连铸连轧技术

1、大学毕业设计说明书第一章 绪 论1.1 连铸连轧技术的简介1.1.1 连铸连轧的概念“连铸连轧”这个词包括如下概念：由连铸机生产出的高温无缺陷无须清理和再加热（但需经过短时均热和保温处理）而直接轧制成材，这样把“铸”和“轧”直接连成一条生产线的工艺流程就成为连铸连轧。1.1.2 连铸连轧的优越性1）生产周期短，从钢水到产品的生产流程从几天或56小时缩短到0.5小时；2）占地面积少；3）固定资产投资少，尤其是薄板坯连铸连轧厂固定资产投资优势明显，越为常规流程的五分之一；4）金属的收的率高，尤其是无头轧制技术的长材率超过了99%；5）钢材性能好，由于铸坯过程的快速冷却，钢坯铸态组织致密，钢水的冷却

2、强度很大，改善了钢材质量。6）能耗少，由于采用热送热装，感应加热等技术，能耗仅为常规生产方式的35%45%；电耗仅为常规流程的80%90%；生产成本降低20%30%。1.2 连续铸钢设备连续铸钢生产所用的设备，实际上包括在连铸作用线上的一整套机械设备。连铸设备通常可分为主体设备和辅助设备俩大部分。主体设备包括浇铸设备钢包运载设备，中间包及中间包小车或旋转台，结晶器及振动装置，二次冷却支撑导向装置；拉坯矫直设备拉坯机、矫直机、引锭机、脱锭与引锭存放装置；切割设备火焰切割机与机械剪切机（摆式剪切机、步进式剪切机等）。辅助设备主要包括：出坯及精整设备辊道、拉（推）钢机、翻钢机、火焰清理机等；工艺设备

3、中间包烘烤装置、吹氖装置、脱气装置、保护渣供给与结晶润滑装置等；自动控制与测量仪表结晶器液面测量与显示系统、过程控制计算机、测温、测重、测长、测速、测压等仪表系统。在连续铸钢的生产线上，出拉坯矫直机脱锭后的连铸坯需按用户或下部工序的要求，将铸坯切成定尺或倍尺。因此在所有的连铸设备中，切割设备是非常重要的一种设备。由于连铸坯必须在连续的运动过程中实现切割，因而连铸工艺对切割设备提出了特殊的要求，既不管采用什么型式的切割设备都必须与连铸坯实行严格的同步运动。在连铸机上采用的切割方法主要有火焰切割和机械切割两类。采用火焰切割的优点是：切割装置重量轻，切割断面比较整齐。机械剪切的优点是：没有金属的烧损

4、，可切成较短的定尺。一般，在板坯和大方坯连铸机上，多采用火焰切割，在小方坯连铸机上多采用机械剪切。1.3 剪切机的类型、特点及选型用于对轧件进行切头，切尾或剪切成规定尺寸（定尺）的机械称为剪切机。根据剪切机刀片形状，配置以及剪切方式等特点，剪切机可分为平行刀片剪切机，斜刀片剪切机，圆盘式剪切机和飞剪机。平行刀片剪切机：两个刀片彼此平行。用于横向热剪初轧坯（方坯，板坯）和其它方形和矩形断面的钢坯，故又称为钢坯剪切机。有时，也用两个成型刀片来冷轧管坯及小型圆钢等。斜刀片剪切机：两个刀片中有一个刀片相对于另一刀片是成某一角度倾斜布置的，一般是上刀片倾斜，其倾斜角为1°6°。它用来

5、横向冷剪或热剪钢板，带钢，薄板坯，故又称为钢板剪切机。有时，也用于剪切成束的小型钢材。圆盘式剪切机：两个刀片均成圆盘状。用来纵向剪切运动中的钢板（带钢）的边，或将钢板（带钢）剪成窄条。一般均布置在连续式钢板轧机的纵切机组的作业线上。飞剪机；剪切机刀片在剪切轧件时跟随轧件一起运动。用来横向剪切运动中的轧件（钢坯，钢板，带钢和小型型材，线材等），一般安装在连续式轧机的轧制线上或横切机组作业线上。平行刀片剪切机根据剪切轧件时刀片的运动特点，平行刀片剪切机可分为上切式和下切式两大类。1上切式平行刀片剪切机这种剪切机的特点实际下刀固定不动，上刀则是上下运动的。剪切轧件的动作由上刀来完成，其剪切机构由最简

