带钢导向台的设计

1、摘要 平整机用来在常温下，将冷轧并经退火后的钢卷，通过平整改善带钢机械性能，改善板型，消除屈服平台和调整带钢表面粗糙度，以获得符合要求的钢卷。钢卷的平整过程有以下几个步骤。开卷机将待平整的带钢卷开卷，经由喂料导板引导穿带进入入口张力辊组，经过轧辊平整后，由出口张力S辊穿出，再经由出口导板台引导进入卷取机。在这几个动作中，为了满足不同厚度带钢的平整需求，导板台需有多个工作位置。因此导向台作为平整机设备中的重要环节，其工作稳定性、可靠性直接影响整条机组的工作效率。 本文根据导向台的工作原理及相关各设备的位置尺寸，设计出带钢导向台的结构尺寸。首先对导向台的传动方案进行选择，然后设计导向台上各部件的结

2、构尺寸，最后对设计出的各结构进行强度和可行性校核。关键词： 平整机； 导向台； 结构设计Abstract Temper mill used at room temperature which correct the cold rolled annealed and steel rolls property ,improve the plate type,eliminate the yield patform and adjust the strip surface roughness by flat strip steel mechanical, so that the strip steel

3、 can meet the requirements. Steel coil leveling peocess has the following several steps: uncoiler will stay flat strip uncoiling, then the flat strip will be guided by feeding guide wear into the entrance to the tension roll group. After roll formed, the flat strip will roll out through exports tens

4、ion S. At last it will be guided into the reel through the exit guider. In this a few actions, in order to meet the demand of different thickness of strip be flated, guide plate need to have multiple work position. So, guide platform as an important link of temper mill equipment, its working stabili

5、ty and reliability will affect the work efficiency of the whole unit directly. According to the guide of machine working principle and various equipment of the related position dimensions, design the strip steel guide table structure size. First, choose the guide platform transmission scheme, then,

6、design the structure size of each member of the oriented stage .Finally, check the structure strength and feasibility.Key words: Temper mill; Guide plate; Structural design目 录1 绪论11.1 选题背景11.2 选题的意义和目的12 带钢导向台的工作原理及传动方案的选择32.1原理介绍32.1.1 带钢导向台的作用32.1.2 带钢导向台的动作32.2 传动方案的选择42.2.1 传动分析42.2.2 机械传动分析52.2

7、.3 液压传动分析72.2.4 机械传动与液压传动的比较83导向台主要零件设计计算93.11450mm单机架四辊平整机组技术规格93.2伸出板的设计计算103.3导板的设计113.3.1导板的分类113.3.2 A类导板的结构设计123.3.3 B类导板的结构设计133.3.4 C类导板的结构设计133.4挡料台的设计143.5伸出板与挡料台连接滑板的设计143.6液压缸1（驱动伸出板伸缩运动）的设计153.6.1液压缸设计的一般原则153.6.2 液压缸的作用163.6.3液压缸的结构设计163.6.4液压缸负载力分析和计算173.6.5液压缸的液压力计算和工作压力的选择193.6.6液压缸

8、综合结构参数及安全系数的选择193.6.7缸筒设计与计算203.6.8缸筒壁厚的验算213.6.9活塞杆强度及稳定性校核223.7导向轨和横梁的设计223.7.1导向轨的设计223.7.2横梁的设计243.8下转台的设计253.9轴的结构设计264结束语28参考文献29致谢3030 / 34文档可自由编辑打印1 绪论1.1 选题背景改革开放以来，特别是进入21世纪以来，中国钢铁工业飞速发展，为中国社会进步和经济腾飞做出了巨大贡献。作为钢铁工业的关键成材工序，轧钢行业在引进、消化、吸收的基础上，开展集成创新和自主穿心，在轧制工艺技术进步、装备和自动化系统研制和引领未来钢铁材料的开发方面实现跨越式

9、发展，为中国钢铁工业的可持续发展做出了突出贡献。经过改革开放以来的持续发展，中国已经建设了一大批具有国际先进水平的轧钢生产线，比较全面的掌握了国际上最先进的轧制技术，具备了轧钢先进设备的开发、设计、制造能力，一大批国民经济急需、具有国际先进水平的钢材产品源源不断的供应国民各部门，为中国经济与社会发展、人民幸福安康提供了重要的基础原材料。 轧钢生产的主要产品为建筑、造船、汽车、石油、化工、国防、矿山等专用钢材。目前，我国轧钢生产的钢材品种主要有薄钢板、硅钢片、钢带、无缝钢管、焊接钢管、铁道用钢、普通大型材、普通中型材、普通小型材、优质型材、冷弯型钢、线材、特厚钢板、中厚钢板等。轧钢生产的产品按钢

