设计说明书：薄板坯连铸连轧机组取样剪改进设计

第一章 绪论1.1连铸连轧生产技术发展概况1. 国外情况国外自20世纪50年代初钢的连铸技术获得成功以后，到50 年代中后期已经建立一些连铸连轧试验性机组进行探索。到60 年代后期，随着连铸技术的迅速发展，才出现工业性生产试验的连铸连轧机组。直到70年代中期以前，钢的连铸连轧技术基本上处于工业性试验研究和初步应用阶段。在这一阶段，由于连铸技术尚未成熟和推广应用，连铸连轧技术更不成熟，因此连铸连轧试验生产线作业率很低，但对连铸连轧工艺和设备技术进行了各种方案的广泛研究，例如：在线同步轧制，热装炉轧制，直接轧制，带液芯轧制等等。其中在线同步轧制是这一阶段进行试验研究的主要工艺组合方式。例如，1967年美国钢铁公司加里厂配置了7架轧机，以连铸-不切断轧制方式，轧制宽板坯；1970年美国钢铁公司南厂配置了8架轧机，以连铸-不切断轧制方式，轧制方坯等。美国、日本、德国、奥地利、加拿大、前苏联等国共建立了20余条试验生产线。但其中正式投产的不多，有的已经改造，有的目前情况不明。自70年代末和80年代初以来，在世界性能源危机的促进下，钢的连铸连轧技术开始进入快速发展阶段。在这一阶段，由于炼钢技术的提高，连铸技术的迅速发展和普遍推广应用，连铸坯的质量和温度要求 可以得到保证，为连铸连轧生产技术发展创造的有利条件；前一阶段的试验研究，使连铸连轧生产工艺日趋成熟，肯定了“连铸-切断-加热/补热-轧制”这种合理的工艺组合方式；接近成品断面铸坯的连铸，尤其为薄板坯连铸连轧生产技术迅速发展应用奠定了基础。例如70年代末美国纽柯公司达林顿厂和诺福克厂采用两流小方坯连铸机，感应加热炉和13架连轧机，实现了小型材的CC-DR生产工艺；1981年7月日本新日铁公司厂，首次实现了宽带钢的 CC-DR生产工艺，直轧率达70%。美国、日本、瑞典、意大利、德国、奥地利、加拿大、前苏联的主要经济发达国家都积极研究和应用连铸连轧技术，目前基本上已处于成熟发展和应用时期。其中日本各大钢铁公司大都采用了高温连铸连轧生产工艺，1983年日本全国连铸坯的平均 热装比达到58%左右，新日铁公司的平均热装比达到60%。2. 国内情况我国曾于20世纪60年代末和70年代初在重庆，上海建立过两套连铸-行星轧机轧制板带生产试验线，进行了连铸连轧技术的探索。轧出了的碳素钢板。80年代中期，在世界连铸技术发展的影响下，我国又开始了高温直接连接的连铸-连轧和薄带连续铸轧的试验研究。例如，80年代末，锡星钢铁公司建成“连铸坯直接热装轧制（CC-DHCR）窄带钢试验生产线”,沈阳钢厂建成”连铸坯直接轧制(CC-DR)小型材试验生产线”,皆取得了较好的结果。此外，我国宝山钢铁（集团）公司、武钢钢铁（集团）公司、鞍山钢铁（集团）公司等已经实现CC-HCR工艺进行工业性生产。目前，我国连铸坯热装和直接轧制技术的开发研究和推广应用正处于蓬勃兴起阶段。1.2薄板坯连铸连轧带钢生产技术薄板坯连铸连轧是20世纪80年代末开发成功的技术。自1989年美国纽柯克拉兹维莱钢厂世界第一套薄板坯连铸连轧CSP生产线投产以来，该项技术发展很快，至今已建成和在建的薄板坯连铸连轧生产线（含中厚板坯连铸连轧）已近30条，生产能力达4000万t以上，占热轧带钢总产量的11% 。薄板坯连铸连轧技术除SMS开发的CSP外还有其它的4种 类型。实践证明，它们具有三高（装备水平高、自动化水平高、劳动生产率高），三少（流程短工序少、布置紧凑占地少、环保好污染少）和三低（能耗低、投资低、成本低）等优点。和传统工艺相比，薄板坯连铸连轧工艺还具有如下特点：由于板坯厚度薄，它在结晶器内冷却器强度大，柱状晶短，铸太组织晶粒细化。直接轧制，取消了相变温度区的中间冷却，热轧变形在粗大奥氏体组织上直接进行，避免合金元素在板坯冷却过程中吸出，而使成品组织得到弥散硬化和获得更精细，更均匀的金相组织。均热工艺，辊底炉式均热炉保证了板坯在轧制过程中头尾温度的均匀和稳定，而使带钢全长的力学性能和厚度公差均匀一致。强力高压水除鳞，保证带钢表面质量。高精度动态液压压下厚度自动控制（HAGC）,板形和平直度自动控制（PCFC）,精确的宽度和温度自动控制使带钢几何尺寸精度到达最高水平。较高的轧制温度，进精轧的开轧温度一般控制在，比常规轧机进精轧高。因此，即使精轧机架数少，也能更易轧制超薄热轧带钢。由于薄板坯连铸连轧生产线的小时产量主要取决于连铸机的拉速和板坯宽度，因此轧制薄规格带钢不会像传统轧机那样受到很大影响。薄板坯连铸连轧上述特点使其在产品质量和薄规格轧制上具有较大优势。我国目前已有三套连铸连轧机。广州珠钢于1999年8月7日建成第一套，邯钢于1999年12月建成第二套，包钢在2001年底建成第三套薄板坯连铸连轧生产线。