1、 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 I 页鞍钢 1580 热轧运输链步进梁液压系统设计摘 要热轧钢卷的生产是一个国家钢铁工业生产能力的重要标志，热轧钢卷为冷轧提供原料，其主要应用于船舶制造等大型机械的生 产，是国家制造业的支柱产业。国内 热轧生产线在实际生产中不断改进，但仍存在很多 问题。本次设计的热轧运输链步进梁液压系统是热轧厂钢卷运输的重要机械，本系 统主要有两个支路组成：步进梁升降缸的升降动作，步进 梁横移缸的伸缩动 作。在设计过程中，对各支路的受力进行详细的计算，对各元件的选用进行详细的说明， 对液压执行元件、液 压阀 、液 压辅助元件和泵站进行详细的设计。关键词：步进梁，液压系统，液
2、压缸，液压阀辽宁科技大学本科生毕业设计 第 II 页Design the hot-rolled hydraulic system of transport chain walking beam By Angang 1580ABSTRACTThe production of hot-rolled coil steel is a country of an important indicator of industrial capacity, hot-rolled coil for cold-rolled to provide raw materials, mainly used in the m
3、anufacture of ships and other large machinery production, the manufacturing sector is a pillar industry in the country. Domestic hot-rolled production line in the actual production of continuous improvement, but there are still many problems. The design of the transport chain of hot-rolled hydraulic
4、 walking beam system is hot-rolled coil plant important transport machinery, the system has two main slip components: walking beam lift cylinder moves the lift, walking beam traverse action of the telescopic cylinder. In the design process, on the edge of the slip road leading to the detailed calcul
5、ation,Selection of the components detailed description of the implementation of hydraulic components, hydraulic valves, hydraulic components and auxiliary pumping station for detailed design.Key words: Walking beam, Hydraulic system , Hydraulic cylinder, Hydraulic valve辽宁科技大学本科生毕业设计 第 III页目 录摘 要 .IA
6、BSTRACT.II1 绪论.11.1 机械工业的发展历史.11.2 热轧钢卷运输设备.11.3 液压传动的特点发展.31.4 课题的研究方法和内容.42 液压系统的相关设计参数.53 制定系统方案和拟定液压系统图.63.1 液压系统的组成及设计要求.63.2 制定系统方案.64 载荷的组成和计算.84.1 液压缸载荷组成.84.2 各液压缸载荷的计算.94.2.1 升降缸的载荷计算 .94.2.2 横移缸的载荷计算 .105 计算液压缸的的主要结构尺寸.135.1 初选系统工作压力.135.2 液压缸的主要结构尺寸计算.135.2.1 液压缸的主要结构尺寸组成 .135.2.2 液压缸的主要
7、结构尺寸计算 .145.3 计算液压缸所需流量及实际工作压力.155.3.1 升降缸所需流量和实际工作压力 .16辽宁科技大学本科生毕业设计 第 IV 页5.3.2 横移缸所需流量和实际工作压力 .166 液压元件的选择.176.1 液压缸的选用.176.2 电动机的选用.186.3 液压阀的选用.196.4 油管尺寸的计算.196.4.1 管道内径的计算 .196.4.2 管道的选择 .206.4.3 管接头的选择 .216.5 油箱容积确定.216.6 蓄能器的选择.226.7 液压介质的选择.236.8 其余液压辅助元件的选择.237 液压系统性能验算.257.1 液压系统压力损失.25
8、7.1.1 沿程压力损失 .257.1.2 局部压力损失 .267.1.3 总的压力损失 .277.2 液压系统的发热温升计算.277.2.1 计算液压系统的发热功率 .277.2.2 计算油箱的散热功率 .298 阀块的设计.309 泵站的设计.3110 环境性能分析.32辽宁科技大学本科生毕业设计 第 V 页10.1 环境污染简介.3210.2 机械工业（尤指液压）对环境的危害和防治.3310.2.1 液压工业对环境的危害 .3310.2.2 解决方法 .3311 结 论.3512 致 谢.3613 参考文献.37辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页1 绪论1.1 机械工业的发展历史在国
9、民经济的建设和发展中，机械制造工业担负着为各个经济部门提供各种资料的装备和技术的任务。机械制造工业的发展是国民经济发展的关键，一切工业发达的国家都非常重视机械制造工业的发展，而且一般都能使它的发展超前于其他工业和国民经济的发展。我国的社会主义现代化建设事业中，为了尽快地实现“四化”必须将国民经济各部门的生产转移到广泛采用新技术、新工业、新材料、新设备上来，转移到依靠科学技术进步上来。国民经济各部门的技术进步，一般是通过先进的技术装备来实现的。很明显，机械工业能否以适用的先进技术装备武装国民经济各部门，将直接影响国民经济的技术和技术进步。进而影响整个国家的经济振兴和“四化”建设的实现。因此，机械
10、工业在我国的社会主义现代化建设中居于十分重要的地位。我国的机械工业虽然取得了很大的成绩，但同工业发达国家相比，在生产能力、技术水平、经济效益和管理水平等方面，仍然存在一定的差距，还不能完全适应国民经济发展的需要。因此，我国的机械工业必须加快自身的科学技术的发展，通过技术改造，提高产品的设计水平，制造工艺水平和管理水平，使机械产品的质量和品种逐步达到和赶上工业发达国家的水平。近年来，国内钢铁工业的板带项目上了很多。热轧和带钢处理线设备也从原来的引进技术、合作制造到现在的基本上国产化。这些设备其中包括钢卷步进梁输送机。在现代化的热轧、冷轧带钢车间和带钢处理线车间，步进梁是重要的工艺设备之一。步进梁
