液壓剪切機(jī)的設(shè)計(jì)[500T]【含CAD圖紙】
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第一章 緒 論1.1 連鑄技術(shù)的簡(jiǎn)介 連鑄設(shè)備在近些年有了長(zhǎng)足的發(fā)展,依據(jù)連鑄機(jī)的發(fā)展和演變的不同,連鑄機(jī)可分為:立式、立彎式、弧形和水平式。依據(jù)一個(gè)機(jī)組(即共用一個(gè)盛鋼桶的幾臺(tái)連鑄機(jī))所澆注坯流數(shù)的不同,連鑄機(jī)可分為:?jiǎn)瘟?、雙流和多流連鑄機(jī)。工業(yè)中最多為8流。連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)所用的設(shè)備,實(shí)際上包括在連鑄作用線上的一整套機(jī)械設(shè)備。連鑄設(shè)備通??煞譃橹黧w設(shè)備和輔助設(shè)備倆大部分。主體設(shè)備包括澆鑄設(shè)備鋼包運(yùn)載設(shè)備,中間包及中間包小車或旋轉(zhuǎn)臺(tái),結(jié)晶器及振動(dòng)裝置,二次冷卻支撐導(dǎo)向裝置;拉坯矯直設(shè)備拉坯機(jī)、矯直機(jī)、引錠機(jī)、脫錠與引錠存放裝置;切割設(shè)備火焰切割機(jī)與機(jī)械剪切機(jī)(擺式剪切機(jī)、步進(jìn)式剪切機(jī)等)。輔助設(shè)備主要包括:出坯及精整設(shè)備輥道、拉(推)鋼機(jī)、翻鋼機(jī)、火焰清理機(jī)等;工藝設(shè)備中間包烘烤裝置、吹氖裝置、脫氣裝置、保護(hù)渣供給與結(jié)晶潤(rùn)滑裝置等;自動(dòng)控制與測(cè)量?jī)x表結(jié)晶器液面測(cè)量與顯示系統(tǒng)、過(guò)程控制計(jì)算機(jī)、測(cè)溫、測(cè)重、測(cè)長(zhǎng)、測(cè)速、測(cè)壓等儀表系統(tǒng)。在連續(xù)鑄鋼的生產(chǎn)線上,出拉坯矯直機(jī)脫錠后的連鑄坯需按用戶或下部工序的要求,將鑄坯切成定尺或倍尺。因此在所有的連鑄設(shè)備中,切割設(shè)備是非常重要的一種設(shè)備。由于連鑄坯必須在連續(xù)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)切割,因而連鑄工藝對(duì)切割設(shè)備提出了特殊的要求,既不管采用什么型式的切割設(shè)備都必須與連鑄坯實(shí)行嚴(yán)格的同步運(yùn)動(dòng)。在連鑄機(jī)上采用的切割方法主要有火焰切割和機(jī)械切割兩類。采用火焰切割的優(yōu)點(diǎn)是:切割裝置重量輕,切割斷面比較整齊。機(jī)械剪切的優(yōu)點(diǎn)是:沒(méi)有金屬的燒損,可切成較短的定尺。一般,在板坯和大方坯連鑄機(jī)上,多采用火焰切割,在小方坯連鑄機(jī)上多采用機(jī)械剪切。連鑄設(shè)備的整個(gè)工藝流程如圖1-1所示:圖1-1連鑄設(shè)備工藝流程連鑄機(jī):連鑄機(jī)可以把鋼水直接連續(xù)地澆鑄成鋼坯,由煉鋼跨送來(lái)的盛滿鋼水的盛鋼桶裝在連鑄機(jī)的鋼包旋轉(zhuǎn)臺(tái)上,通過(guò)中間包小車,把鋼水注入結(jié)晶器,在那里凝結(jié)成具有一定厚度的坯殼,即由引錠桿牽引著拉出結(jié)晶器,進(jìn)入第一至第八段二次冷卻夾輥,引錠桿是由拉矯輥驅(qū)動(dòng)的,鑄坯在二次冷卻區(qū)內(nèi)被霧化的冷卻水冷卻,繼續(xù)凝固。當(dāng)它通過(guò)最末一段二冷夾輥后,即被拉矯輥矯直,使之沿水平方向前進(jìn)。鋼包旋轉(zhuǎn)臺(tái):鋼包旋轉(zhuǎn)臺(tái)有不同的運(yùn)動(dòng)形式,不同的工作性能,因而有不同的結(jié)構(gòu)形式。最簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)臺(tái)只用一個(gè)轉(zhuǎn)臂,就能做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。一般的旋轉(zhuǎn)臺(tái)除了作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之外,還能使鋼包做升降運(yùn)動(dòng)。多功能的旋轉(zhuǎn)臺(tái)還有鋼包傾倒裝置,鋼包蓋升降裝置和吹起裝置等。在鋼包旋轉(zhuǎn)臺(tái)上,一般都有連續(xù)側(cè)重裝置,大都是在承托鋼包的鞍座上設(shè)置測(cè)力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。中間包小車:中間包是鋼包與結(jié)晶器之間的中間容器。用鋼包運(yùn)來(lái)的鋼水先注入中間包,然后再經(jīng)過(guò)中間包注入結(jié)晶器中,使用中間包的作用是減少鋼水的靜壓力,是鋼流平穩(wěn),以減小鋼流對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼水的沖擊和攪動(dòng)。鋼水在中間包內(nèi)停留的時(shí)間,是非金屬夾雜物有時(shí)間上浮。在多流連鑄機(jī)上,是通過(guò)中間包將鋼水分配到每個(gè)結(jié)晶器。進(jìn)行多爐連澆時(shí),可以在中間包內(nèi)存放一定數(shù)量的鋼水,以保證在更換鋼包時(shí)能夠繼續(xù)澆鑄。輥底式均熱爐:設(shè)在鑄機(jī)和軋機(jī)之間的輥底式均熱爐,是連接鑄機(jī)和軋機(jī)的唯一工藝設(shè)備,其作用是連續(xù)不斷的接收鑄機(jī)產(chǎn)生的高溫板坯,經(jīng)過(guò)加熱和均熱后及時(shí)供給軋機(jī)合乎加熱質(zhì)量要求的薄板坯。當(dāng)軋機(jī)正常生產(chǎn)換工作輥,或者下游設(shè)備臨時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)其調(diào)節(jié)和緩沖作用,也即在CSP的“剛性”機(jī)組之間增加了爐子的“柔性”環(huán)節(jié),使CSP線的連鑄連軋工藝能順利進(jìn)行。當(dāng)兩機(jī)兩流工藝時(shí),連接段的爐子還起到連續(xù)不斷轉(zhuǎn)運(yùn)遠(yuǎn)離軋線鑄機(jī)的連鑄熱坯任務(wù),為擺動(dòng)的轉(zhuǎn)運(yùn)方式。目前,CSP生產(chǎn)線的連接段多采用直通輥底式爐型,爐型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,并方便在線自動(dòng)控制的要求。因它僅需通過(guò)對(duì)每個(gè)爐輥速度變化的控制,就可完成與前面鑄機(jī)和后面軋機(jī)對(duì)鑄坯速度的同步要求,以及在爐內(nèi)快速運(yùn)坯拉開(kāi)前后鑄坯間的間隙,使?fàn)t子具有緩沖與協(xié)調(diào)的能力。