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原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763摘 要軋鋼生產(chǎn)在國民經(jīng)濟中所起的作用是十分顯著的。鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中，除少量的鋼用鑄造或鑄造方法制成零件外，煉鋼廠生產(chǎn)的鋼錠與連鑄坯有 85～90％以上要經(jīng)過軋鋼車間軋成各種鋼材，供應國民經(jīng)濟各部門?？梢娫诂F(xiàn)代鋼鐵企業(yè)中，作為使鋼成材的軋鋼生產(chǎn)，在整個國民經(jīng)濟中占據(jù)著異常重要的地位，對促進我國經(jīng)濟快速發(fā)展起十分重要的作用。軋機液壓升降臺是用于升降和輸送軋件，本文主要對三輥軋機液壓升降臺液壓系統(tǒng)設計，包括液壓系統(tǒng)的擬定，齒輪齒條油缸的設計，液壓站的設計。關鍵詞：軋機，液壓升降臺，齒輪齒條油缸，液壓系統(tǒng)原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763AbstractSteel rolling production plays a role in the national economy is very significant. The production of iron and steel industry, in addition to the casting or casting method with a small amount of parts made of steel, steel ingot and casting factory production of steel 85 ~ 90% more to go through the mill rolling into various steel products, supply of various sectors of the national economy. In modern iron and steel enterprise, as the steel plate rolling production, occupies a very important position in the whole national economy, to promote China's rapid economic development plays an important role in.Hydraulic lifting platform is used for lifting and conveying workpiece, this paper focuses on the design of the three rolling mill hydraulic system hydraulic lifting platform, including the design of hydraulic system, gear and rack cylinder, the design of hydraulic station.Keywords: Hydraulic lifting platform,The gear rack cylinder,Hydraulic system原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763目 錄摘 要 IAbstractII第一章 緒論 11.1 選題背景及意義 11.2 國內外研究現(xiàn)況 11.3 軋機液壓升降臺概述 21.4 本論文研究的主要內容 2第二章 軋機液壓升降臺整體方案的擬定 32.1 設計要求 .32.1.1 主要技術參數(shù) .32.1.2 任務要求 .32.2 驅動方案擬定 32.3 升降機構方案擬定 32.4 總體方案確定 .4第三章 軋機升降臺液壓系統(tǒng)的設計 53.1 液壓系統(tǒng)方案擬定 .53.1.1 液壓系統(tǒng)原理圖的設計 .53.1.2 動作原理分析 63.2 液壓元件的計算和選擇 .63.2.1 油泵的選擇 73.2.2 控制閥的選擇 73.2.3 油管內徑的確定 83.2.4 油箱容量計算和油箱散熱面積的確定 93.3 壓力系統(tǒng)性能的驗算 .93.3.1 系統(tǒng)的壓力損失驗算 93.3.