构3横移同步齿轮- 齿条机构 4 刮刀压紧弹簧5 刮刀6 升降刀台7 升降导板 8 升降机构9 升降汽缸10 压坯机构11 压坯气缸宝钢炼钢厂连铸生产采用的是铸坯固定式刀具刮除去毛刺装置。在去毛刺之前，先将高压水喷射到毛刺部位，使毛刺变脆，易于刮去。然后采用夹紧装置将铸坯压住，使之不能移动。每台去毛刺装置有两套夹紧机构，分别用来夹紧铸坯的前端和后端，夹紧机构是由气缸驱动的，在不工作或维修时，紧臂处于上升位置，并装有安全销。刀具装在升降装置中，通过升降框架使刀架上升并紧贴住铸坯的下表面，通过刀具移动装置使刀具横向移动完成刮削动作。移动框架下面的两侧分别设有两个走行轮，车轮沿下导轨走行，导轨装在基础上。为了保证同步，其中一对走行轮是带齿轮的，在车轮转动的同时，同轴上的两个小齿轮与安装在基础上的齿条相啮合，实现同步运动。移动装置由二台气缸驱动。这种形式的去毛刺装置适用于场地布置有一定限制，铸坯搬出周期较紧张的情况。该装置设备复杂，造价高。1.5.2 铸坯移动刀具刮除方式图1.2铸坯移动的刮刀式去毛刺机机构简图1 气缸2 刮刀3 去毛刺梁4 刮刀气缸 5 去毛刺梁的升降轴承座6 空气弹簧(气囊缸) 7 滑动导板8 挡板9 液压缸10 推坯机构鞍钢第二炼钢厂1号板坯连铸机从日本神户钢铁公司引进的去毛刺装置就属铸坯移动刀具刮除方式。当铸坯通过去毛刺装置时，通过光电开关使铸坯停在指定位置，由升降装置将刀具抬起压紧铸坯下表面，辊道反转使铸坯后退，靠铸坯重量压紧刀具，去除前端毛刺。然后升降装置下降，铸坯前进到达指定位置后，升降装置抬起，刀具压紧铸坯，去除后端毛刺。升降装置由二台200mm气缸驱动。该方式靠铸坯移动去除毛刺，无需刀具横移机构，因而结构简单，适用于铸坯搬出周期及场地都较宽裕的情况。但该设备存在刚度不足和同步差等问题。1.5.3 锤头打击方式图1.3锤刀式去毛刺机机构简图1 锤刀2 长销31 去毛刺辊4 去毛刺辊轴承座 5 滑动导板6 去毛刺辊升降机构7 升降机构液压缸图1.4 锤刀式去毛刺机传动系统简图 1 电动机2 联轴器3 减速机 4 万向联轴器5 去毛刺机本体鞍钢第二炼钢厂的板坯连铸机还使用了锤头打击式去毛刺装置。这种装置由电动机通过万向接轴驱动一个转子，转子上装有8个支轴，每个支轴上装有错开排列的片状锤头。当转子带动锤头高速旋转时，锤头在铸坯前后端部连续不断地撞击而把毛刺打掉。转子由气缸驱动，可以上下移动，不工作时，转子停在较低位置并停止旋转。这种方式结构简单，占用空间少，易于布置。但也存在铸坯停止位置不准，锤头易于损坏而造成去毛刺效果不好等不足。1.5.4 三种去毛刺机的比较1 力学比较a、b 两机属于以静力切削为主的去毛刺方式, a 机有铸坯压紧装置, 刮刀强制进刀刮去毛刺, 去毛刺的力学条件保证较好; b 机无铸坯压坯装置, 且刮刀通过两重气压(空气弹簧和小活塞) 压在铸坯表面上, 去毛刺的力学条件差一些;c 机是靠冲击力去毛刺, 由于锤刀的质量与铸坯相比极小, 根据动量定律, 在动量交换过程中铸坯几乎不会上抬和附加移动, 去毛刺的力学条件2 刀具的状态调整所谓刀具的状态调整是指刀具与铸坯的接触情况和压紧情况, 只有刀具状态良好时才能实现去毛刺机理。(1) a 机靠碟形弹簧将长度为1200 mm左右的刮刀压紧在铸坯下表面上, 当铸坯表面有鼓肚或突起时, 凹处就会有一部分毛刺不能去除, 调整碟簧的压缩量可以保证刮刀对铸坯的压紧力,使刮刀不被下推(铸坯被压紧在辊道上) 。