6、单的曲柄连杆机构组成。除了剪切机本体之外，一般还配有定尺机构，切头收集与输送装置等。由于下刀固定不动，为使剪切工作顺利进行，剪切的轧件厚度大于3060mm时，需在剪切机后装设摆动台或摆动辊道，其本身无驱动装置。剪切时，上刀压着轧件下降，迫使摆动台也下降。当剪切完毕，上刀上升时，摆动台在其平衡装置作用下也回升至原始位置。此类剪切机由于结构简单，广泛用于剪切中小型钢坯。此外，随着快速换刀的生产需要，也出现了能快速换刀的上切式平行刀片剪切机，用来剪切初轧钢坯和轧板。当然，其设备重量会有较大的增加，结构也稍复杂些。2. 下切式平行刀片剪切机这种剪切机的特点是：上下刀都运动，但剪切轧件的动作由下刀来完成

7、，剪切时上刀不运动。由于剪切时下刀台将轧件抬离辊道，故在剪切机后不设摆动台，而且这种剪切机的机架不承受剪切力。由于上述两个特点，下切式平行刀片剪切机普遍用来剪切中型和大型钢坯和板坯，以减轻整个剪切机组的设备重量。本次设计所剪的钢坯为连铸小方坯160×160和180×225，因此选用平行刀片下切式剪切机。剪切机按照驱动力来划分，可分为电动和液压两类。电机驱动又有直流电动机和交流电动机两种。大中型剪切机多采用直流电动机驱动，并以启动工作制进行剪切。在大型剪切机上，除了采用电动机驱动外，还可以采用液压驱动。采用液压驱动比电动机驱动有许多优点：1） 在同等的体积下，液压装置能比电气

8、装置产生出更大的动力；同样在同等的功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑。2） 液压装置工作比较平稳，便于实现频繁及平稳的换向；3） 液压装置能在大范围内实现无级调速，它还可以在运行的过程中进行调速；4） 与电气或压缩空气配合后液压驱动易于实现自动化；5） 液压装置易于实现过载保护，液压缸和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会发热，这时电气驱动装置和机械传动装置无法办到的。此外，液压元件能自行润滑，使用寿命较长；6） 液压元件易于实现通用化和自动化；7） 用液压驱动来实现直线运动远比机械传动简单。综上所述，虽然电动剪切机在操作和维护方面简单，但与液压剪切机相比，它的体积和重量大；而液压剪

9、切机却不同，目前液压技术已成熟，使操作和维护已不成问题，故本设计选用液压剪切机。因此，本次设计的最终选型为平行刀片下切式液压剪切机。第二章 500T 液压剪切机的设计计算设计参数剪切机型式： 油压小车移动式被剪钢坯断面尺寸： 180×180 mm×mm 165×225 mm×mm代表钢种： Q235-A 27SiMn剪切温度： 750拉坯速度： 2m/min剪切小车及横移辊道重量： 17.8T钢坯定尺长度： 2.5m2.1剪切机结构参数的确定2.1.1刀片行程刀片计算公式 H=h+f+q1+q2+s （2-1）式中：H刀片行程（指刀片的最大行程）；h被切

10、钢坯的断面高度，这里取h=180mm；f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，通常5075，这里取 60； q1 为了避免上刀片受钢坯冲撞，而使压板低于上刀的距离，q1=550mm, 取q1=20mm; s 上下刀片的重叠量，取 s=520mm,这里取s=10；q2下刀低于辊道表面的距离，q2=520 mm,这里取q2=20； 故有： H=180+60+20+20+20=300mm刀片行程关系如图 2-1 所示图2-1 平行刀片剪切机刀片行程1-上刀；2-下刀；3-轧件；4-压板2.1.2 刀片尺寸的确定2.1.2.1 刀刃长度 因为所设计的方坯剪切机，且属于中型剪切机（P=2