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱量的計算 10第四章 齒輪齒條液壓缸 11原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397634.1 設計主要技術參數(shù) 114.2 齒輪齒條液壓缸尺寸及結構設計 114.2.1 液齒輪齒條油缸的工作原理 .114.2.2 液壓缸的效率 114.2.3 液壓缸缸徑的計算 114.2.4 活塞寬度 的確定 .12B4.2.5 缸體長度的確定 124.2.6 缸筒壁厚的計算 .124.2.7 活塞桿強度和液壓缸穩(wěn)定性計算 134.2.8 缸筒壁厚的驗算 .154.2.9 缸筒的加工要求 174.2.10 法蘭設計 .174.2.11 (缸筒端部）法蘭連接螺栓的強度計算 .184.2.12 密封件的選用 .20第五章 升降臺及軋輥的設計 225.1 升降臺的設計 .225.1.1 升降機構設計 .225.1.2 升降平臺設計 .255.1.3 機架 255.2 軋輥的設計 .265.2.1 選材 .265.2.2 軋輥尺寸設計 .26總 結 27參考文獻 28致 謝 29軋機液壓升降臺設計1第一章 緒論1.1 選題背景及意義大型軋機升降臺，目前多采用傳統(tǒng)的“垂錘平衡，曲柄連桿機構驅動”的結構型式。此類升降臺因其重錘慣性大，相應的機械傳動、緊固裝置容易受損，故設備故障多、維修費用高、管理工作量大、年停機時間長。研究新型的液壓升降臺取代傳統(tǒng)的結構型式已成為一種發(fā)展趨勢。液壓傳動技術應用領域幾乎遍及國民經(jīng)濟各工業(yè)部門。該選題以軋機液壓升降臺液壓系統(tǒng)為設計對象，緊密結合機械設計制造及自動化專業(yè)的相關基礎技術和專業(yè)技術，對于鍛煉學生綜合應用液壓傳動、機械制造工程、機械設計、機械 CAD 等基本專業(yè)知識解決工程實際問題的能力以及獨立工作的能力具有積極的促進作用。1.2 國內外研究現(xiàn)況最早的軋機出現(xiàn)在 14 世紀的歐洲，1480 年意大利人達?芬奇(Leonardo da Vinci)曾設計出軋機的草圖。 1553 年法國人布律利埃(Brulier)軋制出金和銀的板材，用以制造錢幣。此后，西班牙、比利時和英國相繼出現(xiàn)了軋機。1766 年英國有了順列式的小型軋機，至 19 世紀中葉，第一臺可逆式軋機在英國投產(chǎn)，并軋出了船用板材。1838 年建成了帶活套(見活套軋制)的二列式線材軋機(見橫列式軋機) 。1848 年德國發(fā)明了萬能軋機，1853 年美國開始應用三輥式型材軋機，并用蒸汽機傳動升降臺，實現(xiàn)了升降動作的機械化。接著美國又出現(xiàn)了三輥式勞特軋機( 見厚板軋機) ，1859 年建造了第一臺連續(xù)式軋機，1862 年英國人貝德森(G ． Bedson)取得了平輥立輥交替配置的連續(xù)式線材軋機(見平立交替精軋機組)的專利。軋制型材的帶立輥的萬能軋機是 1872 年問世的，20 世紀初期建造了半連續(xù)式帶鋼軋機。20 世紀 60 年代以來各類軋機在設計、研究和制造方面取得了很大進展，并朝著連續(xù)化、自動化、高速化和專業(yè)化的方向發(fā)展，相繼出現(xiàn)了軋制速度高達每秒鐘 130m 的各種類型的線材軋機、全連續(xù)式的冷、熱帶鋼軋機、寬度為 5500mm 的厚板軋機和連續(xù)式 H 型鋼軋機( 見 H 型鋼)以及連續(xù)軋管機組等一系列先進設備，并在液壓技術、電子計算機技術和各種測試儀表的應用以及軋制產(chǎn)品的實物質量和內部性能的控制等方面都有許多突破，使得軋機所用原料單重不斷增大，產(chǎn)品的質量和產(chǎn)量不斷提高，軋制的品種與規(guī)格日益增多。中國于 1871 年在福州船政局所屬拉鐵廠首先應用軋機，用以軋制厚度為軋機液壓升降臺設計215mm 以下的鋼板，6～120mm 的方、圓鋼。1890 年湖北漢冶萍公司漢陽鐵廠裝有寬為 2450mm 的用蒸汽機拖動的二輥中板軋機、橫列式三機架二輥軌梁軋機以及 350mm/300mm 的小型軋機。隨著鋼鐵工業(yè)的不斷發(fā)展和科學技術的日益進步，中國已有用來生產(chǎn)鋼板、鋼管、型鋼和線材的多種類型的現(xiàn)代化軋機。1.3 軋機液壓升降臺概述軋機升降臺的升降機構采用了液壓傳動。該升降臺由齒輪齒條液壓缸、重錘、升降臺、軋輥等組成。齒輪齒條液壓缸 1 通過齒輪軸直接驅動升降臺 3 的升降機構，重錘 2 用來平衡機構，平衡裝置在升降臺處于中間位置時保持平衡狀態(tài)，面升降臺上升至上部位置時呈欠平衡狀態(tài)，升降臺處在下部位置時屬于過平衡狀態(tài)，這種平衡條件利于液壓系統(tǒng)設計和合理利用率。1.4 本論文研究的主要內容冶金工業(yè)中，三錕軋機前后沒有升降臺，用來升降和輸送軋件，升降臺的升降機構多采用曲柄連桿式或者偏心輪式機械驅動機構，這類機構安置在軋機前后的地坑中，工作條件惡劣，使用、維護、修理困難，裝機機構龐大，耗能，工作中存在沖擊，平穩(wěn)性及可靠性差，故障處理時間長。