1、 课程设计任务书 设计题目： 1700 轧钢机液压压下设计 学生姓名 刘 袁 课程名称 专业课程设计 专业班级 设维 08 地 点 L324 起止时间 18-20周 设计内容及要求 设计 1700 轧钢机液压压下机构，包括传动方案制定、传动功率计算、液压系统参数计算及结构设计。 制定传动方案 3 种，选择其中一种进行具体设计，分工进行参数计算及结构设计，各自完成总装图的绘制（ 2#图幅），计算机绘制，提交设计说明书 1 份（字数不少于5000 字） 设计 参数 液压缸内径 900mm 选材 35 钢 钢筒壁厚 65mm 活塞杆 d=630mm 导向长度： 600mm 活塞宽度： 790mm 内
2、部长度： 900mm 外部长度： 1180mm 进度 要求 第 1 2 天熟悉题目，提出设计基本方案 第 3 8 天进行参数计算及基本结构设计 第 9 13 天修正参数及绘图 第 14 15 天提交设计成果及回答提问 参考资料 轧钢机械、机械设计手册、机械设计、材料力学等方面教材或参考文献 其它 计算机及绘图软件 说明 .本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，院系审批后交院系办备案，一份由负责教师留用。 .若填写内容较多可另纸附后。 3.一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。 教研室主任： 指导教师：陈祥伟 、邓显玲 2010-12-16 摘要 1700 轧钢机的液压
3、压下系统在轧钢机械中应用广泛，对轧钢机的液压系统设计是有必要的，选择轧钢机的传动方案，先要弄明白轧钢机液压系统的工作原理，分析其工况。再由数据选择液压元件、计算液压缸的基本参数、设计其结构、对液压系统 进行性能验算、画系统图。了解液压压下系统的特点和说明，设计时应该考虑是否满足设计要求，安装和维修方便 特别是采用厚度自动控制（ AGC）系统以后 ,电动压下装置已远远不能满足工艺要求。目前，新建的冷连轧机组生产线几乎全部采用液压压下装置，热带钢连轧机精轧机组最后一架轧机也往往装有液压压下装置。 关键词 ： 1700 轧钢机 液压 压下 设计 目 录 摘要 2 1 绪论 5 1.1 轧钢机的发展
4、5 1.2 轧钢机的 类型及组成 5 1.3 轧钢机液压压下系统的发展 5 2 传动方案的选择 6 2.1 电动压下传动 6 2.2 电液压下传动 7 2.3 全液压压下传动 8 3 液压传动系统设计 8 3.1 液压系统设计 8 3.2 确定液压系统参数 9 3.3 执行元件的选择 9 3.4 液压缸的设计说明 11 3.5 液压缸主要性能参数 确定 11 3.6 液压缸主要结构参数计算 12 3.7 强度和稳定性校核 14 3.8 液压缸辅助装置的设计 16 3.9 液压泵的选择 17 3.10 液压系统的性能验算 20 3.11 系统发热及升温计算 21 4 液压压下系统的安装与维护 .