10、材断面形状分为：钢板、钢管和型钢。型钢是一种应用范围广泛的钢材。我国型钢产量占钢材总产量的25%30%。型钢按用途分为：普通型钢和专用型钢。从断面形状又可分为异型断面型钢和简单断面型钢。从生产方式的角度又可分为焊接型钢、弯曲型钢和轧制型钢。板带材也是一种广泛应用的钢材，我国的板带材产量占钢材总产量的45%55%。板带钢按应用领域分为建筑板、桥板、船板、汽车板、电工钢板、机械用板等。按照轧制温度的不同又可以分为热轧板带和冷轧板带。钢板按厚度分为：中厚板、薄板和箔材。推进我国钢铁行业的发展，是我们当代大学生特别是我们机械专业的大学生义不容辞的责任，对于即将进入钢铁行业的我们，学习轧钢机械的相关技术

11、，了解相关原理、工作性能，是我们必备的基础知识。1.2 选题的意义和目的 带钢是钢铁材料中的重要产品，在国民经济中的应用十分广泛。根据板带材用途的不同，对其提出的技术要求也各不一样，基于其相似的外形和使用条件，其有以下技术要求：1）尺寸精度要高，尺寸精度主要是厚度精度，因为它不仅影响到使用性能及连续自动冲压后步工序，而且在生产中难度最大，厚度偏差对节约金属影响很大，板带钢由于B/H很大，厚度一般很小，厚度的微小变化将引起使用性能和金属消耗的巨大波动，故在板带钢生产中一般都应力争高精度轧制；2）板型要好，对普通中厚板，其每米长度上的瓢曲度不得大于15mm，板带越薄，其不均匀变形的敏感性越大，保持

12、良好的板型困难也就越大。板型的不良来源于变形的不均，而变形的不均又往往与厚度精度也有着直接的关系；3）表面质量要好，无论是厚板或薄板表面皆不得有气泡、结疤、拉裂、刮伤、折叠、裂缝、夹杂和压入氧化铁皮，这些缺陷不仅损害外观，而且破坏产品性能，成为应力集中的薄弱环节；4）性能要好，主要包括机械性能、工艺性能和某些钢板的特殊物理或化学性能，重要用途的钢板要求有较好的综合性能，除了要有良好的工艺性能，还要求保证一定的化学成分，保证良好的焊接性能、常温或低温的冲击韧性，或一定的冲压性能、一定的晶粒组织及各向组织的均匀性等等。在冷轧薄板生产工艺中，平整机是重要的冷轧机械设备。平整机用来在常温状态下，将经过

13、冷轧并退火后的钢卷，通过平整改善带钢机械性能、带钢板形、消除带钢屈服平台、调整带钢表面粗糙度，获得符合要求的钢卷。冷轧低碳钢薄板，在退火后进行单向拉伸试验时，应力-应变曲线上存在着屈服平台，这种屈服平台在再加工成型时往往产生滑移线，使冲压成型能力下降，无法再加工。因此冷轧退火后的低碳薄钢板必须经过平整来消除屈服平台，改善薄板的冲压成型的能力。带钢出口导向台是平整机设备中非常重要的一个环节，用于将从轧辊轧制完成的带钢顺利引导进入卷取机。由于平整机需要轧制不同厚度的带钢，因此对带钢导向台也有多动作的要求，以满足对不同厚度带钢的引导。随着钢铁工业的不断发展，国际和国内对钢铁产品的需求也日益增大，带钢

14、导向台作为平整机设备中的重要环节，其工作稳定性、可靠性直接影响整条机组的工作效率。因此，带钢导向台的合理设计对冷轧平整机的正常运行有着及其重要的作用。2 带钢导向台的工作原理及传动方案的选择2.1 原理介绍2.1.1 带钢导向台的作用 用于将带钢从平整机的出口S辊引入卷取机的助卷器进行钢带卷曲。2.1.2 带钢导向台的动作 带钢导向台有三个极限位置： a.当轧制厚度小于1.2mm的薄钢带时，钢带需要经过S辊以保持张力，此时出口带钢导向台需要运动至S棍出口处，引导经S辊轧制完成的带钢进去卷曲机；b.当轧制其他大于1.2mm厚度的厚带钢时，不需经过S辊，轧制完成后直接从上端出口进入带钢导向台，经导