板坯還可根據(jù)軋線的工藝要求在爐內(nèi)正向運(yùn)送和反向運(yùn)送,或待軋時(shí),鑄坯在爐內(nèi)出料端進(jìn)行前后擺動(dòng)等待。兩機(jī)兩流工藝間距25米時(shí)采用兩座雙線輥底式均熱爐生產(chǎn)線并具有擺動(dòng)功能。爐子均為四段爐型(加熱爐段、運(yùn)輸爐段、擺動(dòng)爐段、存儲(chǔ)爐段),26個(gè)溫度控制區(qū)進(jìn)行側(cè)部上、下供熱。產(chǎn)生的煙氣,由爐子頂部三個(gè)排煙口分別進(jìn)入水平煙道,經(jīng)滲冷稀釋、助燃空氣換熱器,爐膛壓力電動(dòng)調(diào)節(jié)煙閘,最后通過(guò)三座自立式鋼煙囪自然排出,并完成爐膛壓力三段(加熱與運(yùn)輸爐段、擺動(dòng)爐段、存儲(chǔ)爐段)自動(dòng)控制。全爐共有161個(gè)水冷式爐輥,每個(gè)爐輥的速度均可通過(guò)變頻器(一個(gè)爐輥一個(gè))和每個(gè)爐輥所配置的2.2KW變頻齒輪電機(jī)進(jìn)行單獨(dú)變速。速度范圍為2.865m/min,并可正向或者反向轉(zhuǎn)動(dòng)。板坯加熱溫度通常為1100,溫差10。為此加熱爐段的爐溫為1200,其他爐段的爐溫為1130用于均熱和保溫。不同的鑄速下板坯入爐溫度、爐溫與加熱制度、各爐段的控制區(qū)數(shù)量、燒嘴數(shù)量及供熱能力是不同的。擺動(dòng)爐段的的爐體鋼結(jié)構(gòu)系安放在下面框架式的擺動(dòng)車上,并通過(guò)擺動(dòng)車的支撐、定心、擺動(dòng)、對(duì)中定位、密封五個(gè)主要的環(huán)節(jié)完成板坯在高溫下的轉(zhuǎn)運(yùn)工作。1.2 剪切機(jī)的類型、特點(diǎn)及選型用于對(duì)軋件進(jìn)行切頭,切尾或剪切成規(guī)定尺寸(定尺)的機(jī)械稱為剪切機(jī)。根據(jù)剪切機(jī)刀片形狀,配置以及剪切方式等特點(diǎn),剪切機(jī)可分為平行刀片剪切機(jī),斜刀片剪切機(jī),圓盤式剪切機(jī)和飛剪機(jī)。按驅(qū)動(dòng)力來(lái)分,可分為電動(dòng)和液壓兩類剪切機(jī)。平行刀片剪切機(jī):兩個(gè)刀片彼此平行。用于橫向熱剪初軋坯(方坯,板坯)和其它方形和矩形斷面的鋼坯,故又稱為鋼坯剪切機(jī)。有時(shí),也用兩個(gè)成型刀片來(lái)冷軋管坯及小型圓鋼等。斜刀片剪切機(jī):兩個(gè)刀片中有一個(gè)刀片相對(duì)于另一刀片是成某一角度傾斜布置的,一般是上刀片傾斜,其傾斜角為16。它用來(lái)橫向冷剪或熱剪鋼板,帶鋼,薄板坯,故又稱為鋼板剪切機(jī)。有時(shí),也用于剪切成束的小型鋼材。圓盤式剪切機(jī):兩個(gè)刀片均成圓盤狀。用來(lái)縱向剪切運(yùn)動(dòng)中的鋼板(帶鋼)的邊,或?qū)摪澹◣т摚┘舫烧瓧l。一般均布置在連續(xù)式鋼板軋機(jī)的縱切機(jī)組的作業(yè)線上。飛剪機(jī);剪切機(jī)刀片在剪切軋件時(shí)跟隨軋件一起運(yùn)動(dòng)。用來(lái)橫向剪切運(yùn)動(dòng)中的軋件(鋼坯,鋼板,帶鋼和小型型材,線材等),一般安裝在連續(xù)式軋機(jī)的軋制線上或橫切機(jī)組作業(yè)線上。平行刀片剪切機(jī)根據(jù)剪切軋件時(shí)刀片的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),平行刀片剪切機(jī)可分為上切式和下切式兩大類。1上切式平行刀片剪切機(jī)這種剪切機(jī)的特點(diǎn)實(shí)際下刀固定不動(dòng),上刀則是上下運(yùn)動(dòng)的。剪切軋件的動(dòng)作由上刀來(lái)完成,其剪切機(jī)構(gòu)由最簡(jiǎn)單的曲柄連桿機(jī)構(gòu)組成。除了剪切機(jī)本體之外,一般還配有定尺機(jī)構(gòu),切頭收集與輸送裝置等。由于下刀固定不動(dòng),為使剪切工作順利進(jìn)行,剪切的軋件厚度大于3060mm時(shí),需在剪切機(jī)后裝設(shè)擺動(dòng)臺(tái)或擺動(dòng)輥道,其本身無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置。剪切時(shí),上刀壓著軋件下降,迫使擺動(dòng)臺(tái)也下降。當(dāng)剪切完畢,上刀上升時(shí),擺動(dòng)臺(tái)在其平衡裝置作用下也回升至原始位置。此類剪切機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,廣泛用于剪切中小型鋼坯。此外,隨著快速換刀的生產(chǎn)需要,也出現(xiàn)了能快速換刀的上切式平行刀片剪切機(jī),用來(lái)剪切初軋鋼坯和軋板。當(dāng)然,其設(shè)備重量會(huì)有較大的增加,結(jié)構(gòu)也稍復(fù)雜些。2. 下切式平行刀片剪切機(jī)這種剪切機(jī)的特點(diǎn)是:上下刀都運(yùn)動(dòng),但剪切軋件的動(dòng)作由下刀來(lái)完成,剪切時(shí)上刀不運(yùn)動(dòng)。由于剪切時(shí)下刀臺(tái)將軋件抬離輥道,故在剪切機(jī)后不設(shè)擺動(dòng)臺(tái),而且這種剪切機(jī)的機(jī)架不承受剪切力。由于上述兩個(gè)特點(diǎn),下切式平行刀片剪切機(jī)普遍用來(lái)剪切中型和大型鋼坯和板坯,以減輕整個(gè)剪切機(jī)組的設(shè)備重量。本次設(shè)計(jì)所剪的鋼坯為連鑄小方坯160160和180225,因此選用平行刀片下切式剪切機(jī)。剪切機(jī)按照驅(qū)動(dòng)力來(lái)劃分,可分為電動(dòng)和液壓兩類。電機(jī)驅(qū)動(dòng)又有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩種。大中型剪切機(jī)多采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),并以啟動(dòng)工作制進(jìn)行剪切。在大型剪切機(jī)上,除了采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)外,還可以采用液壓驅(qū)動(dòng)。采用液壓驅(qū)動(dòng)比電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)有許多優(yōu)點(diǎn):在同等的體積下,液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更大的動(dòng)力;同樣在同等的功率下,液壓裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。