120方坯连铸出坯翻钢机设计

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。 4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 3）其它

学生毕业设计（论文）原创性声明

本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）

人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研

究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

毕业设计（论文）作者（签字）： 年

月 日

重庆科技学院专科生毕业设计 摘要

摘 要

钢坯翻送机的作用就是将经过火焰切割机定尺切断的连铸方坯输送并将其从输送轨道翻上手机过桥，本次设计主要设计了：链条传动的辊子输送辊道和以液压缸为动力元件的钢坯翻送机。液压翻钢机的组成及原理，驱动系统及功能，主要特点及主要技术性能和使用效果。翻钢机设计以及其工作效率，钢坯在输送过程中具有一定的专用性，需解决有输送辊道到冷床的问题，要考虑在翻转过程中钢坯的支撑均匀、位置控制准确以及钢坯尺寸，液压翻钢移钢机由机械部分和液压部分组成。机械部分由拨爪、长轴、输送辊和机架组成。拨爪焊接在长轴上，翻钢由液压系统作用。液压部分由液压缸、各类控制调节液压元件和辅助元件组成。 液压翻钢移钢机要完成几个动作，即方坯的输送和放置、方坯的翻转和拨爪的复位。

关键词：拨爪 长轴 液压缸 链条 输送辊道

I

重庆科技学院专科生毕业设计 ABSTRACT

ABSTRACT

The role of billet turn delivering by flame cutting machine is to cut off the scale of conveying and continuous casting square billet from the conveying rail turned up mobile bridge, the design of main design: the chain transmission of the roll roller conveyer with hydraulic cylinder and for power components over delivering billet. Hydraulic double the composition and principle of steel machine, driving system and function, main features and main technical performances and using effect. Turn steel machine design and its work efficiency, billet in conveying process has certain specificity, need to solve the problem to roller conveyer, want to consider the cold-bed.it flip process in support of the uniform and billet and the position control accurate size, hydraulic steel billet doubled by mechanical parts moving steel machine and hydraulic parts. By dial mechanical parts of the claws and the long axis, conveyor roller and frame composition. Dial the claw in long axis, welding doubled by hydraulic system functions of steel. Hydraulic parts, all kinds of control by hydraulic cylinder regulate hydraulic components and auxiliary components. Hydraulic turn steel move confidential complete several action, steel billet conveyor and is placed, billet turn over and dial the claw reset.

Keywords: dial the claw long axis hydraulic cylinder chain roller conveyer

I II

重庆科技学院专科生毕业设计 目录

目 录

摘要……………………………………………………………………………………I ABSTRACT………………………………………………………………………………………II 1 绪论............................................................... 1

1.1 目的与意义 ................................................... 1 1.2 现状分析 ..................................................... 2 1.3液压系统的优缺点和改进 ........................................ 2 2 方案的确定及设计计算............................................... 3

2.1方案的选择及比较 .............................................. 4 2..1.1 曲柄摇杆机构 ............................................ 4 2..1.2 液压翻钢机 .............................................. 4 2..1.3齿轮翻钢机构 ............................................. 5 2..1.4 输送辊道设计计算 ........................................ 6 2.2原理及结构设计 ............................................... 11 2.2.1翻钢机系统设计 ........................................... 11 2.2.2轴的校核及计算 ........................................... 12 2.2.3联轴器及滚动轴承的选择 ................................... 15 3 液压系统的设计.................................................... 16

3.1液压系统设计参数 ............................................. 16 3.2 工况分析 .................................................... 17 3.3 液压缸的计算 ................................................ 19 3.4 活塞杆的校核 ................................................ 20 3.5 选择液压缸及电动机 .......................................... 20 3.6 液压控制阀及辅助元件的选择 .................................. 21 3.7液压系统性能验算 ............................................. 23 4 行程开关.......................................................... 24 5 设备安装与维护.................................................... 26 参考文献............................................................ 30 致谢................................................................ 31

重庆科技学院专科生毕业设计 绪论

1 绪 论

1.1 目的与意义

本课题的任务是翻钢机设计以及其工作效率，钢坯在输送过程中具有一定的专用性，需解决有输送辊道到冷床的问题，要考虑在翻转过程中钢坯的支撑均匀、位置控制准确以及钢坯尺寸。

1.2 现状分析

目前，国内大中型型钢生产使用的翻钢移钢设备有水压式和机械夹钳式翻钢机两种。长城特殊钢公司四钢厂初轧车间825轧机机前机后原使用的是机械夹钳式翻钢机，它是该车间的重要设备之一。但该翻钢机长期不能满足工艺既定的要求，主要是夹不紧、翻不转轧件，翻钢靠人工进行，工人劳动条件恶劣，影响产品产量的提高及产品规格的扩大 (不能进行大断面型钢的生产)。1976年曾委托有关单位设计过水压式翻钢机，设备费 用按当时价格就需250万余元，而且还要停产半年进行基建和设备安装，由于种种原因未付诸实施。鉴于机械夹钳式翻钢移钢机实际使用中暴露出诸多缺陷，例如维修特别 困难，难于调试，易损零部件多等等，该厂又不拟重新制造。该厂急需设计一种工作可靠，投资少、上马快、制造安装维修方便且节能的翻钢移钢机，以结束人工翻钢局面，提高产品产量和质量，扩大产品品种?1?。

1.3液压系统的优缺点和改进

1、液压控制系统的优点：

1）液压控制用油液作为工作介质，故能把由于功率的损耗而产生的热量，从发生的地方带到别处，这样在一定的功率情况下，可以大大减小部件的尺寸； 2）从负载的影响看，液压系统具有机械上的刚性，用在闭环系统中，定位刚度较大，位置误差较小；

3）与机械机构相比，液压执行器的响应速度较高，能高速启动、制动与反向，同时其力矩—惯量比也较大，因而其加速能力较强； 4）液压传动易实现无级调速，具有自身润滑等优点。