11、.58.0），所以剪刃长度按如下公式计算： L=（22.5）bmax （2-2）式中： L刀刃长度，mm; bmax被切钢坯横断面的最大宽度，mm；取bmax=225mm;则： L=（22.5）bmax =（22.5）×225=450562.5 mm，取L=500 mm2.1.2.2 刀片断面高度及宽度 h=(0.651.5)h (2-3) b=h/(2.53) (2-4)式中：h刀片断面高度，mm; h 被切钢坯断面高度，mm; b刀片断面高度，mm;由钢坯断面尺寸： 180×180 mm×mm 165×225 mm×mm则：h=(0.651

12、.5)h =(0.651.5) ×180=117270mm,取h=210mmb= h/(2.53)=7084mm;取b=70mm最后根据表8-2（轧钢机械（第三版）P259）剪切刀片的尺寸最后确定为b×h×=70×210×800 由（表8-2）确定的热钢坯剪切机基本参数。如下表表2-1热轧剪切机基本参数最大剪切力MN刀片行程mm刀刃长度刀片断面尺寸理论空行程次数次/min6.330030070×21012162.1.3剪切机理论空行程次数 剪切机的每分钟理论空行程次数代表了剪切机的生产率。理论空行程次数的提高受到电动机功率和剪切机结构

13、形式的限制。理论剪切次数是指每分钟内剪刃能够不间断的上下运动的周期次数。因此，实际剪切次数小于理论空行程次数。依据设计要求和轧钢机械（第三版）P259 表8-2，选择理论空行程次数为：1216次/min。2.2 剪切机力能参数计算2.2.1 剪切过程分析轧件的整个剪切过程可氛围两个阶段，即刀片压入金属与金属滑移。压入阶段作用在轧件的力，如图2-2所示。图2-2 轧件的剪切过程当刀片压入金属时，上下刀片对轧件的作用力P组成力矩Pa，此力矩是轧件沿图方向转动，而上下刀片侧面对轧件的作用力T组成的力矩Tc 将力图阻止轧件的转动，随着刀片的逐渐压入，轧件转动角度不断增大，当转过一个角度后便停止转动，此

14、时力矩平衡，即Pa=Tc。轧件停止转动后，刀片压入达到一定深度时，为克服了剪切面上金属的剪切阻力，此时，剪切过程由压入阶段过渡到滑移阶段，金属沿剪切面开始滑移，直到剪断为止。2.2.2平行刀片剪切机的剪切力与剪切功2.2.2.1 剪切公称能力的确定剪切机的力能参数包括剪切力和电机功率。剪切力是剪切机的主要参数，驱动剪切机的电机功率及剪切机主要零件尺寸的确定，完全使用或充分发挥剪切机的能力都与剪切力有关。在设计剪切机时，首先要根据所剪轧件最大断面尺寸来确定剪切机公称能力，它是根据计算的最大剪切力并参照有关标准和资料来确定的。1）.当轧件材料为Q235-A时 最大剪切力为： Pmax=K·

15、;max·Fmax (2-5)式中：Fmax 被剪轧件最大的原始断面面积，mm max 被剪轧件材料在相应剪切温度下最大的单位剪切阻力，MPa根据图8-7.a（轧钢机械），取max=100MPa;K 考虑由于刀刃磨钝、刀片间隙增大而使剪切力提高的系数，其数值根据剪切机能力选择，中型剪切机，K=1.2。 按钢坯断面尺寸： 180×180 mm×mm Fmax=180×180=32400 mm2 按钢坯断面尺寸： 165×225 mm×mm Fmax= 165×225=37125 mm2故： Pmax=K·max

16、83;Fmax=1.2×100×165×225=3.89 MN2）.当轧件材料为27SiMn时因为该剪切材料无单位剪切阻力实验数据，所以最大剪切力为： Pmax=0.6K·bt·Fmax (2-6)式中：K同轧件材料Q235-A一样，K=1.2； bt被剪轧件材料在相应剪切温度下的强度极限，MPa，根据表8-4（轧钢机械），取bt=200MPa； Fmax轧件最大的原始断面面积，mm2，根据上述 1） 中计算可知， Pmax=0.6×1.2×200×165×225=5.35 MN综合以上计算结果，并考虑到