1)液壓裝置工作比較平穩(wěn),便于實(shí)現(xiàn)頻繁及平穩(wěn)的換向;2)液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速,還可以在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速;3)與電氣或壓縮空氣配合后液壓驅(qū)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化;4)液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù),液壓缸和液壓馬達(dá)都能長(zhǎng)期在失速狀態(tài)下工作而不會(huì)發(fā)熱,這時(shí)電氣驅(qū)動(dòng)裝置和機(jī)械傳動(dòng)裝置無(wú)法辦到的。此外,液壓元件能自行潤(rùn)滑,使用壽命較長(zhǎng);5)液壓元件易于實(shí)現(xiàn)通用化和自動(dòng)化;6)用液壓驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)比機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)單。綜上所述,雖然電動(dòng)剪切機(jī)在操作和維護(hù)方面簡(jiǎn)單,但與液壓剪切機(jī)相比,它的體積和重量大;而液壓剪切機(jī)卻不同,目前液壓技術(shù)已成熟,使操作和維護(hù)已不成問(wèn)題,故本設(shè)計(jì)選用液壓剪切機(jī)。因此,本次設(shè)計(jì)的最終選型為平行刀片下切式液壓剪切機(jī)。第二章 液壓剪切機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù)剪切機(jī)型式: 油壓小車移動(dòng)式被剪鋼坯斷面尺寸: 180180 mmmm 165225 mmmm代表鋼種: Q235-A 27SiMn剪切溫度: 750拉坯速度: 2m/min剪切小車及橫移輥道重量: 17.8T鋼坯定尺長(zhǎng)度: 2.5m2.1剪切機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定2.1.1刀片行程刀片計(jì)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被切鋼坯的斷面高度,這里取h=180mm;f是為了保證鋼坯有一些翹頭時(shí),仍能通過(guò)剪切機(jī)的必要儲(chǔ)備,通常5075,這里取 60; q1 為了避免上刀片受鋼坯沖撞,而使壓板低于上刀的距離,q1=550mm, 取q1=20mm; s 上下刀片的重疊量,取 s=520mm,這里取s=10;q2下刀低于輥道表面的距離,q2=520 mm,這里取q2=20; 故有: H=180+60+20+20+20=300mm刀片行程關(guān)系如圖 2-1 所示圖2-1 平行刀片剪切機(jī)刀片行程1-上刀;2-下刀;3-軋件;4-壓板2.1.2 刀片尺寸的確定2.1.2.1 刀刃長(zhǎng)度 因?yàn)樗O(shè)計(jì)的方坯剪切機(jī),且屬于中型剪切機(jī)(P=2.58.0),所以剪刃長(zhǎng)度按如下公式計(jì)算: L=(22.5)bmax (2-2)式中: L刀刃長(zhǎng)度,mm; bmax被切鋼坯橫斷面的最大寬度,mm;取bmax=225mm;則: L=(22.5)bmax =(22.5)225=450562.5 mm,取L=500 mm2.1.2.2 刀片斷面高度及寬度 h=(0.651.5)h (2-3) b=h/(2.53) (2-4)式中:h刀片斷面高度,mm; h 被切鋼坯斷面高度,mm; b刀片斷面高度,mm;由鋼坯斷面尺寸: 180180 mmmm 165225 mmmm則:h=(0.651.5)h =(0.651.5) 180=117270mm,取h=210mmb= h/(2.53)=7084mm;取b=70mm最后根據(jù)表8-2(軋鋼機(jī)械(第三版)P259)剪切刀片的尺寸最后確定為bh=70210800 由(表8-2)確定的熱鋼坯剪切機(jī)基本參數(shù)。如下表:表2-1熱軋剪切機(jī)基本參數(shù)最大剪切力MN刀片行程mm刀刃長(zhǎng)度刀片斷面尺寸理論空行程次數(shù)次/min6.33003007021012162.1.3剪切機(jī)理論空行程次數(shù) 剪切機(jī)的每分鐘理論空行程次數(shù)代表了剪切機(jī)的生產(chǎn)率。理論空行程次數(shù)的提高受到電動(dòng)機(jī)功率和剪切機(jī)結(jié)構(gòu)形式的限制。理論剪切次數(shù)是指每分鐘內(nèi)剪刃能夠不間斷的上下運(yùn)動(dòng)的周期次數(shù)。因此,實(shí)際剪切次數(shù)小于理論空行程次數(shù)。依據(jù)設(shè)計(jì)要求和軋鋼機(jī)械(第三版)P259 表8-2,選擇理論空行程次數(shù)為:1216次/min。2.2 剪切機(jī)能力參數(shù)計(jì)算2.2.1 剪切過(guò)程分析軋件的整個(gè)剪切過(guò)程可氛圍兩個(gè)階段,即刀片壓入金屬與金屬滑移。壓入階段作用在軋件的力,如圖2-2所示。圖2-2 軋件的剪切過(guò)程當(dāng)?shù)镀瑝喝虢饘贂r(shí),上下刀片對(duì)軋件的作用力P組成力矩Pa,此力矩是軋件沿圖方向轉(zhuǎn)動(dòng),而上下刀片側(cè)面對(duì)軋件的作用力T組成的力矩Tc 將力圖阻止軋件的轉(zhuǎn)動(dòng),隨著刀片的逐漸壓入,軋件轉(zhuǎn)動(dòng)角度不斷增大,當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度后便停止轉(zhuǎn)動(dòng),此時(shí)力矩平衡,即Pa=Tc。軋件停止轉(zhuǎn)動(dòng)后,刀片壓入達(dá)到一定深度時(shí),為克服了剪切面上金屬的剪切阻力,此時(shí),剪切過(guò)程由壓入階段過(guò)渡到滑移階段,金屬沿剪切面開(kāi)始滑移,直到剪斷為止。2.2.2平行刀片剪切機(jī)的剪切力與剪切功2.2.2.1 剪切公稱能力的確定剪切機(jī)的力能參數(shù)包括剪切力和電機(jī)功率。剪切力是剪切機(jī)的主要參數(shù),驅(qū)動(dòng)剪切機(jī)的電機(jī)功率及剪切機(jī)主要零件尺寸的確定,完全使用或充分發(fā)揮剪切機(jī)的能力都與剪切力有關(guān)。在設(shè)計(jì)剪切機(jī)時(shí),首先要根據(jù)所剪軋件最大斷面尺寸來(lái)確定剪切機(jī)公稱能力,它是根據(jù)計(jì)算的最大剪切力并參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和資料來(lái)確定的。1).