由于刮刀的进退是机械强制进行的, 所以在进刀去毛刺过程中调整好的切削状态得以保持。为了达到良好的刀具状态, 需要满足刀台安装和去毛刺辊安装的水平度、两端升降行程相等和同步要求等。(2) b 机18 个直径为2.098+1+1mm=4.098mm 取壁厚=5mm符合初选壁厚，2 验算壁厚的可靠性 额定压力pn应小于一定得极限值，以保证工作安全 有校核公式得 其中为缸筒的外径，d为缸筒的内径 所以厚度符合此项标准同时额定压力也必须保证与完全塑性变形压力有一定得比列范围，以避免塑性变形的发生，即 其中为缸筒发生完全塑性变形的压力 所以2.3360lg（90/80）=42.35 所以pn（14.8217.87）所以此项也符合标准。缸筒的底部厚度 所以取底部厚度=8mm3 进油缸压力的计算由化学工业出版社出版、张利平主编的液压传动系统及设计表5-10中公式： （式3.5）式中 ：为背压力、 为无杆腔、有杆腔有效面积= =9.05 mpa3.4液压回路3.4.1 选择基本回路 由于液压系统主要完成的工作是使液压缸升降，并且能够准确定位，能够停在任一位置，使去毛刺辊轴能够完成工作1 平衡回路为了防止竖直放置的主液压缸在抓斗自重作用下超速下降，即在下行运动中由于速度超过液压泵供油所能达到的速度而使工作腔中出现真空，并使其在任意位置上锁紧，故需要设置平衡回路。方案一：如图2.2所示：自控式单向顺序阀（简称平衡阀）的平衡回路。当换向阀切换到左位时液压缸3的活塞向下运动，缸下腔的油液经平衡阀2中的顺序阀流回油箱。只要是阀2的调压值大于由于活塞及其相连工作件的重力在缸下腔产生的压力值，则当换向阀处于中位时活塞和工作部件就能被平衡阀锁住而不会因自重下降。在下行工况时，限速作用由平衡阀所形成的节流缝隙来实现。图3.2平衡法的平衡回路方案二：如图2.3所示，是用单向节流阀4和换向阀3组成的平衡回路。三位四通换向阀3切换至左位时回油路上的单向节流阀4处与调速状态。适当调节阀4的开度就可以防止超速下降。换向阀处于中位时液压缸进出口被封死活塞可停止运动。 图3.3节流阀和换向阀组成的平衡回路方案比较：方案一所示回路在活塞下行运动时，因要克服顺序阀的背压，功率损失较大，且“锁紧”时活塞和与之相连的工作部件会因平衡阀和换向阀的泄露而缓慢下落，故只适用于工作部件重量不大、锁紧定位要求不高的场合。方案二适合于功率不大或功率虽然较大但工作不频繁的油路中，一般常用于货轮舱口盖的启用，装载机的升降、电梯及升降平台的升降等液压系统中。由以上分析可知，所设计的挖泥船液压系统适合选用方案二的平衡回路，故平衡回路选用方案二。3. 锁紧回路锁紧回路的功用是使液压缸能在任意位置停留，且停留后不会因外力的作用而移动位置，当换向阀作为接入时，压力油经左边液控单向阀进入液压缸左腔，同时通过控制口打开右边液控单向阀，使液压缸右腔的回油可经右边液控单向阀及换向阀流回油箱，活塞向下运动，反之，活塞向上运动。到了需要停留的位置，只要使换向阀处在中位，因阀的中位为y型机能，所以两个液控单向阀均关闭，使活塞双向锁紧。回路中由于液控单向阀的密封性良好，泄露极少，锁紧的精度主要取决于液压缸的泄露。 图3.4 锁紧回路3.同步回路同步回路是实现多个执行元件同步运动的回路，由于控制抓斗开合的两个辅助液压缸必须同步工作，故系统需要设置同步回路。