这三套均是“捆绑式”从德国SMS财团引进的CSP机型。唐钢，马鞍山钢铁公司，涟源钢铁公司的也开始筹建薄（中厚）板坯连铸连轧 。可以预见，薄板坯连铸连轧技术在我国必将有更大的发展，成为热轧宽带钢生产甚具竞争性的胜利军。产品品种规格及产量见表1-1表 产品品种规格及产量名 称珠 钢邯 钢包 钢带钢规格 厚度/mm带钢规格 宽度/mm钢卷外径 /mm约最大重量 /t 24.333.628单位宽度卷重/kg/mm182018连铸坯 年产量/万t80125.2200热轧钢卷年产量/万t79.2123198主要钢种如下：普碳素结构钢：Q195、Q235、SS490;优质碳素结构钢：08、08Al、SPHC、SPHD；低合金结构钢：16Mn；管线钢:；生产工艺过程简述1. 连铸工艺精炼跨吊车将盛有精炼钢水的钢包吊放到大包回转台转臂上，回转台顶部机械手将钢包盖盖在钢包上，而后会转臂升起并旋转将钢包转到连铸跨结晶器上方，连接好长水口，打开钢包滑动水口将钢水注入烘烤好的中间包内。当中间包内钢水升到预定高度后，开启中间包塞棒，按要求向结晶器注入钢水，结晶器内钢水高于浸入式水口钢流出口一定高度后，向钢液加入保护渣，而后自动开启结晶器振动装置及夹送辊进行拉坯。同时扇形段二冷段进入扇形段后，跟踪系统发出信号，扇形段内弧侧实施液芯压下，将铸坯从压到，铸坯头部经过扇形段继续垂直向下通过顶弯辊。顶弯辊动作将铸坯头部顶弯，使引锭杆与铸坯脱开。接着顶弯辊进一步将铸坯头部定顶弯到半径为3.25m 的圆弧线上，在弯曲辊，弧形导向段的导向下柱坯严弯曲半径进入拉矫机。矫直后的铸坯沿水平方向前进，坯头越过摆式剪后，摆式剪动作切下坯头，切头掉入切头箱内，钢坯继续向前进入均热炉内。2.辊底炉均热直通辊底炉起加热、均热、保温缓冲等作用。当连铸机铸出的连铸坯以铸速进入辊底炉并且在铸坯尾部完全通过加热段后，开始加速直达最大速度并通过传送段，摆渡段进入保温段与后续铸坯拉开距离，保证必要的缓冲时间。而后加热好的铸坯以轧机第一架咬入速度离开均热炉，进入轧机轧制。当来自第二流铸机的板坯以铸速进入2号炉且板坯尾部通过该炉加热段后，板坯开始加速，同样以最大速度通过传送段，直至本炉末端的摆渡段。待两个炉子摆渡段旋转复原后，该板坯前进至1号炉的保温段并以轧速进入轧机进行轧制。板坯入炉温度，板坯出炉温度，由计算机系统进行最佳化控制，确保沿长度和厚度方向上板坯出炉目标温度精度达到的要求。3.连轧工艺钢坯出炉后，输送辊道将薄板坯经事故剪送到高压水除鳞装置用高压水除去氧化铁皮及残余保护渣，然后进入精扎机组轧至成品厚度。邯钢因铸坯较厚，设置了一台不可逆式粗轧机将板坯轧至35厚送精轧机轧制。为了确保带钢精度，控制板形和平直度，精轧各机架均装备了CVC系统,WRB系统，AGC系统，PCFC系统及快速换辊装置和测量仪表。层流冷却装置按钢种，规格的不同将带钢根据相应的总轧温度按冷却制度冷却到卷曲温度。带钢进入三助卷辊地下卷曲机，被卷成一定直径的钢卷。卸卷小车将钢卷取下并传送到钢卷提升车上，经旋转到1号步进梁，2号步进梁，其中经过带钢检查站检查，称重，打捆，喷印作业。然后带卷被运送到带卷库存放或送到精整跨进行平整分卷。4.平整分卷机组用吊车将钢卷运送到钢卷准备站，拆除捆扎带，切头，用上料小车将钢卷运往开卷机开卷，并经夹送辊送入矫直机，平整机。经平整的带钢再分别通过切分剪切分。平整，切分后的带钢再由卷曲机卷成钢卷。而后，钢卷由钢卷小车从卷曲机上卸下，并被送到步进梁运输机上，进行称重，打捆，喷印。最后，吊车把钢卷卸到成品等待发货1.3 CSP 生产工艺的特点西马克公司开发出的CSP 工艺（Compact Strip Production ）,也可称为紧凑式热带生产工艺。CSP 工艺具有工艺流程短、生产简便且稳定，产品质量好、成本低，有很强的市场竞争力等一系列突出特点。第二章 斜刀片剪切机及其基本参数2.1斜刀片剪切机的概述斜刀片剪切机主要是剪切钢板。上切式斜刀片剪切机一般单独使用，或组成独立的剪切机组。为了减少剪切负荷，其中有一个刀片（通常是上刀片）布置成一定的倾斜角度。图2-1表示了上刀片布置成一定倾斜角时的剪切过程。由图2-1可见，轧件在斜刀片剪切机上剪切时，刀片与轧件接触面的长度，不等于轧件整个断面宽度，而仅仅是一条斜线BC。在稳定剪切阶段，此接触长度BC是一个常数。当刀片刚切入轧件时，刀片与轧件的接触长度是变化的，由零逐渐增大至BC值。在剪切即将结束时，其接触长度则由BC值逐渐减少零。由于刀片与轧件的接触长度BC远远小于轧件宽度，所以，斜刀片剪切机剪切面积小，使剪切力得以减小。显然，剪切力的大小与刀片倾斜角度有关。