机械毕业设计论文包钢轨梁厂BD轧机压下及平衡系统设计全套图纸

1、 第一张 绪论轧钢就是用轧机对钢坯进行压力加工，获得需要的形状规格和性能的过程。轧机主要由几组轧辊构成，轧辊是一对转动方向相反的辊子，两个辊子之间形成一定形状的缝或孔，钢坯通过轧辊就成为一定形状的钢材。钢铁的生产方法有轧制、锻造、挤压、拉拔等。用轧制方法生产钢材，具有生产过程连续性、生产效率高、品种多、质量好、易于机械化、自动化等优点，因此得到广泛的应用。 在再结晶温度以上的轧制称为热轧；在再结晶温度以下的轧制称为冷轧。从轧钢生产的成品来看，根据钢材断面形状，可分为下述几种类别：钢板、钢管、型钢以及某些机器零件和工具等。 我们常见的汽车板、桥梁钢、锅炉钢、管线钢、螺纹钢、钢筋、电工硅钢、镀锌板

2、、镀锡板包括火车轮都是通过轧钢工艺加工出来的。炼钢厂生产的钢锭与连铸坯有8595%以上要经过轧钢车间扎成各种钢材供应国民经济各部门。 我国粗钢产量位居世界第一。国内十大钢铁企业年产粗钢均在1000万吨以上。今年来，钢铁重组进入快车道，比如宝钢控股的广东钢铁集团，山东济钢、莱钢为主组建的山东钢铁集团，还有河北钢铁集团等。但是，我国钢铁业要振兴，必须走精细化道路。热轧卷和冷轧卷目前还停留在重产量轻质量的瓶颈。轧钢行业必须走高端路线，造船业和汽车制造业、建筑业的兴旺，给轧钢行业带来机遇，但是矿石的涨价给我国轧钢行业带来新的困境。 国内轧钢行业要真正做大做强，必须不断对钢坯质量、加热、辊型控制、卷取能

3、力、酸洗等系列环节加强。另外，做重型机械的一重、二重、上重、太重等必须奋起，探索高精轧钢设备。国内宝钢、鞍钢、武钢、首钢设计院，东大、北科大等院校轧钢研究机构亦要多加强与钢铁集团的联合开发。现代轧机发展的趋向是连续化、自动化、专业化，产品质量高，消耗低。60年代以来轧机在设计、研究和制造方面取得了很大的进展，使带材冷热轧机、厚板轧机、高速线材轧机、H型材轧机和连轧管机组等性能更加完善；使轧制品种不断扩大、产品质量大大提高。一些适用于连续铸扎控制轧制等新轧制方法，以及适应新的产品质量要求和提高经济效益的各种特殊结构的轧机都在发展中。轧机的主要设备有：辅助设备起重运输设备和附属设备等。但一般所说的

4、轧机往往仅指主要设备。工作机座：由轧辊轧辊轴承机架轨座轧辊调整装置上轧辊平衡装置和换辊装置等组成。轧辊：是使金属塑性变形的部件 ( 见轧辊 ) 。轧辊轴承：支承轧辊并保持轧辊在机架中的固定位置。轧辊轴承工作负荷重而变化大，因此要求轴承摩擦系数小，具有足够的强度和刚度，而且要便于更换轧辊。不同的轧机选用不同类型的轧辊轴承。轧机机架：由两片“牌坊”组成以安装轧辊轴承座和轧辊调整装置，需有足够的强度和钢度承受轧制力。机架形式主要有闭式和开式两种。此外还有无牌坊轧机。轧机轨座：用于安装机架，并固定在地基上，又称地脚板。承受工作机座的重力和倾翻力矩，同时确保工作机座安装尺寸的精度。轧辊调整装置：用于调整

5、辊缝，使轧件达到所要求的断面尺寸。上辊调整装置也称“压下装置”，有手动电动和液压三种。手动压下装置多用在型材轧机和小的轧机上。传动装置：由电动机减速机齿轮座和连接轴等组成。齿轮座将传动力矩分送到两个或几个轧辊上。辅助设备： 包括轧制过程中一系列辅助工序的设备。如原料准备加热翻钢剪切矫直冷却探伤热处理酸洗等设备。起重运输设备： 吊车运输车辊道和移送机等。附属设备： 有供配电轧辊车磨，润滑，供排水，供燃料，压缩空气，液压，清除氧化铁皮，机修，电修，排酸，油水酸的回收，以及环境保护等设备。轧机可以按轧制品种轧机型式和公称尺寸来命名。“公称尺寸”的原则对型材轧机而言，是以齿轮座人字齿轮节圆直径命名；初

6、轧机则以轧辊公称直径命名；板带轧机是以工作轧辊辊身长度命名；钢管轧机以生产最大管径来命名。有时也以轧机发明者的名字来命名 ( 如森吉米尔轧机 ) 。 轧机的选择；按生产的产品品种规格质量和产量的要求来选定成品或半成品轧机的类型和尺寸，并配备必要的辅助起重运输和附属设备，然后根据各种因素的要求最后加以平衡选定。 1.2.1轧机的分类 轧钢机按用途可分为开坯轧机、型钢轧机、钢管轧机和特殊轧机等。按轧辊在机座中的布置可分为下列五种形式：具有水平轧辊的轧机，具有立式轧辊的轧机，具有水平轧辊和立式轧辊的轧机，具有倾斜布置的轧机以及其他轧机。按轧钢机布置形式可分为：单机架式、多机架顺列式、横列式、连续式、

