钢卷运卷车设计

摘 要在冶金机械领域矿山生产当中，运输小车用途广泛，各种类型的小车名目众多，按不同用途可分为运卷小车，过跨小车，换辊小车，轧辊小车等等。按驱动的动力源又可分电机拖动，液压油缸带动，总体是把设备或成品从一个地方转移至另一处，本次设计的钢卷运卷车它的驱动是由电机来完成的，其大体组成主要由钢卷车架总成，钢卷车的行走机构，顶升装置，液压总成和电气控制系统组成。本设计中的运卷车是一种非标准化机械设备，该设计采用了机，电液，联合操作控制系统，在外观设计及技术性能上有其简捷独特的一面，它整体布局合理，互换性强具有良好的结构刚性和稳定性，对我们所学专业是一个很好的运用实列。关键词：运输装置；液压传动；顶升装置。 AbstractIn the area of mines production of metallurgical machinery, the transport vehicle is widely used. And there are many types of Transporter. Those can be divided into transportation volume car, roll change car, etc. according to its different uses car. And can be divided into Motor Drive, Hydraulic jack drive according to its drive source. The whole function of Coil Transfer Car is for transporting . This design of the Coil Transfer Car is driven by the motor and is made up of the the main frame by the coil assembly, coil cars running bodies, jacking device, assembly of hydraulic and electrical control system. Coil car is is a non-standard mechanical device, this design of the Coil Transfer Car uses a machine and electro-hydraulic operation control system. And its design and technical properties is unique . It has a reasonable overall arrangement,and good interchangeability and stability . It is a very good instance for our major .Key words: transport vehicle , hydraulic jacking device , lifting device目 录1 绪论.11.1运卷车简介.11.2运卷车分类. .11.3本次设计意义和内容 12设计中整体的方案及工作原理.33机械系统的设计.43.1 运卷车车架总成结构设计43.2 运卷车行走机构的设计43.3 计算传动装置的运动参数和动力参数73.4 链轮与链条的选取校核73.5 轴承的校核.83.6 轴的校核.93.7 键的校核.163.8 确定车轮直径.174液压总成的设计.204.1.工况要求. 204.2 拟定液压系统原理图194.3 液压站的结构.254.4 动力和运动参数.274.5 工况分析.274.6 液压缸主要尺寸确定.304.7 选择液压元件.354.8 液压系统的验算.385总结.42参考文献.43致谢.44 II 第1章 绪 论1.1运卷车简介热轧厂生产线的生产流程为：钢卷在加热炉加热到规定要求的温度然后送到粗扎区、精扎区扎道规定的要求，然后到卷取区进行卷取之后由钢卷运卷车运到运输链。