2、液压控制系统的缺点：

1

重庆科技学院专科生毕业设计 绪论

1）容易漏油，因而会影响运动的平稳性，并使效率降低；

2）油液被尘埃或流体截止中其他杂质污损后，会造成液控系统发生故障； 3）油液具有易燃性，有引起爆炸的危险；

4）液体粘度受温度影响，使供油量和执行机构的运动速度不稳定； 5）油液中有空气会引起工作机构的不均匀跳动；

6）就处理小功率信号的数学运算、误差检测、放大、测试与补偿等功能而言，液压装置不如电子或机电装置那样灵活、线性、准确和方便，因而在控制系统的小功率部分，一般不宜采用，主要应用于系统的动力部分。 a.系统压力调节和系统的保护

系统压力的调节由电磁溢流阀中的溢流阀承担，以控制系统的压力，调节夹紧力、翻钢力矩和移钢推力。当系统压力达到调整压力的120％时，压力继电器控制电磁溢流阀使油泵 卸荷，当系统压力达到调整压力130 ，带电接点压力表直接切断油泵电机电源 并发出警报 信号。

b.系统流量的控制

根据工艺要求，将驱动用的2个油缸的需油量设计成相同的流量，因各油缸负荷基本恒定，故只在总进油路上设置一个节流阀，以进行系统流量的调节。

c.运动位置控制

内箱升降位置控制。它由油缸和翻钢头的设计加以控制。同时设置两个行程开关，当发生超过控制位置故障时，由行程开关再控制。 整机横移位置控制由油缸本身结构和油路中的液控单向阀联合进行控制。当发生超过控制位置故障时，由行程开关进一步控制。系统中可能发生振动的原因很多，诸如换向频率、液压元件质量、外负荷突然变化 等。为了控制系统可能发生的振动，采用了必要的高压软管，选择可调且带阻尼的电液换向 阀，在回油路上安设节流阀 (造成1MPa的背压J等措施，使油缸运动平稳和吸振)?2?。

2

重庆科技学院专科生毕业设计 方案总体设计

2 方案的选择及设计计算

2.1方案的选择及比较

2.1.1 曲柄摇杆机构的设计

1，曲柄摇杆机构的原动件（曲柄）a作圆周运动时，要干c只在一定角度内摆动，因此，曲柄a连杆b，摇杆c和连架杆d的尺寸满足下列条件： a?b?c?d或a?c?c?b

a?d?b?c即a为最短连架

综合考虑和对现有翻钢机的考察，取d=1600mm，c=500mm，?=92?,?1?185? 作图及计算步骤：

11） 在直线MN上截取线段A0D0?d?1500过A0点作直线A0P与A0D0成???2角，其中???1?180??5?;

2） 再过Do点作直线D0S与D0A0成1?角，并与直线A0P交于Ma点

23） 找出点Ma对称于线A0D0的点Mi

4） 以Ma，Mi为圆心，过A0点作圆弧Ka，Ki

5） 以Do为圆心，初步取c=500mm为直径作圆弧叫圆弧Ka，Ki于Ca，Ci点，

次两点即为摇杆销c的两个极限位置 6） 根据作图量得A0Ca?2220mm,A0Ci?1340mm

A0Ca?A0Ci2220?1340??440mm22AC?A0Ci2220?1340b?0a??1780mm

22a? 根据本次设计对钢坯翻送机功能，环境要求和现有生产技术，考虑起工作环境，我组设计了以下方案。 方案一：曲柄摇杆式 如图2.1所示

3

重庆科技学院专科生毕业设计 方案总体设计

图2.1 曲柄摇杆原理图

2.1.2液压翻钢机

方案二：液压翻钢机 如图2.2所示

本方案的工作原理主要是将液压缸的往复直线运动通过杆件将其转化为工作长轴的转动.

工作原理：油从油源进入液压系统时，在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力。当三位四通换向阀1切换到左位时，液压源的压力油经阀1，单向节流阀2中的单向阀，分流集流阀3，（此时分流阀作用），液控单向阀4和5，分别进入液压缸6和7的无杆腔，实现双缸伸出同步运动，当三位四通换向阀1切换至右位时，液压源的压力油经阀1进入液压缸德有杆腔。同时反向导通液控单向阀4和5，双缸无杆腔经阀4和5，分流集流阀3（此时分流阀作用），换向阀1回油，实现双缸缩回同步运动，当三位四通换向阀处于中位时液压油通过1直接流回邮箱。

4

重庆科技学院专科生毕业设计 方案总体设计

图2.2 液压系统图

1. 三位四通电磁换向阀 2. 单向节流阀 3. 分液集流阀 4、5液控单向阀 6、7液压缸 8. 溢流阀

2.1.3齿轮传动翻钢机

方案三：齿轮传动翻钢机

工作原理为：电动机通过减速器减速后通过一对啮合齿比大的啮合齿轮，控制电动机的转动来实现长轴的定角转动，工作原理图如下：

通过对各种方案的综合分析发现：方案一和方案三中都有电动机的频繁启动和高要求的准确制动。而且方案三还要电动机的正反转，对点都能挂机的损耗很大且不经济。对由于工作环境狭小，我组决定选用方案二。与方案一和方案三相比较方案二有以下优点:

(1) (2)

实现位置精确控制

动作平稳，可靠，无冲击和易于控制

5

重庆科技学院专科生毕业设计 方案总体设计

(3)

占用空间小灵活方便。

2.1.4输送辊道

方案一：锥齿轮集中传动 方案二：链条集中传动 方案三：单独传动

分析以上三种方案考虑到经济效益，安装维护方便以及共工作环境恶劣，空间狭小，我们组决定选取方案二进行设计。

考虑到工作空间狭小，消耗功率不打，为了节约成本，故选用滚子链集中传动。

一、辊道的基本参数 1、辊子的直径

考虑到辊子的工况和与相似工况下别人选取的辊子直径，我组选取辊子直径为300 mm

2、运输辊道辊子的辊身长度L，决定于运输轧件的宽度b，即 L=b+△

由于钢坯是刚从连铸机里出来的，为减少运输炽热钢锭时对滚子轴承的热辐射，考虑到运输件跑偏问题一般比最大宽度要大150mm到250mm。一般辊身长度比最大钢锭大300mm到500mm。综合加实际情况，取△=280mm 所以： L=120+280=400（mm）