7、半连续式、串列往复式、布棋式等。1.2.2 轨粱轧机轨梁轧机为2辊或3辊式水平轧机，在各架轧机上进行多道次穿梭轧制，也可用两台电机分别传动。轨梁轧机中最简单的布置形式为一列式，此外还有二列、三列式的布置，三列以上的多列式布置较少见。 轨梁轧机主要优点是:(l)设备简单、建厂快、投资少;(2)由于无张力轧制，便于生产断面形状复杂的产品;(3)操作简单、适应性强、产品灵活多样，适于小批量多品种产品的生产。主要缺点是:(1)产品尺寸精度不高，品种规格受到限制(如难于轧制很宽的产品);(2)间隙时间长、轧件温降大，因而轧件长度和壁厚均受限制;(3)各架轧机轧制速度不能单独调整，因而影响产品的产量和质量

8、。横列式轧机一般用做中、小型开坯机、轨梁轧机、大中型型材轧机及小型、线材轧机。在产量不高而要求产品品种规格较多的地方钢铁工业中，常采用横列式轧机生产各类型钢，其中开坯机、轨梁轧机、大中型型材轧机多采用一列式或二列式布置，而小型、线材轧机则采用三列式或多列式布置的方式。 包钢轨梁厂BD3轧机是一个万能轧机机组，它由一架二辊万能精轧机、一架二辊万能粗轧机和一架轧边机的组成为串列式万能轧机机组，其中万能精轧机和万能粗轧机结构完全对称。 第二章 设计任务介绍2.1 概述 压下及平衡系统的特征 压下及平衡系统是围绕包钢轨梁厂在重轨生产过程中压下及平衡系统的压下和平衡而设计的【3】。压下及平衡系统的工作特

9、点如下：1、可精确调整轧辊水平位置（调整辊缝），以保证扎件按给定的压下量扎出所要求的断面尺寸；2、 快速响应要好、调整精度要高；3、 过载保护简单、可靠；4、 采用标准液压元件；5、 结构复杂、响应频率较低；6、 利于快速换辊，提高轧机作业率。2.2 设计参数与内容 设计题目：包钢轨梁厂BD3轧机压下及平衡系统设计 设计参数 水平辊部分： 水平辊压下缸（水平辊夹紧缸）个数 共4个 水平辊调整缸个数 共8个 水平辊压下缸（水平辊夹紧缸）行程 155mm 水平辊调整缸行程 155mm 立辊部分： 立辊压下缸（立辊夹紧缸）个数 共2个 立辊调整缸个数 共4个 立辊压下缸（立辊夹紧缸）行程 180mm

10、 立辊调整缸行程 180mm2.2.3 设计任务 任务：1.设计说明书一份 2.专题论文一篇 3外文翻译一篇 4.实习报告一份 5.设计图纸六到七张（合甲一）第三章 压下及平衡系统综合方案的拟定和选择 3.1 压下及平衡系统的用途 压下及平衡系统是轧钢机中关键的机构之一，其结构设计的好坏，直接关系着扎件的产量与质量的高低和好坏。通常轧机轧辊的调整一般均包括径向和轴向两个方向调整，可以保证轧辊间的相互位置的正确，按规定完成道次的压下量，还能在一定的程度上来补偿其轧辊辊身与辊径的允许的摩擦量，同时又能调整轧辊与轨道水平面的相互位置。而且在连轧机上，还能调整机座间轧辊的相互正确位置，从而保证轧制先的

11、直线性，使得轧制顺利进行。3.2 系统综合方案的设计 方案一：压下调整采用电动压下装置方案二：压下调整采用液压压下装置方案三：压下调整采用电动液压双压下装置方案优劣比较分析：方案一：电动压下装置优点：1）工作时，轧辊可快速、大行程、频繁的调整； 2）轧辊调整时，不能带轧制负荷，即不“带钢压下”。多用在可逆式热轧机上，如初轧机、板坯轧机、中厚板轧机、连轧机组的可逆式粗轧机等。3）有较高的传动效率和工作可靠性【3】。缺点：1）电动压下装置能够进行大行程的调节，但是不能进行精细的调节。所以精度较低； 2）必须有克服压下螺丝阻塞事故的措施。故方案一不可取。方案二：液压压下装置优点：1）快速响应性好，调

12、整精度高； 2）过载保护简单、可靠，可以有效的防止轧机过负荷，保护轧辊和轴承免遭损坏。事故停车时，可快速的排出液压缸的压力油，加大辊缝，避免轧辊烧裂或被刮伤； 3）采用液压压下可以根据需要改变轧机的当量刚度，实现对轧机从“恒辊缝”到“恒压力”的控制，以适应各种轧制及操作情况； 4）液压压下装置采用标准液压元件，简化了机械结构； 5）叫机械传动效率高； 6）便于快速换辊，提高轧机工作率。缺点：1）液压压下调整在工作过程中，有较多的能量损失； 2）液压压下调整对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很容易受到温度的影响； 3）为减少泄露，元件制造精度高，造价高； 4）液压系统出现故障时，难以找出原因。方