液壓升降臺具有重量輕，結構合理，使用方便等特點。完成軋機液壓升降臺的齒輪齒條液壓缸、升降臺、軋機軋輥等關鍵功能裝置的設計。 主要技術參數(shù)：壓力 7MPa；流量 150L/Min；所需驅動電機功率 30kW；升降重量 18t；升降高度 488mm,升降一次時間 1.96s。軋機液壓升降臺設計3第二章 軋機液壓升降臺整體方案的擬定2.1設計要求2.1.1主要技術參數(shù)壓力 7MPa，流量 150L/Min；所需驅動電機功率 30kW；升降重量 18t，升降高度 488mm，升降一次時間 1.96s。2.1.2任務要求（1）完成軋機液壓升降臺液壓系統(tǒng)工作原理圖的設計，以及工作原理的分析說明。（2）選擇 AutoCAD 為設計開發(fā)工具，完成軋機液壓升降臺液壓系統(tǒng)的總體設計。（3）完成軋機液壓升降臺的齒輪齒條液壓缸、升降臺、軋機軋輥等關鍵功能裝置的設計。2.2 驅動方案擬定根據(jù)設計要求本次設計的升降臺為液壓式，即采用液壓驅動?？紤]到升降臺工作時為小角度的擺動，因此可采用擺動油缸驅動。2.3 升降機構方案擬定大型軋機升降臺，目前多采用傳統(tǒng)的“垂錘平衡，曲柄連桿機構驅動”的結構型式。此類升降臺因其重錘慣性大，相應的機械傳動、緊固裝置容易受損，故設備故障多、維修費用高、管理工作量大、年停機時間長。為克服這些不足取消平衡用的重錘，采用擺動油缸直接驅動雙搖桿機構實現(xiàn)升降臺的升降，升降機構示意圖如圖 2-1 所示示：軋機液壓升降臺設計4圖 2-1 升降機構示意圖2.4總體方案確定冶金工業(yè)中使用的三輥軋機前后都有升降臺，用于升降和輸送軋件。軋機升降臺的升降機構采用了液壓傳動。該升降臺由齒輪齒條液壓缸、重錘、升降臺、軋輥等組成。齒輪齒條液壓缸 1 通過齒輪軸直接驅動升降臺 3 的升降機構，重錘 2 用來平衡機構，平衡裝置在升降臺處于中間位置時保持平衡狀態(tài)，面升降臺上升至上部位置時呈欠平衡狀態(tài)，升降臺處在下部位置時屬于過平衡狀態(tài)，這種平衡條件利于液壓系統(tǒng)設計和合理利用率。其結構示意圖如圖 2-2 所示圖 2-2 軋機液壓升降臺結構示意圖軋機液壓升降臺設計5第三章 軋機升降臺液壓系統(tǒng)的設計3.1液壓系統(tǒng)方案擬定3.1.1液壓系統(tǒng)原理圖的設計系統(tǒng)的油源為兩臺同規(guī)格定量泵 1 和泵 2，一臺為工作泵，一臺為備用泵；兩泵出口并聯(lián)有起安全保護作用的先導式溢流閥 3 和閥 4，泵的出口設有防止油液倒灌的單向閥 5 和閥 6。執(zhí)行器為齒輪齒條式液壓缸 14，升降臺工作過程中，在平衡裝置作用下，液壓缸的工作壓力是變化的，升降臺下降或上升，都經(jīng)過一個加速或減速過程，升降臺再到達中間位置前加速，過了中間位置減速，對應于加速過程，液壓缸的工作壓力較低甚至負壓；而減速過程，液壓缸工作壓力為正值，為溢流閥的設定壓力；從液壓系統(tǒng)回路效率、功率利用有理情況以及升降臺對速度平穩(wěn)性要求不高等條件考慮，系統(tǒng)采用單向調速閥 8 的旁路節(jié)流調速方式。液壓缸 14 的運動方向由 Y 型滑閥機能的三位四通電液換向閥11 控制，并通過兩個液控單向閥 12 和閥 13 實現(xiàn)鎖定，以保證升降臺再任意位置可靠停留，換向可靠；蓄能器 10 再系統(tǒng)中起蓄能補油與緩沖作用。壓力繼電器 9 為二位二通電磁換向閥 7 的法新裝置。擬定原理圖如圖 3-1 所示圖 3-1 液壓系統(tǒng)原理圖軋機液壓升降臺設計63.1.2 動作原理分析（1）升降臺上升（液壓缸右行）電磁鐵 1YA 通電使三位四通電液換向閥11 切換至左位，液壓泵 5 的壓力油經(jīng)單向閥 5、發(fā) 11 和液控單向閥 12 進入液壓缸 14 左腔，同時反向導通液控單向閥 13，液壓缸右腔閥經(jīng)閥 13，和閥 11 回油，液壓缸右行帶動升降臺快速上升，蓄能器 10 可向液壓缸補油，如出現(xiàn)負值負載（超越負載） ，郵箱可直接進行補油。升降臺過了中間位置后，隨著負載增加，當系統(tǒng)壓力增值力繼電器 9 的設定值時發(fā)信，電磁鐵 3YA 通電，二位二通電磁換向閥 7 切換至下位，液壓缸繼續(xù)右行，此時系統(tǒng)處于高壓，至升降臺到達上端位置，行程開關發(fā)出信號，使電磁鐵 1YA 斷電，換向閥 11 復制中位，升降臺鎖定在上端位置。（2）升降臺下降（液壓缸左行）當電磁鐵 2YA 通電時，換向閥 11 切換至右位，液壓泵 1 的壓力油經(jīng)單向閥 5、閥 11 和液控單向閥 13 進入液壓缸 14 右腔，同時反向導通液控單向閥 12，液壓缸左腔回油，液壓缸帶動升降臺下降。升降臺升降過程中的速度由單向調速閥 8 的開度間接決定（即缸的速度與調速閥開度大小成反比） ，系統(tǒng)最高工作壓力由溢流閥 3 限定。