15、向台引导进入卷取机；c.当带钢被引导进入卷取机后，带钢导向台收缩，返回起始位置，引导动作完成。导向台三个极限位置示意图如下图2.1所示图2.1：带钢导向台的三个极限位置a,b,c带钢导向台的动作流程：当带钢还未进入平整机前，导向台处于上图极限位置c；当带钢进入平整机后，若轧制的是厚度小于1.2mm的带钢时，带钢将从S辊穿出，这时平整机出口处的带钢导向台下旋转台须由起始极限位置c运动至极限位置a，此时，旋转台上的滑板须伸出，以引导经S辊出来的带钢进入卷取机的助卷器；若轧制的是厚度大于1.2mm的带钢时，带钢不需经过S辊，将直接从平整机的出口轧辊处伸出，这时，带钢导向台的导板须向上转动至极限位置b

16、处，并将导向台的伸出板伸出，以引导轧制后的带钢进入卷取机的助卷器。带钢导向台的动作流程示意图如下图2.2所示图2.2：带钢导向台的各部分动作流程示意图2.2 传动方案的选择2.2.1 传动分析平整机的出口带钢导向台在每轧制一卷带钢的过程中，需要往复上述的四个动作各一次。为了保证平整机的正常运作，引导带钢顺利的进入卷取机，这就对带钢导向台的稳定准确的动作提出了严格的要求。为了满足以上四个动作流程，有两种传动方案可供选择：机械传动和液压传动。2.2.2 机械传动分析动作1：旋转台的旋转由于旋转台须平稳旋转，所以转速须要很小。此外，旋转台由极限位置c转动至极限位置a时，须能稳定在这个位置。为了满足以

17、上所需的各种条件，可以选择一个凸轮机构来实现。该动作所需设备：一个电动机，一个联轴器，一个减速器，一个凸轮动作1的示意图如下图2.3所示图2.3：动作1（下旋转台旋转）动作示意图动作2：旋转台上挡料台的伸缩为了引导从S辊出来的薄带钢顺利进入卷取机，带钢导向台需要填补平整机出口S辊和卷取机之间的空间，因此挡料台须可以平稳伸缩以满足上述要求，并且方便收缩，节省设备空间。为了使挡料台可以伸缩运动，可以选择齿轮齿条机构来实现。在挡料台下部安装一个齿条，然后用一个电动机带动与之对应的齿轮转动该动作所需设备：一个电动机，一个联轴器，一个减速器，一对齿轮齿条。动作2的示意图如下图2.4所示动作3：挡料台连同

18、伸出板的旋转为了引导不经S辊直接从轧辊出口送出的厚带钢顺利进入后面的卷取机，可将处于动作2中极限位置a的挡料台和伸出板一起转动至极限位置b。为了满足以上条件，可以选用和动作1类似的凸轮机构。该动作所需设备：一个电动机，一个联轴器，一个减速器，一个凸轮。该动作示意图可参照图2.3图2.4：动作2（挡料台伸缩运动示意图）动作4：导向台伸出板的伸缩由上述动作3转动至极限位置b的挡料台和伸出板，距离平整机带钢出口还有一段距离。因此，需要导向台的伸出板可以伸缩，以引导带钢顺利进入卷取机。因为是小范围伸缩，且与动作2类似，所以可以选用与动作2中一样的齿轮齿条机构来实现，齿条安装于伸出板上。该动作所需设备：

19、一个电动机，一个联轴器，一个减速器，一个齿轮，一个齿条。该动作示意图可参照图2.42.2.3 液压传动分析动作1：旋转台的旋转由于旋转台须平稳旋转，所以转速须要很小。此外，旋转台由极限位置c转动至极限位置a时，须能稳定在这个位置。可以选用一个液压缸来实现这个动作。该动作示意图如下图2.5所示图2.5：采用液压缸时的动作1动作2：旋转台上挡料台的伸缩可以选用一个液压缸，一端固定于下旋转台左侧，液压缸活塞端与导板铰接在一起。这样，当液压缸伸缩时，导板引导着挡料台一起做伸缩运动。动作示意图如下图2.6所示动作3：挡料台连同伸出板的旋转与动作1类似，同样是要完成选旋转动作，因此也可以选择液压缸的伸缩运