17、今后剪切轧件品种的扩大，且结合我国国标所规定的系列标准，将剪切机公称剪切力确定为6.3 MN。而实际工程中，考虑到我们设计结构的要求，确定为5.0 MN，相当于500T液压键切机。2.2.2.2 剪切功的计算根据剪切功可以近似而方便的计算出键切机功率。剪切功与剪切力和刀片行程有关，当不考虑刀片磨钝等因素时，可按以下公式计算： A= Pmax·h (2-7) 式中：A 剪切功，N·mh钢坯厚度，mPmax最大剪切力，N则： A= Pmax·h=5.35×180×1000=963000 N·m第三章 液压传动系统的设计与计算液压系统是液压

18、机械的一个组成部分，液压系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。3.1液压系统的设计步骤与设计要求3.1.1设计要求设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分的设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。1） 剪体结构比较简单，最大的剪切力受工作液体压力限制，且要能够保证不致过载和损坏。2） 液压剪切机工作循环：上刀下降，锁紧小车右移下刀上升，剪切钢坯下刀下降（快退）上刀升起小车左移（快

19、退）。3） 剪切运动要平稳，为使机构具有所要求的精确运动，需要依靠上下刀台的平稳和附加的约束来获得，这均需由液压系统来控制。3.1.2设计参数剪切机型式： 油压小车移动式被剪钢坯断面尺寸： 180×180 mm×mm 165×225 mm×mm代表钢种： Q235-A 27SiMn剪切温度： 750拉坯速度： 2m/min剪切小车及横移辊道重量： 17.8T钢坯定尺长度： 2.5m3.2进行工况分析，确定液压系统的主要参数3.2.1液压缸的载荷计算如图3-1表示一个液压缸简图。各有关系数标注图上，其中FW是作用在活塞杆上的外部载荷，Fm是活塞与缸壁以及活

20、塞杆与导向套之间的密封阻力。作用在活塞杆上的外载荷包括工作载荷Fg,导轨的摩擦力Ff,由于速度变化而产生的惯性力Fa。图3-1 液压缸受力情况3.2.1.1 剪切缸的载荷力工矿分析：剪切缸运动分为启动、工进、快退三个动作循环。当剪切缸启动时，液压缸负载只有下刀台本身的重力，Fw=G=4100N 式中：G-下刀台重量；工进时，活塞杆承受剪切力，其外载荷是剪切力及下刀台自重。Fw=Pmax+G=5.35×106+41005.35×106N；快退时,工作负载主要是下刀台本身重力，其值为负。Fw=-G=-4100N。3.2.1.2 横移缸的载荷力 横移缸在启动过程中，其外载荷主要是

21、小车和横移辊道对导轨的摩擦力。Fw=sG （3-1） 式中： s静摩擦系数，s=0.15； G小车及剪体总重，N； G=G1+G2+G3； G1小车及横移辊道重量，G1=17800N； G2钢坯重量，G2=7239N； G3剪体重量，G3=40000N； G=G1+G2+G3=225239N； 外载荷：Fw=sG=33786N；小车右移时，横移缸外载荷为小车钢坯、剪体及横移辊道的重力对导轨产生的摩擦阻力，即车轮踏面在轨道上的滚动摩擦阻力和车轮轴承的摩擦阻力。摩擦阻力矩： Mn=G（KDc/2+d/2）； （3-2）式中：G辊道车，剪体，钢坯总重，G=225239N； K滚动摩擦系数，K=0.0

22、5； 车轮轴承摩擦系数，=0.003； Dc车轮外径，Dc=250mm； d轴承内径，d=70mm； 故：Mn=225239×（0.05×250/2+0.003×70/2） =1431394N/mm外载荷：Fw=1431394/125=11451N （3-3） 小车左移时，小车受剪体及横移辊道的重力对导轨产生的摩擦阻力，即车轮踏面在轨道上的滚动摩擦阻力和车轮轴承的摩擦阻力。 同上.摩擦阻力矩： Mn=（G1 +G3）（KDc/2+d/2） =（178000+40000）（0.05×250/2+0.0003×70/2） =1385390N/mm；