图2-1斜刀片剪切机剪切轧件简图2.2剪刃倾斜角 刀片的倾斜角愈大，剪切时剪切力愈小，但使刀片行程增大。最大允许倾斜角受钢板与刀片的摩擦条件的限制 ，当时，钢板就要从刀口中滑出而不能进行剪切。当很小时，在钢板剪切断面出现撕裂现象。综上所述由图2-2得可取刀片倾斜角。2.3剪刃行程剪刃行程可按下式计算式中图2-2刀片倾斜角与厚度h的关系图h 被剪切钢坯的最大断面高度，mm；5075是为了保证钢坯有一些翘头时，仍能通过剪切机的必要储备量，此时h=50mm;s 上下刀片的重叠量，取s=10mm;j 为了避免上刀片受钢坯的冲撞，而使压板低于上刀片的距离，取j=40mm;q 为了使轧件能顺利通过剪切机，下刀刃不被轧件磨损，使下刀刃低于托架的距离，取q=20mm;为刀片倾斜所引起的行程增加量； 则 图2-3刀片行程关系2.4剪刃长度斜刀片剪切机刀片长度L，则应比轧件最大宽度长。2.5剪切侧向间隙在时，取，当时时，取则刀片侧间隙。2.6剪切次数该取样剪每隔20分钟剪切次。2.7剪切力的计算可根据B.B诺沙里公式计算该取样剪所剪切的钢坯材料分别为低碳钢、高碳钢、耐候钢、16Mn.特例举各代表材料的，即被剪切钢板的强度极限和延伸率表2-1表2-1名称牌号（%）普通碳素钢A33734612527A54906081921优质碳素钢40569194559816普通低合金钢16Mn49064021合金结构钢20Cr8341040Cr9819综合比较以上数据取=640，=21%来计算剪切机的最大剪切力B.B诺沙里公式中，分别为被剪切钢板的强度极限和延伸率；z系数，实验研究表明，此系数与被前切部分的钢板宽度d，轧件材料延伸率以及刀片倾斜角等因素有关，即其变化规律如图2-4所示该剪切机的剪切宽度d为400mm或6000mm，则所以如图所示系数z取大值0.95图2-4系数Z 与的变化关系Y刀片相对侧间隙，即刀片侧间隙与钢板厚度h的比值图2-5压板与刀片侧间隙示意图X压板相对距离，即为压板中心离下刀片侧边缘距离c如图2-5所示,与钢板厚度h的比值，则978KN因冷剪时剪切力要比热剪时大,又考虑到刀刃变钝时剪切力会增大,再由于导轨的摩擦负载和液压缸的负载和密封系统的阻力的存在，所以估算液压缸执行元件的外负载为F=1000KN。2.8侧向力的计算由图2-6可知图2-6剪切时金属上的作用力P a=T d假定，在沿x面上河0.5z面上的单位压力均匀分布。则有所以因有压板，则令近似取2.9斜刀片剪切机结构图2-7采用液压缸同步的液压传动上切式斜刀片剪切机简图1-下刀台 2-上刀台 3-液压缸 4液压缸第三章 液压系统设计3.1 概述3.1.1液压系统的组成为实现某种规定的功能，由液压元件构成的组合，叫做液压回路。液压回路按给定的用途和要求组成的整体，叫做液压系统。液压系统按液流循环方式，有开式和闭式两种。1.液压系统的组成液压系统通常由三个功能部分和辅助装置组成，见表3-1。表3-1动力部分控制部分执行部分辅助部分液压泵用以将机械能转换成液体压力能；有时也将蓄能器作为紧急或辅助动力源。各类压力、流量、方向等控制阀用以实现对执行元件的运动速度，方向，作用力等的控制，也用于实现过载保护，程序控制等。液压缸、液压马达等用以将液体压力能转换成机械能。管道、蓄能器、过滤器、油箱、冷却器、加热器、压力表、流量计等。2液压系统的型式该液压系统采用开式液压系统特点：泵从油箱吸油输入管路，油完成工作后排回油箱，优点是结构简单，散热、澄清条件好，应用较普遍。缺点是油箱体积较大，空气与油液接触的机会多，容易渗入。3.1.2液压传动与控制的优缺点1.优点(1)同其它传动方式比较，传动功率相同，液压传动装置的重量轻，体积紧凑。(2)可实现无级变速，调速范围大。(3)运动件的惯性小，能够频繁迅速换向；传动工作平稳；系统容易实现缓冲吸震，并能自动防止过载。(4)与电气配合，容易实现动作和操作自动化；与微电子技术和计算机配合，能实现各种自动控制动作。(5)元件以基本上系列化，通用化和标准化，利于CAD技术的应用，提高工效，降低成本。2缺点(1)容易产生泄漏，污染环境。(2)因有泄漏和弹性变形大，不易做到精确的定比传动。(3)系统内混入空气，会引起爬行、噪声和振动。(4)使用的环境比机械传动小。(5)故障诊断与排除要求较高的技术。3.2 液压系统设计液压系统是液压设备的一个组成部分，它与主机的关系密切，两者的设计通常需要同时进行。其设计要求，一般必须从实际出发，重视调查研究，注意吸取国内外先进技术，力求做到设计出的系统重量轻、体积小、效率高、工作可靠、结构简单、操作和维护保养方便、经济性好。3.2.1确定液压执行元件该液压系统执行元件均采用液压缸。3.2.2液压系统主要参数的确定1.