13、案三：电动液压双压下装置优点：1）系统虽然能具有电动和液压双压下的特点和优点，同时也能使其各自的缺点进行互补； 2）结构紧凑，精调部分传动零件减少使传动惯性力下降，因此，调节讯号滞后现象减轻，而灵敏度增加；缺点：1）电动和液压配合难度高，系统复杂； 2）电动控制的复杂程度很高，维护不易且系统性能与成本比例较低。3.3 技术经济分析比较如下 表3.1 压下及平衡系统方案技术评价表经技术经济综合评价得： W2>W1>W3最后，得出结论，方案2为最佳设计方案。第四章 液压压下及平衡系统的设计4.1 综述液压压下及平衡系统是BD3轧机的一个重要组成部分。在设计时要充分发挥液压传动的优点，力

14、求设计出结构简单，工作可靠，成本低，效率高，操作简单，维修方便的传动系统。包钢轨梁厂BD3轧机液压压下及平衡系统，主要由执行机构压下缸（夹紧缸）和调整缸，动力源液压泵站及其伺服阀台、电控装置及各种检测装置组成。 本设计通过调查研究，运用已掌握的知识和经验，依靠分析、对比、选择和估算，最后设计出符合要求的系统。根据设计要求和所学知识，大致归纳出液压系统的设计步骤如下：1、 明确设计要求；2、 明确系统压力；3、 确定系统执行元件的形式；4、 确定执行元件的控制和调速方案；5、 拟定液压系统原理图，并叙述其工作过程。此设计主要对压下及平衡系统的液压原理图方案、液压阀、液压泵进行相应的设计、计算和校

15、核。各系统相互配合，相互渗透。各部分的设计计算应满足设计要求，能完成预定动作，并且兼顾设计的经济性要求和安全可靠性要求。使用中要加强维护和定期检修，以发挥系统的最大功能。4.2 明确设计要求 压下及平衡功能对液压系统的要求（1）压下缸（夹紧缸）活塞行程需符合轧机轧辊运行快速和行程较大的特点；（2）调整缸不可因活塞杆受力而改变腔内的压力，且需保持较长时间的压力；（3）系统惯性要小，响应速度要快；（4）精度需高；（5）安全可靠，简单好用；（6）消耗功率小，效率高；（7）操作方便灵活。 轧机总体对压下及平衡系统的要求（1）带负荷调整；（2）调整精确；（3）对轴承、轧辊和牌坊过负荷保护；（4）出现事故

16、自动弹开；（5）棍子间隙可自动回零；（6）在换辊后能消除机架弹性；（7）可以自动控制辊缝。4.3 明确系统压力由于上轧辊及其轴承座自重的影响，在扎件未进入轧辊之前，上轧辊及其轴承座与机架之间有间隙存在，这些间隙使扎件进入轧辊时产生很大的冲击，恶化轧机的工作条件。为了防止这种冲击，几乎所有轧机（二辊叠轧薄板轧机除外），都设有平衡装置。通过平衡装置，在上轧辊轴承座上沿垂直方向施加平衡力以消除上述间隙。通常，取平衡力为平衡重量的1.21.4倍（过平衡系数K=1.21.4）。采用液压平衡时，油缸的工作压力可按下式计算： P=K式中 G为被平衡零件的总重量（N）； n为平衡液压缸的数量； d为液压缸柱塞

17、直径（cm）； K为过平衡系数（考虑到液压缸的摩擦阻力，取较大值为宜）。其中，G=286KN，n=4，d=460mm,K=1.4所以 P=则调整平衡系统的压力定为30Mpa，而压下回路和调整平衡回路必须使用同样的工作介质，所以压下回路的压力也须采用30Mpa。4.4 确定执行元件 马达的选择考虑到压下及平衡系统行程短且不固定，因而可直接通过液压压力作用于液压缸而形成直线往复运动，所以不选用液压马达驱动。4.4.2 液压缸的选择液压系统在整个工作中需要的油量较大，故选用多个变量泵供油，又因系统中有配套的油箱，温度变化大，且对液压油清洁度较高，故对油箱加配冷却循环设备。4.5确定执行原件的控制和调

18、速方案 根据设计要求，系统的压下和平衡功能实现的路线是不同的，所以压下及平衡的液压系统需要两套回路来完成。由于压下缸的形成较大，且需要快速前进、后退，所以采用同级的两个三位四通伺服阀并利用电压死区进行流量控制，进而控制压下缸的运行速度。压下缸的控制和调速方案如图4.1所示。 图4.1 压下缸的控制和调速方案 1、压力计 2、压下缸 3、三位四通小流量伺服阀 4、三位四通大流量伺服阀 5、蓄能器 6、过滤器7、液控溢流阀 8、液控溢流阀 9、压力位置传感器 10、有杆枪油路 当轨粱进入万能轧机时，轧制过程开始，此时，轨粱轧件会对轧辊有很大的冲击，调整缸的作用是使轧辊在受到冲击时，轧辊位置不会变化

