武钢一炼钢连铸切割小车液压系统设计

1、毕毕 业业 （设（设 计）计） 论论 文文 题题 目：目：武钢武钢炼钢连铸切割小车液压系统设计炼钢连铸切割小车液压系统设计 学学 院：院： 机械自动化学院机械自动化学院 专专 业：业： 机电一体化机电一体化 学学 号：号： 201103386036 学生姓名：学生姓名： 张枭雄张枭雄 指导教师：指导教师： 黄浩老师黄浩老师 日日 期：期： 2014.42014.4-2014.5-2014.5 武汉科技大学专科生毕业设计武汉科技大学专科生毕业设计摘摘 要要 连铸即为连续铸钢的简称，其具体流程如下：钢水不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料的铸造工

2、艺过程。在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使用钢水凝固成型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢法。而在二十世纪五十年代在欧美国家出现的连铸技术是一项把钢水直接浇注成形的先进技术。与传统方法相比，连铸技术具有大幅提高金属收得率和铸坯质量，节约能源等显著优势。Abstract Continuous casting is referred to as continuous casting, the specific process is as follows: molten steel through a water-cooled mold, the cemented hard shell from t

3、he bottom of the mold outlet continuous pull out all solidified and cut into billets casting, water spray to coolprocess. In the steel plant production of various kinds of steel products, the solidification of molten steel molding in two ways: the traditional mold casting method and the continuous c

4、asting method. The continuous casting technology in the 1950s in the United States and Europe is a direct casting of molten steel forming the advanced technology. Compared with traditional methods, continuous casting technology with a substantial increase in metal yield and casting quality, energy c

5、onservation and other significant advantages.Key words: Continuous casting production; hydraulic drive; security武汉科技大学专科生毕业设计武汉科技大学专科生毕业设计目目 录录1 绪论绪论 .11.1 背景及工艺背景及工艺 .11.2 设计任务设计任务 .11.2 .1 题目名称题目名称 .11.2 .2 主要技术参数及要求主要技术参数及要求 .11.3 设计方案设计方案 .22 液压系统的计算与选型液压系统的计算与选型 .22.1 系统工作压力的确定系统工作压力的确定 .22.2 执

6、行元件的计算与选型执行元件的计算与选型 .32.2.1 升降液压缸升降液压缸 .3 32.2.2 旋转液压缸旋转液压缸 .42.3 执行元件速度的计算执行元件速度的计算 .52.4 执行元件流量的计算执行元件流量的计算 .62.4.1 升降液压缸升降液压缸 .62.4.2 旋转液压缸旋转液压缸 .62.5 绘制液压系统工况图绘制液压系统工况图 .62.5.1 流量循环图流量循环图 .62.6 动力元件的计算与选型动力元件的计算与选型 .72.6.1 液压泵的选型液压泵的选型 .72.6.2 电动机的选型电动机的选型 .72.7 控制元件的计算与选型控制元件的计算与选型 .72.7.1 升降液压

7、缸回路升降液压缸回路 .82.7.2 旋转液压缸回路型旋转液压缸回路型 .93 液压辅助件液压辅助件 .103.1 油箱的选择油箱的选择 .103.2 蓄能器的选择蓄能器的选择 .11武汉科技大学专科生毕业设计武汉科技大学专科生毕业设计3.3 滤油器的选择滤油器的选择 .123.4 冷却器的选择冷却器的选择 .143.5 加热器的选择加热器的选择 .163.6 管道的选择管道的选择 .173.6.1 管子的分类管子的分类 .173.6.2 管子的计算与选择管子的计算与选择 .184 液压系统性能验算液压系统性能验算 .205 液压站的设计液压站的设计 .205.1 液压站得结构设计液压站得结构

8、设计 .205.2 液压叠加回路设计液压叠加回路设计 .215.3 液压系统的安装液压系统的安装 .225.4 管路的安装与清洗管路的安装与清洗 .235.5 液压系统的维护液压系统的维护 .236 结束语结束语 .23致谢致谢 .24参考文献参考文献 .25精品1 1 绪论绪论 1.11.1 背景及工艺背景及工艺如图1.1所示为连铸机的系统，连铸机主要由中间罐、结晶器、振动机构、引锭杆、二次冷却道、拉矫机和切割机组成。其主要的生产流程为：将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件

9、成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。连铸自动化控制主要有连铸机拉坯辊速度控制、结晶器振动频率的控制、定长切割控制等控制技术。 图 1.1 连铸机结构示意图铸铁经过水平连铸方法生产的型材，无砂型铸造经常出现的夹渣、缩松等缺陷，其表面平整，铸坯尺寸精度高(土L 0mm)无需表面粗加工，即可用于加工各种零件。特别是铸铁型材组织致密，灰铸铁型材石墨细小强度高，球铁型材石墨球细小园整，机械性能兼有高强度与高韧性结合的优点。目前国际上铸铁型材已广泛运用到制造液压阀体，高耐压零件，齿轮、轴、柱塞、印刷机辊轴及纺织机零部件。在汽车、

10、内燃机、液压、机床、纺织、印刷、制冷等行业有广泛用途。1.21.2 设计任务设计任务精品 .1 题目名称题目名称 武钢炼钢连铸切割小车液压系统设计 .2 主要技术参数及要求主要技术参数及要求 1、切割枪夹紧油缸行程200mm，负载5T； 2、切割枪抬起油缸行程500mm，负载5T； 3、系统最高工作压力不高于20MPa； 4、系统应能完成连铸尾切割工艺过程要求。1.31.3 设计方案设计方案 此次设计主要是对连铸切割液压系统的设计。在现代工业生产中，自动化程度越来越高，而液压系统也因为其易于实现自动化，又易于实现过载保护，在工作平稳，可无级调速等优点而被广泛应用