系统压力的初步确定液压系统工作压力的选择主要考虑如下因素：液压执行元件及其它液压元、辅助尺寸、重量、加工工艺性以及系统的可靠性和效率等。由主机类型根据手册初步确定液压系统工作压力为25.2液压缸面积的确定计算液压执行元件的主要参数即液压缸的有效面积液压执行元件的最大外负载执行元件的进出口压差，；液压缸的机械效率，一般可取=0.95所以3液压缸流量的确定计算液压执行元件所需最大流量 通常根据液压缸的最大流速来计算所需最大流量液压缸实际有效面积液压缸最大速度即剪切速度，一般可取令则3.2.3拟定液压系统图1液压传动系统运动分析该取样剪主要完成三个基本动作：剪切机倾翻、压板压下、剪切。2液压回路的选择剪切机倾翻该动作主要是为了完成开卷吃料，由两个液压缸控制，因此综合考虑选用双向节流同步回路，如图3-1所示该回路是通过调速阀和单向阀组成的桥式回路实现两缸的同步动作。该回路结构较复杂，运动速度可调，且往返速度相等，符合剪切机倾翻的要求。图3-1 倾翻动作同步回路 压板压下主要是压平向上翘起的板料头，并保证在剪切时阻止板料向上跳动，所以选用两个液控单向阀的锁紧回路，控制单个液压缸实现以上要求，其回路如图3-2所示此回路的控制精度只受液压缸泄漏和油液压缩性的影响。使用液控单向阀的锁紧回路 和保压回路其换向阀的中位机能不宜采用O型，而应采用H 型或Y型机能换向阀，以便在中位时，液控单向阀的控制压力能立即释放，单向阀立即关闭活塞停止。该回路锁紧可靠、持久，经得起负载变化的干扰。剪切该动作是完成板料的剪切。最大剪切力为978KN ，采用两个液压缸同步动作控制上刀架进行剪切，剪切过程中有偏载。因此采用两个比例调速阀的同步回路，如图3-3所示。该回路用比例调速阀各自装在由单向阀组成的桥式节流油路中，分别控制两个液压缸的运动。当两个活塞运动出现位置误差时，检测装置就会发出信号，调节比例调速阀的开度 ，调节速度使其同步。因此满足剪切要求。图3-2 压下动作同步回路图3-3 剪切动作同步回路 3.2.4液压系统的合成在选定了满足系统主要要求的各液压回路之后，再配上一些测压，控温之类的辅助（元件）回路，即可将它们组成一个完整的液压系统。因此液压系统原理图为:其液压系统动作循环如表3-2所示动作名称电磁铁状态换向阀位置液压缸状态DT1DT2DT3DT3DT4DT5阀9阀10阀11缸20缸21缸22剪切机翻转 右位中位中位不动不动开卷吃料中位中位中位停止不动不动剪切机复位左位中位中位不动不动压板压下中位中位中位停止不动压下油缸保压剪切中位左位中位不动停止主油缸复位中位右位中位不动停止压下油缸复位中位中位右位不动停止停止动作中位中位中位不动不动不动3.2.5液压元件的选择和设计1.液压缸的选择剪切液压缸自行设计倾翻液压缸均选用型号为 压下液压缸选用 三类液压缸均采用尾部单耳环安装方式2液压泵和电动机的选择泵的流量计算式中液压泵的流量同时动作执行元件的瞬时流量K系统泄漏系数，一般取（大流量取小值，小流量取大值）；则图3-4液压系统原理图液压泵的选择根据算出的流量和系统的工作压力选择液压泵。选择时，泵的额定流量应与计算所需流量相当，不要超过太多。但泵的额定压力可以比系统的工作压力高25%，或更高些。根据计算出的泵的额定流量；系统的最高工作压力为 可选用型斜轴式轴向柱赛泵。泵的额定压力为35，排量为160，转速为，驱动功率为，液压泵的效率为0.95，重量为。该泵为北京华德液压泵分公司制造。由得该泵的额定流量为所以选用型斜轴式轴向柱赛泵4台，3台工作，1台备用。 满足要求在泵的规格表格中，一般同时给出额定工况（额定压力、转速、排量或流量）下泵的驱动功率，可按此直接选择电动机。3液压阀的选择a. 计算各执行机构的压力和耗油量 剪切缸的计算由前可知 , 倾翻缸的计算因液压缸选用型所以活塞直径为0.125 m,活塞杆直径为0.07m.令液压缸的运动速度为则液压缸工作所需最大流量为 压下缸计算该液压缸选用 型故活塞直径为0.063m，活塞杆直径为0.045m.令液压缸的运动速度为则液压缸工作所需最大流量为计算结果如表3-2所示序号名称数量活塞直径/mm活塞杆直径/mm最大流量L/min1剪切缸22501402292倾翻缸212570363压下缸2634528b. 选择液压阀根据液压原理图和各执行元件所需最大流量选取，如图3-5所示：图3-51） 换向阀9的选择通过阀9的流量为72，压力2，所以选用最高工作压力为35,额定流量为80的电磁换向阀,型号为4WE6E50B型号意义:4个工作油口的电磁换向阀，公称通径为6滑阀中位技能为O型，50系列，北京华德制造。