最大辊距决定于运输件的自重产生弯曲的充许强度。为不产生推刚现象，辊道的速度要取运输件速度的1到1.1倍。取速度为1倍，为V=0.5m/s。 最大辊距的计算：

1/2rbhgt2=bh2/6??s?1`03 （2.1） t?h?s/3rg?103

120?195?103 t=

3?7.9?9.8 t=10037.38mm 最大辊距约为10米。

Q235：查得?s?195在最大辊距范围内辊距。查下表取辊距为800mm

3、辊道速度 0.5m/s

9.7?12个 4、辊子数为：0.8 6

重庆科技学院专科生毕业设计 方案总体设计

5、每个分力为：

1.1t?0.1t 126、辊道驱动力矩计算，

为了计算驱动辊道所需的电动机功率，必须先求出辊道的驱动力矩。

滚到稳定运转时，轧件做等速运动。转动辊道所需力矩的静力矩是根据辊子轴承的摩擦损耗，以及轧件在辊子上移动所产生摩擦损耗来计算，即：

d（2.2） Mj?(Q?G)u?Qf

2100 ?（1000?500）?0,005??1000?2

2?7.5?50?2000 =2375 式中，Mj——辊道稳定运转时静力矩，牛·米

Q——在该组辊道上面作用的轧件重量（重力），牛 G——一个棍子上的重量（重力），牛 C——由一台电动机所驱动的辊子数目

u——滚子轴承中摩擦系数，对于滚子轴承0.005 d——辊子轴颈直径，米

f——轧件在辊子上的滚动摩擦系数，对于冷轧件为0.001m，对对于轧件为0.0015m，对于灼热钢锭0.002m。取f=2mm

当辊道上的轧件遇到阻碍物而突然停止时，驱动辊道的静力矩达到最大值。

Mjmax也成为打滑力矩。

dd?Qu1 22 ?375?1000?0.3?50 =15375

Mjmax?(Q?G)u式中u1--金属约为0.3

M总?12Mmax?15375?12?184500

在稳定运转情况下，为避免轧件突然卡住引起电机事故停车，电机允许载力矩不应小于最大静力矩Mjmax，电机功率按下式确定：

2??VQ?G)u?Qu N?（ （2.3） 1??D102????320.5?1000?0.3)? 300102?2?0.967.50.5 ?( =0.766kw ?300)?150102?2?0.96 N?(1500?0.005?

7

重庆科技学院专科生毕业设计 方案总体设计

式中，v=辊子速度，m/s

λ

1——考虑考虑过载能力容差及电压波动等因素的影响系数，交流电机取，

值为аδ

λ

2——电机过载系数

η——传动效率

μ——辊子对轧件的滑动摩擦系数，冷金属的约0.15，热金属约0.3 一共12个辊子：N总?12N?9.19kw

选出电动机型号： Y160MF6-4 机座号：Ycj28 输出转速:38n/min 转矩:2543 功率：11kw 2543>184.5

故：所选电机适合。

轴承选择，参考文献[4]，根据轴径d=20，选出调心滚子轴承为22216型。如表2.1轴承系数

表2.1 轴承系数 d/mm D/mm B/mm Cr/KN 115 C0r/KN 180 脂油/r?min?1 /r?min?1 80 140 33 2200 3000 寿命校核 参考文献[3]

轴承寿命计算公式

16670Cr? Lh?() （2.4）

nPv ??3

16670127003 Lh??()

382000 Lh?112324.15小时 满足使用要求

链传动设计

1、 传动比 i=1

2、 z1=27 z2=27 3、 修正功率Pc

Pc=Pf1f2=9.19×1.0×0.68=6.25 （2.5）

8

重庆科技学院专科生毕业设计 方案总体设计

式中f1为工况系数，见参考文献[4] f2小链齿轮系数 4、 校核链条

5、 确定链条节数x，计算中心距a。

初选中心距由于我们的中心距是固定的，a=800mm、取a0=800

aa0p?0 a0p?800?38.1=21 故：a0?21p（1） 按参考文献p

[4]选取链节数Lp

Lp?z1?z2f2?2a0p?3a 0pLp?27?2?21?0?69

链条长度L:L?plp1000 ?38.1?691000?2.62m

链轮材料选40钢，齿圈淬火 计算链轮分度圆直径d1，d2

主要尺寸计算

分度圆直径：d=328mm 齿顶圆直径:da

da?346mm

齿根圆直径df df=d-d1=328.18-22.23=305.95mm

齿侧凸缘（或排间槽直径）d180。g?pcotz?1.04h2?0.76 ?38.1?cot180。27?1.04?36.2?0.76 ?287

故取：dg?280

式中，h2内链板高度，其值见参考文献[4]表 轮毂厚度h:h?k?dk6?0.01d(k由于d?150所以k取9.5。取dk?60)

9

2.6）

（重庆科技学院专科生毕业设计 方案总体设计

h?9.5?10?0.01?328.18?22.78mm 取：h?24mm

轮毂长度l：l?3.3h?3.3?22.78?75.17 取：l?76mm 齿宽：因为p>12.7。 故bf?0.95b1

?0.95?25.22?23.959mm 故取df?24mm 辊子的校核

水平面反力：F‘'f1?F2?2?200N 垂直面支反力：FFN1?F2?2?500N f?uFN u的范围（0.3~0.5） 取u=0.4

F1.2N?12?0.1t?100N0 f?0.4?1000?400N

MH截面B处

MBH?200?280?56000N.mm 垂直截面B处 左边=右边

MBV1?MBV2?F1?L?500?280?14000 0

截面B处：左边=右边

M2B1?MB2?MBH?M2BV1 ?560020?140020 0 =150784.6146 T?9.55?106P12n 12 p12?p?2?11?0.9612 n?38 T?9.55?10611?0.9638?4.5