11、。在连铸切割控制和动作方面采用液压系统是发展趋势，现在也已经广泛应用于实践中，其液压系统的设计要求要更安全、更可靠，而且要求能够平稳、准确地完成连铸切割的一系列动作。 一般炼钢连铸车间分为炼钢区和连铸区两部分,分别对应炼钢、连铸两个专业。连铸区一般分为出坯跨、铸坯横移跨、切割跨、浇铸跨;与炼钢区的吊车比较吊车吨位小、轨面标高低,只有在浇铸跨吊车会达到160t、轨面标高30m左右。厂房内主要工艺结构主要有:连铸机平台和一些小的设备平台。炼钢区一般分为钢水接收跨、转炉跨、加料跨、铁水预处理和废钢跨(此跨也有可能是独立单层厂房)。其中加料跨和钢水接收跨吊车吨位较大,根据转炉大小的不同(30300t)

12、,最大的吊车起重量480t,轨面标高30m左右;其中转炉平台处屋面高度达到6070m。厂房内主要工艺结构有:LF平台、RH平台、铁水预处理平台、铁水倒罐坑等。2 2 液压系统计算与选型液压系统计算与选型2.12.1 系统工作压力的确定系统工作压力的确定压力的选择要根据载荷的大小和设备而定，同时需要考虑执行元件的装配空间，经济条件及元件供应情况的限制。在载荷一定的情况下，工作压力低，精品势必要加大执行元件的尺寸，反之，压力选得太高，对缸、阀等元件的材质，密封，制造、精度等要求也高3。压力的选定要根据设计任务的要求并考虑压力损失。初步确定系统工作压力为P，任务书中要求系统最高工作压力不高于20MP

13、a，考虑到系统工作压力应比最高工作压力低10%20%，系统的最小工作压力应比最高工作压力低30% 40%。 ，故取系统最小工作压力为Pmin=16MPa，取系统的最大工作压力为Pmax=20MPa。 ，在本设计中取系统实际工作压力P1=18MPa作为工作压力来计算选型。2.22.2 执行元件的计算与选型执行元件的计算与选型 连铸的生产工艺流程：将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶震动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成

14、一定长度的板坯。 火焰切割的主要参数是指气体压力、气体消耗量、切割速度及最小切割长度等，可参照下列计算结合实际作适当修正后选用。 铸坯厚度：H=120mm 定尺寸长度：9.7m 拉矫速度=4.0m/min 拉V=0.067m/s 定尺拉坯时间：T=（9.7/4）60=145.5s1）气体压力（切割操作台前） 切割氧 0.6 1MPa； 预热氧 0.2 0.6MPa； 乙 炔 49 98kPa； 天然气 98 196kPa2.气体消耗量（按一个切割枪）（1）切割氧的消耗量切Q 10HKQA切）（h/m3（3.1）式中 温度系数（见表 3.1）AK精品铸坯温度)( C温度系数40060080010

15、00AK0.70.550.450.35BK21.51.51CK400450500580DK0.0040.00320.00250.0022因为铸坯温度为 800:，所以=0.45, =1.5，=500，=0.0025AKBKCKDK =0.4512010=64 切Qhm /3（2）预热乙炔消耗量乙Q (3.2)HKQB0075. 0乙）（h/m3 =1.50.0075120=2.4 乙Qhm /3（3）预热氧消耗量预Q =（2.4 3.2） 预Q乙Q）（h/m3(3.3) =（2.4 3.2）2.4=（5.76 7.68）预Qhm /33.预热时间 (min) (3.4)40(HKTD预 =0.

16、0025（120+40）=0.4min=24s预T4切割速度 (mm/min) (3.5)HKV切c 500120=380mm/min6.3mm/s切V5.切割时间 =120/6.3=18.9s切T6.小车返回时间 小车质量 M=200kg 滚动摩擦因数 u=0.007 重锤质量m=10kg精品取重力加速度 g=9.8N/kg 小车摩擦力 f=0.0072009.8=13.72N mgf=（M+m）a (3.6) 109.813.72（200+10）a a=0.41m/2s (+ )= (3.7)拉V预T切T2aT21返 0.067（24+18.9）= 0.50.41 返2T 返回时间 =3.

17、7s返T 定尺拉坯时间 T=145.5S + + =24+18.9+3.7=46.6S返T切T预T 因此定尺拉坯时间远大于预热时间、切割时间、返回时间总和。2.32.3 火焰切割机的机构火焰切割机的机构火焰切割机通常由切割机构、同步机构、返回机构、断面检测器、定尺机火焰切割机通常由切割机构、同步机构、返回机构、断面检测器、定尺机构及氧、乙炔管路系统等部分组成。切割机一般都做成小车型式，故也有称之构及氧、乙炔管路系统等部分组成。切割机一般都做成小车型式，故也有称之为切割小车。前四部分通常都布置在小车上，只有定尺机构是在铸坯下面辊道为切割小车。前四部分通常都布置在小车上，只有定尺机构是在铸坯下面辊