2） 换向阀10的选择通过阀9的流量为458，压力28，所以选用最高工作压力为35,额定流量为600的电磁换向阀,型号为WEH25E20B型号意义:电液换向阀，公称通径为25，滑阀中位技能为O型，20系列，北京华德制造。3） 换向阀9的选择通过阀9的流量为28，压力2，所以选用最高工作压力为35,额定流量为80的电磁换向阀,型号为4WE6J50B型号意义:4个工作油口的电磁换向阀，公称通径为6滑阀中位技能为Y型，50系列，北京华德制造。4) 其它液压阀按上述方法选择如下：先导式溢流阀6 型号：DBW30A15X-31.5插装式溢流阀7 型号：插装阀 LC32DB20E6XB 控制盖板 LFA32DB1-6XB液控单向阀12 型号：SV10PB1-30-2液控单向阀13 型号：SV30PB1-40B单向调速阀14 型号：AQF310B 单向阀 型号：S20P1 比例调速阀 型号：DYBQ- G32 3.2.6辅助元件的选择1.过滤器(1).过滤器的安装与应用过滤器是液压系统中重要文件。它可以清除液压油中的污染物，保持油液的清洁度，确保系统工作的可靠性。此系统采用两种安装方式：1)装在液压泵的吸油管路上主要是保护液压泵。要求通油能力大（为泵流量的两倍以上 ），阻力小（不超过）。一般多用粗过滤器（网式或线隙式）。如图3-6(a)所示：图3-6 (a) (b) 2)装在压油管路上保护除液压泵以外的其它的液压元件。要求滤芯及壳体耐高压，装在溢流阀之后如图3-6(b)所示，安全阀的开启压力应略低于过滤器的最大允许压力差。过滤器允许有较大的压力降（不超过0.35）.(2)过滤器的计算过滤器的工作能力，取决于滤芯的有效面积，滤芯本身的性能，油的粘度与温度，过滤前后的压差以及油中固体颗粒的含量。过滤器的出入口的压差越大，阻力越小时，过滤器的出油能力越大。油液流经滤芯的速度越低，表面压力越小，则过滤精度越高。应尽可能选择液压阻力小的滤芯，以延长滤芯的滤清周期。(3)过滤器的选择选择过滤器的基本要求过滤精度应满足液压系统的要求；1)具有足够大的过滤能力，压力损失小；2)滤芯及外壳应有足够的强度，不至因油压过高而被损坏；3)有良好的抗腐蚀性，不会对油液造成化学的或机械的污染；4)在规定的工作温度下，能保持性能稳定，有足够的耐久性；5)清洗维护方便，更换滤芯容易；6)结构尽量简单，紧凑；7)价格低廉所以综合考虑选用四个型，两个型过滤器。型过滤器其原始压力损失为0.01，型号代表意义为：管路吸油过滤器，公称通径为50，公称流量为250，过滤精度为80，带有zs-1型电法讯器。图形符号如图3-7(a)所示：型过滤器其原始压力损失为0.07，型号代表意义为：管路吸油过滤器，使用压力为32，公称流量为660，过滤精度为10，带有型电法讯器。图形符号如图3-7(b)所示：图3-7 (a) (b) 3.2.7液压管路及其连接该液压系统的管路包括吸油管路，压油管路，和回油管路用来实现压力能的传递，还有泄油管路，控制管和旁通管路。管路材料采用15号冷拔无缝钢管，该钢管的尺寸准确，质地均匀，强度高，可焊性好。1油管尺寸的确定(1)油管的内径油管的内径取决于管路的种类及管内的流速，油管内径由下式确定：式中流经油管的流量，；油管内的允许流速，。1)吸油管内径的确定通过此管的最大流量为229，取流速值为2)压油管内径的确定管路从泵的压油口到换向阀的进油口通过此管路的最大流量为458，流速值为单向调速阀到液压缸通过此管路的最大流量为36，流速值为。单向阀到液压缸通过此管路的最大流量为229，流速值为液控单向阀到液压缸通过此管路的最大流量为28，流速值为电液换向阀到液压缸通过此管路的最大流量为458，流速值为3)回油管内径的确定背压阀到油箱通过此管路的最大流量为458，流速值为换向阀9到油箱通过此管路的最大流量为72，流速值为换向阀11到油箱通过此管路的最大流量为28，流速值为(2)油管壁厚的确定油管的壁厚按下式计算式中油管的壁厚油管内的液体的最大压力 油管的内径材料的许用应力 对于钢管，当时，n=8;当时，n=4.有手册得，则1)吸油管壁厚的确定管内液体的最大压力，由手册得选外径73，壁厚6.5的钢管。2)压油管壁厚的确定泵的压油口到换向阀管内液体的最大压力，由手册得选外径65，壁厚6的钢管。单向调速阀到液压缸管内液体的最大压力由手册得选外径18，壁厚1的钢管。单向阀到液压缸管内液体的最大压力由手册得选外径45，壁厚4的钢管。液控单向阀到液压缸管内液体的最大压力，由手册得选外径16，壁厚1的钢管。电液换向阀到液压缸管内液体的最大压力，由手册得选外径63，壁厚6的钢管。3)回油管的壁厚的确定背压阀到油箱管内液体的最大压力由手册得选外径53，壁厚1.4的钢管。换向阀9到油箱管内液体的最大压力由手册得选外径25，壁厚1的钢管。