为了适应生产需要，设计一款钢卷运卷车。 运卷车是一种机械化设备，该设计采用了机，电液，联合操作控制系统，在外观设计及技术性能上有其简捷独特的一面，它整体布局合理，结构紧凑，配套性好，互换性强具有良好的结构刚性和稳定性，操作人员在控制室里就可以方便操作。钢卷运卷车的新发展：英国钢铁公司托尔伯特钢厂的钢卷快速运输装置最近投入运行，这一装置用于轧钢车间和退火酸洗车间之间的钢卷运输，也可以用于支撑辊的运输。整个系统由快速运卷车、板式辊道、定位辊道、缓冲辊道和横移辊道等组成。钢卷或支撑辊道用吊车送到托板上后，再由辊道送往运卷车。卸载站的钢卷或支承辊由托板升起，送往包装线或磨辊间。装卷和卸卷站之间的距离为350m，快速运卷车车的最大运行速度300m/min,运输钢卷的最大重量31t。运输支承辊时的最大速度90m/min,支承辊的最大重量为40t。这套钢卷快速运输装置是由德国马克设计和制造的，这种运卷车是至今为止西马克所制造的速度最快的钢卷运卷车，每小时可运输14个钢卷。至今，西马克已获得了5个钢卷快速运输装置的合同，而英国钢铁公司的快速运输装置，则是西马克制造的第一套既可运送钢卷又可运送支承辊的运输装置1。1.2运卷车分类在冶金机械领域矿山生产当中，运卷车用途广泛，各种类型的运卷车名目众多，按不同用途可分为运卷车，过跨车，换辊车，轧辊车等等。按驱动的动力源又可分电机拖动，液压油缸带动，总体是把设备或成品从一个地方转移至另一处，本次设计的钢卷运卷车它的驱动是由电机来完成的，其大体组成主要由钢卷车架总成，钢卷车的行走机构，升降装置，电缆坦克链，液压总成和电气控制系统组成。1.3本次设计意义和内容通过对运卷车的设计，综合运用所学过的力学，机械设计，机械制图的有关知识，电工技术，电气控制技术，检测技术，液压传动技术，计算机技术等方面的知识。通过这一设计过程，加深对所学知识的了解和运用能力，并加深对机电系统的了解 。本次设计的主要内容是：（1）运卷小车动力系统的设计（2）运卷车的的液压系统设计（3）小车链轮与链条的选取校核（4）液压站的设计。第2章 设计中整体方案及工作原理该设计中的运卷车是一台集机械，电气，液压联合控制操纵的半自动化设备，以电机和液压缸为动力源，平稳安全可靠。在卷取区进行卷取之后由运卷车运送到运输链，为了近一步的提高生产能力，设计一款快速、高效的运卷车十分重要。本设计主要组成有钢卷车架总成，钢卷车的行走机构，升降装置，液压系统和电气控制系统组成。钢卷车的行走装置安装在由钢板组焊而成的钢卷车架上，升降装置装在钢卷车底面平台之上。液压装置则固定在钢卷车架下半部的侧面。操作人员在控制室里操作手柄，通过电气信号操作钢卷车的行走及升降。而竖直安装的液压缸及升降立柱的四个侧面有滑轨及其直线轴承导套副。该车的运行是由链轮驱动机构来传动，使钢卷车在水平的轨道上左右行走，从而达到所设计的目的。整车的工作原理：在所设计的钢卷车中，主要的运动是行走机构的水平运动和液压缸的竖直运动。行走机构应用交流电机驱动，可以采用变频调速的方式。升降台的上升和下降运动，可以采用节流调速的方式。卷取机把钢卷放到承放台上后，操作换向手柄，使升降台上升，托举钢卷达到一定的位置，操作钢卷车的移动开关，使钢卷车在轨道上水平移动到目的地，然后操作换向按钮，使油缸缓慢下降，此时钢卷落到“V”支撑位置上，钢卷车升降台下落到最下位，操作钢卷车移动按钮，退出。 第3章 总体结构设计运卷小车组成有钢卷车架总成，钢卷车的行走机构，升降装置，液压系统和电气控制系统组成。总体结构设计包括：运卷小车车架总成结构设计；钢卷车行走机构设计；计算传动装置的运动参数和动力参数；链轮与链条的选取和校核；轴承的选取校核；3.1运卷车车架总成结构设计3.1.1 运卷车总体结构本设计主要组成有运卷车架总成，运卷车的行走机构，升降装置，液压总成和电气控制系统组成。运卷车的行走装置安装在由钢板组焊而成的运卷车架总成上，升降装置装在运卷车底面平台之上。 此车是采用链轮传动，该机构是整个钢卷车工作的基础部分。在电动机的带动下，通过安装在轴上的链轮，传递到车轮轴上，从而带动运卷车沿工字钢导轨运动，进而实现钢卷的搬运功能。