18、道中间，而输送电、气和水的管道则是通过软管导入小车中。在切割铸坯时，同中间，而输送电、气和水的管道则是通过软管导入小车中。在切割铸坯时，同步机构夹住铸坯，铸坯带动切割小车同步运行并切割铸坯。切割完毕，夹持器步机构夹住铸坯，铸坯带动切割小车同步运行并切割铸坯。切割完毕，夹持器松开，返回机构使下车快速返回。切割速度随铸坯温度及厚度而调整。松开，返回机构使下车快速返回。切割速度随铸坯温度及厚度而调整。2.3.1 切割机构 切割机构是火焰切割装置的关键部分，它主要由切割枪及其传动机构组成。要实现横向切割铸坯，切割枪必须能沿整个铸坯宽度方向移动以切断铸坯。为切割不同厚度的铸坯，需调整切割枪的切割嘴与铸坯

19、表面的垂直距离，故切割枪还应能做垂直方向的运动。（1）切割枪 切割枪切割时先把铸坯预热到熔点，再用高速氧气流把熔化的金属吹去，形成切缝。切割枪是火焰切割装置的主体部件，它直接影响切缝质量、切割速度和操作的稳定与可靠性。切割枪由枪体和切割嘴两部 3 3 分组成，且关键是切割嘴。切割嘴依预热氧及预热燃气混合位置的不同，大致可分为以下三种型式： 1）枪内混合式：预热氧气和燃气在切割枪内混合，喷出后燃烧。 2）内混式：预热氧气和燃气在切割枪端的切割嘴内混合，喷出后燃烧。 3）外混式：预热氧气和燃气分别经单独孔道喷出切割嘴后在大气中混合燃烧。前两种切割枪的火焰内有短的白色火焰，只有充分接近铸坯时才能切割

20、。外混式切割枪其火焰的焰心为白色长线状，一般切割嘴距铸件 50mm 即可切割。这种切割枪长时间使用割嘴不会过热；切缝小而且切割表面平整，金属损耗小；因预热洋气和燃气喷出后在空气中混合燃烧，不会产生回火、灭火，工作安全可靠，并且长时间使用切割嘴不会产生过热。常用于切割 1001200 厚的铸坯。本次设计采用的外混式。精品外混式切割枪，它形成的火焰焰心为白色长线状，切割嘴可距铸坯50100mm 内切割；外混式切割枪具有铸坯热清理效率高，切缝小，切割枪寿命长等优点。切割枪是用铜合金制造，并通水冷却。一般当铸坯宽度小于 600mm 时，用单枪切割；宽度大于 600mm 的铸坯，用双枪切割。但要求两支切

21、割枪在同一条直线上移动，以防切缝不齐。切割时割枪应能横向运动和升降运动。当铸坯宽大于 300mm 时，切割枪可以平移，见图a，当坯宽小于 300mm 时，割枪可做平移或扇形运动，见图 b，割枪的扇形运动的一个优点是切割先从铸坯角部开始，使角部得到预热有利于缩短切割时间，同时在板坯切割时先做约 5的扇形运动，割枪转到垂直位置后，再做快速平移运动，见图 C。 图 3.2 割枪运动（2）切割枪的传动 切割时，切割枪应作与铸坯运动方向垂直的横向运动。为了实现这种横向运动，可采用齿条传动、螺旋传动、链传动或液压传动等。可此设计采用螺旋传动。2.3.2 电机的选择由于切割速度主要随铸坯的温度和厚度而变化，

22、故以选用直流电动机为宜，一般都采用低速进行切割，切断后切割枪高速返回。从理论上计算的电动机功率通常都在 0.30.7kw，而在具体选用时，往往都选用 0.7kw 左右的电动机，以防因工作条件恶劣一旦发生意外情况影响切割。电动机型号：Z41001.额定功率 P=1.4KW. 额定转速 860r/min。减速器的选择电动机转速 传动比：i=12.5min/8601rn 选择减速器 中心距 a=63mm，型号：cw20025IF2.3.3 螺旋传动的设计螺旋传动由螺杆和螺母组成，主要将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力，也可用于调整零件的相对位置螺旋传动按用途不同，可分为三类：1）传力螺旋精

23、品2）传导螺旋3）调整螺旋1. 滑动螺旋传动的材料螺杆选用 Q235 螺母选用 zCuSn10P1，材料耐磨性好，适用于一般传动。2.滑动螺旋传动的设计计算选取螺杆承受的最大载荷为 F=30kn，螺杆为单头梯形螺纹，大径 d=40mm，中径=37mm2d小径=33mm，螺距 p=6mm 整体式，螺母高度 H=90mm1d1）螺杆的耐磨性验算螺纹工作表面上的压强为P= MPa 2PhzdF（3.8） 式中 h=0.5p=0.56=3mm，z=H/p=90/6=15，代入上式得 P=5.74MPa1533714. 3100030由于螺杆的横移速度为 380mm/min，为低速，并且不是连续工作，由

24、表 3.2 查得，许用压强取P=20MPa 所以 PP 表 3.2 滑动螺旋传动的许用压强P螺纹副材料滑动速度m/min许用压强MPa钢对青铜低速151825111871012钢对耐磨铸铁612682）螺纹的强度校核根据螺母的材料查表，取=35N/mm，=50N/b2mm螺纹的剪切强度由公式进行验算，式中 b=0.65p=0.656=3.9mmdbzF = MPa1 . 4159 . 34014. 3100030（3.9）精品螺纹的弯曲应力由公式得 zbDFhb243（3.10） MPab4 . 9159 . 34014. 3310003032验算结果 PP, , ,螺纹强度足够。bb3）螺杆