换向阀11到油箱管内液体的最大压力由手册得选外径22，壁厚1的钢管。(3)管道内液体实际流速的确定根据计算1)吸油管路液体流速的确定油管实际内径为=73-=则管内实际流速为2)压油管路液体流速的确定管路从泵的压油口到换向阀的进油口油管实际内径为则管内液体的实际流速为单向调速阀到液压缸油管实际内径为则管内液体的实际流速为单向阀到液压缸油管实际内径为则管内液体的实际流速为液控单向阀到液压缸油管实际内径为则管内液体的实际流速为电液换向阀到液压缸油管实际内径为则管内液体的实际流速为3)回油管液体流速的确定背压阀到油箱油管实际内径为则管内液体的实际流速为换向阀9到油箱油管实际内径为则管内液体的实际流速为换向阀11到油箱油管实际内径为则管内液体的实际流速为2管接头的选择选用端面密封式焊接管接头其利用接管与管子焊接，接头体和接管之间用O型密封圈端面密封。结构简单，密封性好，对管子尺寸精度要求不高，但要求焊接质量高，装拆不变。工作压力可达31.5，工作温度为，适用于油为介质的的管路系统。根据前面已经算出的油管外径分别选用以下系列管接头：1.管子外径，螺纹的焊接管接式端直通管接头：管接头 2. 管子外径，螺纹的焊接管接式端直通管接头：管接头 3. 管子外径，螺纹的焊接管接式端直通管接头：管接头 4. 管子外径，螺纹的焊接管接式端直通管接头：管接头 5.管子外径，螺纹的焊接管接式端直通管接头：管接头 应用无缝钢管的材料为15号钢，精度为普通级生产厂：焦作市路通液压附件有限公司(原焦作市液压附件厂)3.2.8液压油路板的结构与设计1.液压油路板的结构液压油路板一般用灰铸铁来制造，要求材料致密，无缩孔疏松等缺陷。液压油路板的结构如图3-8所示，液压油路板正面用螺钉固定液压元件，表面粗糙度值为，侧面连接压力油管（P）回油管（T）和工作油管(A B)等。油管与液压油路板通过管接头用米制细牙螺纹连接。液压元件之间通过液压油路板内部的孔道连接。除正面外，其它加工表面和孔道的表面粗糙度为。此外液压油路板的安装固定也是重要的。油路板采用框架固定，要求安装维修和检测方便。它安装固定在液压泵站上，安装方式见图3-9所示图3-9油路板的安装方式 1-油路板 2-连接件2.液压油路板的设计分析液压系统，确定油路板数目该液压系统较复杂，液压元件较多，为避免液压油路板上孔道过长，给加工制造带来困难，采用4 块液压油路板，每块油路板上安装4个液压元件。下面仅就其中1块阀板进行设计。板的外形尺寸为，板上安装5个液压阀：一个三位四通电磁换向阀，四个单向调速阀 ，其规格见表制作液压元件样板根据产品样本，对照实物绘制液压元件顶视图轮廓尺寸，虚线绘出液压元件底面各油口位置尺寸，依照轮廓线剪下来，便是液压元件样板。若样本中提供的是液压元件的俯视图，作样板时应把产品样本中的图翻转。液压元件的布局绘出液压油路板的平面尺寸，把制作好的液压元件样板放在液压油路板上进行布局，此时要注意：1） 液压阀阀芯应处于水平方向，防止阀芯自重影响液压阀的灵敏度，特别是换向阀一定要水平布置。2） 与液压油路板上主液压油路相通的液压元件，其相应油口应尽量沿同一坐标轴线布置，以减少加工孔道。3） 液压阀之间的距离应大于，换向阀上的电磁铁，压力阀的先导阀可适当伸到液压油路板的轮廓线外，以减小油路板的尺寸。确定油孔的位置与尺寸液压油路板正面用来安装液压元件，表面粗糙度值为。上面布置有液压元件固定螺孔，油路板固定孔和液压元件的油孔。液压油路板的侧面，设计有与执行元件连接的油孔（A B）,与液压泵连接的压力油孔（P）以及与液压油箱连接的回油口（T）。此类油孔均加工成米制细牙螺纹孔。液压油路板内部孔道分二层布置：第一层：距液压油路板正面约18，第二层：距液压油路板正面约46.5，距第一层约28.5布置因此液压油路板的总厚度为70.5。绘制液压油路板零件图液压油路板结构较复杂，用多个视图表达，主视图表示液压元件安装固定的位置，液压元件进出油口位置和大小，以液压油路板两条棱为坐标轴绘出。液压元件规格一旦确定，安装螺孔和油口的尺寸亦定。后视图表示各油管接头的位置尺寸。液压油路板水平剖视图有2个，即每层孔道一个剖面。垂直剖视图有4个。3.2.9液压工作介质的选择1.液压工作介质品种的选择液压系统所处的环境：液压设备是在室内作业，周围有高温热源，环境要求保持清洁，防止污染液压系统的工况系统采用轴向柱塞泵，最大工作压力为21 。设备要求动作平稳，并保持两液压缸同步。由以上分析根据手册选用液压工作介质为L-HFB型，本产品为油包水型乳化液，常含油60%以上，其余为水和添加剂，低温性差，适用于冶金等行业的中高压，高温和易燃场合的液压系统。使用温度为。2.液压工作介质粘度的选择意义：对多数液压工作介质来说，粘度选择就是介质牌号的选择。