传动装置支架主要靠焊接而成，这主要是由于制造和安装的需要，同时也由于焊接结构有其特有的优点，节省材料和工时，能化大为小，拼小成大，易于实现制造。这样整个结构制造起来就简单容易。因此将传动装置安装在行走车轮的下方，用螺栓与车架相连接。 在运卷车的四周焊有直角钢架，用Q235钢，钢架侧面和上部分分别焊有肋板，以增加其稳定性和牢固性，四周直角钢架用于支撑和安装运卷车的车轮组，在上面分别焊有竖直垫块和横向垫块，用45#钢。竖向垫块径向距离为1080，垂直度要求0.05，轴向间距为700，平行度要求0.05，在安装车轮组时可保证四个车轮踏面在同一个平面上。3.2钢卷车行走机构的设计3.2.1参考数据 工作速度 V=0350mm/s钢卷车自重 G1=300KN钢卷（最大）G2=225KN车轮直径 D=250mm分析拟定动方案由其工作速度及承载钢卷能力的要求，选择链轮传动，其传动比大，结构紧凑，布置在传动装置的高速级，获得比较小的结构尺寸，工字轨道使钢卷的行走平稳，提高承载能力和传动效率。其传动简图如下 图3.1 传动简图 3.2.2 选择电动机 3.2.2.1类型的选择 根据电源的种类，工作要求，工作环境，载荷大小，本设计中选择我国新设计的国际市场上通用的统一系列Y型系列三相变频电动机。3.2.2.2功率的确定计算工作机所需的功率Pw 工作机所需的功率Pw（kw）由工作机的工作负载（阻力）和运动参数计算求得： （3-1）式中 Fw工作机的阻力（N） Vw工作机的线速度（m/s） Tw工作机的转矩 （N.M） 工作机的效率 3.2.2.3工作机的阻力已知V=21m/min0.35（m/s）又F=G1G2=300000225000=525000（N）Fw=525000（N）由手册表1-14查得车轮与钢轨的滚动摩擦系数f0.050.07, 本设计中取 f0.05，Fw=f.F5250000.05 26250 （N）工作机的效率由手册表1-15查得链传动的0.97 工作机的功率Pw 电机的输出功率 P0由工作机所需功率和传动装置的总效率可求得电动机所需的输出功率 （3-2）式中为电动机至主传动装置的总效率（包括链轮传动，两对滚动球轴承）值的计算 12由手册表1-15查得 链轮传动10.97 滚动球轴承2 0.99因此 所以 确定电动机的额定功率 Pm:按下式确定电动机的额定功率Pm（11.3）P0 功率的大小可据负载状况来决定，由手册第一篇中有关Y系列电动机技术参数的表中，取电动机的额定功率为Pm11KW，符合设计要求2 。3.2.2.4电动机的转速的确定从动轴的转速: r/min （3-3）按手册表14-1推荐的各种传动机构传动比的范围，取链轮传动的传动比为i1，所以，电机可选择的转速范围为n电动机型号的确定:选择JP系列变频电机Y2160M-43.3计算传动装置的运动参数和动力参数3.3.1 计算总传动比i 传动装置的总传动比 1 式中 电动机满载转速 轴转速3.3.2各轴的转速 I轴 电动机转速 29r/min 轴 29r/m3.3.3 各轴的功率 I 轴 P1Pm11（kw）II轴 P2P112110.970.99=10.56KW3.3.4各轴的转距 电机轴 T03640（NM）I 轴 T1T03640（NM）II 轴 =3477Nm （3-4）3.4链轮与链条的选取校核设轴径d50mm，链传动比i1选择链轮齿数：初步确定Z33定链的节距取KA1.0，齿数系数KZ0.73，单排链，则计算功率为 （3-5）(1）选择链条型号和节距根据Pcm8.03KW及n129r/min查表9-11，可选32A 查表3的链条节距为P=50.8(2）计算链节数和中心距初选中心距a0=(3050)P=(3050)x50.8mm=15242540mm取a0=1550 相应的链长节数为 （3-6） 取链长节数Lp=94节链长L=LpP/1000=94*50.8/1000=4.8m查表得中心距计算系数f1=0.24467,则链传动的最大中心距为2337.6mm （3-7）(1）计算链速V,确定润滑方式 （3-8）由v=0.810m/s和链号32A,查图9-14可知应采用滴油润滑(2）计算压轴力Fp有效圆周力为: （3-9）链轮水平布置时的压轴Kfp=1.15, 则压轴力为Fp=KfpFe=1.1513580.2=15617.2N （3-10）计算结果总汇:链条规格:32A单排链,94节,长4.8m大小齿轮数都为33,中心距a=1550压轴力为15617.2N, 轴径d=76,轮径D=209mm3.5轴承的选取校核设计选取运输车工作速度为21m/min则每个轴承所承受的压力为F=525000/4=131250N转速为则 （3-11） 查表6-4，选择调心滚子轴承，代号为22214C其基本参数为：d=70mm D=125mm B=31mm =158KN =205KN 径向载荷 =131250N轴向载荷=0N / =0h 故轴承寿命满足条件。则轴承选取合适4。3.7 键的校核（1）键的选择根据车轮轴1d=80mm，选择普通圆头平键，查机械设计课程设计表4-1，得b=22mm，h=14mm。根据选用的联轴器尺寸，取l=90mm。（2）键的校核由机械设计P373得键的校核公式： （3-32）式中：T传递的转矩； k键与槽的接触高度，k=0.5h； l键的工作长度，对于圆头平键l=L-b； d轴的直径； 许用积压应力，查机械设计表62，得=40Mpa。 符合要求。.8确定车轮直径7 3.7.1 车轮直径的计算（1）计算最大轮压车轮最大轮压公式： （3-33）其中：运卷车估重；Q最大钢卷重量。运卷车自重估算为：t （3-34）代入公式（3-1）得最大轮压 （2）计算最小轮压车轮最小轮压公式： （3-35）（3）选择车轮计算车轮载荷率为： （3-36）查冶金机械设计手册表3-8-12选择直径=250mm，轨道型号P43，。 3.7.2 车轮校核6（1）计算车轮疲劳载荷由冶金机械设计手册公式3-8-6得车轮疲劳载荷公式： （3-37）110.25KN，车轮材料一般选择ZG42SiMn,其抗拉强度=700Mpa。（2）校核车轮线接触局部挤压强度由冶金机械设计手册公式3-8-3得车轮线接触局部挤压强度： （3-38）其中：与材料有关的许用线接触应力常数，查冶金机械设计手册表3-8-6得=6.8。 l车轮与轨道接触强度，查冶金机械设计手册附表22得l=46。 转速系数， 工作级别系数，查冶金机械设计手册表3-8-8有M5得=1。为查表得到值，计算车轮转速：r/min 查冶金机械设计手册表3-8-7得=1.06。车轮线接触局部挤压强度为：P故符合要求。（3）校核车轮点接触局部挤压强度由冶金机械设计手册公式3-8-3得车轮点接触局部挤压强度公式： （3-39）其中：与材料有关的许用点接触应力常数，查冶金机械设计手册表3-8-6得=0.1841。 R车轮半径与轨道曲率半径的大值，车轮半径=D/2=125mm，轨道曲率半径值查冶金机械设计手册附表22得=125mm,故R=300mm。 m由=1查冶金机械设计手册表3-8-9得m=0.388。车轮点接触局部挤压强度为：P故符合要求。4液压总成的设计本设计中的液压缸运动是竖直上下运动，液压传动系统的主要优缺点是：功率密度较大，能够输出较大的力和力矩，执行机构在相同的条件下，重量远比电气元件轻、运动惯性小、响应速度快；易于实现大范围的无级调速；容易和电气控制相结合，实现自动控制；标准化程度高，执行元件布置灵活，易于设计和制造。 液压传动系统其主要的缺点：由于液压装置工作的时泄漏很难避免和油液的可压缩性，液压传动不适宜要求严格的定比传动中；由于油液流动时的损失较大，系统容易发热，产生振动和温升；液压传动系统要求细心维护，而且出现故障不易检查，要求维修人员有较高的技术水平。4.1工况要求工作性能和动作循环：由顶升油缸动作把钢卷及顶升立拉托起，然后由运卷车移动至指定位置。动作循环为：把钢卷及拉生立拉匀速上升至一定高度，由运卷车水平匀速移动至指定位置，顶升油缸匀速下降，水平匀速后退。4.2拟定液压系统原理图4.2.1调速方式的选择该液压系统中，顶升油缸的上升，下降的速度要求不一样，有各自的速度要求，在一般情况吓，要求运动平稳性好速度负载特性好，所以在缸的油路中采用单向节流阀的回油路节流调速。 