當(dāng)軋件材料為Q235-A時(shí) 最大剪切力為: Pmax=KmaxFmax (2-5)式中:Fmax 被剪軋件最大的原始斷面面積,mm max 被剪軋件材料在相應(yīng)剪切溫度下最大的單位剪切阻力,MPa根據(jù)圖8-7.a(軋鋼機(jī)械),取max=100MPa;K 考慮由于刀刃磨鈍、刀片間隙增大而使剪切力提高的系數(shù),其數(shù)值根據(jù)剪切機(jī)能力選擇,中型剪切機(jī),K=1.2。 按鋼坯斷面尺寸: 180180 mmmm Fmax=180180=32400 mm2 按鋼坯斷面尺寸: 165225 mmmm Fmax= 165225=37125 mm2故: Pmax=KmaxFmax=1.2100165225=3.89 MN2) 當(dāng)軋件材料為27SiMn時(shí)因?yàn)樵摷羟胁牧蠠o(wú)單位剪切阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),所以最大剪切力為: Pmax=0.6KbtFmax (2-6)式中:K同軋件材料Q235-A一樣,K=1.2; bt被剪軋件材料在相應(yīng)剪切溫度下的強(qiáng)度極限,MPa,根據(jù)表8-4(軋鋼機(jī)械),取bt=200MPa; Fmax軋件最大的原始斷面面積,mm2,根據(jù)上述 1) 中計(jì)算可知, Pmax=0.61.2200165225=5.35 MN綜合以上計(jì)算結(jié)果,并考慮到今后剪切軋件品種的擴(kuò)大,且結(jié)合我國(guó)國(guó)標(biāo)所規(guī)定的系列標(biāo)準(zhǔn),將剪切機(jī)公稱剪切力確定為6.3 MN。而實(shí)際工程中,考慮到我們?cè)O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的要求,確定為5.0 MN,相當(dāng)于500T液壓鍵切機(jī)。2.2.2.2 剪切功的計(jì)算根據(jù)剪切功可以近似而方便的計(jì)算出鍵切機(jī)功率。剪切功與剪切力和刀片行程有關(guān),當(dāng)不考慮刀片磨鈍等因素時(shí),可按以下公式計(jì)算: A= Pmaxh (2-7) 式中:A 剪切功,Nmh鋼坯厚度,mPmax最大剪切力,N則: A= Pmaxh=5.351801000=963000 Nm第三章 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個(gè)組成部分,液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要同主機(jī)的總體設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。著手設(shè)計(jì)時(shí),必須從實(shí)際情況出發(fā),有機(jī)地結(jié)合各種傳動(dòng)形式,充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。3.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)要求3.1.1設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行每項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。在制定基本方案并進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)各部分的設(shè)計(jì)之前,必須把設(shè)計(jì)要求以及與該設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚。1)剪體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,最大的剪切力受工作液體壓力限制,且要能夠保證不致過(guò)載和損壞。2)液壓剪切機(jī)工作循環(huán):上刀下降,鎖緊小車右移下刀上升,剪切鋼坯下刀下降(快退)上刀升起小車左移(快退)。3)剪切運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn),為使機(jī)構(gòu)具有所要求的精確運(yùn)動(dòng),需要依靠上下刀臺(tái)的平穩(wěn)和附加的約束來(lái)獲得,這均需由液壓系統(tǒng)來(lái)控制。3.1.2設(shè)計(jì)參數(shù)剪切機(jī)型式: 油壓小車移動(dòng)式被剪鋼坯斷面尺寸: 180180 mmmm 165225 mmmm代表鋼種: Q235-A 27SiMn剪切溫度: 750拉坯速度: 2m/min剪切小車及橫移輥道重量: 17.8T鋼坯定尺長(zhǎng)度: 2.5m3.2進(jìn)行工況分析,確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)3.2.1液壓缸的載荷計(jì)算如圖3-1表示一個(gè)液壓缸簡(jiǎn)圖。各有關(guān)系數(shù)標(biāo)注圖上,其中FW是作用在活塞桿上的外部載荷,F(xiàn)m是活塞與缸壁以及活塞桿與導(dǎo)向套之間的密封阻力。作用在活塞桿上的外載荷包括工作載荷Fg,導(dǎo)軌的摩擦力Ff,由于速度變化而產(chǎn)生的慣性力Fa。圖3-1 液壓缸受力情況3.2.1.1 剪切缸的載荷力工礦分析:剪切缸運(yùn)動(dòng)分為啟動(dòng)、工進(jìn)、快退三個(gè)動(dòng)作循環(huán)。當(dāng)剪切缸啟動(dòng)時(shí),液壓缸負(fù)載只有下刀臺(tái)本身的重力,F(xiàn)w=G=4100N 式中:G-下刀臺(tái)重量;工進(jìn)時(shí),活塞桿承受剪切力,其外載荷是剪切力及下刀臺(tái)自重。Fw=Pmax+G=5.35106+41005.35106N;快退時(shí),工作負(fù)載主要是下刀臺(tái)本身重力,其值為負(fù)。Fw=-G=-4100N。3.2.1.2 橫移缸的載荷力 橫移缸在啟動(dòng)過(guò)程中,其外載荷主要是小車和橫移輥道對(duì)導(dǎo)軌的摩擦力。Fw=sG (3-1) 式中: s靜摩擦系數(shù),s=0.15;由表3-1查的 G小車及剪體總重,N;表3-1 摩擦系數(shù)導(dǎo)軌類型導(dǎo)軌材料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)摩擦系數(shù)滑動(dòng)導(dǎo)軌鑄鐵對(duì)鑄鐵啟動(dòng)時(shí):低速()高速()0.150.200.10.120.050.08滾動(dòng)導(dǎo)軌鑄鐵對(duì)滾柱(珠)淬火鋼導(dǎo)軌對(duì)滾柱0.0050.02靜壓導(dǎo)軌鑄鐵0.005 G=G1+G2+G3; G1小車及橫移輥道重量,G1=17800N; G2鋼坯重量,G2=7239N; G3剪體重量,G3=40000N; G=G1+G2+G3=225239N; 外載荷:Fw=sG=33786N;小車右移時(shí),橫移缸外載荷為小車鋼坯、剪體、橫移輥道的重力和剪切力對(duì)導(dǎo)軌產(chǎn)生的摩擦阻力,即車輪踏面在軌道上的滾動(dòng)摩擦阻力和車輪軸承的摩擦阻力。