23、外载荷：Fw=1385390/125=11083N。3.2.1.3 抬升缸的负载力抬升缸在抬升和下降过程均只受上刀台及其相连机构的自重相对于轴心向下的转矩.其最大转矩约 T=G×Sm=7800×0.18=1404N·m （3-4） 式中： G上刀台及其相连机构自重，G=7800N； Sm上刀台重心到轴心距离，约为Sm=0.18m；故上刀台下降时，抬升缸抬升，其外载荷 Fw=3265N； （3-5）同理，上刀台上升时，抬升缸下降，其外载荷Fw=-=-=-3265N；各液压缸的外载荷力计算结果列于表3-1，取液压缸的机械效率m=0.9 ；由公式： 活塞上载荷力F= （

24、3-6）求得相应的作用于活塞上的载荷力，并列于表3-1表3-1 各液压缸载荷力液压缸名称工况液压缸外载荷Fw/N活塞上载荷力F/N剪切缸启动41004316工进5.36×1065.63×106快退-4100-4316横移缸启动3378635564右移1145112054左移1108311666抬升缸下降62653628上升-6265-36283.2.2初选系统的工作压力压力的选择要根据载荷的大小和设备的类型来定，还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。在载荷一定的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的结构尺寸，对某些元件的结构尺寸，对某些设备来说，尺寸

25、要受到限制，从材料消耗角度看也不经济，反之，压力选得太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高，必须要提高设备成本。一般来说，对于固定的尺寸不太受限制的设备，压力可以选的低一些。具体选择可参考下表3-2和表3-3表3-2 按载荷选择工作压力载荷（KN）<5510102020303050>50工作压力（MP）<0.811.522.5334455表3-3 各种机械常用的系统工作压力机械类型机床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力（MP）0.82352881010182032500T液压剪切机属中

26、型剪切机，其剪切缸最大载荷达5.63MN。剪切系统为高压系统，依据上述表格初步确定系统工作压力为21MPa。横移缸最大负载35564N，抬升缸8211N，均为低压系统。初步确定系统工作压力为6.3Mpa。（参考文献液压系统设计图集表2.22及表2.23）（参考文献机械设计手册表19-6-3）3.2.3 计算液压缸的主要结构尺寸3.2.3.1 剪切缸 剪切缸最大载荷时，为剪切缸剪切工作状态，其载荷力为F=5.63×106N参考文献机械设计手册。缸筒内径： （3-7）式中：D缸筒内径，F最大载荷力，F=5.63×106N活塞杆径比，依据下表选=0.8P1供油压力，取21MPaP

27、2回油背压，依据下表选P2=1MPa表3-4 按工作压力选取径比参考表工作压力（MPa）5.05.07.07.0径比0.50.550.620.700.7 表3-5 执行元件背压力选择参考表系统类型背压力简单系统或轻载节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的系统0.40.6回油路设置有背压阀的系统0.51.5用补油泵的闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.23回油路较复杂，且直接回油箱可忽略不记本表摘自液压系统设计图集表2.2-4及2.2-5故有：查机械设计手册第4卷，P19-202.表19-6-3.取标准值D=600mm活塞杆直径：d=0.8D=480mm 取标准值 d=500mm.则

28、液压缸有效面积 （3-8）（3-9）液压缸行程 L=H=300.式中： H刀片行程,H=300;活塞杆强度校核 （3-10）式中： Fmax活塞杆所受的最大载荷，Fmax =5.63×106； d活塞杆直径，d=500mm。所以有：强度符合，校核完毕。3.2.3.2横移缸当横移缸右移时，在其启动时负载最大，F=35564N，此时,横移缸受拉 由上述的公式可得下式： （3-11）式中：活塞杆的径比，=0.62；供油压力，=6.3MPa；回油背压，=0.5MPa。则：由文献机械设计手册取标准内径：D=125mm，所以活塞杆直径为d=0.65D=77.5mm 取标准值 d=80mm；则液压

29、缸有效面积：活塞杆强度校核所以强度符合要求，校核完毕。3.2.3.3 抬升缸当抬升缸抬升时，其负载F=3628N，此时，活塞杆受压式中：活塞杆的径比，=0.85；供油压力，=6.3MPa；回油背压，=0.5MPa。则： 0.085m =85由文献机械设计手册，取标准内径 D=80mm，活塞杆直径为d=0.85D=68mm 取标准值 d=45则液压缸有效面积 活塞杆强度校核所以强度符合要求，校核完毕。3.2.4.计算各工况所需时间及速度剪切钢坯工作循环周期T=1.25min式中： 2.5m钢坯定尺长度 2m/min拉坯速度.故剪切工作全过程应在1.25min之内完成。由钢坯接触定尺装置触球为剪切