单向节流阀是节流阀和单向阀的组合，在结构上是利用一个阀芯同时起节流阀和单向阀的两种作用。影响节流阀的流量稳定性的因素有: (1)节流阀前后压力差的影响。压力差变化越大，流量q的变化也越大。 (2)指数m的影响。m与节流阀口的形状有关，m值大，则对流量的影响也大。节流阀口为细长孔（m=1）时比节流口为薄壁孔（m=0.5）时对流量的影响大。 (3)节流口堵塞的影响。节流阀在小开度时，由于油液中的杂质和氧化后析出的胶质、沥青等以及极化分子，容易产生部分堵塞，这样就改变了原来调节好的节流口通流面积，使流量发生变化。一般节流通道越短，通流面积越大，就越不容易堵塞。为了减小节流口堵塞的可能性，节流口应采用薄壁的形式。 (4)油温的影响。油温升高，油的粘度减小，因此使流量加大。油温对细长孔影响较大，而对薄壁孔的影响较小。 回油路节流调速的优点： (1)节流阀装在回油路上，回油路上有较大的背压，因此在外界负载变化时可起缓冲作用，运动的平稳性比进油路节流调速回路要好。当运动件的质量较大，运动速度较高时，由于惯性力较大，具有较大的动量。在这种情况下，活塞运动到缸筒的终端时，会与端盖发生机械碰撞，产生很大的冲击和噪声，严重影响加工精度，甚至引起破坏性事故，所以在大型、高压或高精度的液压设备中，常常设有缓冲装置，其目的是使活塞在接近终端时，增加回油阻力，从而减缓运动部件的运动速度，避免撞击液压缸端盖。 （2）回油路节流调速回路中，经节流阀后压力损耗而发热，导致温度升高的油液直接流回油箱，容易散热8。4.2.2液压缸动作回路的选择 为了使液压执行元件能在任意位置上停留，或者在停止工作时，切断其进出油路，使之不因外力的作用而发生移动或窜动，准确地停留在原定位置上，可以采用锁紧回路。 （1）用换向阀中位机能锁紧 采用O型机能三位换向阀实现液压缸锁紧的回路，当阀芯处于中位时，液压缸的进、出口都被封闭，可以将活塞锁紧。采用M型机能的三位换向阀，同样可以实现中位锁紧。 这种锁紧回路结构简单，但由于换向滑阀的环形间隙泄漏较大，故一般只用于锁紧要求不太高或只需短暂锁紧的场合。受到滑阀泄漏的影响，锁紧效果较差。 （2）采用液控单向阀的锁紧回路在液压缸的进、回油路中都串接液控单向阀（又称液压锁），换向阀处于中间位置时，液压泵卸荷，输出油液经换向阀回油箱，由于系统无压力，液控单向阀关闭，液压缸左右两腔的油液均不能流动，活塞被双向闭锁。液压缸活塞可以在任何位置锁紧，由于液控单向阀有良好的密封性，闭锁效果较好。这种回路广泛应用于工程机械、起重运输机械等有较高锁紧要求的场合。采用液控单向阀的锁紧回路，换向阀的中位机能应使液控单向阀的控制油液卸压，即换向阀只宜采用H型或Y型中位机能。本设计采用H型换向阀中位机能的卸载回路。液压系统中要设置背压回路，在液压系统中设置背压回路，是为了提高执行元件的运动平稳性或减少爬行现象。这就要在回油路上设置背压阀，以形成一定的回油阻力，一般背压为0.30.8MPa，背压阀可以是装有硬弹簧的单向阀、顺序阀，也可以是溢流阀、节流阀等。无论是平衡回路，还是背压回路，在回油管路上都存在背压，故都需要提高供油压力。但这两种基本回路的区别在于功用和背压的大小不同。背压回路主要用于提高进给系统的稳定性，提高加工精度，所具有的背压不大。平衡回路通常是用于立式液压缸或起重液压马达平衡运动部件的自重，以防运动部件自行下滑发生事故，其背压应根据运动部件的重量而定8。 4.2.3确定供油方式考虑到该系统中液压缸在工作时速度负载变化流量变化较大，从节省能量减小发热泵源系统重选用变量泵供油。4.2.4液压系统的组合由于顶升油缸要有定位功能，所以顶升油缸油路中装有液压锁即：液控单向阀，在所选基本回路的基础上在综合考虑其他因素的影响和要求便于组成如图41的液压回路图： 图4.1液压回路图 运卷车升降动作由液压系统进行驱动，其原理如图4- 1 所示。工作过程：当运卷车上升时,三位四通电液换向阀1的左电磁铁得电，阀左位工作，系统压力油 (与其它回路共用一压力油源) 经液压锁2，通过双单向节流阀3后 ,进入液压缸4的无杆腔，有杆腔回油通过双单向节流阀3进行回油节流调速，运动的液压缸活塞杆推动运卷车上升。