25、的强度校核螺杆工作时，受有压力（或拉力）F 和转矩 T 的联合作用，因此，螺杆危险截面上既有压缩（或拉伸）应力 ，又有扭转切应力，故其危险截面上的最大应力即相当应力应按第四强度理论求出，其强度条件为 MPadTdFe2 . 034323122122（3.11） =MPa35332 . 018033314. 310003042322 T=9550 nP联减电 PP（3.12）因为 电动机转速 传动比：i=12.5min/8601rn 所以 n=860/12.5=68.8 m28.1658 .689 . 095. 04 . 19550NT= 53sMPa3 .633190（3.13）因此 所以螺杆

26、强度够 e2.3.4 同步机构 同步机构系指实现切割小车与连铸坯同步运行的机构。也就是说切割小车应在与铸坯无相对运动的条件下切断铸坯。目前在生产上使用的同步装置都属于机械夹坯同步机构，其结构比较简单，工作可靠，应用广泛。它大致可分以下三种型式：（1） 夹钳式同步机构 （2） 钩式同步机构（3） 坐骑式同步机构 本次设计选用（1）夹头式同步机构。精品 上图是一种可调的夹钳同步机构，它适用于板坯连铸机上。当运行的连铸坯碰到自动定尺装置后，行程开关发出信号，电磁阀控制气缸 2 动作，推动夹头架 3，夹住铸坯 4，使小车与铸坯同步运行，同时开始切割。铸坯切断后，松开夹头，小车返回原位。在夹头上镶有耐热

27、铁块，磨损后可予更换。夹头架 3 的两钳距离，可用螺旋传动装置 1 来调节，以适应宽度不同的板坯。11（1） 夹紧气缸的设计：1）根据查参考文献14得钢与钢的 ug 为 0.4，设滚轮直径为 120mm。 007. 060/4 . 04 . 0ugrugug（3.14）所以轨道与车轮间的摩擦因数为 0.0072）初步估取小车系统总重量为 200Kg，则小车重力为 2000N。3）采用单作用气缸1. 气缸的输出力为8 . 9108 . 9200ugF =139.65N（图式）FF5推 推理FF（3.15）FFFF理推由于摩擦阻力较难计算，通常视为的 20%。因此理F%80 所以求得NF840理2

28、. 气缸的直径确定当气缸以推力作功时，缸径的大小根据公式精品 SPFD推4（3.16）气缸公称压力系列（GB79381987） 选择 Ps = 1.5MPa )(5 .36%805 . 114. 38404mmD根据查参考文献15选取 气缸内径为 D=40mm活塞杆直径 d 与气缸内径 D 比查参考文献15 取 0.2 0.3 25. 0/Dd 得到 d = 10mm可认只按强度条件计算活塞直径 d 14. 384044ppFd理（3.17） 为金属的抗拉强度sbp/b 45 钢的=100MPa4 . 1sp所以 2510014. 38404强度满足，活塞杆选择 45 钢，调质处理。3. 耗气

29、量计算 双作用气缸 00222)(44pppndDLDLQsV（3.18） a0 . 1 MPps 压缩空气压力 Pap5010013. 1 大气压力 查表得cmLV/15. 0 425. 2605 .1451n 41. 0n L气缸行程长度 n每分钟往复次数；所以得到 L=50cm精品 4. 钢筒壁厚的计算 2DPt（3.19） Pt=1.5P =sb/ D气缸内径 材料许用应力 P气缸工作压力 1.0MPa 材料抗拉强度 s 安全系数为：6 8 根据查参考文献15 取 气缸厚壁为 3mm。2.3.5 返回机构 返回机构主要任务是在切断铸坯后，使切割小车快速返回原始工作位置，以备下一次切割铸

30、坯。切割小车的返回机构一般是采用普通的小车运行机构来完成，并配备有自动变速装置。在小车运行的终点处设有缓冲装置，待小车停稳后，再由气缸把小车推到原始位置实行自动定位。对某些小型连铸机则常常是由重锤通过钢绳经滑轮把小车拉回到原始工作位子。11本次设计用重锤式返回机构。1）返程装置 火焰切割机示意图在火焰切割机尾部机架下部与上部各加一个绳轮部件，配制重量合适的重锤，通过钢丝绳绕在绳轮上一头连接配重、一头连接在小车尾部中间，利用重锤的自重通过钢丝绳将切割机小车拉回原位形成重力返程装置。实现了无动力驱动返回，减少了备件和能源的消耗，消除了切割小车走斜掉到和车轮啃道现象。2）返程防撞缓冲装置精品图 3.

31、6 返程防撞缓冲装置示意图将火焰切割机小车返程到原始时撞击车轮的挡头拆除，在行走小车车身尾部焊接防撞座、尾部机架焊接防撞支架，并在防撞支架上安装缓冲橡胶构成缓冲装置，对整体火焰切割机起到了有效的保护，延长了火焰切割机各部件的使用寿命。13）钢丝绳的选择选择公称抗拉强度为 1570MPa，镀锌（ZAA）的钢丝制成公称直径为10mm 的钢丝绳，右交互捻（ZS） ，6 股绳，每股逐层钢丝数由外部向中心分别为 9、9、1，合成纤维芯（ZS）的钢丝绳，其最小破断拉力为51KN.单位长度质量为 36Kg/100m。钢丝绳的全称标注为：10ZAA 6(9+9+1)+SF 1570 ZS 51 36 GB11