粘度选择适当，不仅可提高液压工作系统的效率，灵敏度和可靠性，还可以减少温升，降低磨损，从而延长液压系统元件的使用寿命；选择依据 液压系统的元件中，液压泵的载荷最重，所以，介质年度的选择，通常是以满足液压泵的要求来确定的；修正 对执行机构运动速度较高的系统，工作介质的粘度要适当小些，以提高动作的灵敏度，减少流动阻力和系统的发热。由手册选用在工作下的工作介质的运动粘度为，粘度等级为22。3.2.10油箱1.油箱的用途与分类油箱在系统中的功能，主要是储油和散热，也起着分离油液中的气体及沉淀物的作用。根据系统的具体条件，合理选用油箱的容积，形式和附件，以使油箱充分发挥作用。油箱有开式和闭式两种。（1） 开式油箱开式油箱应用广泛。箱内液面与大气相通。为防止油液被大气污染，在油箱顶部设置空气滤清器，并兼作注油口作用。（2） 闭式油箱闭式油箱一般指箱内液面不直接与大气连通，而将通气孔与具有一定压力的惰性气体连接，充气压力可达。油箱的形状一般采用矩形，而容量大于2的油箱采用圆筒形机构比较合理，设备重量轻，油箱内部压力可达2.油箱的构造与设计要点（1） 箱必须有足够大的容量，以保证系统工作时能够保持一定的液位高度；为满足散热要求，对于管路比较长的系统，还应考虑停车维修时能容纳油液自由流回油箱时的容量；在油箱容积不能增大而又不能满足散热要求时，需要设冷却装置。（2） 置过滤器。油箱的回油口一般都设置系统所要求的过滤精度的回油过滤器，以保持返回油箱的油液具有允许的污染的等级。油箱的排油口（即泵的吸口）为了防止意外落入油箱中的污染物，有时也装设吸油网式过滤器。由于这种过滤器侵入油箱的深处，不好清理，因此即使设置，过滤网目也是很低的，一般为60目以下。（3） 设置油箱主要油口。油箱的排油口和回油口之间的距离应尽可能远些，管口都应插入最低油面之下，以免发生吸空和回油冲溅产生气泡。管口制成的斜角，以增大吸油及出油的截面，使油液流动时速度变化不致过大，管口应面向箱壁，吸油管离箱底距离（D为管径），距箱边 不小于3D 。回油管离箱底距离。（4） 设置隔板将吸，回油管隔开，使液流循环，油液中的气泡与杂质分离和沉淀。隔板结构有溢流式标准型，回流式及溢流式等几种。另外还可根据需要在隔板上安置滤网。（5） 在开式油箱上部的通气孔上必须配置空气滤清器。兼作注油口用。油箱的注油口一般不从油桶中将油液直接注入油箱，而是经过滤车从注油口注入，这样可以保证注入油箱中的油液具有一定的污染等级。（6） 放油口要设置在油箱底部最低的位置，使换油时油液和污物能顺利地从放油孔流出。在设计油箱时，从结构上应考虑清洗换油的方便，设置清洗孔，以便于油箱内沉淀物的定期清理。（7） 当液压泵和电动机安装在油箱盖板上时，必须设置安装板。安装板在油箱盖板上通过螺栓加以固定。（8） 为了能够观察向油箱注油的液位上升情况和在系统过程中看见液位高度，必须设置液位计。（9） 为了防止油液可能落在地面上，可在油箱下部或上盖附近四周设置油盘。油箱必须有排油口，以便于油盘的情节。油箱的内壁应进行喷砂处理，以清除焊渣和铁锈。待灰砂清理干净之后，按不同工作介质进行处理或者涂层。对于矿物油，常采用磷化处理。对于高水基或水，乙二醇等介质，则应采用与介质相容的涂料进行涂刷，以防油漆剥落污染油液。3.油箱容积的确定油箱容积的确定是设计油箱的关键。油箱容积应能保证当系统有大量供油而无回油时，最低液面应在吸油过滤器上，保证不会吸入空气；当系统有大量回油而无供油时，或系统停止运转油液返回油箱时，油液不致溢出。按使用情况初步确定油箱容量初始设计时，可依据使用情况，按下面经验公式确定油箱容积。V=式中V油箱的有效容积液压泵的流量经验系数由手册得取10，则V3.2.11液压系统的发热和温升计算液压系统工作时，除执行元件驱动外载荷输出的有效功率外，其余功率全部以热的形式损失掉了。其中包括液流的沿程压力损失，各部件的机械损失和容积损失等。这些损失的能量都转变为热能，使油液温度升高，从而使油液的物理性能发生变化，影响液压系统的正常工作。如油温的升高会引起油液粘度降低或零件间隙增大，造成容积损失的增加，还会使热膨胀系数不同的运动副之间的间隙变小而卡死，失去工作能力。1.液压系统发热功率计算方法各部位的发热功率液压泵的发热功率 式中液压泵的输入功率液压泵的效率，由手册查得=0.9则液压执行元件的发热功率式中执行元件的有效功率执行元件的效率，液压缸的效率一般按0.95计算液压缸的有效功按 计算则阀孔的损失发热功率式中对溢流阀而言，为其调整压力；对其它阀，应为液流通过该阀的压力降流经液压阀的流量流经卸和溢流阀流经比例调速阀流经背压阀流经单向阀则管路及其它损失所产生的发热功率可按如下经验公式计算2.