20、动来完成。可以将液压缸的一端安装在下旋转台上，液压缸活塞与挡料台底部相连，这样当液压缸的活塞端伸缩运动时，挡料台就可以相应的做旋转运动。该动作示意图可参照图2.5动作4：导向台伸出板的伸缩该动作与动作2类似，也要完成伸缩运动，因此也可以选用动作2中类似的液压缸来完成该动作。液压缸固定于挡料台的下部，液压缸的活塞端与导向台的伸出板相连，当液压缸的活塞伸缩运动时，带着导向台的伸出板做伸缩运动。动作示意图可参照图2.6图2.6：采用液压缸时的动作22.2.4 机械传动与液压传动的比较若采用机械传动需要：四个电动机，四个联轴器，四个联轴器，四个减速器，两个凸轮，两对齿轮齿条。若采用液压传动需要：四套液

21、压缸和液压泵。机械传动和液压传动都能满足生产要求，但两者相比，机械传动使用的设备更多，而且设备所占用的空间也比后者大很多。另外，机械传动所用的各设备较分散，存在以下缺点：1）动作时间长，占用了生产时间：2）设备容易故障；3）所用设备较多，不容易安装和维护。而液压传动只用了四套液压缸，有以下优点：1）由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构：2）液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。3）借助阀或变量泵、变量马达可实现无极调速：4）传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定；5）借助于各种控制阀，容易实现自动化。基于以上优缺点，本次带钢导向台的传动方式选择液压系统传动。3

22、 导向台主要零件设计计算3.1 1450mm单机架四辊平整机组技术规格坯料规格如表3.1所示表3.1坯料规格经过冷轧和退火后的冷轧钢卷材料普碳钢、优质钢、低合金钢材料性能 厚度宽度钢卷内径钢卷外径最大卷重22t成品规格如表3.2所示表3.2厚度宽度卷重指标延伸率钢卷内径钢卷外径最大卷重机组主要技术参数如表3.3所示表3.3最大轧制压力最大轧制速度机组穿带速度开卷张力卷曲张力3.2 伸出板的设计计算导向台的伸出板，是整个导向台上与轧制完成带钢接触的第一个部分，伸出板的合理设计对整个导向台的正常工作是至关重要的。根据前面所给出的轧制的相关参数，以及所需满足的各动作功能，其结构设计如下图3.1、3.

23、2、3.3所示。图3.1：带钢导向台结构的主视图图3.2：带钢导向台结构的左视图图3.3：导向台结构的俯视图该伸出板的结构有以下特点：1）伸出板的侧面设计成凹槽形式，以便伸出板可以在滑轨上滑动，满足所需的伸缩动作；2）伸出板的下部设计有一个突出的结构，以便连接液压缸的活塞端，是伸出板可以随液压缸的活塞端做伸缩运动；3）伸出板的正面设计有左右对称的六组螺纹通孔，以便在伸出板上面安装导板（将在下节中介绍），引导轧制完成的带钢顺利进入后面的卷取机。3.3 导板的设计3.3.1 导板的分类该带钢导向台上总共有三类导板：1） 安装于导向台伸出板上的导板A，位于导向台入口处，首先接触带钢；2） 安装于挡料

24、台平面上的导板B，位于挡料台（将会在后面章节介绍）中部，在导板A后面接触带钢；3） 安装于挡料台末端的导板C，位于导向台末端，最后接触带钢，完成带钢的导向动作。3.3.2 A类导板的结构设计这类导板安装于上面所设计的伸出板上，左右对称共有六个。对于导板工作面，是直接与带钢接触的，要有较高额定耐磨度和平整度，导板通过螺栓固定在伸出板上。根据上面完成的伸出板的结构尺寸设计，该类导板设计成如下图3.4、3.5所示的结构。图3.4：A类导板结构的主视图图3.5：A类导板结构的俯视图该导板的结构有以下特点：1）导板入口处有一个倾斜的角度，以便与带钢顺利的导向进入后面的卷取机；2）每个导板上左右各分布着四