当下降时，电液换向阀1右电磁铁得电，阀右位工作，液压缸4有杆腔进油，无杆腔回油；当运卷车升降到达正常高度后，电液换向阀1左右电磁铁都失电，阀自动切换到中位，此时液压锁2锁死，对运卷车进行精确定位8 。该液压系统常见故障现象为: （1）电液换向阀1左边或右边磁铁通电时,运卷车升降动作缓慢,且有爬行现象出现。 （2）升降定位时,液压缸锁定不牢,运卷车容易偏离正确位置。故障分析与排除液压系统故障症状与故障原因往往不是一一对应 ,而且液压故障具有复杂性和隐蔽性。因此,常用故障树分析法对液压故障进行诊断。故障树分析法是一种将系统故障形成的原因 ,由总体至局部按树状进行逐级细化的分析方法。它通常是把故障或故障的本质原因作为树根,以按结构原理推断出分支原因作为树干 ,将故根据故障表现分析,运卷车升降动作缓慢且有爬行以及定位锁紧精度不高可能的分支原因主要有：(1) 机械故障。运卷车升降与轨道所组成的摩擦副之间可能存在异物或摩擦副接触面损伤，导致运卷车升降运动时受到不连续的阻滞作用，因此出现上述故障现象。(2) 液压缸故障。液压缸的缸体与活塞因磨损导致间隙过大，产生卡死现象 或者由于密封扭转，或者是活塞及缸筒表面划伤，使液压缸摩擦力、内泄漏增加 ,致使液压缸动作减缓且不连续。(3) 双单向节流阀故障。节流阀3的节流部件失效或节流边有油垢、杂质等不稳定的因素存在，也会使该阀控制流量的能力变得不稳定,因此出现系统动作缓慢且不连续的现象。(4) 液压锁故障。液压锁2控制阀芯回油不畅，导致控制阀芯背压过高,开启时不稳定,从而出现液压缸动作时断时续 ,另外也可能是主阀芯复位弹簧疲劳或断裂,主阀芯不能正常复位 ,从而导致定位锁紧精度下降。(5) 电液换向阀故障。换向阀1的阀芯污染卡死,复位弹簧发生疲劳断裂均可能造成阀不能实现切换机能 ,导致液压缸不能按要求动作。(6) 系统压力不稳定。换向阀阀芯不正常复位会导致中位回油口压力过高或回油压力波动过大,这一压力直接冲击液压锁控制阀芯会使液压锁不连续地异常开启，从而导致液压缸松动,定位锁紧精度下降。根据故障树，我们可以排除那些概率较小的故障点,找出概率较大的故障点,其步骤如下：(1) 直接观测法。检查运卷车升降与导轨之间的摩擦副,看中间是否有异物或表面是否有损伤。通过现场观测 ,这种现象并不存在,排除机械故障的可能性;检查液压缸活塞杆,表面并无大的划痕和沟槽，所以活塞杆表面损伤的可能性排除。(2) 简单仪表测量法。通过安装在回油路上的压力表,检测系统回油压力,看其波动范围是否超过正常值。经检测,系统压力及回油压力在许可范围内,排除系统压力波动过大的可能。(3) 拆卸元件法。在各故障原因可能性大小并不清楚的情况下，应先检查易于拆卸的元件,再检查较难拆卸的元件,即按“先易后难”的原则进行。通过以上分析,对不能确定是否存在故障的元件进行逐个拆卸检查,对故障原因进行逐一排除。最后发现是液压缸活塞与缸筒内表面磨损过多 ,导致液压缸内泄漏过大 从而出现推力不足、有效流量降低的现象，表现为运卷车升降时动作不连续、移动速度慢、定位锁定精度降低9。4.3液压站的结构 液压站结构总成主要由液压泵装置和油箱装置及控制元件三部分组成。其中电动机和液压泵装置部分在液压油箱盖上安装固定，再由油管管接头根据油路需要加以连接。在液压油箱边缘处通常设置一外接管道的支架，以便使外接管道固定牢固，从而增加了刚性，又整齐美观。 液压站又称液压泵站，是独立的液压装置。它按逐级要求供油。并控制液压油流的方向、压力和流量，适用于主机与液压装置可分离的各种液压机械上。用户购后只要将液压站与主机上的执行机构（油缸或油马达）用油管相连，液压机械即可实现各种规定的动作和工作循环。液压站是由泵装置、集成块或阀组合、油箱、电气盒组合而成。各部件功能为：泵装置上装有电机和油泵，是液压站的动力源，将机械能转化为液压油的压力能。 集成块由液压阀及通道体组装而成。对液压油实行方向、压力和流量调节。 阀组合板式阀装在立板上，板后管连接，与集成块功能相同。 