（3）當所有電磁鐵全部斷電時，液壓泵 5 輸出的油液一部分經(jīng)二位二通換向閥 7 和調速閥排回油箱，另一部分擠入蓄能器，系統(tǒng)處于低壓狀態(tài)，液壓缸兩腔閉鎖，從而升降臺停留在任意位置。（4）技術特點 1）升降臺的整體重量輕，功率利用合理。 2）與常用的偏心輪式機械驅動升降臺比較，結構簡單，操作方便，運行可靠，造價低廉，液壓元件更容易、方便，并有利于縮短維修時間。 3）為了提高液壓系統(tǒng)乃至升降臺的可靠性，油源采用了冗余結構（雙泵中，一臺工作，一臺備用） 。 4）液壓系統(tǒng)采用旁路節(jié)流調速方式，液壓泵的共有壓力跟隨負載變化，有利于節(jié)能。系統(tǒng)采用了蓄能器，有利于向液壓缸補油和緩沖。 5）液壓系統(tǒng)采用液壓站結構形式并安置在平臺上，通過油管與工作機構連接，大大改善了工作環(huán)境，便于使用、維護、管理。 6）齒輪齒條液壓缸采用開溝槽緩沖裝置，工作臺工作平穩(wěn)、無沖擊，避免了機械升降機構由于沖擊而造成的較高的故障率，提高了生產(chǎn)效率；缸的兩端沒有可調定位機構，能方便地調節(jié)液壓缸形成，確定升降臺的擺動幅度，從而方便地調整升降臺的上下極限位置。3.2液壓元件的計算和選擇軋機液壓升降臺設計73.2.1 油泵的選擇（1）油泵工作壓力的確定油泵工作壓力為： =P+∑△P 式（4-1）B由于在軋機液壓系統(tǒng)中,壓力所經(jīng)過的閥的數(shù)量不多多,故壓力損失∑△P 不大,參照表 1-10 選取∑△P=0.1MP 。擺動油缸最大工作壓力 P可根據(jù)表 3-1 取為 7.1MP 于是油缸工作壓力即為：=7+0.1=7.1MPA B所選油泵的額定工作壓力應為： =1.25 =1.25×7.1=8.875MPA p額 PB（2）油泵流量的確定油泵流量為： ≥K（∑Q） =1.1×150=165L/min （4-2）Bmax選用的油泵為 YYB-BC165/48B 雙聯(lián)葉片油泵（3）油泵電機功率的確定KW308.60157160PQ66N???????選用的電機為 Y2-180M-6 電機 3.2.2 控制閥的選擇根據(jù)本系統(tǒng)的工作壓力和通過該閥的最大流量分別選擇各種閥。軋機液壓升降臺選用的標準原件列于表 4-1 中。表 4-1 軋機液壓升降臺液壓系統(tǒng)控制閥代號 原件名稱 型號額定流量（L/min）工作壓力范圍（MP）1 3/4“溢流閥 YF-B20B 100 0.5～72 1 “溢流閥4/ YF-B32B 250 0.5～73 1/4“二位二通電磁閥 24D0-B8C-T※ 22 144 3/4“單向閥 DF-B20K 100 35軋機液壓升降臺設計85 1 “三位四通電液閥4/ 34DY0-B32H-T※ 190 216 1 “單向節(jié)流閥 LDF-B32C 190 217 液控單向閥 AF3-Ea20B 190 213.2.3 油管內徑的確定（1）大泵吸油管內徑計算油管內徑可按式 4.4 計算 （ 4-3）允V6.4Qd?已知大泵流量為 165 L/min，吸油管允許流速 V 為 0.5～1.5m/s,取允V =0.85 m/s,則: 允m6485.014d?實際選取內徑為 50 毫米的 2“有縫鋼管。（2）小泵吸油管內徑計算已知小泵流量為 48 L/min，取吸油管允許流速為 V =1.5m/s，則：允md265.148?實際選取內徑為 32mm 的 “有縫鋼管。（3）大泵壓油管內徑計算取壓油管允許流速為 V =1.5m/s，則：允m8.275.416d?實際選取內徑為 32mm 的 “有縫鋼管。（4）小泵壓油管內徑計算md15.486?實際選取內徑為 20mm 的 “有縫鋼管。3軋機液壓升降臺設計93.2.4 油箱容量計算和油箱散熱面積的確定油箱容量可按中壓系統(tǒng)計算即：V=(5～6)Q=5×165=825 L3.3壓力系統(tǒng)性能的驗算3.3.1 系統(tǒng)的壓力損失驗算（1）局部壓力損失計算局部壓力損失主要是流經(jīng)各控制閥的壓力損失疊加。即：（5-1）inini QP][2i11）（ 額額局 ?????表 5.1 注射階段系統(tǒng)的壓力損失計算代號 Q(L/min) Q (L/min)額 (MP)額 (MP)P?64716543.61501901001900.10.10.40.050.020.34其中 可由表 5-1 查取。由于閥 V 與閥 V 并聯(lián)，而 ，所額P?11010P??以僅取 計算即可。于是： 10=0.05+0.34+0.02=0.41MPA 局（2）沿程損失計算 進油管長 1.5m 通過流量 Q=150 L/min=2.5 。選用 20 號機油，機sm/103??器正常運轉后油的運動粘度 ，油的重度sc7.2/.025??Υ=9000N/m 。管子內徑 d=32mm。