10

2.7） （

重庆科技学院专科生毕业设计 方案总体设计

T?58975 4

Me?Mc2?(?T)2 材料Q235： ??440

???1?b?146 ??0?b ???72 ???1?b?42

???1?b??0?b?42?0.58 72 Me?1507842?(589754?0.58)2 Me?37381 7 ?b?373817?3.74

0.1?1003 校核结果：?b?3.74????1?b?42MPa 故此强度合适。

2.2原理及结构设计

2.2.1翻钢机系统设计

{一}翻钢机系统设计

由于工作轴轴长为十米，加工不易实现，故将长轴分为三段来加工，中间用联轴器连接。每段轴上安装两个深沟球滚动轴承，六个拨爪, 12个辊子。由于前面已将输送辊道的辊径和辊距算出，故我们按1:10的比例将长轴简图画出如2.3所示。

11

重庆科技学院专科生毕业设计 方案总体设计

图2.3 翻钢机的系统平面图

由图得

FA?FB?12000???2?2000?

MA?12000?450?2000?900?2000?2400?FB?2850

求得

FA?7578.95NFB?421.05N

2.2.2轴的校核及设计计算

受力分析图如图2.4所示

12

重庆科技学院专科生毕业设计 方案总体设计

2.4弯矩、扭矩图

弯矩?7578.95?900?12000?300=?3221N?m

?7578.95?900=6821N?m ?421?0.45?189.45N?m

扭矩

12000?0.15=1800N?m2000?0.3?2=1200N?m

2000?0.3=600N?m按第三强度理论，求轴的最小直径由参考文献[6]得

M22?D?T2M2D?Tr3?W?Z0.1d3?100 W3Z?0.1d初选轴的材料为45钢回火处理

13

2.8）

（重庆科技学院专科生毕业设计 方案总体设计

屈服极限?s=290Mpa 取安全系数n=5 材料许用应力为????3?sn?290?58Mpa 568212?180023d??1.04?100.1?106?58d?0.104m 取d?110mm采用第四强度理论进行校核

MD2?0.75T268212?0.75?18002 ?r4???52.56?????58Mpa （2.9）36WZ0.1?0.11?10刚度校核?G?80?103Mpa?轴的每米转角为

??T180600?3180???0.088? （2.10） 94mGzp?80?10?0.1?0.113.14满足刚度条件

2.2.3联轴器与滚动轴承选择

本设计中对联轴器的要求：工作可靠，装拆方便，刚性好，传递转矩大，工作环境温度高，故选用凸缘联轴器。根据轴的直径选出，凸缘联轴器的型号为GYS11如表2.2

表2.2 凸缘联轴器 型号 公称转矩 许用转速轴孔直径 mm 110 轴孔长度 Y型 212 轴孔长度 J型 167 300 72 90 0.720Kg.m 2 D b 转动惯量 b1 N.m rminGYS11 25000 2500

本次设计的环境对轴承的要求有以下几点： (1)主要承受径向载荷，基本无轴向载荷。

(2)工作环境狭小，温度高，要求尺寸小，结结构简单，工作期间不需要保养。 根据以上要求选择轴承代号为61822型 深沟球轴承（手册） d=110mm D=140mm B=16mm

14

重庆科技学院专科生毕业设计 方案总体设计

寿命校核：

根据公式 Lh?16670n?Cr???计算该轴承寿命 ?Pr?1查参考文献[3]，61822轴承所具有的径向基本额定载荷Cr=28100N ○

2对于球轴承?=3 ○

3计算轴承寿命 ○

由于该轴承无轴向载荷，故Pr=Fr=7578.95N Pr=7578.95N

16670281003因此工作寿命为 Lh=（2.11）?()?84962.5 h

107578.95轴的两端采用向心关节轴承 尺寸如下表2.3

表2.3 向心关节轴承 型号 GE…80ES d 80 D 120 B 55 C 45 d 1 88 dk 105

15

重庆科技学院专科生毕业设计 液压系统设计

3 液压系统设计

为了使每个拨爪受力均匀，必须保证两工作液压缸的同步性，因此，设计同步回路。如图上 液压系统设计及有关参数设计 设计要求：

1）翻钢时要尽量平稳，不能有大的冲击

2）翻钢时两液压缸要同步，返返回时也要同步复位

3）由于工作时间短暂，要在液压泵工作时，液压油能回流到油箱。

3.1液压系统设计参数

翻钢时间1.5s

总行程 300mm 负载压力12000N 翻钢速度 0.187m/s2 返回时间1.2s

启动、减速、制动时间均为0.1s

3.2工况分析

初步确定液压系统 1. 初选系统工作压力P

液压缸最大载荷为翻钢启动过程，即12kN。据表3—1所示，初步确定工作压力为3MPa。

表3-1系统压力选取

载荷/kN <5 5~10 1.5~2 10~20 2.5~3 20~30 3~4 30~50 4~5 >50 ≥5 工作压力/ MPa <0.8~1 2. 计算液压缸的主要结构尺寸 参考文献[5] 液压缸的有效工作面积，计算公式为

FmasA= （3.1） （P?cPB)?gJ式中，Fmas——液压缸的最大外负载

16

重庆科技学院专科生毕业设计 液压系统设计

P——液压缸的工作压力，即进油腔压力 PB——液压缸回油压力，即背压

c——液压缸两腔的有效工作面积之比，c≤1 ?gJ——液压缸的机械效率

由于翻钢时有节流阀和分流集流阀，液控单向阀，回油路也很长，故参考表取背压PB=0.8MPa，根据在相同供油量情况下，翻钢和返回的速度关系，可求得有杆腔与无杆腔的面积之比c为：由参考文献[5]得