25、个沉头孔，可以保证导板与伸出板之间稳定的连接；3）由于导板需要与带钢直接接触，因此上面布有耐磨材料：酚醛层压布板。3.3.3 B类导板的结构设计这类导板安装于挡料台上，左右对称分布共6个。功能与A类导板相同，由于跟带钢直接接触，因此也需要有较高的耐磨度和平整度，导板通过螺栓固定在挡料台上。该类导板设计成如下图3.6所示的结构。图3.6：B类导板的结构图该导板的结构特点与A类导板类似，这里就不在叙述。 3.3.4 C类导板的结构设计该类导板安装于导向台挡料台的末端，为了顺利对带钢进行导向，须与B类导向台的结构相配。该类导向台的头部应设计成与B类导向台尾部相对应的结构，另外，为了使带钢顺利进入后面

26、的卷取机，该类导板安装的时候需要倾斜一定的角度。综合考虑各部件的尺寸结构及动作需求，设计出如下图3.7所示的导板。图3.7：C类导板的结构图3.4 挡料台的设计挡料台通过两根滑板与3.2中所设计的伸出板相配合，这样伸出板就可以在挡料台上滑动。此外，挡料台安装于导向轨上面，也可以随着导向轨一起滑动。挡料台尾部设计成左右对称的孔，以便于和导向轨尾部铰接在横梁上，这样挡料台就可以绕着横梁随着液压缸活塞端的伸缩而旋转。挡料台上还需安装液压缸，因此在挡料台下部，设计一个法兰结构，可以安装液压缸的活塞端。在挡料台上还需设计有安装液压缸底座的结构。3.5 伸出板与挡料台连接滑板的设计该组滑板共有两个，用来连

27、接伸出板与挡料台，安装在伸出板的两侧面上，可以使伸出板在挡料台上左右滑动。根据伸出板和挡料台的结构尺寸，设计出如下图3.11所示的滑板结构。图3.11：伸出板与挡料台连接滑板的结构图从滑板的结构图可以看到，该滑板侧面设计有六个沉头通孔，与伸出板两侧面的螺纹孔相配合，用螺栓紧固连接，以保证伸出板可以在挡料台上滑动。3.6 液压缸1（驱动伸出板伸缩运动）的设计3.6.1 液压缸设计的一般原则液压缸设计时应注意一下问题：1）保证液压缸的输出力推力、拉力（或转矩）、行程和往返运动速度满足要求。液压缸的额定工作压力（输出力的折算值）以液压泵的额定工作压力的70%为宜。2）保证液压缸的每个零件有足够的强度

28、、刚度和耐用性（寿命）。3）在保证上述两个条件的前提下，尽量减小液压缸的外形尺寸和重量。一般说来，在外负载一定的条件下，提高液压缸的额定工作压力可减小液压缸的外形尺寸。4）在保证液压缸性能的前提下，尽量减小零件数量，简化结构。5）尽量避免液压缸承受横（侧）向负载和偏心负载，活塞杆工作时最好受拉力，以免产生纵向弯曲而引发稳定问题。6）液压缸的安装形式、活塞杆头部与外负载的连接形式要合理，尽量减小活塞杆伸出后的有效安装长度，避免产生“憋劲”现象，增加液压缸的稳定性。7）密封部位的设计和密封件的选用要合理，保证性能可靠、泄漏量少、摩擦力小、寿命长、更换方便。密封部位的设计是保证液压缸性能的重要一环，

29、对所选用的密封件，应该使其压缩量和压缩率在合理范围内。8）根据液压缸的工作条件和具体情况设置适当的排气、缓冲和防尘措施。在工作条件恶劣的情况下应该考虑活塞杆的防护措施。9）各种零件的结构形式和尺寸设计，应该尽量采用标准形式和规范系列尺寸，尽量选用标准件。10）液压缸应做到成本低、制造容易、维修方便。3.6.2 液压缸的作用该液压缸安装固定于挡料台的下部，活塞端与挡料台相连，这样当液压缸的活塞杆做伸缩运动时，驱动伸出板连同滑板在挡料台上滑动。该处，液压缸是作为驱动伸出板滑动的原动力。3.6.3 液压缸的结构设计结构设计（包括安装形式的确定）是设计液压缸的第一步，而且起着主导作用。如若这项工作不做