則：3管內流速： V= （5-2 ）s/m3.)02.(14.35d41Q32???雷諾數(shù)： R （5-3）87.V5e????故為紊流。沿程損失 可按下式計算：沿P?軋機液壓升降臺設計10= （5-4）沿P? MP069.81.9230.5638214.gVd1R364.0.25e ?????總的壓力損失.MP74.69.140???沿局總故能滿足要求。3.3.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱量的計算液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，主要包括油泵（或油馬達）的功率損失所產(chǎn)生的熱量 、溢流閥的溢流損失所產(chǎn)生的熱量 以及液流通過各控制閥及管道的壓1H2H力損失等所產(chǎn)生的熱量 。一般只粗略計算前兩項所產(chǎn)生的熱量。3液壓系統(tǒng)發(fā)熱量計算如表 5.2 所示。由表 5-2 可知，軋機在整個動作循環(huán)中，系統(tǒng)的發(fā)熱量是變化的，一般按平均發(fā)熱量來計算。即： （5-5）??niiitH1均經(jīng)計算復合要求軋機液壓升降臺設計11第四章 齒輪齒條液壓缸4.1 設計主要技術參數(shù)主要技術參數(shù)：壓力 7MPa；流量 150L/Min；所需驅動電機功率 30kW；升降重量 18t；升降高度 488mm,升降一次時間 1.96s。4.2 齒輪齒條液壓缸尺寸及結構設計4.2.1液齒輪齒條油缸的工作原理齒輪齒條擺動液壓缸(即旋轉液壓缸)的原理是將液壓缸的往復運動通過齒條帶動齒輪,轉化成齒輪軸的正反向擺動旋轉,同時將往復缸的推力轉化。其主要是由齒輪，齒形活塞桿，齒輪齒條箱體和兩個當作用缸套組成。4.2.2 液壓缸的效率油缸的效率 由以下三種效率組成：?A.機械效率 ，由各運動件摩擦損失所造成，在額定壓力下，通常m可取 =0.9mB.容器效率 ，由各密封件泄露所造成，通常容積效率 為：v? v?裝彈性體密封圈時 1v?裝活塞環(huán)時 0.98C.作用力效率 ，由出油口背壓所產(chǎn)生的反作用力而造成。d?一般取 =0.9d所以 =0.9 =1 =0.9mvd?總效率為 。0.8vd??4.2.3 液壓缸缸徑的計算內徑 D 可按下列公式初步計算：液壓缸的負載為推力式（3-46 60147.51015.0.38F mP???? ???????1）軋機液壓升降臺設計12式中 —液壓缸實際使用推力 75000（N） ；01F—液壓缸的負載效率，一般取 0.5～07；?—液壓缸的總效率，一般取 =0.7～0.9；計算 =0.8；???—液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力（MPa）p本次設計中液壓缸已知系統(tǒng)壓力 =7MPa；p根據(jù)式（3-1 ）得到內徑： =156.1mmD查缸筒內徑系列/mm(GB/T 2348-1993)可以取為 160mm。8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 90 100 110125 140 160 180 200 220 250320 400 500 630 活塞桿外徑 ：d齒輪齒條油缸的正轉和反轉的速度一樣，這里我們選取最大的活塞桿的直徑以滿足強度的要求。表 4-1 活塞桿直徑系列活塞桿直徑系列/mm(GB/T 2348-1993)4、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、360所以取 d=110mm4.2.4活塞寬度 的確定B活塞的寬度 一般取 =（0.6-1.0） D即 =（ 0.6-1.0）×80= （96-160）mm取 =100mm4.2.5 缸體長度的確定液壓缸缸體內部的長度應等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應大于缸體內徑 的D20-30 倍。即：缸體內部長度 233mm4.2.6缸筒壁厚的計算在中、低壓系統(tǒng)中，液壓缸的壁厚基本上由結構和工藝上的要求確定，壁厚通常都能滿足強度要求，一般不需要計算。但是，當液壓缸的工作壓力較高和缸筒內徑較大時，必須進行強度校核。軋機液壓升降臺設計13當 時，稱為薄壁缸筒，按材料力學薄壁圓筒公式計算，計算公式0.8D??為式（3-2） ??max2pD??式中， —缸筒內最高壓力；maxp—缸筒材料的許用壓力。 = , 為材料的抗拉強度，n??????/bb為安全系數(shù)，當 時，一般取 。0.8D?5n?當 時,按式（3-3）計算0.8.3?(該設計采用無縫鋼管) 式（3-3）??maxa2.p???根據(jù)缸徑查手冊預取 =30此時 300.8.17.32D???