F1?12000N

V1?时间行程?2801.5?187mms

V2803?1.2?233mms

c?v1v?187?0.8 3233则：A?F?P?cP?120003?0.8?0.5??0.91?5072mm2 B??gJ?活塞直径D为：D=

4A?5072?=43.142=80.3 mm 按标准液压缸内径系列，选取D=80mm

根据翻钢与快速下降的速度比，求活塞杆直径d，即

v221v=D-d1872= 2D233所以，求出d=35.54 mm。按标准液压缸内径系列，选取d=36 mm 液压缸实际有效面积为：

无杆腔：A=?D24=3.14?80214=5024mm2

?（D2-d2）3.14?（802有杆腔：A-362）22=4=4=4006.6mm

面积比：c=

A14006.6A==0.8 25024按下式校核最低稳定工作速度：

17

3.2）

（重庆科技学院专科生毕业设计 液压系统设计

A≥

qFmin vmin式中 qFmin——流量阀最小稳定流量，一般为3L/min vmin——主机要求的液压缸最低稳定工作速度

qFmin3?106==267.4mm2 vmin187?60因为A1=5024mm2>267.4mm2，所以缸径合适。 i液压缸压力计算3-2

表 3-2 液压缸压力

工况 翻钢 压力计算 压力/MPa 3.02 P1=FA1?gJ+cPB=12000+0.8×0.5 5024?0.90P1=快速返回 FA1?gJ+pB01=+?0.5 c5024?0.900.80.627 ii液压缸流量计算3-3

表 3-3 液压缸流量

工况 翻钢过程 快速返回 流量计算式 流量（L56.4 56 ） minq1=v1?A1=1.87×0.5024×60 q2=v2?A2=2.33×0.40066×60 3.3液压缸的计算

（1）确定液压缸的有效行程，L=250mm （2）确定液压缸缸体壁厚?和缸体外径D1 由参考文献[5]得中薄壁筒强度计算方法

??pmaxD ， 其中 2???pmax?1.5p?1.5?3.02?4.53Mpa（p取最大工作压力）

18

重庆科技学院专科生毕业设计 液压系统设计

缸体选用45热轧无缝钢管，调质处理，屈服强度?s?353Mpa，取安全系数n=4，材料的许用应力为：

???=?sn?3534?88.25Mpa

??pmaxD4.53?80??2.05mm 2???2?88.25按热轧无缝钢管系列，并考虑要有一定的刚度，取??10mm，缸外径

D1?100mm。

3.4活塞杆校核

A.强度校核 由参考文献[5]得的相关知识，活塞杆用45钢，调质处理，则：

4F4?12000??max??11.8?????88.25Mpa，强度足够。

?d23.14?362B．稳定性校核 参照《工程力学》中压杆稳定性计算方法进行。

液压缸计算长度为：lB?2L????280?250?365??895mm（?是考虑结构因素后的增加长度）；计算长度折算系数??1； 活塞杆的回转半径i?d活塞杆的惯性矩I??d柔性系数为：

4?0.036?0.009m；

4464?3.14?0.036464?8.2?10?8m4；

?=??lBi1?895E2.1?105??99.4??1???3.14?75.84 （3.3）

9?s353所以，此活塞杆属细长杆，临界载荷为：

?2EI3.142?2.1?106?105?8.2?10?8（3.4） FK???211956N 22???lB??1?0.895?取稳定性安全系数nK?4,则

Fmax?12000N?FK211956??52989N nK4

3.5选择液压泵

由参考文献[5]得

19

重庆科技学院专科生毕业设计 液压系统设计

①计算液压泵的最高工作压力pb

液压缸在启动的时候工作压力最大，估取??p1?0.5Mpa，则

pb?p???p1??3.02?0.5??3.52Mpa （3.5）②计算液压泵的流量，取系统泄漏修正系数K=1.1则， 快速上行所需总流量：?qb???Kq1?1.1?56.4?62.04L快速下行所需总流量：?qb??Kq1?1.1?56?61.6L③选择液压泵的规格

根据压力和流量值，查相关液压元件产品目录，选取叶片泵YB1?B92B,理论排量93.5Lminmin （3.6）

min （3.7）

，额定压力7Mpa，输出流量83.5Lmin，驱动功率13.4KW，额定

转速1000r/min，容积效率0.8，总效率0.75.

主泵实际流量：qb?Vb2?bvn?93.5?0.8?910??10?3?68.1L所以两个泵的流量为：q?68.1?2?136.2Lminmin （3.8）

由于实际流量比液压缸快速上行和下行的流量都略有增加，所以快速上行和下行

的速度略有提高，可达到要求。

选择电动机

按液压泵最大功率确定电机功率。当翻钢机开始启动液压缸的压力最大。此时泵

的压力为 Pb=??P1=（3.02+0.5）MPa=3.52 MPa

流量为泵的实际流量：

q?68.1?2?136.2Lmin

（Pb，qb）3.52?106?136.2?10-3max? 则由式Pb=W=10654W

?b0.75?60选用功率为11kW，转速为970r/min，型号为Y160L-6的电动机

电机的安装尺寸如3.4图： 负载分析

翻钢机工作时，在启动时段所受负载力为最大，且最大负载， 初步拟定液压系统原理图

20

重庆科技学院专科生毕业设计 液压系统设计

表3.4 电机安装尺寸 型号 AA AC AB AD BB HA HD L2极 Md M36Y160L 70mm 380mm 330mm 290mm 270mm 20mm 405mm 540mm ×2-6H 3.6液压控制阀和辅助元件的选择