19、，所以调整缸回路采用保压回路，将压力保持在一个定值，调整缸的控制和调速方案如图4.2： 图4.2 调整缸的控制和调速方案 1、调整缸 2、三位四通换向阀 3、蓄能器 4、压力继电器5、单向阀 6、定量泵 7、溢流阀 8、二位换向阀4.5.1 草拟液压工作原理图拟定工作原理图，就是合理应用压力、速度、方向控制回路等基本回路的有关知识和各种液压元件的基本特性及功能的知识，组成一个符合工作要求的液压系统，并在设计过程中，对不同的系统进行比较，选择最佳方案。根据设计要求及所学知识，拟定压下及平衡系统的液压原理图。如图4.3所示： 图4.3 压下及平衡系统液压原理图4.5.2 压下及平衡系统的工作过程

20、压下及平衡系统的液压回路由能源装置（电机、泵组）、执行装置（液压缸）、控制调节装置（阀组）组成。 压下及平衡系统是压下缸的液压回路和调整缸的液压回路组成的，压下缸的液压回路采用同级的两个伺服阀进行控制，一个可通过小流量液压油的伺服阀，当其右位得电时，小流量的液压油进出压下缸时，压下缸活塞就可以以较慢的速度压下；左位得电时，压下缸即可抬起，另一个伺服阀为大流量阀，同理，当通过大流量伺服阀的液压油进出压下缸时，压下缸活塞即可快速压下和抬起。 调整缸的液压回路是由保压回路扩展而成的，并由二位二通换向阀分割各支路。当三位四通电磁换向阀左位接入工作时，液压缸活塞杆向外伸出，调整轧辊到指定位置后，压力继电

21、器发出信号使二位二通换向阀通电，液压泵卸荷，单向阀关闭，液压缸有蓄能器保压，缸压不足时，压力继电器复位使泵重新工作。电磁铁的动作顺序 电磁铁的动作顺序如表4.1所示： 第五章 液压缸的设计5.1 液压缸的设计计算步骤 1、根据机构的运动要求，选择液压缸的类型，根据机构的结构要求选择液压缸的安装方式； 2、根据机构的运动分析，确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸，如液压缸的推进速度、作用时间、内径、行程及活塞杆直径等； 3、根据选定的工作压力和材料进行液压缸的结构设计，如缸体壁厚、缸盖结构设计、密封形式、排气与缓冲等； 4、液压缸性能的验算。5.2 液压缸的安装方式 压下缸和调整缸都采用法兰式结构

22、，这类缸外形尺寸较大，适用于大、中型液压缸，缸内径通常大于100mm，额定工作压力Pn=2540Mpa，能承受较大的冲击载荷和恶劣的外界环境条件，属重型缸，多用于重型机械和冶金机械。5.3 缸筒材料的选择一般要求有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒还要求有良好的焊接性能。根据压下缸的参数、用途和毛坯的来源可选用铸钢钢管ZG270500。调整缸也可选用铸钢钢管ZG270500。由手册【5】表21-6-7得：抗拉强度Mpa;屈服强度Mpa.5.4液压缸主要技术性能参数计算 确定液压缸的压力根据工作条件可以得知液压缸的最大工作压力为300Mpa，即液压缸的最高允许压力Pmax=30Mpa，这也是液压

23、缸在瞬时所能承受的极限压力，常规定为： Pmax 式额定压力（公称压力）Pn，是液压缸能用以长期工作的压力，应接近或复合规定的数值，可选择液压缸的额定压力为Pn=20Mpa。耐压试验压力Pr，是检查液压缸质量时需要承受的试验压力，即在此压力下不出现变形、裂缝和破裂。通常规定Pr。5.4.2 流量的计算 单位时间内油液通过缸筒有效截面的面积，称为流量Q 式其中：V液压缸活塞以此行程中所消耗的油液体积，单位L； t液压缸活塞一次行程所需要的时间，单位min。由于 式（1） 水平辊调整缸的计算： Q= 式对于单活塞杆调整缸 活塞杆伸出 式 活塞杆缩回 式其中：D液压缸内径，单位m； d活塞杆直径，单

24、位m; v活塞杆运动速度，单位mmin； 液压缸容积效率，当活塞密封为弹性密封材料时=1，当活塞密封为金属环时，=0.98。.当活塞伸出时当活塞缩回时（2） 调整缸的计算 对于单活塞杆液压缸 活塞杆伸出 式 活塞杆缩回 式其中：D液压缸内径，单位m； d活塞杆直径，单位m; v活塞杆运动速度，单位mmin； 液压缸容积效率，当活塞密封为弹性密封材料时=1，当活塞密封为金属环时，=0.98。. 当活塞伸出时 当活塞缩回时（3）系统压下缸的计算 对于单活塞杆液压缸： 当活塞杆伸出时： 当活塞杆缩回时： 其中：D液压缸内径，单位m； d活塞杆直径，单位m; v活塞杆运动速度，单位mmin； 液压缸容