5、23 4.1 液压压下系统的安装 .23 4.2 液压压下系统的维护 .23 5 总结 23 参考文献 24 一绪论 1.1 轧钢机的发展 我国第一批轧钢机于 1871 年在福州船政局所属拉铁厂投入生产，轧制厚15mm 以下的铁板，新中国成立以后，我 国轧钢生产能力十分薄弱，钢材最高只我国轧钢机械随着钢铁工业的发展而得到较大的发展。我国轧钢机械的发展大致可分为四个阶段。 第一阶段为三年经济恢复和第一个五年计划期间。这是成套引进和恢复改造阶段。鞍山钢铁公司的大型轧钢厂、无缝钢管厂、 第二薄板长。均是再次期间引进设备建成的。 第二阶段为第二和第三个五年计划期间。这是成套设计、制造轧机，形成地方中小
6、型轧钢系统阶段。这一阶段期间，自行设计制造了大批成套轧钢机械，有力地改善了我国钢铁工业的整体布局。在此期间，也引进一些轧钢机械，如过辊轧机等 第三阶 段为第四个和第五个五年计划期间。这是进一步进行挖潜、革新、改造和发展宽厚板轧机阶段。在此期间，各类轧机通过挖潜、革新、改造，使产品质量和数量大为提高。 第四阶段为第六个我年计划期间。这是稳步反之和消法移至国外先进技术的阶段。在此期间，一方面继续引进 轧钢机械。里外一方面对国外先进技术进行消化工作 1.2 轧钢机类型及组成 轧钢机是轧钢车间的主要设备。通过轧钢机轧制，可使扎件产生塑形变形而具有一定的尺寸和形状。轧钢机的类型和特征标志着整个轧钢车间的
7、类型和特征。更具扎件轧制品种规格，可讲轧钢机分为开板带轧机、钢管轧机和特种轧机 。 轧钢机的组成是由执行机构、传动装置和原动机三个基本部分组成的 。 压下液压缸在轧机上的配置方案有“压下式”和“压上式”两种形式。 1700冷连轧机采用压下式液压缸。压下式的液压缸设置在机架上部，须增设悬挂装置 ，结构较为复杂，但它的最大优点是电液伺服阀可装在液压缸附近，不仅提高了液压缸的反应的反应速度，而且伺服阀的工作环境好，便于维护检修。 1.3 轧钢机液压 压下 系统的发展 长期以来，带钢轧机上使用的是电动压下装置。近年来 随着工业的发展，带钢的轧制速度逐渐提高，产品的尺寸精度日趋严格。特别是采用厚度制动控
8、制以后，电动压下装置由于有传动效率低、运动部分的转动惯量大、反应速度慢、调整精度低等缺点，已不能满足工艺要求。为了提高产品的尺寸精度，在高速带钢轧机上开始采用液压压下装置。目前，新建的冷连轧机组几乎全都采用液压压下装置，热带刚连轧机精轧组的最后一家 架也往往装有液压压下装置。 液压压下装置是有液压缸代替传统的压下螺丝、螺母来调整扎辊辊缝的。在这一装置中，除了液压缸以及之配套的伺服阀和液压系统外，还包括槛车仪表及运算控制系 统。与电动压下装置比较，液压压下有以下特点： 1 快速响应性好，调整精度高。液压压下装置有很高的辊缝调整速度和加速度。尤其是有很大的加速度潜在能力。在频率响应、位置分辨方面都
9、大大由于电动压下机构。动态特性的大幅度提高，使得产品的精度提高，质量更有保证，缩短了加速减速阶段 带钢头尾的超差长度，节约了金属及能源，提高了产品的合格率率。 2 过载保护简单、可靠。液压系统可以有效地防止轧机过负荷，保护轧辊和轴承免遭损坏。当事故停车时，可迅速排出液压油的压力油，加大辊缝，避免扎辊烧裂或被刮伤。 3 采用液压压下可以根据需要改 变轧机的当量刚度，实现对轧机从“恒辊缝”到“横压力”的控制，一适应各种轧制及操作情况。 4）液压压下装置才有标准液压元件，简化了机械结构。 5） 较机械传动效率高。 6）便于快速换辊，提高轧机作业率。 按照控制系统的反馈方式，液压压下装置可分为机械反馈