摩擦阻力矩: Mn=(G+G4)(KDc/2+d/2); (3-2)式中:G輥道車,剪體,鋼坯總重,G=225239N; G4剪切力,G4=5.35; K滾動(dòng)摩擦系數(shù),K=0.01; 車輪軸承摩擦系數(shù),=0.004; Dc車輪外徑,Dc=250mm; d軸承內(nèi)徑,d=70mm; 故:Mn=(225239+5.36)(0.05250/2+0.00370/2) =7.76N/mm外載荷:Fw=7.76/125=62080N (3-3) 小車左移時(shí),小車受剪體及橫移輥道的重力對(duì)導(dǎo)軌產(chǎn)生的摩擦阻力,即車輪踏面在軌道上的滾動(dòng)摩擦阻力和車輪軸承的摩擦阻力。 同上.摩擦阻力矩: Mn=(G1 +G3)(KDc/2+d/2) =(178000+40000)(0.01250/2+0.00470/2) =303020N/mm;外載荷:Fw=303020/125=2424.2N。3.2.1.3 抬升缸的負(fù)載力抬升缸在抬升和下降過(guò)程均只受上刀臺(tái)及其相連機(jī)構(gòu)的自重相對(duì)于軸心向下的轉(zhuǎn)矩.其最大轉(zhuǎn)矩約 T=GSm=78000.18=1404Nm (3-4) 式中: G上刀臺(tái)及其相連機(jī)構(gòu)自重,G=7800N; Sm上刀臺(tái)重心到軸心距離,約為Sm=0.18m;故上刀臺(tái)下降時(shí),抬升缸抬升,其外載荷 Fw=3265N; (3-5)同理,上刀臺(tái)上升時(shí),抬升缸下降,其外載荷Fw=-=-=-3265N;各液壓缸的外載荷力計(jì)算結(jié)果列于表3-1由公式: 活塞上載荷力F= (3-6)液壓缸的機(jī)械效率,一般取0.900.95,這里取=0.95;求得相應(yīng)的作用于活塞上的載荷力,并列于表3-2表3-2 各液壓缸載荷力液壓缸名稱工況液壓缸外載荷Fw/N活塞上載荷力F/N剪切缸啟動(dòng)41004316工進(jìn)5.351065.63106快退-4100-4316橫移缸啟動(dòng)3378635564右移6208065342左移24242552抬升缸下降32653437上升-3265-34373.2.2初選系統(tǒng)的工作壓力壓力的選擇要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備的類型來(lái)定,還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況下,工作壓力低,勢(shì)必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸,對(duì)某些元件的結(jié)構(gòu)尺寸,對(duì)某些設(shè)備來(lái)說(shuō),尺寸要受到限制,從材料消耗角度看也不經(jīng)濟(jì),反之,壓力選得太高,對(duì)泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高,必須要提高設(shè)備成本。一般來(lái)說(shuō),對(duì)于固定的尺寸不太受限制的設(shè)備,壓力可以選的低一些。具體選擇可參考下表3-3和表3-4表3-3 按載荷選擇工作壓力載荷(KN)50工作壓力(MP)0.811.522.5334455表3-4 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力(MP)0.82352881010182032500T液壓剪切機(jī)屬中型剪切機(jī),其剪切缸最大載荷達(dá)5.63MN。剪切系統(tǒng)為高壓系統(tǒng),依據(jù)上述表格初步確定系統(tǒng)工作壓力為21MPa。橫移缸最大負(fù)載65347N,抬升缸3437N,均為低壓系統(tǒng)。初步確定系統(tǒng)工作壓力為6.3Mpa。(參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本液壓傳動(dòng)與控制表32及表33)(參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表19-6-3)3.2.3 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸3.2.3.1 剪切缸 剪切缸最大載荷時(shí),為剪切缸剪切工作狀態(tài),其載荷力為F=5.63106N參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。缸筒內(nèi)徑: (3-7)式中:D缸筒內(nèi)徑F最大載荷力,F(xiàn)=5.63106N活塞桿徑比,依據(jù)下表選=0.7P1供油壓力,取21MPaP2回油背壓,依據(jù)下表選P2=1MPa表3-5 按工作壓力選取徑比參考表工作壓力(MPa)5.05.07.07.0徑比0.50.550.620.700.7 表3-6執(zhí)行元件背壓力選擇參考表系統(tǒng)類型背壓力簡(jiǎn)單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補(bǔ)油泵的閉式回路0.81.5回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械1.23回油路較復(fù)雜,且直接回油箱可忽略不記本表摘自機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本液壓傳動(dòng)與控制表23.4-5及23.4-4故有:取D=600mm活塞桿直徑:d=0.7D=420mm ,取標(biāo)準(zhǔn)值d=500mm 則液壓缸有效面積 (3-8) (3-9)液壓缸行程 L=H=300.式中: H刀片行程,H=300;活塞桿強(qiáng)度校核 (3-10)式中: Fmax活塞桿所受的最大載荷,F(xiàn)max =5.63106; d活塞桿直徑,d=420mm。所以有:活塞桿材料為碳鋼故 =100120MPa強(qiáng)度符合,校核完畢。3.2.3.2橫移缸當(dāng)橫移缸右移時(shí),在其啟動(dòng)時(shí)負(fù)載最大,F(xiàn)=65347N,此時(shí),橫移缸受拉 由上述的公式可得下式: (3-11)式中:活塞桿的徑比,=0.65;供油壓力,=6.3MPa;回油背壓,=0.5MPa。