25、积效率，当活塞密封为弹性密封材料时=1，当活塞密封为金属环时，=0.98。其中，=1，v=活塞杆伸出时，此流量为：=87.65；活塞杆退回时，流量为：=57.23。5.4.3 活塞的运动速度单位时间内压力油液推动活塞移动的距离： 式活塞杆伸出 式其中：D液压缸内径，单位m； d活塞杆直径，单位m; v运动速度，单位mmin； 液压缸容积效率，当活塞密封为弹性密封材料时=1，当活塞密封为金属环时，=0.98。（1） 水平辊调整缸的计算：当活塞伸出时当活塞缩回时（2） 立辊调整缸的计算：当活塞伸出时 0.6当活塞收回时 =0.6（3） 压下缸的计算 活塞伸出时 =G9当活塞收回时 =8.985.4

26、.4 速比 液压缸活塞往复运动的速度之比 式计算速比主要是为了确定活塞杆的直径和是否设置缓冲装置。速比不宜过大或过小，以免产生过大的背压或造成活塞杆太细稳定性不好。可参考下表选定：表5.1 活塞往复运动的速比 因为系统的压力为30Mpa，可选择活塞的速比为=2。 活塞的理论推力和拉力油液作用在活塞上的液压力，对于双作用单活塞杆液压缸来说，活塞受力如图5.1： 图5.1 活塞受力分析图（1） 水平辊调整缸的计算：活塞杆伸出时的理论推力F1为 式 活塞杆缩回时的理论推力F2为式其中，A1活塞无杆侧有效面积，单位； A2活塞有杆侧有效面积，单位； P供油压力（工作油压），单位Mpa; D活塞直径（液

27、压缸内径），单位m； d活塞杆直径，单位m。（2）立辊调整缸的计算活塞杆伸出时的理论推力F1为= 式活塞杆缩回时的理论推力F2为= 其中，A1活塞无杆侧有效面积，单位； A2活塞有杆侧有效面积，单位； P供油压力（工作油压），单位Mpa; D活塞直径（液压缸内径），单位m； d活塞杆直径，单位m。（3）压下缸（夹紧缸）活塞杆伸出时的理论推力F1为= 式活塞杆缩回时的理论推力F2为其中，A1活塞无杆侧有效面积，单位； A2活塞有杆侧有效面积，单位； P供油压力（工作油压），单位Mpa; D活塞直径（液压缸内径），单位m； d活塞杆直径，单位m。 活塞允许的最大行程（1）水平辊调整缸的计算：在初步

28、确定活塞的行程时，主要是按照实际工作需要的长度来考虑，但这一工作行程并不一定是液压缸的稳定性所允许的行程。为了计算行程，应首先计算出活塞的最大允许长度Lk9。因活塞杆一般为细长杆，当Lk（1015）d时，由欧拉公式推导出： （mm） 式其中：Fk活塞杆弯曲失稳临界压缩力，单位N，FkFnk; F活塞杆纵向压缩力，单位N； nk安全系数，通常nk=3.56； E材料的弹性模数。钢材E=2.1×105Mpa； I活塞杆横截面惯性矩，单位，圆截面I=。将上列数据代入并简化后 式（2） 立辊调整缸的计算在初步确定活塞行程时，主要是按实际工作需要的长度来考虑，但这一工作行程并不一定是液压缸的稳

29、定性所允许的行程。为了计算行程，应首先计算出活塞的最大允许长度Lk。因活塞杆一般为细长杆，当Lk（1015）d时，由欧拉公式推导出： （mm） 式其中：Fk活塞杆弯曲失稳临界压缩力，单位N，FkFnk; F活塞杆纵向压缩力，单位N； nk安全系数，通常nk=3.56； E材料的弹性模数。钢材E=2.1×105Mpa； I活塞杆横截面惯性矩，单位，圆截面I=。将上列数据代入并简化后 式（3） 压下缸的计算：在初步确定活塞的行程时，主要是按照实际工作需要的长度来考虑，但这一工作行程并不一定是液压缸的稳定性所允许的行程。为了计算行程，应首先计算出活塞的最大允许长度Lk9。因活塞杆一般为细长

30、杆，当Lk（1015）d时，由欧拉公式推导出： （mm） 式其中：Fk活塞杆弯曲失稳临界压缩力，单位N，FkFnk; F活塞杆纵向压缩力，单位N； nk安全系数，通常nk=3.56； E材料的弹性模数。钢材E=2.1×105Mpa； I活塞杆横截面惯性矩，单位，圆截面I=。将上列数据代入并简化后 = 式 液压缸长度的计算（1）水平辊调整缸的计算： 对于各种安装导向条件的液压缸，活塞杆计算长度 L=（2）立辊调整缸的计算： 对于各种安装导向条件的液压缸，活塞杆计算长度L=（3）压下缸的计算： 对于各种安装导向条件的液压缸，活塞杆计算长度L=5.5 缸筒壁厚的计算（1） 水平辊调整缸的计