油箱板焊的半封闭容器，上还装有滤油网、空气滤清器等，用来储油、油的冷却及过滤。 电气盒分两种型式。一种设置外接引线的端子板；一种配置了全套控制电器。 液压站的工作原理：电机带动油泵转动，泵从油箱中吸油供油，将机械能转化为液压站的压力能，液压油通过集成块（或阀组合）实现了方向、压力、流量调节后经外接管路并至液压机械的油缸或油马达中，从而控制液动机方向的变换、力量的大小及速度的快慢，推动各种液压机械做功。 油箱的主要功能是储存油液，此外，还有散热（以控制调节油温）、阻止杂质进入、沉淀油中杂质及逸出渗入油液中的空气等功能。油箱结构设计中应注意的几个问题 (1）吸油管与回油管之间的距离要尽量远些，并采用多块隔板隔开，分成吸油区和回油区，隔板高度约为油面高度的3/4。 (2）卸下侧板和盖板便可清洗油箱内部和跟换滤油器。 (3）箱底板设计成倾斜的目的是便于放油和清洗，并在最低处设置放油塞。 (4）吸油管口离油箱底面应大于2倍油管外径，离油箱箱边距离应大于3倍油管外径。吸油管和回油管的管端应切成45度。 (5）油箱的有效容积在低压系统中取液压泵每分钟排油量的2-4倍，中压系统为5-7倍，高压系统为6-12倍。油箱容量如果太小，就会使油温上升。 图4.2液压站布置图4.31机械液压元件及管道的布置液压元件及管道的布置原则如下：（1）泵的安装位置主要考虑原动机与泵之间的动力传递，宜尽量靠近原动机。在阀类元件的安装布置中，行程阀的安装位置必须靠近运动部件；手动换向阀的安装位置必须靠近操作部位；换向阀之间应留有一定的距离，以便进行手动或拆装；压力表及其开关应布置在便于观察和调整的地方。（2）执行元件的布置要考虑外形尺寸、运动方式及动作范围大小。移动缸的中心线与负载作用力的中心线要同轴，否则引起侧向力，使密封件加速磨损，活塞杆弯曲。（3）系统中的滤油器、储能器、压力表流量计等辅助元件应能自由拆装而不影响其他元件；布置活接头时，应保证其拆装方便。（4）管道的布置要整齐，油管长度应尽量短，硬管应沿着主机外形壁面敷设；管道的直角转弯应尽量少，各平行与交叉的油管之间应有10mm以上的空隙；随工作部件一起运动的管道可采用软管、伸缩管或弹性管。安装软管要有一定的弯曲半径，不允许有拧扭现象，且应远离热源或安装隔热板。系统管路复杂时，可将其高压油管、低压油管、回油管和吸油管等分别涂上不同的颜色或编号加以区别，以便安装和维修。（5）主机各液压元件及管道的布置要均匀、便于装配、调整、维修和使用，并且要注意外观的整齐和美观10。本设计工作行程1000m,导轨高度800mm，液压站位于工段中间离导轨2000mm，经计算软管长度9000mm。4.4动力和运动参数4.4.1顶升截荇钢卷最大重量： G10.225t 顶升装置重量： G20.5t4.4.2 速度 节流阀调定顶升油缸上升额定速度为35mm/s节流阀调定顶升油缸下降额定速度为70mm/s4.4.3 工作行程 顶升油缸工作行程 Lmax=1750mm4.5工况分析4.5.1顶升油缸分析设计顶升油缸上升时,顶升油缸会把顶升立拉和钢卷同时顶起。4.5.1.1顶升油缸的受外负载：FF1+F2=22.5*1000*9.8+5*1000*9.8=269500N4.5.1.2上升时间S1 已知顶升油缸工作行程L1max=1750m上升额定速度为：V135m/秒 S1=L1max/V1=1750/35=50秒4.5.1.3各阶段外负载根据上述结果：可到出顶升油缸各工作阶段的受外负载：如表31所示 表4.1顶升油缸工作循环各阶段的外负载工作循环外负载F（N）外负载F（N）上升F=G2g49000顶起Fmax=F上269500下降F=G2g490004.5.2计算液压缸尺寸及工况4.5.2.1顶升油缸a ,缸内径D,活塞杆直径d的确定11由公式 （4-1） 可求得杆径D式中 F液压缸的受负载（N） P1液压缸设定工作压力（mpa） P2液压缸工作背压（mpa） Gcm液压缸机械效率一般=0.90.97 本设计中取g=0.9所以 = =209mm说明d/D电液压缸内径D与活塞直径d的关系可当工作压力P7mpa时可选d/D0.7电液压缸内径尺寸系列（GB2348-80）液压缸内劲标准值为D1=200mm所以活塞杆直径d1=D1*0.7=200*0.7=140mm由活塞杆直径系列（GB2348-80）可求得活塞杆直径标准值为d1=140mm4.5.2.2油缸各面积计算无杆面积 ： A1= （4-2）有杆面积 ： 活塞杆面积4.5.2.3计算油缸在工作循环中各阶段所需压力流量和功率：计算油缸在工作循环中各阶段所需压力流量和功率列于表中42中表4.2各工况所需压力流量和功率工况计算公式F0(N)液压缸P1(MPa)qv(l/mm)P(KW)上升49001.59109.9017.474顶起2695008.6109.90 94.544下降49003.011434.2 4.6液压缸主要尺寸确定4.6.1顶升油缸壁厚及外径计算12由前面计算可知顶升油缸内径D1=200mm活塞杆直径d1=140mm 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内筒中最薄处的厚度。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起重运输机械和工程机械的液压缸一般用无缝钢管材料太多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算： （4-3） 式中g液压缸壁厚（m） D液压缸内径（m） PY实验压力，一般取最大工作压力（1.251.5）倍MPa 缸筒材料的许用应力取=100-110mpa无缝钢管所以D外D128200225250mm4.6.2工作行程确定液压缸工作行程长度根据执行机构实际工作的最大行程来确定。所以顶升缸实际最大行程并参照液压缸活塞杆行程参数系列（GB2349-80）表可查得标准值为L1530mm。4.6.3缸盖厚度得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似计算：无孔时： （4-5）有孔时： 式中 t缸盖有效厚度（m） D2缸盖止口内径（m） d0缸盖孔得直径（m） 缸盖螺孔得孔竞选d032mm缸盖的螺栓孔的直径选择魏d0=32mm受拉螺栓的螺纹部分的强度条件为为 即：0.9287.4166 N/mm2 =360/1.5=240 N/mm2即： 符合设计要求顶升油缸缸盖厚度t： 取t1=0.05m =50mm4.6.4最小导向长度得确定当活塞杆全部外伸时从活塞支撑面中点到缸盖滑动支撑面中点得距离即为导向长度若导向长度过小，将使液压缸得初始饶度（间隙引起得饶度）增长影响液压缸得稳定性，因此设计时必须保证有一定得最小导向长度。对一般得液压缸，最小导向长度H应满足以下要求：式中L液压缸得最大行程 D液压缸得内径活塞得宽度B一般取B（0.61.0）D缸盖滑动支承面得长度L1根据液压缸内径D而定，本设计中取B=D。当D80m时 取L1=(0.6-1.0)d本设计中得L1=d为保证最小导向长度H若过分增大L1和B都是不适宜得，必要时可在缸盖与活塞之间增加一隔套K来增加H得值。隔套长度C由需要得最小导向长度H来定 即C=H1/2(L1+B)顶升油缸最小导向长度： 取H1190 活塞的宽带 隔套的长度 所以需要隔套长为20mm4.6.5缸体长度得确定液压缸缸体内部长度应等于活套得行程与活塞得宽度之和缸体外形长度还要考虑到两端端盖得厚度，一般液压缸缸体长度不应大于内径得2030倍。L总=L1+B1+C1+L+2L=530+200+20+140+280mm 4.6.6缸体与缸盖得连接形式顶升油缸，缸体与缸盖却采用法兰连接。这样结构简单，容易加工，便于装拆而且强度较大，能承受高压。4.6.7活塞杆与活塞连接结构顶升油缸由于压力高，负荷大，有振动，所以活塞杆与活塞的连接结构采用半环连接，这种结构特点是，结构简单装拆方便而且不易松动。4.6.8活塞杆导向部分的结构本设计的油缸采用导向套导向，这样结构特点为：导向套与活塞杆接触支承导向，磨损后便于更换导向套，也可用耐磨材料，盖与杆的密封常用Y形及V形密封装置，密封可靠适用于中高压液压缸，防尘方