10、式和电液反馈式（采用电液伺服阀实现压力和位置反馈控制） 机械反馈式的较早期的液压压下形式，它对有的过滤精度不像电液伺服阀那样敏感，但他的部件多，结构复杂，惯性大，响应频率也低，因此，新建的轧机已很少采用这种形式。 电液反馈式的主要优点是系统的惯性小， 反应灵敏。随着电液伺服阀可靠性的提高和制动控制技术的日益发展，采用这种形式的液压压下轧机逐渐增多。 液压压下装置的可靠性只要取决于液压元件和控制系统的可靠性。液压压下装置要求较高的备品制造精度和设备维护水平以及可靠的自动化系统。 二传动方案的选择 2.1 电动压下装置的传动 慢速电动压下装置的特点 慢速电动压下装置主要用于板带轧机上，顾也称之为板
11、带轧机电动压下装置。板带轧机的轧件既薄又宽又长，且轧制速度快，轧件精度要求高，这些工艺特征使它的压下装置有以下特点： （ 1）轧辊调整量小。 上辊最大调整量也只有 200300mm。在轧制过程中带钢压下最大 1025mm，最小值有几个毫米，甚至更小。 （ 2）调整精度高，调整精度都应在带钢厚度公差范围之内。 （ 3）经常处于“频繁的带钢压下”的工作状态。 （ 4）压下装置必须动作快，灵敏度高，这是板带轧机压下装置最主要的技术特征。这就要求压下装置有很小的惯性，以便使整个压下系统有很大的加速度。 （ 5）轧机轧辊平行度要求很严，这就要求压下装置除应保持两个压下螺丝严格同步外，还应使每个螺丝单独调
12、整。 近年来，由于带材轧制速度的提高，带材的尺寸精度也要求越来 越高，对板带轧机压下装置的工艺要求更趋严格。在热连轧机组的后几架，电动压下装置由于惯性大，已很难满足快速，高精度调整辊缝的要求，因而开始采用电动压下和液压压下相组合的压下方式。在现代的冷轧机组中，几乎全部采用液压压下装置。 2.2 电液压下装置 快速响应电液压下装置 这种快速响应型电液压下装置有三部分组成 。其一为由传感器，伺服阀一体组装的液压缸构成的阀控油缸式的动力机构；其二为由积分环节组合成的 DDC控制系统；其三为液压站。液压缸的压下活塞呈环形，缸体中间的凸起部分中装有位移传感器。电液伺服阀通过油 管接到油缸的侧壁上。油缸采
13、用滑环式封闭，代替了以前的 L 形或 V 形填料密封。该装置最高压力可以达到 31.5MPa。这种结构的油箱具有如下特点： （ 1）响应速度快，其原因就在于最大限度地缩短了影响频率特征的伺服阀输出端的配管长度。 （ 2）由于位移传感器装在液压缸内部，伺服阀又直接连接在油缸的侧壁上，因而大大地减少了占地空间。 （ 3）由于检测装置安装在油缸的中心部位，用一个检测器就能准确地反映出油缸的压下位置，因而实现了压下装置检测机构的简单化。 （ 4）使用寿命长，在控制板厚度的过程中压下活塞在激振 状态下工作，为了防止油液飞溅而采用滑环式密封。这样始终能保证密封件与缸体接触，因而提高了油缸的工作寿命。 （
14、5）检测器采用内装方式，并且使整体的安放于取出，因而便于维护。并且由于采用了环形密封，因而提高了油缸的抗冲击特性。 （ 6）具有高控制性和易调整性。由于控制装置是利用积分环式的 DDC 方式，所以根据轧制条件来适当改变增益的控制就很容易进行。并且还可以改变控制逻辑，这样调整就很简单。 2.3 全液压压下装置 液压压下装置的特点 随着工业的发展，带钢的轧制速度不断提高，产品的尺寸精度日趋严格。特别是采用厚度自动控制（ AGC）系统以后 ,电动压下装置已远远不能满足工艺要求。目前，新建的冷连轧机组生产线几乎全部采用液压压下装置，热带钢连轧机精轧机组最后一架轧机也往往装有液压压下装置。 所谓全液压压
15、下装置，就是取消了电动压下装置，其辊缝的调整均由带位移传感器的液压缸来完成。与电动压下装置比较，全液压压下装置有以下特点： （ 1） 快速响应性好，调整精度高。 （ 2） 过载保护简单可靠 （ 3） 采用液压缸压下可以根据需要改变轧机当量刚度，轧机实现从“恒辊缝” 到“恒压力”轧制，以适应各种轧制及操作情况。 （ 4） 较机械传动效率高 （ 5） 便于快速换 辊，提高轧机作业率 三 液压传动系统设计计算 3.1 液压系统的设计 3.1.1 设计步骤 液压 系统的设计步骤并无严格的顺序，一般来说，在明确要求之后，大致按如下步骤进行 1）确定液压执行元件的形式 2）进行工况分析，确定系统的主要参数