1. 执行原件选择

基于工作长轴的设计。我们选用单杆液压缸。 2. 调选方式

由于翻钢时功率不大，可选用节流阀调节 3. 同步方式

由于工作长轴对两液压缸的同步精度要求较高，载荷分布不均匀，故采用分流集流阀控制的回路。

又因为长轴对两液压缸的同步要求较高，故用两液控单向阀控制回路。 4. 换向，卸荷及安全保护

由于翻钢的过程短及频率低，故需要在系统不工作的时候，液压油能自动回流到油箱。又由于需要同步伸长和同步收回，故选用机能三位四通换向，并在泵旁并联一起溢流作用的溢流阀。一方面限制了系统的最高压力，另一方面为翻钢时节流调速起分流作用。 拟定出的翻钢机液压系统图如上图示：

由于实际总流量比液压缸快速下行和翻钢过程所需的流量略大，所以快速下行速度略有增加，翻钢过程速度下降。 5.液压控制阀的选择

根据在系统中各阀的最大工作压力和流量选择阀件 单向节流阀 MK20 通径20mm 流量300Lmin

minmin分液集流阀 FTL-B20H 通径20mm 流量 P/O 100L液控单向阀 SL20P-30 通径20mm 最大流量 300L溢流阀（直动式） DBD20-10 300L

A/B 50L

min

min

21

重庆科技学院专科生毕业设计 液压系统设计

三位四通电磁换向阀 T-S-DSG-01-3C-50 通径20mm 6.液压辅助元件的从选择

○1油箱容积的确定 参考文献[5]，油箱容积V为 V=3×?qb=3×136.2=408.6 L 由于工作时间短暂，可取V=400L ○2确定油管直径

4qv d=?v

式中 qv—通过管道内的流量。（m/s）

v—管内允许流速

有关参数代入上式，选取公称直径为20mm，钢管外径28mm,管接头联接螺纹

3M27?2,管子壁厚2mm,内径24mm。

③液压缸选择HSGL型液压缸 安装和联接尺寸如下

表3.5 液压缸

缸径 D1 CD Y PM XC+ MR*EW 2-EE ?KK?A 80mm 100mm 40mm 45mm 65mm 615mm 45?45mm M22?1.5mm M33?2?45mm

④压力表 YTXG-100 指示精度1.0 控制精度2 液压系统用管夹的规格型号 YSGJ2 螺栓 M10?60 胶管接头 A-20-22 ⑤滤油器

表3.6 滤油器

滤油器 过滤精度 压力损失 <0.01Mpa 流量 160L通径 连接形式 螺纹连接 WU?160?180 180

min 40mm 分流集流阀 安装时应尽量保持阀芯轴线在水平位置，否则会影响同步精度， 阀芯垂直安装。当使用流量大于公称流量是，流经阀的能量损失会增大，但速度同步精度有所提高，若低于公称流量则速度同步精度降低。 缸体端部采用法兰联接

22

重庆科技学院专科生毕业设计 液压系统设计

活塞与活塞杆联接是螺纹联接 活塞与缸体的密封为间隙密封 活塞杆端部 球头

液压缸为差动式双作用液压缸，活塞两端面积差较大，使活塞往复运动时的输出速度及差值较大。

3.7液压系统性能验算

（1） 系统压力损失计算

本液压系统的压力较低，取公称直径20mm,故选用L-HL32液压油，其密度为890kg/m，20℃时的粘度为1.0×10-4m2/s，系统进回油路管长约为12m。按翻钢过程、快速下行两种情况分别计算油路的压力损失 ○1翻钢过程压力损失计算

流量： qb=136.2 L/min

4qb4?136.2?10-3m/s≈5.0 m/s 流速： v=2??d3.14?0.022?6035.0?0.02=1200<2000，故属于层流 -4?1.0?1075沿程阻力因素：???0.0625

Re雷诺数： Re=

vd?l?v212890?52?10?6?0.0625???0.348Mpa 沿程压力损失：?Pt1??d?20.022

23

重庆科技学院专科生毕业设计 行程开关

4 行程开关

4.1行程开关

LX19系列行程开关适用于交流50HZ或60HZ、电压至380V，直流电压至220V的控制电路中，将机械信号转换为电气信号，作控制运动机构行程和交换运动方向或速度用。LX19系列行程开关采用双断点瞬动式结构，安装在金属外壳内构成防护式。在外壳上配有各种方式的机械部件，组成单轮，双轮转动及无轮直线移动等型式的行程开关（如图4.1所示），适应环境温度?25??40?。

图4.1 行程开关

行程开关由外壳（壳体，盖），传动头和隔爆型微动开关等组成。外壳为增安型结构，采用含镁量不大于0.5%的轻铝合金压铸而成，表面环氧粉末涂复，外形美观且具有耐冲击等优良性能。微动开关固定的壳体内，传动头装在壳体的上端随着杠杆的转动或顶杆的移动，从而实现开关触头的开或闭，盖与壳身之间设有密封圈，并用不锈钢螺钉紧固，可保证外壳的防护等级达到IP54。

隔爆型微动开关，结构紧凑，可靠性强，体积小，通断能力和寿命指标高是

24

重庆科技学院专科生毕业设计 行程开关

具有先进水平的配套元件。行程开关结构也可分为两部分，即触头元件和传动保护部分。触头元件是一个桥式双断点的瞬动机构，具有一对常开和一对常闭触头。静触头强力插入高强度工程塑料制成的壳体内，结合强度牢固。触头：元件内装有强力断开机构，提高了开关工作的可靠性。行程开关触头元件是通用的，装入金属外壳内。根据工作需要可组成各种传动装置。开关外壳、盖及传动装置都装有高性能密封胶圈，因而开关具有防尘、防水、防油性能。 主要技术性能参数：

表4-1 行程开关的系数

额定绝缘电压 约定发热电流 380V 10A AC-11 额定工作电压 控制能力 380V 220V 110V 短路保护 操作频率 电寿命 机械寿命 动作重复精度 耐振动

额定工作电流 0.8A 1.4A 2.8 220V 110V DC-11 额定工作电压 额定工作电流 0.15A 0.3A 额定熔断短路电流1000A,RL1-15/10 交流:2400次/小时,直流:1200次/小时 交流:1500,000次,直流:300,000次 最高为1000万次 在10次动作中最大值(或最小值)与平均值之差不大于0.05mm 频率10-55Hz加速度为10G振幅为0.75mm 25