32、02884）滑轮的选择 1.滑轮是由轮缘、轮辐、轮毂三部分组成。 2.滑轮尺寸，根据钢丝绳直径为 10mm，选滑轮直径 D=260 3.承受载荷不大的小尺寸滑轮（D12.12，所以只要在此范围内都适合要求。我选。mml80 2.3.6 自动定尺装置 为把铸坯切割成规定的定尺长度，在切割小车中装有自动定尺装置。定尺机构是由过程控制计算机进行控制。图 是用于铸坯连铸机的定尺机构。气缸推动测量辊，使之顶在铸坯下面，靠摩擦力使之转动。利用脉冲发生器发出脉冲信号，换算出铸坯长度，达到规定长度时，计数器发出脉冲信号，开始切割铸坯。精品 图 3.8 自动定尺装置定尺长度为 9.7m 拉矫速度为 4m/min

33、所用时间st5 .1456047 . 9t 一根钢坯经过定尺装置所用时间。 1）测量辊选用直径为 d=120mm 钢坯速度：4m/min=0.07m/s sradwwsmdw/16. 107. 0210120/07. 023 2）万向联轴器选用计算 NPT9550FVP （3.23）T联轴器传递的理论转矩mN P联轴器的传递功率（Kw）n转速（r/min） tZWCKKKKTT（3.24）温度系数起动系数工况系数动力机系数联轴器计算转矩tKKKKTZWC联轴器的选用规格 ）或（ntTTKKKKTTPZWC精品（3.25） 联轴器的公称转矩联轴器的许用转矩nTTP所以选用万向联轴器的型号为：SW

34、CI 75标准回转直径 D=75mm 公称转矩 Tn=75N m疲劳转矩 Tf=400 N m 重量为 3.8Kg 3 3 液压辅助件液压辅助件 3.13.1 油箱的选择油箱的选择 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污物的作用5。 油箱有开式和闭式两种。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。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相接，充气压力可达 0.05MPa6。本系统采用开式油箱，在清洗盖板上设置空气滤清器。 油箱的形状一般采用矩形，而容量大于 2m3 的油箱采

35、用圆筒形结构比较合理，设备重量轻，油箱内部压力可达 0.05MPa6。 油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。油箱的排油口与回油口之间的距离应尽可能远些，管口都应插入最低液面之下，以免发生吸空和回油冲溅产生气泡。管口制成 45的斜角，以增大吸油及出油的载荷，本系统中的回油管和泄油管均须设置斜角。为了使油液流动时速度变化不致过大，管口应面向箱壁。 油箱应设置隔板将吸、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过滤网3。本系统采用两个隔板交错布置，使液流呈 S 形流动，增加了液压油的流动

36、行程，更利于散热。 液压油箱在不同的工作条件下，影响散热的条件很多，通常按压力范围来考虑。 在中高压或高压大功率系统中（p6.3MPa） ，液压油箱的有效容量 V 可精品概略地确定为： V=(8V=(8 10)10) q qp p ( 3.1 ) 式中， V 液压油箱有效容量； qp 液压泵平均流量。 应当注意：设备停止运转后，设备中的那部分油液会因为重力作用而流回液压油箱。为了防止液压油从油箱中溢出，邮箱中的液压油位不能太高，一般不应超过液压油箱高度的 80%。 取： V = 9qp；又因为：qp = 69.03/min； 所以 V = 969.03 = 621.27 L/min，这样，可取

37、油箱的有效容积为0.8m3。所以本系统选用矩形油箱比较合理。 3.23.2 蓄能器的选择蓄能器的选择 蓄能器是将压力液体的液压能转换为势能储存起来，当系统需要时再由势能转化成液压能而做功的容器。因此，蓄能器可以作为辅助的或者应急的动力源；可以补充系统的泄漏，稳定系统的工作压力，以及吸收泵的脉动和回油路上的液压冲击等3。 蓄能器的种类很多，主要有皮囊式和活塞式两大类。 其主要的结构型式有： 1）重力式蓄能器，作蓄能或稳定工作压力用（在大型固定设备中） 。最高工作压力可达 45MPa。 2）弹簧式蓄能器，供小容量及低压（1.2MPa）系统在循环频率低的情况下蓄能或缓冲用。 3）薄膜式蓄能器，用于航

38、空机械上蓄能、吸收冲击，可传送异性液体，最高工作压力为 7MPa。 4）活塞式蓄能器，蓄能用，可传送异性液体，最高工作压力为精品21MPa。 5）皮囊式蓄能器，蓄能（折合型） 、吸收冲击（波纹型） ，传送异性液体，最高工作压力 200MPa。 本系统为高压系统，故选用皮囊式蓄能器。它具有空气与油隔离，油不易氧化，尺寸小，重量轻，反应灵敏，充气方便等优点。 蓄能器容积的计算3： 221121vpvpvvv( 3.2 ) 其中 P1 = 15MPa， aMPPP6 .17256 . 012 取 P2 = 20MPa。 LLv43.112560)03.6946.96( 将数据代入，得 v1 = 45

39、.72 L，v2 = 34.29 L 充气压力 P0 = 0.8 P1 = 12 MPa 蓄能器工作在绝热过程（t 1 min）时，n = 1.4，其总容积为： 02715. 01011715. 00PPPVVw( 3.3 ) 式中： P0 充气压力（MPa） ； P1 最低工作压力（MPa） ； P2 最高工作压力（MPa） ； Vw 有效工作容积； n 指数，绝热过程 n=1.4，则 = 0.715 。n1 计算 Vw 由各执行机构流量一时间循环图可知：最大流量为 96.46L/min,平均精品流量为 69.03L/min，则有： LVw43.112560)03.6946.96( 把以上所