則:由文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑:D=160mm,所以活塞桿直徑為d=0.65D=104mm 取標(biāo)準(zhǔn)值 d=110mm;則液壓缸有效面積: 活塞桿強(qiáng)度校核所以強(qiáng)度符合要求,校核完畢。3.2.3.3 抬升缸當(dāng)抬升缸抬升時(shí),其負(fù)載F=3628N,此時(shí),活塞桿受壓式中:活塞桿的徑比,=0.65;供油壓力,=6.3MPa;回油背壓,=0.5MPa。則: 0.027m =27由文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),取標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑 D=32mm,活塞桿直徑為d=0.65D=19.8mm 取標(biāo)準(zhǔn)值 d=20則液壓缸有效面積 活塞桿強(qiáng)度校核 所以強(qiáng)度符合要求,校核完畢。3.2.4.計(jì)算各工況所需時(shí)間及速度剪切鋼坯工作循環(huán)周期T=1.25min式中: 2.5m鋼坯定尺長(zhǎng)度 2m/min拉坯速度.故剪切工作全過(guò)程應(yīng)在1.25min之內(nèi)完成。由鋼坯接觸定尺裝置觸球?yàn)榧羟兄芷陂_(kāi)始,橫移缸,抬升缸開(kāi)始動(dòng)作,抬升缸抵達(dá)指定位置后剪切缸動(dòng)作,剪斷鋼坯即剪切缸觸發(fā)行程開(kāi)關(guān)上觸點(diǎn),為剪切缸,抬升缸,橫移缸反向行程開(kāi)始時(shí)間。待各缸全部退回,剪切一周期結(jié)束,等待下一周期開(kāi)始,依次循環(huán)。由小車行程約800mm,即0.8m,得t=0.4min=24s即在t=24s時(shí)剪斷鋼坯。抬升缸:抬升缸抬升即上刀臺(tái)下降時(shí)間約取t1=5sv1=5.4m/min抬升缸下降即上刀臺(tái)上升時(shí)間約取t2=3sv2=9m/min式中: L=450m=0.45,液壓缸行程。剪切缸:抬升缸自鎖后,剪切缸即開(kāi)始動(dòng)作。工進(jìn)時(shí)間 t3=t-t1=19s工進(jìn)速度 v3=0.95m/min快退時(shí)間 t4=6s快退速度 v4=1.8m/min橫移缸:右移時(shí)間 t5=24s右移速度 v5=2m/min左移時(shí)間 t6=6s左移速度 v6=8m/min 式中: L小車行程。3.2.5計(jì)算液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需流量根據(jù)已經(jīng)確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸,可以計(jì)算出各個(gè)執(zhí)行元件在各個(gè)工作階段的實(shí)際所需流量。表3-7 各工況所需流量工況執(zhí)行元件名稱運(yùn)動(dòng)速度v/m/min結(jié)構(gòu)參數(shù)A/mm2流量Q/L/min計(jì)算公式上刀下降抬升缸5.48044.3Q=A1v小車啟動(dòng)橫移缸0105980Q=A2v小車右移橫移缸21059821.2Q=A2v下刀上升剪切缸0.95282600268.0Q=A1v下刀下降剪切缸1.886350155.0Q=A2v上刀上升抬升缸94904.4Q=A2v小車左移橫移缸820096160.7Q=A1v3.2.6計(jì)算液壓執(zhí)行元件的實(shí)際工作壓力由于液壓系統(tǒng)工作時(shí)回油路安裝有背壓閥,所以系統(tǒng)的實(shí)際工作壓力需要將其考慮進(jìn)去,如下表所示為各個(gè)缸的實(shí)際工作壓力。表3-8各工況工作壓力工況執(zhí)行元件名稱負(fù)載F/N背壓力P2MPa結(jié)構(gòu)參數(shù)mm2工作壓力P1/MPa計(jì)算公式A1A2上刀下降抬升缸34370.58044904.58小車啟動(dòng)橫移缸35564020096105981.77小車右移橫移缸653470.520096105983.51下刀上升剪切缸5.6310602826008635020.0下刀下降剪切缸-43160.5282600863500.95上刀上升抬升缸-362818044901.63小車左移橫移缸25520.520096105981.183.2.7擬定液壓系統(tǒng)工況圖圖3-1各缸位移時(shí)間圖圖3-2 各缸速度時(shí)間圖圖3-3各液壓缸的壓力循環(huán)圖3.3制定液壓系統(tǒng)基本方案和擬定液壓系統(tǒng)圖3.3.1制定基本方案3.3.1.1 確定剪切機(jī)液壓系統(tǒng)的總組成及作用 用于將軋件剪切成規(guī)定尺寸的機(jī)械稱為剪切機(jī)。由液壓作為主傳動(dòng)的剪切機(jī)叫做液壓剪切機(jī)。一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五部分組成,即動(dòng)力組件、執(zhí)行組件、控制組件、輔助組件和液壓油。在小方坯液壓剪切機(jī)系統(tǒng)中都將被設(shè)計(jì)到。剪切機(jī)動(dòng)力組件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體的壓力能,指液壓系統(tǒng)中的油泵,它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。在本套系統(tǒng)中采用一個(gè)定量泵和一個(gè)變量泵供油。執(zhí)行組件(如液壓缸和液壓馬達(dá))的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,驅(qū)動(dòng)負(fù)載做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。小方坯液壓剪切機(jī)主要采用三個(gè)執(zhí)行組件,剪切缸、上刀臺(tái)抬升缸和輥道小車橫移缸,對(duì)于單純且簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以采用液壓缸直接驅(qū)動(dòng),由剪切機(jī)的特點(diǎn)決定,可采用單活塞桿液壓缸,其有效工作面積大,雙向不對(duì)稱,往返不對(duì)稱的直線運(yùn)動(dòng)。剪切機(jī)控制組件(即各種液壓閥)在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量、和方向。根據(jù)控制功能的不同,其液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又可分為溢流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等;流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流閥、集流閥等;方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同液壓閥可分為開(kāi)關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。