11、的结构和工作原理决定了它可以与车间的吊运设备很好地配合，实现多工位的安全上卷或卸卷，并且与其周围相关的其他生产设备融为一体来实现生产的快节奏、高产量和生产的自动化。1.2 热轧钢卷运输设备热轧和带钢处理线车间的输入输出设备除吊车外，主要有钢卷小车、步进梁和链式运输机。与链试运输机相比，步进梁具有停位准确、设备结构简单、刚性好、易维辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页护、设备重量较轻、占地空间较小等优点，因此在现代化的带钢处理线中基本上取代了链式运输机。与钢卷运输小车相比，步进梁虽然运行更可靠，但投资大、设备较复杂。特别是在仅需运输钢卷而不要求进行带头预处理、对中、转向、称重、打捆等项处理以及
12、运输距离较长时，采用钢卷运输小车更为经济可行。对于产量较小的生产线如彩涂线、镀锌线、磨削线等，通常也采用钢卷运输小车。从节省投资考虑，国外已有年产 200 万 t 的处理线采用钢卷小车组进行钢卷的输入和输出。因此在高产量的处理线上例如连续酸洗线、酸轧线、连续退火线等生产线上通常被采用。尤其是目前为适应市场需要，生产的小卷多，节奏快，步进梁运输就具有特殊的优势。步进梁的型式有多种。按照驱动可分为电动和液压驱动。电动步进梁在现代化的热轧、冷轧带钢车间已很少采用，普遍采用的是液压驱动的步进梁。液压驱动的步进梁可因升降机构的不同而有结构上的较大差别。国内外近年来采用的步进梁大多是液压驱动的。常见的液压
13、驱动的步进梁又可因升降机构的不同大致分为两种，即液压缸直接升降方式和液压缸一一偏心轮升降方式。不论采用哪种，步进梁设备必须满足生产工艺的要求，运行安全可靠、维护工作量小、体积小、重量轻、节省投资。步进梁的梁体一般采用箱形的钢板焊接结构。它是由数个液压缸直接升降的，每个升降液压缸由四个车轮支承，构成行走车轮组。车轮内一般采用双列圆柱滚子轴承。升降液压缸的液压源由装在拖链内的液压软管供给。水平驱动液压缸的缸体采用铰接固定座，以便水平液压缸在升降和平移过程中摆动。轨道一般采用起重机用重轨，重轨用压板压紧于轨道垫板或钢结构梁上。对于有的步进梁还设有上部压轨和侧导轮。除此之外步进梁的液压升降机构还可由偏
14、心轮一车轮组、同步杆和升降液压缸等组成。升降机构也可以设计成由多个升降液压缸组成的而不需要同步杆，升降机构也因此而有所不同。辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页步进梁作为热轧、冷轧带钢车间和带钢处理线车间中主要的生产设备之一，其设备好坏对生产效率影响很大。如步进梁发生故障，则处理线须停产。即使对于有些处理线有可能采用吊车临时上卷或卸卷，也难以持久和维持产量。所以在方案阶段就要使选型布置和力能参数尽可能合理，不留后患。在未来设计中还应探索新结构。例如把升降液压缸置于基础上而不随步进梁平移，甚至把步进炉的结构原理或齿条摆动缸的原理用于步进梁。要自主创新讲究实用，并把辅助功能与步进梁的输送功能集成
15、一体，会有更加轻巧实用的钢卷步进梁被设计出来，投入使用。1.3 液压传动的特点发展液压传动是以液体为工作介质，通过液体压力能传递能量，与机械传动相比有了不少优点，故近年来发展较快。随着科学技术的发展，经济的腾飞，液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高速集成化等方向发展；同时，新的液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作，也日益取得显著的成果。液压传动具有很多不可替代的优点，主要如下：1在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更大的动力，因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出 3040 倍。在同等功率的情况下，液压装置的体积小，重量轻，
16、结构紧凑。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的 12左右。2液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率，在实现往复回转运动是时可达每分辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页钟 500 次，实现往复直线运动时可达到每分钟 1000 次。3液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达 2000） ，还可以在液压装置运行的过程中进行调速。4液压传动容易实现自动化，因为它对液体的压力、流量或流动方向进行控制或调节，操纵很方便。当液压控制和电气控制或气动控制结合在一起使用时，能实现复杂的顺序动作和远程控制。5液压装置易于实现过载保
17、护。液压缸和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。液压件能自行润滑，使用寿命较长。6由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。7用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。液压系统的设计，应是综合考虑动力源、元件、基本回路等方面的因素，除满足整机的动作循环，静、动态性能要求外，还应在技术、经济、节能、降低噪声、减少液压冲击、使用维修、方便可靠等各方面效果最佳。1.4 课题的研究方法和内容目前国内的热轧生产线仍然存在着一系列的问题，无论在生产数量和品种质量上都不能满足现在
18、我国生产建设的需要，为此我们必须改进目前我国的热轧机械，大力发展热轧生产。本次设计的是热轧运输链步进梁液压系统。步进梁广泛用于轧钢工业生产线，它的运行正常与否，直接影响钢卷的运输与安装（上料）,从而影响设备的正常运转和产品的正常生产。本次设计的执行动作主要由液压传动来实现的，步进梁的升降和横移均采用液压缸。初步考虑用一个升降缸和一个横移缸来完成整个步进梁的动作过程。2 液压系统的相关设计参数辽宁科技大学本科生毕业设计 第 5 页带卷重量 30T活动梁重量 30T运输链步进梁运输机升降缸上升速度 80mm/s运输链步进梁运输机升降缸下降速度 130mm/s运输链步进梁运输机行程 1210mm运输链步进梁运输机横移缸伸出速度 350mm/s运输链步进梁运输机横移缸伸出速度 430mm/s运输链步进梁运输机横移缸行程 3500mm