重庆科技学院专科生毕业设计 设备安装与维护

5 设备安装与维护

翻钢机的行程开关底座，在调整好位置后安装在支承架端部 拨爪与长轴的连接，以及连杆与长轴采用焊接。 拨爪采用Q235A正火处理

由于低碳钢含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。低碳钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良。 但在少数情况下，焊接时也会出现困难：

1)采用旧冶炼方法生产的转炉钢含氮量高，杂质含量多，从而冷脆性大，时效敏感性增加，焊接接头质量降低，焊接性变差。

2)沸腾钢脱氧不完全，含氧量较高，P等杂质分布不均，局部地区含量会超标，时效敏感性及冷脆敏感性大，热裂纹倾向也增大。

3)采用质量不符合要求的焊条，使焊缝金属中的碳、硫含量过高，会导致产生裂纹。如某厂采用酸性焊条焊接Q235-A钢时，因焊条药皮中锰铁的含碳量过高，会引起焊缝产生热裂纹。

4)某些焊接方法会降低低碳钢焊接接头的质量。如电渣焊，由于线能量大，会使焊接热影响区的粗晶区晶粒长得十分粗大，引起冲击韧度的严重下降，焊后必需进行细化晶粒的正火处理，以提高冲击韧度。

总之，低碳钢是属于焊接性最好、最容易焊接的钢种，所有焊接方法都能适用于低碳钢的焊接 焊接工艺：电弧焊

1. 焊前预热，焊接时保持层间温度 2. 采用低氢型焊接材料 3. 厚板单层角焊缝不得过小 4. 适当增加定位焊缝截面和长度 5. 焊接要连续，尽量避免中断

6. 焊后适当注意缓冷，一般不需要消除应力?7? 1、设备就位和找正调平 1．1 设备就位

在安装设备前，一般已先安装好车间的桥式吊车，再利用桥式吊车来安装其他设备。在吊运设备时，绳索应拴在设备适合受力的位置上，在绳索与设备表面

26

重庆科技学院专科生毕业设计 设备安装与维护

接触部位应垫上保护垫板，以防损坏其油漆表面或已经过加工的表面。如果施工现场受到限制，可以采用滑移就位或采用其它的吊装方法。 1．2 设备找正和调平 2、设备安装准备 2．1垫铁的设置

（1）每个地脚螺栓旁至少应有一组垫铁，且应放置整齐，其块数不宜超过5块；

（2）垫铁组在能放稳和不影响灌浆的情况下，应放在靠近地脚螺栓和底座主要受力部位下方，相邻两垫铁组间的距离宜为500---1000mm；

（3）每一组垫铁的面积应根据设备重量加在该垫铁组上的负荷和地脚螺栓紧固力决定；

（4）设备调平后，每组垫铁均应压紧，对于高速运转、承受冲击负荷和振动较大的设备，应采用0.05mm塞尺检查垫铁之间及垫铁与底座之间的间隙，在垫铁同一断面处以两侧塞入的长度总和不得超过垫铁长度或宽度的1/3。

（5）设备调平后，垫铁端面应露出设备底面外缘，平垫铁宜露出10---30mm，斜垫铁宜露出10---50mm，垫铁组伸入设备底座面的长度应超过设备地脚螺栓的中心，设备调平后应将垫铁组相互用定位焊焊牢。 2．2 设备的灌浆

（1）预留孔灌浆前，灌浆处应清洗洁净；灌浆宜采用细石混凝土，其强度应比基础的混凝土强度高一级。灌浆时应捣实，并不应使地脚螺栓倾斜和影响设备的安装精度。

（2）采用无收缩混凝土或水泥沙浆时，无收缩混凝土的配比亦可采用GB5031---98规范附录七的规定。

（3）灌浆层厚度应按设计规定，如无设计规定宜为50---100mm。 （4）灌浆前应敷设外模板，外模板至设备底座面外缘的距离不宜小于60mm。模板拆除后，表面应进行抹面处理。

（5）当设备底座下不需全部灌浆，且灌浆层需承受设备负荷时，应敷设内模板。

2．3零、部件的清洗与装配

（1）施工人员必须熟悉施工图和有关技术资料，弄清设备的性能、结构和清洗技术要求，清洗设备各零部件加工表面上的油脂、污垢及其他杂物，并使其表面具有防锈能力。设备表面如果有干油可用煤油清洗，若有防锈漆则可用香蕉水或丙酮清洗。设备清洗后，用棉纱擦净并涂以润滑油。设备无油漆的部分均应涂上机油防锈。（2）设备装配时，应先检查零、部件与装配有关的尺寸偏差，形

27

重庆科技学院专科生毕业设计 设备安装与维护

状和位置偏差，符合设备技术文件的要求后，按照装配顺序和标记进行装配。 3 、机械设备试运转阶段

试运转的目的是进一步检查设备存在的缺陷并进行使用前最后的修理和调整，使设备的运行特性符合生产的需要。试运转的步骤是：先空载，后负荷；先单机，后联动。必须在上一步骤检查合格后，才能进行下一步骤的运转。 4、竣工验收

（1）竣工验收的主要依据有：施工单位与建设单位签订的合同或协议书；设计文件；机械设备安装工程施工及验收规范；进口设备应按合同的规定及国外厂家提供的文件进行验收。

（2）施工单位应提供的资料主要包括：竣工图或注明修改部分的施工图；主要材料的出厂合格证及检验报告；设备资料(说明书、合格证等)；隐蔽工程记录和各工序的检验记录；重要部位的焊接记录；设备试运转记录等，并办理竣工验收证明书。

5、深沟球轴承的安装与维护?7? 安装应用维护

深沟球轴承是最具代表性的滚动轴承，用途广泛。适用于高转速甚至极高转速的运行，而且非常耐用，维护费用低,运行周期长.但是需要专业技术人员定期检查维护,以保证运行的安全性,可靠性,提高运行周期和质量. 一深沟球轴承的装配