系統(tǒng)中將用到大部分常見(jiàn)的控制組件,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化。系統(tǒng)的輔助組件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位溫度計(jì)等,起連接、輸油、貯油、過(guò)濾、貯存壓力和測(cè)量等的作用。液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)。有各種礦物油、乳化油和合成型液壓油幾大類。系統(tǒng)選用20號(hào)機(jī)械油。3.3.1.2擬定液壓執(zhí)行組件運(yùn)動(dòng)控制回路1、 剪切缸基本回路的確定1)容積節(jié)流調(diào)速回路容積節(jié)流調(diào)速回路一般用變量泵供油,用流量控制閥調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量,并使其供油量與所需油量相適應(yīng)。液壓缸慢進(jìn)速度由變量泵調(diào)節(jié),以減少功率損耗和系統(tǒng)發(fā)熱;快退時(shí)由調(diào)速閥調(diào)節(jié)。此種調(diào)速回路效率也較高,速度穩(wěn)定性較好,但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。因剪切缸回程時(shí),所受負(fù)載為負(fù),故調(diào)速閥裝在回程回油路上。2)壓力控制方案剪切缸在剪斷鋼坯時(shí)剪切力突然消失,使活塞由于慣性突然前沖,引起液壓沖擊,故在液壓缸端部安裝蓄能器,吸收多余能量,減少液壓沖擊,實(shí)現(xiàn)緩沖。此回路用變量泵供油,故在回路中設(shè)置安全閥起安全保護(hù)作用。為減小回路中液壓沖擊,采用電液換向閥。圖3-4剪切缸基本回路2、抬升缸基本回路確定雙液控單向閥鎖緊回路:由于上刀臺(tái)在剪切時(shí)承受極大的載荷,為了在極大沖擊下仍具有較好的剪切效果,上刀臺(tái)必須具有高的位置精度,采用雙液控單向閥鎖緊回路。它能在液壓缸不工作時(shí)使活塞迅速平穩(wěn)、可靠且長(zhǎng)時(shí)間地被鎖緊,不為向上的剪切力所移動(dòng)。當(dāng)液壓缸上腔不進(jìn)油時(shí)液控單向閥關(guān)閉,液壓缸下腔不能回油,活塞被鎖緊不能下落。但由于液控單向閥有一定泄露,因此,鎖緊時(shí)間不能太長(zhǎng)。但因抬升缸所需鎖緊時(shí)間僅為19s。故滿足要求。圖3-5抬升缸基本回路3、 橫移缸基本回路的確定為實(shí)現(xiàn)同步剪切運(yùn)動(dòng),必須使小車移動(dòng)速度與鋼坯運(yùn)動(dòng)速度相等,這就需要用速度傳感器將鋼坯的運(yùn)動(dòng)速度與橫移缸的運(yùn)動(dòng)速度測(cè)出,然后進(jìn)行比較,將差值快速的轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)傳給橫移缸的主控閥,使液壓小車的橫移速度迅速達(dá)到鋼坯的運(yùn)動(dòng)速度,并且與它同步運(yùn)動(dòng);而當(dāng)剪切機(jī)將鋼坯剪斷后,小車有需要快速的退回,因此,有必要選用高控制精度的比例閥。由于橫移缸和抬升缸共用定量泵,且橫移缸負(fù)載遠(yuǎn)大于抬升缸,要求兩缸互不干擾動(dòng)作,故在橫移缸回路加減壓閥,以控制抬升缸回路壓力,達(dá)到兩缸同時(shí)動(dòng)作。圖3-6 比例閥調(diào)速回路3.3.1.5 制定順序動(dòng)作方案鋼坯斷面接觸定尺裝置觸球時(shí),發(fā)出電信號(hào),啟動(dòng)抬升缸和橫移缸電磁鐵開(kāi)始動(dòng)作 抬升缸完成預(yù)定動(dòng)作時(shí)觸發(fā)行程開(kāi)關(guān),關(guān)閉抬升缸電磁鐵,使抬升缸自鎖,并啟動(dòng)剪切缸電磁鐵使其動(dòng)作 當(dāng)剪切缸剪切鋼坯完畢,刀片移動(dòng)到上行程時(shí),通過(guò)上行程開(kāi)關(guān)發(fā)出電信號(hào),使剪切缸,抬升缸和橫移缸均反向動(dòng)作 剪切缸觸發(fā)下行程開(kāi)關(guān)時(shí),停止動(dòng)作 橫移缸觸發(fā)左側(cè)行程開(kāi)關(guān)時(shí),停止動(dòng)作 抬升缸觸發(fā)行程開(kāi)關(guān)時(shí),停止動(dòng)作 等待下一周期運(yùn)行。3.3.1.6液壓源的選擇剪切缸承受負(fù)載壓力大,屬于高壓系統(tǒng),。而柱塞泵的柱塞與缸體內(nèi)孔均為圓柱表面,易得到高精度的配合,可在高壓下工作,故選用柱塞泵。橫移缸和抬升缸所承受負(fù)載不是很大,屬于中壓系統(tǒng),可使用定量葉片泵為動(dòng)力源。3.3.2擬定液壓系統(tǒng)圖圖3-7 液壓原理圖表3-9 剪切機(jī)電磁鐵工作循環(huán)表動(dòng)作名稱發(fā)訊元件電磁鐵DT1DT2DT3DT4DT5DT6DT上刀下降XK3-+-小車右移XK3-+-鎖緊上刀XK5-下刀上升XK5+-上刀快退XK1-+-小車左移XK1-+下刀快退XK1-+-上刀復(fù)位XK6-小車復(fù)位XK4-下刀復(fù)位XK2-3.4液壓元件的選擇3.4.1液壓泵的選擇3.4.1.1高壓液壓泵的選擇1).確定液壓泵的最大工作壓力Pp (3-12)式中:液壓缸最大工作壓力;=20.2MPa進(jìn)油路上總壓力損失,=0.8MPa則:=20.0+1.0=21.0 MPa所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%60%選取的液壓泵要求額定壓力為2).液壓泵流量的確定 (3-13)式中: K系統(tǒng)泄露系數(shù),一般取K=1.11.3,這里取K=1.2; 高壓系統(tǒng)液壓缸最大總流量,=268L/min則: =1.2268=322 L/min故選用A7V250型斜軸式軸向柱塞泵,其額定壓力為35MPa,額定流量為364 L/min,額定轉(zhuǎn)速為1500r/min。(參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第四卷)P19-175表19-5-51)3.4.1.2 低壓系統(tǒng)液壓泵的選擇1).確定液壓泵的最大工作壓力Pp 式中:液壓缸最大工作壓力;=4.58MPa進(jìn)油路上的總壓力損失,=0.92MPa則:=4.58+0.92=5.5 MPa考慮儲(chǔ)備取7 MPa。2).