16、 3）制定基本方案，以定液压系统原理图 4）选择液压元件 5）液压系统的性能验算 6）绘制工作图，编制技术文件 3.1.2 明确设计要求 1）主机的概况：用途、性能、工 艺流程、作业环境、总体布局等 2）液压系统要完成那些动作，动作顺序及彼此连锁关系如何； 3） 液压驱动机构的运动形式，运动速度 ； 4） 各动作机构的载荷大小及其性质 5）对调整范围，运动平稳性，转换精度等性能方面的要求； 6）自动化程度，操作控制方式的要求； 7）对防尘，防爆，防寒，噪声，安全可靠性的要求； 8）对效率，成本方面的要求。 3.2 确定液压系统的重要参数 3.2.1 初选系统工作压力 压力的选择要根据 载荷大小
17、和设备类型而定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，势必要在加大执行元件的结构尺寸，对一些设备来说，尺寸要搜到限制，从材料角度看也不经济；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，必然要提高成本。一般来说，对于固定的尺寸不太受限的设备，压力可以选低，行走机械设备压力要选的高。具体选择可参考表 23.4-2 和表23.4-3 3.3 执行元件的选择 活塞杆做上下往复运动 ,上行负载较大 ,速度相对较慢 ;下行负载较小 ,速度相对较快 ,故选用单活塞杆液压缸。 3.3.1 液压基本回路的选择 由于该扎机液压系统是供
18、给液压缸压力介质，产生平衡力，平衡浮动系统，故需设置平衡回路，在液压缸及压板液压缸管路中设置单向减压阀调节的压力控制回路，以利系统平衡力的调整；为防止在剪切的过程中液压系统压力的波动，增加剪切的平稳性，整个系统采用进油路的单向节流调速回路；在剪切的过程中要求液压系统压力恒定，流量大，故在回路中设置蓄能器，随时补充系统的泄流。 3.3.2 供油方式的选择 轧机液压系统需提供的流量大，压力大，采用双泵供 油 3.3.3 液压系统原理图 PP213456 78910 111213141517 1819202122232425261 A Y 2 A Y 3 A Y4 A Y1.12.13.26 油箱
19、2.3 液压泵 6.7 .23 截止阀 8.9 过滤器 10.11 单向阀 14.15 换向阀 17.18 单向节流阀 4.5.19.20.24 溢流阀 21.22 液压缸 25 蓄能器 3.4 液压缸的设计说明 ： 液压缸是液压传动的执行元件，它和主机工作机构有直接的联系，对于不同的机种和机构，液压缸具有不同的用途和工作要求。 该浮动轴式剪切机下刀架采用 2 个液压缸 共同 支撑。 由于两个液压缸是完全相同的，故只需设计其中一个即可。 液压缸的主要 参数 包括液压缸的内径 D、缸的长度 L、活塞杆直径 d 等 。主要根据液压缸的负载 、活 塞运动速度和行程等因素来确定上述参数。 3.5 液压
20、缸主要性能参数的确定 ： 3.5.1 选定液压缸内径 D： 由设计参数得 D = 900mm 3.5.2 选定活塞杆直径： 由设计参数的 D 活 = 630mm 3.5.3 确定活塞行程： 由于设计参数 的最大行程 H=100mm，故选定活塞杆的最大允许行程S=100mm。 3.5.4 确定活塞杆的速度： 选定 轧机的轧制 次数为 5 次 /分，而活塞杆的行程为 100mm，则活塞杆的运动速度 v=2S 5=2 0.1 5=1m/min. 3.5.5 确定液压缸的流量 Q： 对于单活塞杆液压缸 无杆腔流量 ： Q=3.14/(4 v) D v 10(L/min) 活塞密封采用弹簧密封材料，则 v=1 图 3-1：单活塞杆液压缸示意图