31、算：缸筒材料选用常用的ZG270-500的无缝钢管，调质硬度为260HBW。查手册【5】表2167查的该材料的。由于系统压力为30Mpa,所以壁厚应按厚壁筒计算，参照手册【5】：缸筒壁厚为：关于的值，可按下列情况分别计算：当时，；当时，；当时，或 式式中，缸筒内最高工作压力，当工作压力p16Mpa时，=1.25p,即=30Mpa； 缸筒材料的许用应力，=，n为安全系数，通常取n=5。将数据代入上式中，得：当时，74.67mm；当时，60.54mm；当时，78.32mm。实际上，当时，材料使用不够经济，应改用高屈服强度的材料。因此，由手册【5】表1.550选用壁厚系列中的80mm。（2） 立辊调

32、整缸的计算：缸筒材料选用常用的ZG270-500的无缝钢管，调质硬度为260HBW。查手册【5】表2167查的该材料的。由于系统压力为30Mpa,所以壁厚应按厚壁筒计算，参照手册【5】：缸筒壁厚为：关于的值，可按下列情况分别计算：当时，；当时，；当时，或 式式中，缸筒内最高工作压力，当工作压力p16Mpa时，=1.25p,即=30Mpa； 缸筒材料的许用应力，=，n为安全系数，通常取n=5。将数据代入上式中，得：当时，62.37mm；当时，49.97mm；当时，65.21mm。实际上，当时，材料使用不够经济，应改用高屈服强度的材料。因此，由手册【5】表1.550选用壁厚系列中的70mm。5.6

33、 活塞及活塞杆设计由于活塞在液体压力的作用下沿缸筒往复运动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的滑动配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄露，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。液压力的大小与活塞的有效工作面积有关，活塞直径应与缸筒内径一致。设计活塞时，主要任务就是确定活塞的结构形式。 活塞及活塞杆的结构形式根据密封装置形式来选用活塞结构形式（密封装置按工作条件确定）。本设计选用整体活塞。因为整体活塞在活塞周围上开沟槽，安装密封圈，结构简单，但给活塞的加工带来困难，密封圈安装时也容易拉伤和扭曲。

34、根据【5】表21-6-13，选择杆体为实体杆。活塞杆的外端头部与轧辊的拖动机构相连接，为了避免活塞杆在工作中产生偏心承载力，适应液压缸的安装要求，提高其使用效率，应根据载荷的具体情况选择适当的杆头连接形式【7】。因为缸工作时轴线固定不动，所以采用大螺栓头式。根据【5】表21-6-14，水平辊调整缸活塞的直径为380mm，长度280mm，立辊调整缸活塞杆的直径为300 mm，长度305 mm。根据5表21-6-14，压下缸活塞杆的直径为90 mm，长度300 mm。5.6.2 活塞及活塞杆的密封在液压传动系统及其元件中，安置密封装置和密封元件的作用，在于防止工作介质的泄露及外界尘埃和异物的侵入。

35、设置于密封装置中、起密封作用的元件称为密封件。液压传动的工作介质，在系统及元件的容腔内流动或暂存时，由于压力、粘度、间隙等因素的变化，而导致少量工作介质越过容腔边界，由高压腔向低压腔或外界流出，这种“越界流出”现象称为泄露。泄露分为外泄漏和内泄漏两类，内泄漏是指在系统或元件内部工作介质由高压腔向低压腔的泄露。由于液压缸的进油腔和回油腔之间的液压油不可以联通，否则就会造成液压缸爬行和内部泄露，而内泄漏会引起系统容积效率的急剧下降，所以在活塞部分和液压缸接触区域的上部选择毡圈油封进行密封，下部使用O型密封圈和 方形同轴密封件进行密封，毡圈油封的型号选择460×40，方形同轴密封件选择46

36、00，O型密封圈的型号选择460。在活塞杆部分和液压缸的接触区域的上部选择毡圈油封进行密封，中部使用O型密封圈和方形同轴密封件进行密封，出于防尘考虑还需防尘圈的密封，毡圈油封得型号选择380×40，方形同轴密封件选择3800，O型密封圈的型号选择460，防尘圈选择C型防尘圈，型号为FC380。 毡圈油封 O型密封 C型防尘圈第六章 液压元件的选择6.1控制元件的选择选择液压控制阀的依据是系统的最高压力和通过阀的实际流量以及阀的操作安装方式等。（6）选择时应注意以下问题：1、 确定通过阀的实际流量时，要注意通过管路的流量与油路串、并联的关系。右路串联时系统的流量即为油路中各处所通过的流

37、量；油路并联时，系统的流量等于各油路通过流量的总和。2、 所选定的控制阀的额定压力和流量尽可能与计算机相近似。必要时，通过控制阀的最大流量可允许超过其额定流量的25%。选择压力控制阀时，由于其调压范围有限，故最好不要选用比最高使用压力还高的阀，否则，当阀在低压下工作时，会出现工作不稳定现象。 单向阀的选择单向阀用于液压系统中防止油压反向流动。也可作背压阀用，但必须改变弹簧压力，保持回路的最低压力，增加工作机构的运动平稳性。液压单向阀与单向阀相同，但可利用控制油开启单向阀，使油液在俩个方向上自由流动。根据系统的工作情况。单向阀可全部采用单向阀。单向阀12.1：此阀在液压系统中安装在泵的出口处，作