液壓泵流量的確定式中: K系統(tǒng)泄露系數(shù),一般取K=1.11.3,這里取K=1.1; 高壓系統(tǒng)液壓缸最大總流量,=160.7L/min則: =1.1160.7=169 L/min故選用YB-C171B型葉片泵,其額定壓力為7MPa,額定流171 L/min,額定轉(zhuǎn)速為1000r/min。(參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷P19-136表19-5-16)3.4.2電動(dòng)機(jī)功率的確定3.4.2.1 高壓系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的確定驅(qū)動(dòng)液壓泵的功率為: (3-14)式中:液壓泵最大工作壓力,=21.0MPa液壓泵額定流量,=364L/min液壓泵總效率,=0.85則:考慮到剪切時(shí)間很短,而電動(dòng)機(jī)一般允許在短時(shí)間內(nèi)超載25%,因此, 故根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五卷,選定Y315m4w型三相異步電動(dòng)機(jī),其額定功率為132KW,同步轉(zhuǎn)速為1500r/min 3.4.2.2 低壓系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的確定式中:液壓泵最大工作壓力,=7MPa液壓泵額定流量,=171L/min液壓泵總效率,=0.85則故根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五卷,選定Y225M-6型三相異步電動(dòng)機(jī),其額定功率為30KW,同步轉(zhuǎn)速為1000r/min。3.4.3液壓閥的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類元件的實(shí)際流量,可選出這些元件的型號(hào)和規(guī)格,見(jiàn)下表表3-10液壓剪切機(jī)液壓閥及附件明細(xì)表序號(hào)名稱通徑型號(hào)規(guī)格最大實(shí)際流量數(shù)量壓力MPa流量L/min1截止閥50CJZ-F50L2526812過(guò)濾器50QUIE400403240026813安全閥30BG-03-V32259614單向閥20RVP20B31.530026815截止閥50CJZ-F50L2516壓力表Y-2000253117電磁換向閥164WEG16G20B2830026818單向調(diào)速閥30MSA30EF2130026819蓄能器50NXQ2-L10031.5600535110單向閥40RVP40B31.5600535111過(guò)濾器55QUIE7001032700535112冷卻器322LQFW-A5.3F10-535113單向閥40RVP40B31.5600535114電磁換向閥64WE6G50B35804.41115雙液控單向閥6Z2S631.5604.41116截止閥50CJZ-F50L165217過(guò)濾器50QUIE4004032400165118溢流閥30BG-03-320.525300268119單向閥20RVP20B31.5300160.7120截止閥50CJZ-F50L160.7121壓力表Y-20002531122減壓閥32DRC32-131.5300160.7123電磁換向閥164WEG16G20B28300160.7124單向閥16RVP16B31.5260160.7125比例流量閥162FRE1631.5180160.713.4.4 油管內(nèi)徑的確定由于本液壓系統(tǒng)管路較為復(fù)雜,取主要幾條管路,根據(jù)以下公式確定他們的內(nèi)徑和壁厚,其數(shù)值見(jiàn)表(1) 管道內(nèi)徑計(jì)算 (3-15)(2) 管道壁厚計(jì)算 (3-16)式中: d油管內(nèi)徑 q管內(nèi)流量(/s) v管中油液的流速 油管壁厚 P管內(nèi)工作壓力,MPa n安全系數(shù),P17.5MPa時(shí),取n=4 b管道材料的抗拉強(qiáng)度,取b=450Mpa管道內(nèi)的流速可以參考表3-11:表3-11允許流速推薦值管道推薦流速(m/s)液壓泵吸油管道0.51.5一般取1以下液壓系統(tǒng)壓油管道36 壓力高、油管短、粘度小取小值液壓系統(tǒng)回油管道1.52.6表3-12 主要管路內(nèi)徑表管路名稱通過(guò)流量(L/min)允許速度(m/s)管內(nèi)徑(mm)管道壁厚(mm)管內(nèi)工作壓力(Pa)所選管道的內(nèi)徑與壁厚(mm)高壓吸油管3641.3777.22180,10高壓壓油管2685343.02040,5.5高壓回油管2682.5480.20.550,3低壓吸油管1711.0603.7765,4低壓壓油管160.75260.83.5132,2.5低壓回油管160.72410.20.550,33.4.5 油箱的有效面積的確定油箱容量的經(jīng)驗(yàn)公式:V=aq (3-17)式中: a與系統(tǒng)有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù),(由文獻(xiàn)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖集表2.4-3)高壓系統(tǒng)取a=10 q液壓泵每分鐘排出壓力油的容積,=364+171=535L/min則: V=10512=5350L選標(biāo)準(zhǔn)值: V=6300L。3.5 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算3.5.1 驗(yàn)算回路中的壓力損失3.5.1.1 橫移缸回路的壓力損失 管路系統(tǒng)上的壓力損失由管路的沿程損失、管件局部損失和控制閥的壓力損三部分組成: (3-18)1).沿程壓力損失由于液體在同一管路中,液體的平均流速越大,它的沿程壓力損失就越大,因此,我門所需考慮的是橫移缸流量最大時(shí)即快速退回時(shí)進(jìn)油路的壓力損失。此管長(zhǎng)L=12,管內(nèi)徑d=0.03m,快速退回時(shí),通過(guò)流量Q=160.7L/min=2.68。選用L-HM46號(hào)礦物油型液壓油,正常運(yùn)轉(zhuǎn)后油的運(yùn)動(dòng)黏度取,油的密度為。油液在管路中的實(shí)際流速為: (3-19)雷諾數(shù) (3-20)圓形光滑管道,其臨界雷諾數(shù)液流為紊流。沿程壓力損失: (3-21)式中: 沿程阻力系數(shù), L管道長(zhǎng)度,L=12m d管道內(nèi)徑,d=0.03m v液體流速,v=3.79m/s 液體的密度,=850則:2).局部壓力損失 (3-22)式中:局部阻力系數(shù),=1.12;液體流速,=3.79m/s;液體密度,=850則:3)控制閥的壓力損失 (3-23)式中:
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