40、得参数代入方程（3.3）得： LV83.7120115138.11715. 0715. 012715. 00 查文献文献33，选择蓄能器 NQX2-40/20NQX2-40/20，公称容积为 40L，需要 2 个。 查文献文献33，选择安全阀组 ABZSS20M3X/330E/S30G24K4ABZSS20M3X/330E/S30G24K4。3.33.3 滤油器的选择滤油器的选择 滤油器在液压系统中，滤除外部混入或者系统运转中内部产生的液压油中的固体杂质，使油液保持清洁，延长液压元件使用寿命，保证系统工作的稳定性。液压系统 75%左右的故障是由介质的污染造成的，所以应在系统中设置滤油器。 滤油

41、器的过滤精度用过滤掉的杂质的颗粒大小表示，一般可分为粗滤油器、普通滤油器、精滤油器及特精滤油器四种。他们分别滤掉的杂质的颗粒公称尺寸为：100 m 以上为粗滤油器、 （10100）m 为普通滤油器、 （510）m 为精滤油器、 （15）m 为特精滤油器3。本系统中，压油路上和回油路上均采用过滤精度较高的滤油器。 根据滤油器在液压系统中所处的位置不同，滤油器的种类也多种多样。 网式滤油器，装在液压泵吸油管路上，用以保护液压泵。它具有结构简单、通油能力大、阻力小、易清洗等优点。 线隙式滤油器，一般用于中、低压系统。这种滤油器阻力小、通流能力大，但不易清洗。 纸质滤油器，比一般其它类型滤油器过滤精度

42、高，可滤除油液中的微细杂质。这种滤油器有用于高压管路的和低压管路上的两种。可安装压差发讯装置。用于要求过滤质量高的液压系统中。 烧结式滤油器，是由烧结青铜滤芯作为过渡元件，加上钢质壳体而成的。精品这种滤油器耐高压、高温，有时颗粒脱落影响精度，堵塞后不易清洗。用于要求过滤质量高的液压系统中。 片式滤油器，用于一般过滤，油流速度不超过 0.51m/s。 磁性滤油器，用于吸附铁屑与其他滤油器合用。 选择过滤器时应考虑如下几个方面： 1）根据使用目的选择过滤器的种类，根据安装位置情况选择过滤器的安装形式。 2）过滤器应具有足够大的通油能力。并且压力损失要小。 3）过滤精度应满足液压系统或元件所需清洁度

43、要求。 4）滤芯所使用的滤材应满足所使用的工作介质的要求。并且有足够的强度。 5）过滤器的强度及压力损失是选择时需要重点考虑的因素，安装过滤器后会对系统造成局部压降或产生背压。 6）滤芯的更换及清洗要方便。 7）应根据系统需要考虑选择合适的滤芯保护附件。 8）结构尽量简单、紧凑，安装形式合理。 9）价格低廉。 查文献文献33，考虑过滤精度： 压油路上：选择 ZU-H100ZU-H10010S10S 型过滤器。 回油路上：选择 ABZFRABZFR- -S0140S0140- -1010- -1X1X- -B B 力士乐系列过滤器。3.43.4 冷却器的选择冷却器的选择 液压系统工作时，因液压泵

44、、液压缸的容积损失和机械损失，或控制元件及管路的压力损失等消耗的能量，几乎全部转化热量。这些热量除一部分散发到周围空间，大部分使油液及元件的温度升高。如果油液温度过高（80） ，将严重影响液压系统的正常工作。 为了提高液压系统工作的稳定性，应使系统在适宜的温度下工作。液压油温度一般希望保持在 3050范围内，最高不超过 60，最低不低于 15。温度过高，将使油液迅速变质，同时使泵的容积效率下降；还会使液压缸产生精品密封件早期老化，活塞热胀，容易卡死等现象。因此，必须对油液进行冷却。 冷却器除通过管道散热面积直接吸收油液中的热量以外，还使油液流动出现紊流，通过破坏边界层来增加油液的传热系数。 冷

45、却器的基本要求有： 1）有足够的散热面积。 2）散热效率高。 3）油液通过时压力损失小。 4）结构力求紧凑、坚固、体积小、重量轻。 冷却器的计算主要根据热交换量来确定散热面积，从而选定冷却器。1 1、发热温升计算、发热温升计算 液压系统工作时，除执行元件驱动外载荷输出有效率外，其余的功率损失全部转化成热量，使油温升高。 对于复杂的液压系统，其发热功率为：chrPPrP 式中：Pr 液压系统总的输入功率； Pc 液压系统输出的有效功率。 其中： piiviizittqpT1r1P( 3.4 ) jjwjiwitTSFTPmjnitc111( 3.5 ) 式中：Tt 工作周期（s） ； Z、n、m

46、 分别为液压泵、液压缸、液压马达的数量； pi 、 qvi 、pi 第 i 台泵的实际输出压力、流量、效率； ti 第 i 台泵的工作时间（s） ； Twj 、 j、 tj 液压马达的外载转矩、转速、工作时间（N.m、rad/s、S） ；精品 Fwi 、 Si 液压缸外载荷及驱动此载荷的行程（N.m） 。 由于本系统液压泵是一供一备，无马达执行元件,则： kw2 .108 . 06308.514Pr 由前面计算的载荷及工况位移可计算： kwPc78. 66314.427 所以kwPhr42. 378. 62 .102 2、 散热计算散热计算 1 1）油箱散热面积）油箱散热面积 液压系统的散热渠