38、背压使用，所以选用S型单向阀。其型号为S20A10，最大工作压力为31.4Mpa，最大流量为115L/min，介质粘度为（2.8-380）m3/s，介质温度为-30-80。单向阀12.2和12.3：俩单向阀和过滤器并联在一起，起防止击穿过滤器的作用，所以采用S型单向阀。器型号为S20A10，最大工作压力为31.5Mpa，最大流量115L/min，介质粘度为（2.8380）m3/s，介质温度为-3080。节流阀的选择节流阀是通过改变节流阀截面或节流长度以控制流量的阀门。对节流阀的性能要求是：1 流量调节范围大，流量压差变化平滑2 内泄漏量小，若有外泄漏油口，外泄漏量也要小3 调节力矩小，动作灵敏

39、节流阀4.1：此阀安装在定量泵组1.2和1.2的油路上，所以选择单向节流阀即可，型号选择为，最大塔里为31.5Mpa，机制粘度为（2.8380）m3/s，介质温度为-3080。先导式溢流法的选择若先导式溢流阀安装在泵的出口，与蓄能器配合使用可以起来溢流稳压的作用，若先导式溢流阀安装在执行机构附近（压力冲击较大）可以起技能、保护和安全限压的作用。先导式溢流阀5.1、5.2、5.3：这三个先导式溢流阀在液压系统中的作用为维持系统的压力恒定，防止系统的压力超载，所以选用Y2型先导式溢流阀。器型号为Y2-HB20，公称压力为32Mpa，调节范围为4·16Mpa，通径为20mm，额定流量为10

40、0L/min，重量为4.7kg。先导式雨两罚5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、5.10、5.11、5.12：安装在执行机构附近（压力冲击较大）可以起到节能、保护和安全限压的作用。所以选用Y2型先都按时溢流阀。其型号为DBDS20PX/230，公称压力为40Mpa，调节范围为446Mpa，通径为20mm，额定流量为120L/min，重量为5.9kg。6.14二位二通电磁换向阀电磁换向阀是实现油路的换向、顺序动作及卸荷的液压控制阀。二位二通电磁换向阀：其型号为2WE20-5型换向阀，P、T油口最高工作压力为31.5Mpa，最大流量为120L/min，重量为5kg。 三位四通电

41、磁换向阀 电磁换向阀是实现油路换向、顺序动作及卸荷液压的控制阀。 三位四通电磁换向阀14.1、14.2、14.3、14.4、14.5、14.6、14.7、14.8、14.9、14.10、14.11、14.12：其型号为DG4V-5型换向阀，P、A、B油口最高工作压力为31.5Mpa，最大流量为120L/min，重量为6.3kg。三位四通伺服器伺服器是指电液伺服阀，它在接受电器模拟型号后，相应出去调制的流量和压力。它既是电液转换元件，也是功率放大元件，它能够将小功率的微弱电气输入信号转换为大功率的液压能（流量和压力）输出。在系统中，它能够将电气部位与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与液压放大

42、，电液伺服阀是电液伺服器系统控制的核心。本系统中伺服阀分为两种，一种为小流量的伺服阀，另外一种为大流量的伺服阀，两种伺服阀由控制电器元件的死区元件控制。三位四通伺服阀（小流量）8.1、8.2、8.3、8.4、8.5和8.6，型号为4WSE2EM10-2X5B12T320K9EV伺服阀，最大压力32MPA，最大流量50Lmin。三位四通伺服阀（大流量）9.1、9.2、9.2、9.4、9.5和9.6，型号为4WSE2EM10-2X5B12T320K9EV伺服阀，通径为10mm，最大压力32Mpa，最大流量150Lmin。 表6.1 液压控制元件的设计参数 压力继电器压力继电器的主要作用是在压力达到

43、设定值时，使油路自动释压或反向运动（通过电磁阀控制）；在规定范围内大于调定压力，则启动或停止液压泵电动机；使电磁阀顺序动作；启动时间继电器等。压力继电器18：其型号为HED2OA20，额定压力为30Mpa，最高工作压力为31Mpa，最高动作压力为1.5Mpa，最低动作压力为10.15Mpa，切换频率为30次min。 液压油的选择由于伺服阀采用的是橡胶密封，根据液压系统设计元器件选型守则，系统应选用DIN51524的矿物油（HL、HLP）及磷酸酯（HFDR），油液的最大允许污染度为7级，粘度范围20380，优先选用3046.综合考虑润滑性能，抗腐蚀性，防锈性等性能，选用液压油的牌号为：LHL，油

44、液粘度等级为32,40时的运动粘度为27.5。6.2 系统辅件的选择 过滤器的选择过滤器是液压系统中的重要组件，可以清除液压油中的污染物，保持油液清洁度，确保系统元件工作的可靠性。根据设计要求，在中高压的伺服液压系统中，往复运动的速控机构过滤精度的要求为510,所以选择纸质过滤器，过滤器7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、7.10：其型号为ZU-H160×20S,其具体参数如表6.2所示： 表6.2 过滤器的技术性能 冷却器的选择 冷却器是对油液温度进行控制的液压辅件。它们通常安装在油箱里、油箱壁或油箱附近，与油箱有着密切的关系。采用冷却器的目的在