最高允許壓力一般是額定壓力的 1.5 倍，根據(jù)給定參數(shù) ，所以：7PMa?=7 1.5=10.5MPmaxP?[?]=100～110 M（無縫鋼管） ，取[ ?]=100 a，其壁厚按公式（3-3）計算為??maxa10.568.52.323-.pDm??????滿足要求，就取壁厚為 10mm。4.2.7 活塞桿強度和液壓缸穩(wěn)定性計算A.活塞桿強度計算活塞桿的直徑 按下式進行校核d][4??Fd?式中， 為活塞桿上的作用力；F][?為活塞桿材料的許用應力， ][= ,n 一般取 1.40。/bn軋機液壓升降臺設計14467.51010983.98/.dmm????滿足要求B.液壓缸穩(wěn)定性計算活塞桿受軸向壓縮負載時，它所承受的力 F不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負載 kF，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。 kF的值與活塞桿材料性質、截面形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關。若活塞桿的長徑比 且桿件承受壓負載時，則必須進行液壓缸穩(wěn)定性校核。/10ld?活塞桿穩(wěn)定性的校核依下式進行 knF?式中， kn為安全系數(shù)，一般取 k=2~4。a.當活塞桿的細長比 時/lrmi?2kEJFl??b.當活塞桿的細長比 時/klri?21()kkfAalir??式中， l為安裝長度，其值與安裝方式有關，見表 1； kr為活塞桿橫截面最小回轉半徑， AJrk/?； 為柔性系數(shù)，其值見表 3-2； 為由液壓缸支撐方mi式?jīng)Q定的末端系數(shù)，其值見表 1； E為活塞桿材料的彈性模量，對鋼取21/06.2NE??；為活塞桿橫截面慣性矩； A為活塞桿橫截面積； f為由材料強度決定的實驗值， ?為系數(shù)，具體數(shù)值見表 3-3。表 4-2 液壓缸支承方式和末端系數(shù) 的值i支承方式 支承說明 末端系數(shù)i軋機液壓升降臺設計15一端自由一端固定 1/4兩端鉸接 1一端鉸接一端固定 2兩端固定 4表 3-3 f、 ?、 的值m材料 28/10Nf?m鑄鐵 5.6 1/1600 80鍛鐵 2.5 1/9000 110鋼 4.9 1/5000 85c.當 時,缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進行校核。20lk?此設計安裝方式中間固定的方式，此缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進行穩(wěn)定性校核。4.2.8缸筒壁厚的驗算下面從以下三個方面進行缸筒壁厚的驗算： A 液壓缸的額定壓力 值應低于一定的極限值，保證工作安全：np式（3-4）21()0.35snD???(MPa根據(jù)式（3-4 ）得到： 22(0.5.4).38.1()np pa??顯然，額定油壓 = =7MP，滿足條件；n軋機液壓升降臺設計16B 為了避免缸筒在工作時發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力 值應與塑性np變形壓力有一定的比例范圍：式（3-5）(0.35~.42)nplp?式（3-6）1.logplsD?先根據(jù)式（3-6）得到：=41.2112.3logpls?()MPa再將得到結果帶入（3-5）得到： 1(0.5~.4).215.47~.6npMa Pa???顯然，滿足條件；C 耐壓試驗壓力 ，是液壓缸在檢查質量時需承受的試驗壓力。在規(guī)定的TP時間內，液壓缸在此壓力 下，全部零件不得有破壞或永久變形等異?，F(xiàn)象。各國規(guī)范多數(shù)規(guī)定: 當額定壓力 時16npMPa?（MPa）1.5Tnp?D 為了確保液壓缸安全的使用，缸筒的爆裂壓力 應大于耐壓試驗壓力 ：EpTp(MPa） 式（3-7）12.3logEbDp??因為查表已知 =596MPa，根據(jù)式（3-7）得到：b89.72EPMa?至于耐壓試驗壓力應為： 1.50.T?因為爆裂壓力遠大于耐壓試驗壓力，所以完全滿足條件。以上所用公式中各量的意義解釋如下：軋機液壓升降臺設計17式中: —缸筒內徑（ ） ；Dm—缸筒外徑（ ） ；1—液壓缸的額定壓力（ ）npMPa—液壓缸發(fā)生完全塑形變形的壓力（ ） ；l a—液壓缸耐壓試驗壓力（ ） ；T—缸筒發(fā)生爆破時壓力（ ） ；EpP—缸筒材料抗拉強度（ ） ；b?Ma—缸筒材料的屈服強度（ ；s—缸筒材料的彈性模量（ ） ；EP—缸筒材料的泊桑系數(shù)?鋼材： =0.34.2.9 缸筒的加工要求缸筒內徑 采用 H7 級配合，表面粗糙度 為 0.16，需要進行研磨；DaR熱處理：調制，HB 240；?