30、好，设计出的液压缸不是结构复杂，满足不了使用性能和寿命要求，就是制造及维修困难，经济效益差。考虑到该液压缸需要固定在伸出板下端，且液压缸的活塞杆需要能双向运动。因此选用中间固定或可调耳轴式MT4型单活塞杆双作用液压缸，该类液压缸结构形式如下图3.12所示。单活塞杆双作用活塞式液压缸：活塞双向运动，左右移动速度不等。差动连接时，可提高移动速度。图3.12：中间固定耳轴式MT4型液压缸结构示意图3.6.4 液压缸负载力分析和计算单活塞双作用液压缸作伸出运动时的一般模型如图3.13所示，其阻力或所需提供的液压力可表示为 （3.1）式中 作用在活塞上的工作阻力； 液压缸启动（或制动）时的惯性力； 运动

31、部件处的摩擦阻力； 运动部件的自重（含活塞和活塞杆自重）； 液压缸活塞及活塞杆处的密封摩擦阻力；通常以液压缸的机械效率来反映，一般取机械效率； 回油管背压阻力。1. 工作阻力该液压缸工作阻力即导向台伸出板所需的驱动力，也就是滑板与挡料台之间的摩擦力。估算伸出板和滑板的总质量：（3.2）其中 伸出板的体积； 滑板的体积； 钢板的密度，取。由此算出工作阻力： (3.3)其中 滑板与挡料台之间的滑动摩擦系数，取； 重力加速度，取。2. 惯性力由于伸出板滑动速度不需太高，因此液压缸速度不比太快，因此惯性力可以忽略不计。3. 运动部件处的摩擦阻力由于该液压缸的活塞端除了耳环处与伸出板相接触外，活塞端其他

32、位置无摩擦存在，因此，运动部件处的摩擦阻力可以忽略不计。4. 运动部件的自重当轧制厚度大于1.2mm厚带钢的时候，导向台处于极限位置b。在该位置处，伸出板连同挡料台与水平面有一个约30度的倾斜角。运动部件的自重 （3.4）其中 液压缸运动部件的重力，估算得出。5. 密封摩擦力密封摩擦力亦称内摩擦力，它是指活塞与活塞杆密封摩擦阻力之和，可按下式计算： （3.5）式中 密封圈摩擦因数，取； 密封圈两侧压力差； 活塞外径； 活塞密封圈宽度； 活塞外密封圈摩擦修正系数； 活塞杆直径； 活塞杆密封圈宽度； 活塞杆处密封圈摩擦修正系数，对O型密封圈，对压紧型密封圈，对唇边型密封圈。利用该式计算困难在于活塞

33、杆直径，活塞外径及压力差尚未确定下来，因而必须先做一个大致估计，最后再作精确计算。在这里，为了简便计算，以液压缸机械效率代之，这里取。6. 回油管背压力阻力由于该液压缸的背压较小，在这里可以忽略不计。由以上得出的各力的值，算出该液压缸所需提供的液压力为：。3.6.5 液压缸的液压力计算和工作压力的选择液压缸的液压力必须大于或等于前面所分析负载力，液压力计算式如下： (3.6)式中 作用在活塞上的液压力，； 进液腔压力,； 活塞杆直径，； 液压缸内径（活塞外径），。上式中的液压力可由下表3-4查取：表3-4 根据负载选择压力负载/KN<5510102020303050设计压力/MPa<

34、;0.811.522.833445由上面计算估算的,选取液压力。由相关表格初选液压缸内径，活塞杆直径。3.6.6 液压缸综合结构参数及安全系数的选择1. 液压缸综合结构参数根据选定的液压缸内径活塞杆直径。由下表3-5（液压缸的综合结构参数表）选定活塞行程,油口直径。表3-5 液压缸的综合结构参数表缸径D/mm活塞杆直径d/mm活塞行程S/mm油口直径/mm导向距离H大于/mm40225040084204050285050085255063358063086.332632. 安全系数的选择安全系数的选择并没有硬性规定，但是必须在保证安全的条件下，尽量选择较小的数值。安全系数过大，不仅造成不必要的

35、浪费，提高了成本，而且导致所设计的液压缸外形尺寸大，重量也较大，常常不能适应工作要求。但安全系数也不能取得太低，以免发生事故。影响液压缸安全性因素多，大致可归为五个方面： （1）液压冲击。高压或高速液压缸急剧换向、液压缸进入缓冲行程瞬间、液压缸运行中突然制动（或油路突然阻切断），都会产生液压冲击。静负荷时液压冲击因素所决定的安全系数为1，该液压缸在轻度液压冲击下选取安全系数。（2）机械冲击。液压缸承受强的冲击载荷或活塞活塞杆承受较大的惯性力负载运动到行程末端时，容易发生机械冲击。轻度的机械冲击安全系数可取。（3）材料。液压缸零件的材料是决定液压缸安全系数的重要因素之一。这里取安全系数。 （4）