45、于把油液粘度维持在液压泵制造商推荐的范围之内。油箱中的油液温度，对于含水难燃液体通常不应超过50，对于其它油液一般不应超过55。 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，当系统需要时在由势能转化为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；可以补充系统的泄露，稳定系统的工作压力，以及吸收泵的脉动和回路上的液压冲击等。根据设计要求选用活塞式蓄能器，其特点是：气液隔离，油不宜氧化，结构简单，寿命长，安装容易，维修方便；容量较小，缸体加工和活塞密封要求较高，反应不灵敏，活塞运动到最低位置时，空气易经活塞与缸体之间的间隙泄露到油中去，有噪声。可用作蓄能，可传送异性

46、液体，最高工作压力31Mpa。 管道的计算选择 （一）管子材料的选择液压系统所用钢管有：精密无缝钢管，输送液体用无缝钢或不锈钢管等。卡套式管接头必须采用精密无缝钢管，焊接式管接头一般采用普通无缝钢管。材料用10钢或20钢，中、高压或大通径（D80mm）采用20钢。这些钢管均要求在退火状态下使用。由此可知，管子的材料应为20钢。（二）管子内径d的计算管子内径d（参照手册【5】表2181）： 式（6.1）式中，Q通过管道的流量； v金属管道内油液的流速推荐值（参照手册【5】表2181）；吸油管路取，压油管路取，短管道及局部收缩处，回油管路，泄油管路取。将各种管道的允许流速代入（6.1）中，得：水平

47、辊的管道计算：49.3mm,47.6mm，15.6mm，28.5mm，24.7mm。立辊的管道计算：70.7mm，35.2mm，29.6mm, 24.7 mm。（三）管子壁厚的计算管子壁厚（参照手册【5】表2181）： 式（6.2）式中，p系统工作压力Mpa； d管子内径mm； 管子的许用应力，对于钢管； 抗拉强度，由手册【5】表2167知：=420Mpa； n安全系数，当p7 Mpa时，n=8；当p17.5Mpa时，n=6；当p17.5Mpa时，n=4；（1）水平辊的管道计算：当49.3mm时，=7.04mm；当47.6mm时，=6.80mm；当15.6mm时，=2.23mm；当28.5mm

48、时，=4.07mm；当24.7mm时，=3.53mm。（2）立辊的管道计算：当70.7mm时，=10.1mm；当35.2mm时，=5.02mm；当29.6mm时，=4.22mm；当24.7mm时，=3.53mm。（四）管子外径的计算管子外径为： =D+2 式（6.3）则：水平辊的管道计算：当49.3mm，=7.04mm时，=63.38mm；当47.6mm，=6.80mm时，=61.20mm；当15.6mm，=2.23mm时，=20.06mm；当28.5mm，=4.07mm时，=36.64mm；当24.7mm，=3.53mm时，=31.76mm；立辊的管道计算：当70.7mm，=10.1mm时，

49、=90.9mm；当35.2mm，=5.03mm时，=45.26mm；当29.6mm，=4.22mm时，=38.04mm；当24.7mm，=3.53mm时，=31.76mm；（五）管子弯曲半径的确定钢管的弯曲半径应尽可能的大，其最小弯曲半径一般取3倍的管子外径。第七章 液压压下平衡系统油源设计7.1 液压泵的计算 确定液压泵的工作压力（一）压下缸油路的计算液压泵的最大工作压力： 式其中：执行元件的最大工作压力，单位Mpa； 液压泵出口到执行元件之间的压力损失，单位Mpa。因为=30Mpa，取=0.4Mpa。所以=30.4 Mpa。（二）调整缸油路的计算液压泵的最大工作压力： 式其中：执行元件的最

50、大工作压力，单位Mpa； 液压泵出口到执行元件之间的压力损失，单位Mpa。因为=30Mpa，取=0.4Mpa。所以=30.4 Mpa。 确定液压泵的流量（一）压下缸油路的计算液压泵的流量： 式其中：K系统泄露系数，一般取1.11.3，大流量取小值，小流量取大值。本油路流量不大，所以取K=1.1即可。本油路属多缸工作，所以=99.663（）综上，1.1×99.663=109.629（）（二）调整缸油路的计算液压泵的流量： 其中：K系统泄露系数，一般取1.11.3，大流量取小值，小流量取大值。本油路流量不大，所以取K=1.1即可。本油路属多缸工作，所以=61.042（）综上，1.1×61.042=67.146（） 选择液压泵的规格以上算出的液压泵的最大工作压力是系统的静压力，系统工作过程中存在动态压力，其最大值往往比静压力要大的多，一般要大2560。本系统属于高压系统，所以取30左右为宜。最高压力为： （1+30）=39（Mpa）（一） 压下缸油路的计算压油泵的选择：根据需要选择两个斜盘式轴向变量柱塞泵，组成变量泵泵组，