30、周期开始，横移缸，抬升缸开始动作，抬升缸抵达指定位置后剪切缸动作，剪断钢坯即剪切缸触发行程开关上触点，为剪切缸，抬升缸，横移缸反向行程开始时间。待各缸全部退回，剪切一周期结束，等待下一周期开始，以次循环。由小车行程约800mm，即0.8m，得t=0.4min=24s即在t=24s时剪断钢坯。抬升缸：抬升缸抬升即上刀台下降时间约取t1=5sv1=5.4m/min抬升缸下降即上刀台上升时间约取t2=3sv2=9m/min式中： L=450m=0.45，液压缸行程。剪切缸：抬升缸自锁后，剪切缸即开始动作。工进时间 t3=t-t1=19s工进速度 v3=0.95m/min快退时间 t4=6s快退速度

31、v4=1.8m/min横移缸：右移时间 t5=24s右移速度 v5=2m/min左移时间 t6=6s左移速度 v6=8m/min 式中： L小车行程。3.2.5计算液压执行元件实际所需流量根据已经确定的液压缸的结构尺寸，可以计算出各个执行元件在各个工作阶段的实际所需流量。表3-6 各工况所需流量工况执行元件名称运动速度v/m/min结构参数A/mm2流量Q/L/min计算公式上刀下降抬升缸5.4502427.1Q=A1v小车启动横移缸072420Q=A2v小车右移横移缸2724214.5Q=A2v下刀上升剪切缸0.95282600268Q=A1v下刀下降剪切缸1.886350155Q=A2v上

32、刀上升抬升缸9343431.0Q=A2v小车左移横移缸81226698Q=A1v3.2.6计算液压执行元件的实际工作压力由于液压系统工作时回油路安装有背压阀，所以系统的实际工作压力需要将其考虑进去，如下表所示为各个缸的实际工作压力。表3-7 各工况工作压力工况执行元件名称负载F/N背压力P2MPa结构参数mm2工作压力P1/MPa计算公式A1A2上刀下降抬升缸36280.5502434341.06小车启动横移缸3556401226672424.91小车右移横移缸120540.51226672421.28下刀上升剪切缸5.63×10602826008635020.2下刀下降剪切缸-43

33、160.5282600863501.59上刀上升抬升缸-36281502434340.41小车左移横移缸116660.51226672422.463.2.7拟定液压系统工况图图3-2 各缸行程线图图3-3 各缸速度线图图3-4 以液压缸为单位的流量循环图因为在定量泵系统中，横移缸和抬升缸有部分时间同时工作，故将各自流量叠加起来绘出总的流量循环图，如图3-5。图3-5以液压泵为单位的流量循环图图3-6 以液压缸为单位的压力循环图图3-7 功率循环图3.3 拟定液压系统图3.3.1制定基本方案3.3.1.1 执行机构的确定本剪切机动作机构均为单纯的直线往复运动，故采用单单作用液压缸直线驱动即可。主

34、要包括剪切缸、抬升缸和横移缸三个执行元件。3.3.1.2 剪切缸基本回路的确定1）容积节流调速回路容积节流调速回路一般用变量泵供油，用流量控制阀调节调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与所需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但结构较复杂。因剪切缸回程时，所受负载为负，故调速阀装在回程回油路上。基本回路：图3-8 容积节流调速回路此回路特点：液压缸慢进速度由变量泵调节，以减少功率损耗和系统发热；快退时由调速阀调节。它的特点是给予背压，以抗拒负的负载产生，防止突进，实现动作比较平稳。2）压力控制方案剪切缸在剪断钢坯时剪切力突然消失，使活塞由于惯性突然前冲，引起液压冲击，