系统的总发热功率系统的总发热功率，为上述各部分发热量之和，即3.3液压缸主要参数及尺寸的确定1. 液压缸直径（内径）按推力（即最大外负载）计算缸筒内径D(mm)即式中F液压缸最大推理，NP液压缸油液的有效压力（），当无背压时，p为系统的工作压力；当有背压时，p为系统的工作压力与背压之差；此时p定为25。j所采用的液压缸数目，j=2;液压缸的机械效率，一般取=0.95。由液压缸内径系列参数表确定液压缸内径D=180由得液压缸最大工作压力为：2. 液压缸臂厚的计算确定液压缸直径后，即可确定液压缸壁厚或外径。液压缸壁厚一般按薄壁筒公式计算即式中 缸体材料的许用应力，；许用应力可按下式计算 式中 缸体材料的强度极限，；缸筒采用45号钢，故安全系数，一般取查手册得取=20，所以液压缸的外径为220。3. 活塞杆直径的确定活塞杆直径的计算该液压缸为双作用单边活塞杆液压缸，其活塞杆直径d可根据往复运动速比（即面积比）来确定：速比，根据液压缸最高工作压力按手册先选取=2由手册活塞杆系列参数表得当D=180时， d=125按强度条件校核活塞杆直径当活塞杆长度时，应按强度条件校核活塞杆直径d()式中F活塞杆推力（N）,活塞杆材料的许用应力 式中材料的屈服极限，该活塞杆选用材料为35号钢，故屈服安全系数，一般取。则d,所以活塞杆直径符合要求4. 活塞长度的确定 根据密封装置型式来选用活塞结构型式，该液压缸的密封选用Y型密封圈和活塞环进行密封，故选用整体型密封。活塞长度一般取B=,故取B=125最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面中点到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度H，导向长度过小，将使液压缸的初始扰度（由间隙引起的扰度）增大，影响液压缸的稳定性。则所以取H=120导向套滑动面的确定当D80时，取所以取A=1005. 后端盖的设计缸盖的材料选用35号钢技术要求a. 与缸筒内径配合的直径采用h8，与活塞杆上的缓冲柱赛配合的直径采用H9 ，与活塞杆密封圈外径配合的直径采用H9，这三个尺寸的圆度和圆柱度误差不大于各自直径公差的一半，三个直径的同轴度误差不大于0.03b. 与缸筒接触面的端面和与活塞接触的端面对轴线的垂直度误差在直径100以上不打鱼0.04。c. 导向孔的表面粗糙度应不超过。缸筒底部厚度设计缸筒底部为平面时，其厚度可以按照四周嵌住的圆盘强度公式进行近似的计算，图3-10 缸筒底部厚度 缸筒头部法兰厚度式中计算厚度外直径，取=130mm;令缸筒壁厚的验算对最终采用的缸筒壁厚应做四方面的验算额定工作压力应低于一定的极限值，以保证工作安全缸筒发生安全朔性变形的压力同时额定工作压力也应与完全朔性变形压力有一定的比例范围，以避免朔性变形的发生所以取额定压力验算缸筒的爆裂压力缸筒耐压试验压力验算缸筒径向变形变形量不应超过密封圈的允许范围式中E缸筒材料的弹性模数6. 螺钉直径的确定该液压缸采用法兰连接，前后端盖各用16个螺钉材料用35 号钢，采用内六角圆柱头螺钉由螺栓危险截面的拉伸强度条件确定螺钉直径活塞杆最大推力为则每个螺钉的受力为缸盖与缸筒的连接有紧密性要求故剩余预紧力为则螺钉总拉力为由得，根据选用材料又因要求控制预紧力所以要求s=2则由手册可得螺钉规格为M 207. 缸筒头部法兰厚度的计算如不考虑螺孔，则厚度公式为P法兰在缸筒最大内压力下所承受的轴向力为1000KN法兰外圆半径，m;b设定为法兰材料的许用应力，所以取8. 液压缸进出油口尺寸的确定液压缸的进出油口可布置在端盖或缸筒上，进出油口的流速不应大于该液压缸油口的连接形式为法兰连接。进油口（即无杆腔）尺寸的确定由前面可知，液压缸进给时最大流量为根据手册选用如图3-11(a)所示的方形法兰连接图3-11 (a)ISO 6164 方形法兰 (b)ISO 6164 方形法兰则通过油口处的流速为，满足要求。出油口（即油杆腔）尺寸的确定根据手册选用如图3-10(b)所示的方形法兰连接，满足要求。9.密封件的选择O形密封圈是由耐油橡胶制成，具有结构简单，密封性能良好，摩擦力小，沟槽尺寸小且易制造等优点。Y形密封圈主要用于往复运动的密封。根据截面长宽比例的不同，可分为宽断面和窄断面两种形式。活塞密封采用1个Y形密封圈和4个活塞环的密封形式活塞密封腔体用Y形橡胶密封圈的规格活塞环 材料为纤维增强酚醛树脂掺石墨活塞环厚度为4mm, 宽度20mm 4个 活塞杆密封采用1个防尘圈，1个Y形密封圈，1个O形密封圈和5个活塞环的密封形式。活塞杆密封腔体用Y形橡胶密封圈的规格安装于B型密封腔体内的FB型防尘圈O形密封圈：O形圈 1个。活塞环 材料为纤维