47、道主要是油箱表面，采用回油冷却，前面已经初步计算求得油箱的有效容积为 1m，一般油面的高度为油箱高 h 的 0.8 倍，与油直接接触的表面算全散热表面，与油不直接接触的表面算是半散热面。 按 V = 0.8abh 求得油箱的各边之积，取油箱的长度325. 18 . 01mabha = 1.5m，油箱的宽 b = 0.84m，高度 h = 1m。 油箱的散热面积为： 20.684.05.15.1)84.05.1(18.15.1)(8.1mabbahA 2 2）油箱的散热功率为）油箱的散热功率为： TAKPtthc 式中：Kt 油箱的散热系数，查表取；）（CmWKt./162 T 油温与环境温度之

48、差，取 T = 25。 所以KwPKPcwhc42. 34 . 2250 . 616 由此可见，油箱表面的但热不能满足系统的散热要求，油管的散热极小，所以需要另设冷却器。 3 3）冷却器散热面积）冷却器散热面积冷却器的散热面积为： mhchrtKPPA( 3.6 )精品 式中：K 传热系数，用管式冷却器时；取 ）（CmWK./1162 tm 平均温升因为： 222121ttTTtm( 3.7 ) 式中：T1、T2 液压油入口和出口的温度； t1、t2 冷却水或风入口和出口的温度； 取油进入冷却器的温度 T1 = 60，油流出冷却器的温度 T2 = 50，冷却水入口温度 t1 = 25，冷却水的

49、出口温度为 t2 = 30，则： CCtm5 .272302525060 所需的冷却器的散热面积为： 22359. 45 .271161004. 268.16mmA）（ 考虑到冷却器长期使用，设备腐蚀和油垢，水垢对传热的影响，冷却面积应该比计算值增大 30%，实际选用的冷却器的散热面积为：A = 1.34.59 = 5.97m 由此，查文献查文献33，选 GL-13M21GL-13M21 板式冷却器。3.53.5 加热器的选择加热器的选择 寒冷地区因温度低，液压泵启动困难，需首先对油液进行加热。工厂中常用 SRY2 和 SRY4 型油用管状点加热器，这两种加热器是用两根管子弯成，用法兰固定，两

50、端通过接头接通电源，用于在敞开式或密闭式油箱中加热用。SRY型还可以加热水和其他导热比油好的液体。SRY2 型适合在敞开式或密闭式的油箱中用，其最高工作温度为 300。SRY4 型适合在循环系统内加热油类用，其最高工作温度为 300。 电加热器安装在油箱中，为了防止加热器管子表面烧焦液压油，在加热管的外边装上套管。精品 加热器的使用安装要求：加热管部分应全部侵入液压油中，不允许因液面降低而使加热管部分外露；为保证电加热器加热管部分全部侵入液压油中，应使之水平安装；使用电加热器的使用，应同时加一个热电偶，当液压油温度升高至预定值时，加热器自行断电。 电电加热器的发热能力可按下式进行估算： TQV

51、rCN( 3.8 ) 式中：N 加热器的发热能力； C 油的比热，取；)./(20941680CkgJC r 油的密度，取；3/900mkgr V 油箱内油的体积（m） ； Q 油加热后的温升高（） ； T 加热时间（s)。由前面计算可知：V= 1.0 m，取 Q = 30，T = 40min )./(1800CkgJC= 2400s。 把上述参数代入上式可得： kwN25.2024003019001800 因为电加热器的功率 P = ， 是热效率，一般 = 0.6 0.8，取 N = 0.8。 所以 。kwP3 .258 . 025.20 查参考文献文献33，选取 CYY4-220/8CYY

52、4-220/8 型加热器，其加热功率为 8Kw。3.63.6 管道的选择管道的选择 .1 管子的分类管子的分类 管道的作用是保证右路的连通，并便于拆卸、安装；根据工作压力、安装位置确定管件的连接结构；与泵、阀等连接的管件应由其接口尺寸决定管径。 在液压传动中，常用的管子有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。精品 钢管能承受较高的压力，价廉；但弯制比较困难，弯曲半径不能太小，多用在压力较高、装置位置比较方便的地方。一般采用无线钢管，当工作压力小于 1.6MPa 时，也可用焊接钢管。 紫铜管能承受的压力较低（p3.6 10MPa） ，经过加热冷却处理后，紫铜管软化，装配时可按需要进

53、行弯曲；但价贵且抗振能力较弱。 尼龙管用在低压系统；塑料管一般只作回油管用。 胶管作联接两个相对运动部件之间的管道。胶管分高、低压两种。高雅胶管是钢丝编织体为骨架或钢丝缠绕体为骨架的胶管，可用于压力较高的油路中。低压胶管是麻绳或棉线编织体为骨架的胶管，多用于压力较低的油路中。由于胶管制造比较困难，成本高，因此非必要时不用。 本次设计的液压系统属于高压系统，故考虑用钢管，钢管材料对于中、高压系统采用 20 号钢。而对于联接两个相对运动部件之间的管路则考虑用软管联接。软管分高、低压两种。高压软管是以钢丝编织或钢丝缠绕为骨架的橡胶软管，用于压力油路。低压软管是以麻线和棉线编织体为骨架的橡胶软管，用于