35、故在液压缸端部安装蓄能器，吸收多余能量，减少液压冲击，实现缓冲。此回路用变量泵供油，故在回路中设置安全阀起安全保护作用为减小回路中液压冲击，采用电液换向阀。3.3.1.3 抬升缸基本回路确定 1）锁紧回路由于上刀台在剪切时承受极大的载荷，为了在极大冲击下仍具有较好的剪切效果，上刀台必须具有高的位置精度，采用液控顺序阀单向锁紧回路。它能在液压缸不工作时使活塞迅速平稳、可靠且长时间地被锁紧，不为向上的剪切力所移动。基本回路：图3-9 锁紧回路该回路为液控顺序阀单向锁紧回路。当液压缸上腔不进油或上腔油压低于液控顺序阀所调定的压力时液控顺序阀关闭，液压缸下腔不能回油，活塞被锁紧不能下落。但由于液控顺序

36、阀有一定泄露，因此，锁紧时间不能太长。但因抬升缸所需锁紧时间仅为19s。故满足要求。2）调速控制方案抬升缸回程时，负载亦为负值，故亦采用回油路节流调速回路（同剪切缸）。3.3.1.4 横移缸基本回路的确定为实现同步剪切运动，必须使小车移动速度与钢坯运动速度相等，这就需要用速度传感器将钢坯的运动速度与横移缸的运动速度测出，然后进行比较，将差值快速的转变为电信号传给横移缸的主控阀，使液压小车的横移速度迅速达到钢坯的运动速度，并且与它同步运动；而当剪切机将钢坯剪断后，小车有需要快速的退回，因此，有必要选用高控制精度的比例阀。图3-10 比例阀调速回路由于横移缸和抬升缸共用定量泵，且横移缸负载远大于抬

37、升缸，要求两缸互不干扰动作，故在抬升缸回路加减压阀，以控制抬升缸回路压力，达到两缸同时动作。3.3.1.5 制定顺序动作方案钢坯断面接触定尺装置触球时，发出电信号，启动抬升缸和横移缸电磁铁开始动作。抬升缸完成预定动作时，触发行程开关，关闭抬升缸电磁铁，使抬升缸自锁，并启动剪切缸电磁铁使其动作。当剪切缸剪切钢坯完毕，刀片移动到上行程时，通过上行程开关发出电信号，使剪切缸，抬升缸和横移缸均反向动作。剪切缸触发下行程开关时，停止动作。横移缸触发左侧行程开关时，停止动作。抬升缸触发行程开关时，停止动作。等待下一周期运行。3.3.1.6液压源的选择剪切缸承受负载压力大，属于高压系统，故选用柱塞泵。因为柱

38、塞泵的柱塞与缸体内孔均为圆柱表面，易得到高精度的配合，可在高压下工作。横移缸和抬升缸，可使用定量叶片泵为动力源。3.3.2拟定液压系统图在液压执行元件以及基本回路确定以后把他们合理地组合起来，在考虑以下要求和因素后，便可以组成一个完整的液压系统图。如图3-11。1. 采用电液换向阀的液压回路，回路中必须设置单向阀，以使系统保持0.20.3MPa的压力，供操纵控制油路之用。2. 为了便于在调整和运行中测试出系统中有关部位的压力，应在相关部位设置压力及其开关。3. 为了更好的满足使用要求，应加设响应的辅助装置，如液位计、温度计、滤油器等。4. 在设备的关键部位，要附设备用件，以使意外事件发生时能够

39、迅速更换，保证主机连续工作。图3-11 液压原理图表3-8 剪切机电磁铁工作循环表动作名称发讯元件电磁铁DT1DT2DT3DT4DT5DT6DT上刀下降XK3-+-小车右移XK3-+-锁紧上刀XK5-下刀上升XK5+-上刀快退XK1-+-小车左移XK1-+下刀快退XK1-+-上刀复位XK6-小车复位XK4-下刀复位XK2-按照时间顺序及发讯元件合并动作，如下表：表3-9 合并动作后的电磁铁动作循环表 动作名称发讯元件时间电磁铁DT1DT2DT3DT4DT5DT6DT上刀下降小车启动并右移XK35s-+-+-锁紧上刀下刀上升XK519s+-上刀快退小车左移下刀快退XK1-+-+-+上刀复位XK6

