步進式加熱爐同步頂升液壓控制系統說明書畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 在對爐底步進梁的動作如圖3所示：圖3（陰影部分為步進梁）為步進梁從起始位置（后下位）上升（上升過程中接料）上升到位（后上位）前進前進（前上位）下降（下降過程中交料）下降到位（前下位）后退后退到位（即起始位置）圖3 步進式加熱爐爐底機械步進梁的運動過程為了實現對鋼坯的輕拿輕放，設計了活動梁托鋼坯放鋼坯的加減速曲線，這樣大大降低了在對鋼坯步進的過程中，對坯料所造成的直接沖擊。首先，活動梁上升，然后直接減速，這樣，活動梁達到固定梁面鋼坯下，實現無沖擊托起鋼坯。托起鋼坯后，繼續加速。，然后直接減速，達到頂升高度。然后，高度不變，平移缸開始動作。，使步進梁做平移運動。平移結束。下降和后退同頂升和前進工況速度相同。步進梁的動作方式有周期方式和踏步方式，周期方式用于運送鋼管向前移動，而踏步方式用于等待出鋼。步進梁的周期方式：活動梁上升100mm，前進600mm，下降100mm，后退600mm，鋼管前進一個齒距。步進式加熱爐工況速度曲線如圖4：圖4 步進式加熱爐工況速度曲線 計算穩態工作負載 N=L/b+a=128根；L步進梁長（）b斷面邊長（）a鋼坯間隔（）單根q=rbbl==103kgr鋼比重（）b斷面邊長（）l鋼坯長度（）總質量Q=nq=128103=134103kg⑴上升工況：H1段未抬起鋼坯W=G=300103kg H2段抬起了鋼坯W=G+Q=300103+134103=434103kg⑵前進工況：W=G1+Q=200103+134103=334103kg⑶下降工況：同上升工況⑷后退工況：W=G1=200103kg 擬定液壓原理圖步進梁的升降和平移速度均采用電液比例閥來控制，為了使步進梁能在X,Y方向的任意位置上較長時間內可靠地自鎖。在進入液壓缸的油路上采用了雙向液壓鎖進行長時間的自鎖。用變量泵供油，用安全閥起安全保護作用。根據以上要求，反復修改后擬定以下液壓系統原理圖。圖5 步進式加熱爐液壓系統原理圖 液壓缸參數及其型號 平移液壓缸受力分析步進式加熱爐在平移運動時候，作用力如圖6。圖6 步進式加熱爐平移運動受力分析由實際工作狀態可知，平移液壓缸前進工況為受力最大工況因為平移液壓缸為2個，所以，計算平移缸最大負載F進MAXF進MAX=(FR+FA) /2；FR摩擦阻力 FA慣性力依據表1，103(m)表1 滾動摩阻系數δ材料名稱δ/（mm）軟鋼鋼鑄鐵鑄鐵輪胎路面210鋼質車輪鋼輥道軟木軟木所以，最大滾動摩阻力偶矩：Max1=δWg=103334103=?m所以，滾動軸承摩擦阻力矩：Max2=цWgd/2=334103?m所以，摩擦阻力為：FR=(Max1+Max2)/D/2=(+)/慣性力：FA=m?v/?t=334103所以，平移液壓缸最大負載為：F進MAX=(FR+FA)/2=（+）/2= 初選平移液壓系統工作壓力依據《液壓傳動》表92，93；初估液壓系統工作壓力為4Mpa取液壓缸的機械效率取 η= 平移液壓缸主要參數及其選取型號液壓缸內徑D和活塞桿直徑d的確定根據表2，確定D/d=2/1表2 液壓缸內徑與活塞桿直徑關系按機床類型選取d/D按液壓缸工作壓力選取d/D機床類別d/D工作壓力P(MPa)d/D磨床、研床≤2插床、拉床、刨床＞25鉆、鏜、車、銑床＞57＞7P?π/4?D2= F進MAX/η式中：P=4Mpa，D/d=2/1解得：D=；d=依據表3，表4圓整后取值：D=80mm；d=40mm表3 液壓缸內徑尺寸系列mm（GB234880）810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630表4 活塞桿直徑系列mm（GB234880） 456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400液壓缸工作行程的確定因為，依據表5選取平移液壓缸工作行程為：630mm表5 液壓缸活塞行程參數系列mm（GB234880）2550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000選擇液壓缸的規格由上述要求，選擇液壓缸的型號為：YHG1C 80/45660液壓缸參數如下：工作壓力： 缸徑：80mm 桿徑：45mm 最大行程：660mm驗算選取液壓缸的穩定性當液壓缸支撐長度時，須考慮活塞桿彎曲穩定性并進行驗算。液壓缸的支撐長度是指活塞桿全部外伸時，液壓缸支點與活塞桿前進端連接處之間的距離。 為了保證活塞桿不產生縱向彎曲，滿足壓桿的穩定，活塞桿的推力與極限力的關系：Fk=nk*F1（N）式中F1液壓缸推力Fk極限力nk安全系數，一般取nk=2～4選用歐拉公式求計算活塞桿的極限臨界力：Fk=π2EJ/（nL1）2n系數，與安裝形式有關，對于該種安裝形式取n=1E彈性模量，對于鋼E=106 N/mm2J活塞桿斷面回轉慣量，J=πd4/64 （mm4）經計算得出極限力 Fk=956KN此時，ns=Fk/F1=956/=nk,說明此液壓缸壓桿穩定性是安全的。 