54、压力较低的回油路或气动管路中。 .2 管子的计算与选择管子的计算与选择 钢管内油液的流速推荐值 v 吸油管路取 v 0.5 2m/s，一般取 1m/s 以下； 压油管路取 v 2.5 6m/s； 短管道及局部收缩处取 v = 5 10m/s； 回流管路取 v 1.5 3m/s； 泄油管路取 v 1m/s。 管子内径的计算公式如下： vqdv4( 3.9 ) 式中： qv 通过管道内的流量（m） ； v 管内允许流速（m/s） ，按推荐值选定。 吸油管路吸油管路 对吸油管路有：流体流量 Q = 55L/min；精品 取：流体流速 v = 1 m/s； 代入公式（3.9） ，得：

55、mmmd17.34114. 360/105543 查文献文献33，选钢管通径为钢管通径为 40mm40mm，外径为，外径为 50mm50mm，壁厚为，壁厚为 5.5mm5.5mm。压力管路压力管路 （1 1）泵联阶段）泵联阶段 对泵联接段管路有：流体流量；min/5 .499 . 055LQqv 取：流体流速 v = 3 m/s； 代入公式（3.9） mmmd72.18314. 360/105 .4943 查文献文献33，选钢管通径为钢管通径为 20mm20mm，外径为，外径为 28mm28mm，壁厚为，壁厚为 3.5mm3.5mm。 回油管路回油管路 对回油管路，因为本设计的冷却器是安装在回

56、油路上的，故可根据所选冷却器的型号来确定回油管的管径。对 GL-13M21 板式冷却器冷却器，其油口连接法兰通径为 32mm，因此回油管通径为 32mm。 泄油管路泄油管路 对主压油段管路有：流体流量 min/5 . 5)9 . 01 (55)1 (maxLQQm 取：流体流速 v = 0.8 m/s； 代入公式（3.9） ，可得： mmmd08.128 . 014. 360/105 . 543 查文献文献33，选钢管通径为钢管通径为 15mm15mm，外径为，外径为 22mm22mm，壁厚为，壁厚为 2mm2mm。4 4 液压系统性能验算液压系统性能验算 液压系统初步设计是在某些估计参数情况

57、下进行的，当各个回路形式、液压元件及连接管路完全确定后，针对实际情况对所设计的系统进行各项性能分精品析。对一般液压传动刺痛来说，主要是进一步确切的计算液压回路的各段压力损失，容积损失和系统效率，发热温升等。根据分析计算发现问题，对某些不合理的设计要进行重新的调整，或者采取其他必要的措施。因为本系统计算中所选压力均为最大压力，各个支路的压力都能够满足工况的需要，故系统安全，无需调整。5 5 液压站的设计液压站的设计 5.15.1 液压站得结构设计液压站得结构设计液压站是由液压油箱、液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。液压油箱装有空气滤清器、滤油器、液面指示器和清洗孔等。液压泵装置包括不同类型的

58、液压泵、驱动电机及其它们之间的联轴器等。液压控制装置是指组成液压系统的各阀类元件及其联接体。液压站的结构型式有分散式和集中式两种类型。本系统采用集中式结构，将液压系统的供油装置、控制调节装置单独设置一个液压站。这种结构的优点是安装维修方便，液压装置的振动、发热都与执行元件隔开。 液压站的结构设计有以下几点注意事项：1）液压装置中各部件、元件的布置要均匀、便于装配、调整、维修和使用，并且要适当地注意外观的整齐和美观。2）液压泵与电动机可装在液压油箱的盖上，也可装在液压油箱之外。主要考虑液压油箱的大小与刚度。由于本系统的油箱较大，故将液压泵与电动机安装在液压油箱之外。3）在阀类元件的布置中，行程阀

59、的安放位置必须靠近运动部件。手动换向阀的位置必须靠近操作部位。换向阀之间应留有一定的轴向距离，以便进行手动调整或装拆电磁铁。压力表及其开关应布置在便于观察和调整的地方13.所以，本系统中，将手动换向阀装在现场，方便操作人员及时将事故钢包旋转到事故处理点，将危害控制在最小。压力表安装在阀台最上面的显示牌上。4）液压泵与系统相联的管道一般都先集中接到系统的中间接头，然后再分别通向不同部件的各个执行机构中去，这样做有利于搬运、装拆和维修，也比较美观。5）硬管应贴地或沿着外形壁面敷设。相互平行的管道应保持一定的间隔，精品并用管夹固定。随工作部件运动的管道可采用软管、伸缩管或弹性管。软管安装时应避免发生

60、扭转，以免影响使用寿命。本系统在泵的出口处用软管连接，还可减少液压冲击。5.25.2 液压叠加回路设计液压叠加回路设计对液压叠加回路设计的重点注意的是叠加阀的机能、通径和工作压力，将所选的叠加阀按一定的规律叠加成液压叠加回路。设计叠加回路时，要注意以下几点：1）主换向阀、叠加阀、底板块之间的通径连接尺寸应一致。所以，本系统将通径一样的叠加支路安放在同一个阀块上。2）主换向阀应该布置在叠加阀的最上面，兼作顶盖用。执行元件通过连接油管和底板块的下底面连接，叠加阀布置在主换向阀和底板块之间。3）压力表开关应紧靠底板块，否则将无法测出各点压力。4）集中供油系统，顺序阀通径按高压泵流量确定，溢流阀通径由