40、3s-小车复位XK46s-下刀复位XK26s-3.4液压元件的选择3.4.1液压泵的选择3.4.1.1高压液压泵的选择1）.确定液压泵的最大工作压力Pp （3-12）式中：液压缸最大工作压力；=20.2MPa进油路上总压力损失，=0.8MPa则：=20.2+0.8=21.0 MPa所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%60%选取的液压泵要求额定压力为2）.液压泵流量的确定 （3-13）式中： K系统泄露系数，一般取K=1.11.3，这里取K=1.2； 高压系统液压缸最大总流量，=268L/min则： =1.2×268=322 L/min故选用A7V250型斜轴式轴向柱塞泵，其额

41、定压力为35MPa，额定流量为364 L/min，额定转速为1500r/min。（参考文献机械设计手册（第四卷）P19-175表19-5-51）3.4.1.2 低压系统液压泵的选择1）.确定液压泵的最大工作压力Pp 式中：液压缸最大工作压力；=4.91MPa进油路上的总压力损失，=0.9MPa则：=4.91+0.9=5.0 MPa考虑储备取7 MPa。2）.液压泵流量的确定式中： K系统泄露系数，一般取K=1.11.3，这里取K=1.1； 高压系统液压缸最大总流量，=129L/min则： =1.1×129=141.9 L/min故选用YB-B148B型叶片泵，其额定压力为7MPa，额

42、定流148 L/min，额定转速为1000r/min。（参考文献机械设计手册第四卷P19-136表19-5-16）3.4.2电动机功率的确定3.4.2.1 高压系统电动机的确定驱动液压泵的功率为： （3-14）式中：液压泵最大工作压力，=21.0MPa液压泵额定流量，=364L/min液压泵总效率，=0.85则：考虑到剪切时间很短，而电动机一般允许在短时间内超载25%，因此， 故根据机械设计手册第五卷，选定Y315m4w型三相异步电动机，其额定功率为132KW，同步转速为1500r/min 3.4.2.2 低压系统电动机的确定式中：液压泵最大工作压力，=4.91MPa液压泵额定流量，=148L

43、/min液压泵总效率，=0.75则故根据机械设计手册第五卷，选定Y180M-6型三相异步电动机，其额定功率为15KW，同步转速为1000r/min。3.4.3液压阀的选择 根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件的实际流量，可选出这些元件的型号和规格，见下表表3-10 500T液压剪切机液压阀明细表序号名称通径型号规格最大实际流量数量压力MPa流量L/min1单向阀100CRG-10-50-502530026812电液换向阀25WEH252565026813单向调速阀100FCG-10-500-3021.050026814单向调速阀30FCG-03-125-3021.01253115液控顺序阀

44、30HG-03-B-3-2221503116电液换向阀164WEH16283003117溢流阀100BG-10-V-322540026818溢流阀60BG-06-V-322520012919单向阀100CRG-10-50-5025250129110比例流量阀32DYBQ-G3225250129111电液换向阀164WEH162830098112蓄能器32NXQ1-L1.610-113截止阀50CJZ-5021-114截止阀50CJZ-5021-115冷却器802LQFW-A6.3F1.6400397116单向阀100CRG-10-50-5025300268217过滤器80XU-A630

45、5;50FS1.6630397118单向阀100CRG-10-50-5025300268119截止阀50CJZ-5021-120减压阀30RG-03-B-2221403113.4.4 油管内径的确定由于本液压系统管路较为复杂，取主要几条管路，根据以下公式确定他们的内径和壁厚，其数值见表 （3-15） （3-16）式中： D油管内径 Q管内流量 V管中油液的流速 油管壁厚 P管内工作压力，MPa N安全系数，P<7MPa时，取n=8，P>17.5MPa时，取n=4 b管道材料的抗拉强度，取b=450Mpa表3-11 主要管路内径表管路名称通过流量（L/min）允许速度（m/s）管内径

46、（mm）管道壁厚（mm）管内工作压力（Pa）所选管道的内径与壁厚（mm）高压吸油管3641.5726.72180，10高压压油管3225383.420.240，5.5高压回油管3642.5560.5165，3.5低压吸油管1481.1362.3740，3低压压油管141.95251.14.9125，2低压回油管1482400.36140，253.4.5 油箱的有效面积的确定油箱容量的经验公式： （3-17）式中： 与系统有关的经验系数，（由文献液压系统设计图集表2.4-3）高压系统取1012，这里取=10 液压泵每分钟排出压力油的容积，=364+148=512L/min则： V=10×512=5120L选标准值： V=5