36、其他因素。如液压缸的工作温度较低时，材料性质变脆，在高温下零件容易发生蠕变。这里取安全系数。（5）不可预见的因素。除前面所列的影响液压缸安全的因素外，液压缸的破坏因素尚有许多不可预见的因素。这里取。液压缸的综合安全系数可按下列公式计算： （3.7）由此算得液压缸的综合安全系数。3.6.7 缸筒设计与计算1. 对缸筒的要求缸筒是液压缸的主要零件，有时还是液压缸的直接做功部件；它与端盖、活塞构成密封容腔，用以容纳压力油液、驱动负载而做功，因而对其有强度、刚度、密封等方面的要求：（1）要有足够的强度，在长期承受额定工作压力和短期动态试验压力下而不致产生永久变形。（2）要有足够的刚度，能承受活塞侧向力

37、和安装时的反作用力而不致产生永久变形。 （3）密封的可靠性。缸筒内表面与活塞密封组件、支撑环处的尺寸公差等级、形位公差精度设计要合理，既要保证可靠的密封要求，又要减小磨损。（4）需要焊接的缸筒要有良好的可焊性，以便在焊接法兰或缸底或接头后不致产生裂纹或过大的变形。2.缸筒的计算前面已经计算出缸筒的内径，活塞杆直径。选择中等壁厚的液压缸（），缸筒壁厚的计算公式为 （3.8）式中 液压缸最高（或设计或额定）工作压力，Pa； 液压缸筒内径，m； 缸筒材料的许用应力，。缸筒的材料选用灰口铸铁，其许用应力。由此计算出缸筒壁厚，圆整为规定的系列尺寸：。通过上述计算，可得液压缸缸筒外径： （3.9）3.6.

38、8 缸筒壁厚的验算计算求得了缸筒壁厚值后，还应进行以下四个方面的验算，以保证液压缸安全可靠地工作。（1） 液压缸的额定工作压力应低于一定的极限值，以保证工作安全，即 (3.10)式中 液压缸的外径和内径，； 缸筒材料的屈服强度，。将各数据代入上述公式，算得，满足。（2）为了避免缸筒工作时发生塑性变形，液压缸的额定工作压力应与塑性变形压力满足以下关系： (3.11)将，代入以上公式，结果满足。3.6.9 活塞杆强度及稳定性校核（1） 活塞杆强度校核活塞杆在稳定工况下，只受轴向拉力或推力，可按以下公式进行校核计算： （3.12）将代入上式，结果满足。（2） 活塞杆稳定性校核因为该液压杆的支撑长度约

39、为，所以不需对其进行校核。3.7 导向轨和横梁的设计3.7.1 导向轨的设计导向轨安装于下转台上，需能在液压缸的驱动下，在下转台上滑动。此外，导向轨上还应设计有用于安装挡料台的结构。为了满足相关动作需求，设计出如下图3.13、3.14、3.15所示的导向轨结构图。图3.13：导向轨结构的主视图图3.14：导向轨结构的左视图图3.15：导向轨结构的俯视图该导向轨有以下结构特点：（1）左右对称两个，通过滑板安装于下转台的凹槽中，可以实现相对于下转台左右滑动；（2）每个导向轨其中的三个侧面通过安装于其上的三个滑板与下转台接触，以便于在下转台上顺利滑动；（3）两个导向轨末端都相应的设计有耳孔，以便与挡料台铰接相连，这样可以满足挡料台相对导向轨转动；（4）导向轨末端通过螺纹与横梁固定在一起，这样导向轨就可以随着横梁的移动而滑动。3.7.2 横梁的设计由前一节的介绍可以知道，左右两侧的导向轨分别有一端需要与横梁通过螺栓连接固定，而导向轨尾部与挡料台铰接在一起，这样当液压缸推动横梁运动时，带动导向轨同步运动。为了满足以上条件，横梁左右两端分别设计成法兰盘形式，法兰盘上设计有通孔，以便于和导向轨通过螺栓连接在一起。横梁选用空心轴，以便于减小设备的负载。横梁中间位置，设计一个突出的卡盘，以便于和液压缸的活塞端相连，这样当液压缸的活塞端运动时，横梁可以随之运动