图3.5 单侧回油节流同步回路方案一：如图2.4所示采用液压缸单侧回油节流同步回路。在各液压缸的回油路上装单向节流阀，调节节流阀的流量以达到近似的速度同步。活塞上升时油液经单向阀进入缸的下腔故只能实现一个方向（向下）的同步。方案二：如图2.5所示，为用分流集流阀即同步伐的同步回路。活塞上升时分流集流阀起分流作用，活塞下降时分流集流阀起集流作用。回路中单向节流阀用来控制活塞的下降速度，液控单向阀是防止活塞停止时因两缸负载不同而通过分流集流阀内节流孔窜油。图3.6 分流集流阀的同步回路方案比较：方案一的节流阀同步回路只能实现一个方向的同步，液压系统简单、成本低、但同步精度受油温和负载的影响较大且系统效率低，不宜用于偏载或负载变化频繁的场合。方案二，分流集流阀使两液压缸在承受不同负载时仍能获得相等的流量而实现同步，其液压系统也比较简单。经过以上比较，结合挖泥船工作是负载变化大的实际情况，选方案二的同步回路。3.4.2绘制液压系统原理图此次设计的去毛刺机液压系统执行元件有二个液压缸，各个执行元件的执行循序为：两个液压缸同时升降，并且可以停留在任意位置。如第二章控制系统所述钢坯经过火焰切割机后，由辊道送至毛刺清理机前，去刺辊和飞锤都在低位位置。起始位置：钢坯头部遮挡去刺辊前约3米处的光电管（1）时，信号传到控制系统中，系统给去刺辊输出一个信号，经过延迟，去毛刺辊旋转，旋转方向同铸坯前进方向，同时发出辊道减速信号，去毛刺过程开始； 当铸坯头部遮挡离去刺辊前约600mm处的光电管（2）时，信号反馈回控制系统，去刺辊得到信号开始上升，去毛刺机处于待工位状态，当坯头底部平面与飞锤旋转圆相切时，除毛刺开始，过程大约持续0.10.5秒，坯头除毛刺完成，液压缸开始下降，同时电机开始制动，去刺辊下降到停机位，同时发出辊道速度恢复信号。铸坯继续前行，当坯尾完全通过光电管(1)时，系统给出信号，延迟一段时间，去刺辊按板坯运动的反方向旋转，同时发出减速信号; 铸坯继续前行，当尾部经过光电管(2)时， 即当铸坯尾部遮挡离去刺辊前约600mm处的光电管时，信号到控制系统，经过一个短暂的延迟（时间取决于传输辊速度，目的是使去毛刺辊与坯尾同时到达工作位），去刺辊得到信号开始上升，当坯尾底部平面与飞锤旋转圆相切时，除毛刺开始，过程大约持续0.10.5秒，坯尾除毛刺完成，延迟数秒液压缸开始下降动作，同时电机断电，去刺辊下降到停机位，系统发出辊道速度恢复信号。 一块板坯的除毛刺工作循环结束，等待下一板坯到来; 一块板坯的除毛刺工作循环结束，等待下一板坯到来。由前面的液压系统基本回路的分析及方案的选择可得到该去毛刺机液压系统原理图为如图2.10所示：根据原理图以及各执行元件的执行顺序简述该液压系统工作原理：泵启动前换向阀处于中位，去毛刺辊处于最低的位置，电磁阀b得电，三位四通换向阀打到b端，p与a连接，油液从左边油路进入，经过单向节流阀中的单向阀，然后进入分流集流阀，分流集流阀具有分流和集流功能。当油源向两相同液压缸供油时，通过分流集流阀的分流功能，可使两液压缸保持速度相同（同步）。当液压缸向油箱回油时，通过分流集流阀的集流作用，可使液压缸回程同步，此时，油液进入液压缸下腔，使活塞杆向上运动，提起毛刺辊上升，上升一定阶段等坯头去毛刺工作完成之后，电磁阀a得电，此时p与b端相连，压力油经过右路，进入液压缸上腔，使活塞杆开始下