缸筒內徑 的圓度、錐度、圓柱度不大于內徑公差之半；剛通直線度不大于 0.03mm；油口的孔口及排氣口必須有倒角，不能有飛邊、毛刺；在缸內表面鍍鉻，外表面刷防腐油漆。4.2.10法蘭設計液壓缸的端蓋形式有很多，較為常見的是法蘭式端蓋。本次設計選擇法蘭式端蓋（缸筒端部）法蘭厚度根據(jù)下式進行計算：式（3-8）??04(-) cpFDdh???式中， -法蘭厚度（m） ；—密封環(huán)內經(jīng) d=40mm（m） ；d軋機液壓升降臺設計18密封環(huán)外徑（m ） ； =50mmHd?Hd系統(tǒng)工作壓力（pa ） ； =7MPapp附加密封力（Pa） ； 值取其材料屈服點 353MPa；q?q螺釘孔分布圓直徑（m） ； =55mm0D0D密封環(huán)平均直徑（ m） ； =45mmcpd?cpd法蘭材料的許用應力（Pa） ；[ ]= /n=353/5=70.6MPa????s—法蘭受力總合力（m ）F22()98.564HFdpdqKN?????所以 =13.2mm??04(-) cpDhd???3689.5610.-7??為了安全取 =14mm4.2.11 (缸筒端部）法蘭連接螺栓的強度計算連接圖如下：圖 3-1 缸體端部法蘭用螺栓連接1-前端蓋；2-缸筒螺栓強度根據(jù)下式計算：螺紋處的拉應力:軋機液壓升降臺設計19(MPa) 式（3-9）6max2104kFdZ?????螺紋處的剪應力(MPa) 式（3-10）61max03.2kd????合成應力(MPa) 式（3-11）??2n?????式中, —液壓缸的最大負載， =A ，單桿時 ，雙桿是maxFmaxFaxp2/4AD??2()/4ADd???—螺紋預緊系數(shù)，不變載荷 =1.25~1.5，變載荷 =2.5~4；kkk—液壓缸內徑；—缸體螺紋外徑；0d—螺紋內經(jīng)；1—螺紋內摩擦因數(shù)，一般取 =0.12;變載荷取 =2.5~4；k1k1k—材料許用應力， , 為材料的屈服極限，n 為安全系數(shù)，?????/s??s一般取 n=1.2~1.5；Z—螺栓個數(shù)。最大推力為： 41.50FApXN?使用 4 個螺栓緊固缸蓋，即： =4Z螺紋外徑和底徑的選擇：=10mm =8mm0d1d系數(shù)選擇：選取 =1.3 =0.12K根據(jù)式（3-9 ）得到螺紋處的拉應力為：=6max2104kFdZ?????462.31501209.38MPa???軋機液壓升降臺設計20根據(jù)式（3-10）得到螺紋處的剪應力為： 4630.12.510.298.48MPa??????根據(jù)式（3-11）得到合成應力為：= =367.6MPan?2??由以上運算結果知，應選擇螺栓等級為 12.9 級；查表的得：抗拉強度極限 =1220MP;屈服極限強度 =1100MP；b s?不妨取安全系數(shù) n=2可以得到許用應力值：[ ]= /n=1100/2=550MP?s證明選用螺栓等級合適。4.2.12密封件的選用A.對密封件的要求在液壓元件中，液壓缸的密封要求是比較高的，特別是一些特殊液壓缸，如擺動液壓缸等。液壓缸不僅有靜密封，更多的部位是動密封，而且工作壓力高，這就要求密封件的密封性能要好，耐磨損，對溫度的適應范圍大，要求彈性好，永久變形小，有適當?shù)臋C械強度，摩擦阻力小，容易制造和裝拆，能隨壓力的升高而提高密封能力和利于自動補償磨損。密封件一般以斷面形狀分類，有 O 形、Y 形、U 形、V 形和 Yx 形等。除 O 形外，其他都屬于唇形密封件。B. O 形密封圈的選用液壓缸的靜密封部位主要有活塞內孔與活塞桿、支撐座外圓與缸筒內孔、端蓋與缸體端面等處。靜密封部位使用的密封件基本上都是 O 形密封圈。C.動密封部位密封圈的選用由于 O 型密封圈用于往復運動存在起動阻力大的缺點，所以用于往復運動的密封件一般不用 O 形圈，而使用唇形密封圈或金屬密封圈。液壓缸動密封部位主要有活塞與缸筒內孔的密封、活塞桿與支撐座（或導向套）的密封等?；钊h(huán)是具有彈性的金屬密封圈，摩擦阻力小，耐高溫，使用壽命長，但密封性能差，內泄漏量大，而且工藝復雜，造價高。對內泄漏量要求不嚴而要求耐高溫的液壓缸，使用這種密封圈較合適。V 形圈的密封效果一般，密封壓力通過壓圈可以調節(jié)，但摩擦阻力大，溫升嚴重。因其是成組使用，模具多，也不經(jīng)濟。對于運動速度不高、出力大的大直徑液壓缸，用這種密封圈較好。軋機液壓升降臺設計21U 形圈雖是唇形密封圈，但安裝時需用支撐環(huán)壓住，否則就容易卷唇，而且只能在工作壓力低于 10MPa 時使用，對壓力高的液壓缸不適用。比較而言，能保證密封效果，摩擦阻力小，安裝方便，制造簡單經(jīng)濟的密封圈就屬 Yx 型密封圈了。它屬于不等高雙唇自封壓緊式密封圈 ，分軸用和孔用兩種。綜上，所以本設計選用 Yx 型圈，聚氨酯和聚四氟乙烯密封材料組合使用，可以顯著提高密封性能：a.