升降液壓缸受力分析步進式加熱爐在升降運動時候，作用力如圖7。圖7 步進式加熱爐升降運動受力分析受力最大工況在H2段，即托起鋼以后的工況；計算升降缸最大負載F升MAXH2段抬起鋼管的穩態載荷為：W=G+Q=300103+134103=434103kg行進框架及其以上部分載荷為：W=G1+Q=334103kg行進框架以下部分載荷為：W=G2=100103kg升降液壓缸為2個；計算升降缸最大負載F升MAXF升MAX=(F穩+FR+FA ) /2 F穩升降液壓缸穩態負載；FR摩擦阻力；FA慣性力；⑴穩態負載F穩F穩=Wgsinα=(G+Q)gsinα=434103sin12176。=⑵慣性力FAFA=FA1sinα+FA2；FA1上輥輪與行進框架相對運動時的慣性力；FA1=W?v/?t=(G1+Q)?v/?t=334FA2下輥輪與斜面相對運動時的慣性力；FA2=W?v/sinα/?t=G2?v/sinα/?t=100176。/=所以慣性力為：FA=FA1sinα+FA2=sin12176。+=⑶摩擦阻力FRFR=FR1cosα+FR2；FR1上輥輪與行進框架相對運動時摩擦阻力；103；W=(G1+Q)g+ FA1=334+=最大滾動摩阻力偶矩：Max1=δW=103103=?m滾動軸承摩擦阻力矩：Max2=цWd/2=103?mFR1=(Max1+Max2)/D/2=(+)/FR2下輥輪與斜面相對運動時摩擦阻力；103；W=[(G+Q)g+FA1]cosα=(434+)cos12176。=最大滾動摩阻力偶矩：Max1=δW=103103=?m滾動軸承摩擦阻力矩：Max2=цWd/2=103?mFR2=(Max1+Max2)/D/2=(+)/所以摩擦阻力為：FR=FR1cosα+FR2=cos12176。+=因為升降液壓缸為2個；計算升降缸最大負載F升MAXFMAX=(F穩+FR+FA) /2=(++)/2= 初選升降液壓系統工作壓力依據上圖《液壓傳動》表92，93；初估液壓系統工作壓力為20Mpa液壓缸的機械效率取 η= 升降液壓缸主要參數及其選取型號液壓缸內徑D和活塞桿直徑d的確定Pπ/4D2=FMAX/η；P=20Mpa，d/D=解得：D=；d=依據上表3，表4圓整后取值：D=180mm；d=125mm液壓缸工作行程的確定176。=依據表5選取升降液壓缸工作行程為：500mm選擇液壓缸的規格由上述要求，選擇液壓缸的型號為：CD250B/180/125600A液壓缸參數如下：缸徑：180mm 桿徑：125mm 工作壓力：25Mpa 最大行程：600mm當液壓缸支撐長度時，須考慮活塞桿彎曲穩定性并進行驗算。液壓缸的支撐長度是指活塞桿全部外伸時，液壓缸支點與活塞桿前進端連接處之間的距離。顯而可見，選擇的此升降液壓缸支撐長度遠遠小于10倍的活塞桿桿徑，無需穩定性驗算。 液壓泵參數及其型號 平移液壓泵工作壓力的確定確定液壓泵的最大工作壓力PP=P1+Σ△p P1液壓缸或液壓馬達最大工作壓力；Σ△p從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達入口之間總的管路損失。Σ△p的準確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進行，初算時可按經驗數據選取：管路簡單、流速不大的，取Σ△p=（～）MPa；管路復雜，進口有調閥的，取Σ△p=（～）MPa。所以液壓泵的最大工作壓力為PP=P1+Σ△p=4+= 平移液壓泵流量的確定確定液壓泵的最大流量QP≥K（ΣQmax）K系統泄漏系數，一般取K=～；ΣQmax——同時動作的液壓缸或液壓馬達的最大總流量液壓缸的最大流量Qmax=AVMax=π/4D2==所以液壓泵的最大流量QP=K（ΣQmax）=2= 平移液壓泵的選取選擇液壓泵的規格 根據以上求得的PP和QP值，按系統中擬定的液壓泵的形式，從產品樣本或本手冊中選擇相應的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%～60%。由上述要求，選擇液壓泵型號為：雙作用葉片泵YB163液壓泵參數如下：公稱壓力： 轉速：960r/min 排量：63ml/r（ L/min） 升降液壓泵工作壓力的確定確定液壓泵的最大工作壓力PP=P1+Σ△p P1液壓缸或液壓馬達最大工作壓力；Σ△p從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達入口之間總的管路損失。Σ △p的準確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進行，初算時可按經驗數據選取：管路簡單、流速不大的，取Σ△p=（～）MPa；管路復雜，進口