轴承安装的好坏与否，将影响到轴承的精度、寿命和性能.因此，请充分研 ①清洗轴承及相关零件，（对已经脂润滑的轴承及双侧具油封或防尘盖，密究轴承的安装，应按照如下的操作标准进行轴承安装. 封圈轴承安装前无需清洗.）

②检查相关零件的尺寸及精加工情况

③安装方法：轴承的安装应根据轴承结构，尺寸大小和轴承部件的配合性质而定，压力应直接加在紧配合得套圈端面上，不得通过滚动体传递压力。 6、轴承安装一般采用如下方法：

压入配合：轴承内圈与轴使紧配合，外圈与轴承座孔是较松配合时，可用压力机将轴承先压装在轴上，然后将轴连同轴承一起装入轴承座孔内，压装时在轴承内圈端面上，垫一软金属材料做的装配套管（铜或软钢），轴承外圈与轴承座孔紧配合，内圈与轴为较松配合时，可将轴承先压入轴承座孔内，这时装配套管的外径应略小于座孔的直径.如果轴承套圈与轴及座孔都是紧配合时，安装室内圈和外圈要同时压入轴和座孔，装配套管的结构应能同时押紧轴承内圈和外圈的端面.

28

重庆科技学院专科生毕业设计 设备安装与维护

轴的两端采用向心关节轴承关节轴承广泛应用于工程液压油缸,锻压机床,工程机械,自动化设备，汽车减震器，水利机械等行业. 关节轴承简介及分类关节轴承是球面滑动轴承，基本型是由具有球形滑动球面接触表面的内、外圈组成。根据其结构和类型的不同，可承受径向载荷、轴向载荷，或者是径向、轴向同时作用的联合载荷。有较大的载荷能力和抗冲击能力，并具有抗腐蚀、耐磨损、自调心、润滑好或自润滑无润滑污物污染的特点，即使安装错位也能正常工作。关向心关节轴承 GE…ES型 单缝外圈，有润滑油槽。能承受径向载荷和任一方向较小的轴向载荷?7?。

设备润滑管理是设备管理的一个重要分支，做好润滑工作有利于延长设备的使用寿命，提高设备的运转率，减少故障的发生，有利于生产的顺利进行。反之，将会导致设备的故障率大大提高，停机次数和停机时间都会增加，以致于给生产带来不便，严重时会导致生产任务无法完成，给厂里带来重大损失。

设备润滑工作是机器设备现场使用与维护的重要环节。正确、合理地润滑设备能减少摩擦和设备零部件的磨损，延长设备使用寿命，充分发挥设备的效能，降低功能损耗，防止设备锈蚀和受热变形等。相反，忽视设备润滑工作，设备润滑不当，必将加速设备磨损，造成设备故障和事故频繁，加速设备技术状态劣化，使产品质量和产量受到影响。因此，设备管理、使用入员和维修人员都应重视设备的润滑工作。

设备维护是操作工人为保持设备正常技术状态、延长使用寿命必须进行的日常工作。

1、设备维护的\四项要求\

（1）整齐。工具、工件、附件放置整齐；安全防护装置齐全；线路管道完整。 （2）清沽。设备内外清洁；各滑动面及丝杠、齿轮、齿条等无油污、无碰伤；各部位不漏油、不漏水、不漏气、不漏电；切屑垃圾清扫干净。

（3）润滑。按时加油换油，油质符合要求；油壶、油枪、油杯、油毡、油线清洁齐全，油标明亮，油路畅通。

（4）安全：实行定人定机和交接班制度；熟悉设备结构和遵守操作规程，合理使用设备、精心维护设备、防止发生事故。

节轴承广泛用于速度较低的摆动运动、倾斜运动和旋转运动。

29

重庆科技学院专科生毕业设计 参考文献

参考文献

1. 郑功福，黄建勋，朱新才.液压翻钢移钢机的研制与应用.重庆钢铁专科学校学报，7（3）：

32-34

2. 杨莉华.平整机组翻钢机液压系统的故障诊断与处理.通用机械，2006，（2）：35-36 3. 郑志祥.机械零件.高等教育出版社社 4. 成大先.机械设计手册.化学工业出版

5. 王守城 段俊勇.液压元件及选用.化学工业出版社 6. 刘鸿文.材料力学.高等教育出版社

7. 孟庆森 王文先.金属材料焊接基础.化学工业出版社 8. 张晨辉.设备润滑与润滑油应用.机械工业出版社

9. 林文溢.翻钢冷床机构与主要几何参数的探YB1?B92B讨.钢铁，1997，32（12）：60-63 10. 袁道幸.成品翻钢装置的设计.轧钢，1992，（3）：54 11. 带拨抓自动翻钢装置的设计.湖南冶金，1997，（2）：34-38 12. 菱进方翻钢装置的设计.轧钢，1996，（5）：15-16

13. 张威武，刘延宏.成品翻钢装置的改进.轧钢，1999，（6）：46

14. 朱承伟，史京明.高性能翻钢辊套的研制.首钢科技，1992，（6）：13-16

15. 大型H型钢生产线翻钢机构的分析与改造.2007中国钢铁年会论文集，2007：124-127 16. 涂福泉 张凯 欧阳惠 PLC在重轨翻钢机中的应用.武钢技术，2005，（3）：34-36

30

重庆科技学院专科生毕业设计 致谢

致 谢

本研究及学位论文是在我的指导老师蒋老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。蒋老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向蒋老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。我还要感谢在一起愉快的度过毕业论文小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!

最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢！

31

重庆科技学院专科生毕业设计 致谢

致 谢

本研究及学位论文是在我的指导老师蒋老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。蒋老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向蒋老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。我还要感谢在一起愉快的度过毕业论文小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!

最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢！

31

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3338.html