降低摩擦阻力，無爬行現(xiàn)象；b.具有良好的動態(tài)和靜態(tài)密封性，耐磨損，使用壽命長；c.安裝溝槽簡單，拆裝簡便。這種組合的特別之處就是允許活塞外園和缸筒內壁有較大間隙，因為組合式密封的密封圈能防止擠入間隙內，降低了活塞與缸筒的加工要求，密封方式圖如下：圖 3-2 密封方式圖軋機液壓升降臺設計22第五章 升降臺及軋輥的設計5.1升降臺的設計5.1.1升降機構設計升降機構結構示意圖如下：圖 5-1 升降機構示意圖已知要求升降臺升降高度 488mm取平臺總長 3m 構件 1、2 的長度：AC=BC=2460 則 C 點行程 Sc：mSC408306??由于 E 點只能沿豎直方向移動因此構件 A-C-E 可簡化為如下圖 5-2 所示曲柄滑塊機構。軋機液壓升降臺設計23圖 5-2 A-C-E 曲柄滑塊機構簡化圖取構件 3、4 的長度： CE=DF=1000由三角形法則算得： mSE415?G 點與 E、F 點為同一構件 5 上的點，均知沿豎直方向移動，因此： G同樣，由于 E 點只能沿豎直方向移動因此構件 A-C-E 可簡化為如下圖 5-3所示曲柄滑塊機構。圖 5-3 G-H-I 曲柄滑塊機構簡化圖軋機液壓升降臺設計24考慮到構件 7 擺動過程中，構件 6 對構件 5 滑動支撐的推力應盡可能小，因此極限位置（構件 7 處于水平位置時）時構件 6 與構件 7 之間夾具應盡可能大，此處選 70°。取構件 3、4 的長度：CE=DF=1000由三角形法則計算得到：構件 7 的長度： IH=415mm mIHG1230sin???及它構件參考文獻經(jīng)驗?。簶嫾?5 的長度： EF=880，G 到 EF=600升降機構構件尺寸如下圖 5-4 所示：圖 5-4 升降機構構件尺寸構件運動分析驗證：圖 5-5 升降機構簡化圖如圖所示，為表達方便可將原圖簡化為上圖，由圖可得軋機液壓升降臺設計25。 。 。1??????IGHIAEC向 X、Y 方向投影得。 。 。2?????????32413 241231sincocosiislllSll??上式解得：。 。 。3????????????4132 4121342314cossincosiarlarllSllS??對 2 式求一階導數(shù)，得一階速度矩陣 ?????????????????? 0cosin0cos-sin0i1sin3134212413 42 ???lvlll ????????????????????????????243212413 2314132413 442 0sincocsi sini0co0csinos0icci3 421 ????? ??ll lllaallll v對 2 式求二階導數(shù)，得加速度矩陣5.1.2升降平臺設計軋制機主體是對產(chǎn)品加工的主要部分，是軋制過程實現(xiàn)的載體。軋制過程是指被軋制的金屬體（軋件）借助旋轉軋輥與其接觸摩擦的作用，被拽入軋輥的縫隙間，在軋輥壓力作用下，使軋件在長、寬、高 3 個方向完成塑性成型的過程。簡而言之，是指軋件上由摩擦力拉入旋轉軋輥之間，受到壓縮或展寬進軋機液壓升降臺設計26行塑性變形的過程。通過軋制，使軋件具有一定的形狀，尺寸和性能。根據(jù)軋件長度方向與軋輥軸向的關系，軋制方法大致可分縱軋，斜軋和模軋見的機型有二輥軋機，三輥軋機，四輥軋機，六輥軋機，多輥軋機，萬能軋機等?？v軌廣泛用于鋼坯，板帶材和型材。斜軋，就是軋件同向旋轉且軸心線相互成一定角度的軋輥縫隙間進行塑件變形的過程，軋件沿軋輥交角的中心線方向進入軋輥縫隙，再變形過程中，軋件除饒其軸線作旋轉運動外。還作沿其軸線方向的前進運動。常見的機型有二輥和三輥斜軋穿孔機，軋管機等。斜軋廣泛用于無縫管材生產(chǎn)。槽軋，就是軋件在同時旋轉且軸心線相互平行的軋輥縫隙間進行塑性變形的過程。在模軋過程中，軋件軸縣與軋輥軸線平行，金屬只有其自身軸線的旋轉運動，故僅在模向受到加工。常見的機型有齒輪軋機。本次設計的機器使用的軋制方法是縱軋，加工產(chǎn)品屬板帶材，機型是二輥軋機。5.1.3 機架機座和箱體等零件，在一臺機器的總質量中占有很大的比例，同時在很大程度上影響著機器的工作精度及抗振性能；若兼作運動部件的滑道時，還影響著機器的耐磨性等。所以正確選擇機座和箱體等零件的材料和正確設計其結構形式及尺寸，是減小機器質量、節(jié)約金屬材料、提高工作精度、增強機器剛度及耐磨性等的重要途徑。選擇材料為鑄鋼 ZG200-400 ，該材料韌性及塑性好，適用于負載不大、]7[韌性較好的零件，如軸承蓋、底板、箱體、機座等。5.2軋輥的設計5.2.1選材工作軋輥選擇材料為調質鋼 35CrMo， ，調質鋼經(jīng)熱處理后具有高的強度和良好的塑性、韌性，既良好的綜合力學性能和機械性能。廣泛用于制造各種機器上的重要零件。5.2.2軋輥尺寸設計類比現(xiàn)有機器，工作軋輥的結構尺寸如圖 5-6