【正文】 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）銅連鑄連軋機(jī)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1緒論 課題的來(lái)源和背景中國(guó)銅加工工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展的推動(dòng)下，特別是“”期間發(fā)展迅速，已成為世界上重要的銅材生產(chǎn)、消費(fèi)和國(guó)際貿(mào)易大國(guó)，產(chǎn)量已連續(xù)四年居世界第一位，銅加工的品種不斷增加、產(chǎn)品質(zhì)量逐步提高、技術(shù)創(chuàng)新活躍、國(guó)產(chǎn)銅加工技術(shù)裝備正在發(fā)揮重要作用，現(xiàn)代銅加工工業(yè)體系已初步建立，但是中國(guó)銅加工工業(yè)大而不強(qiáng)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不夠先進(jìn)、企業(yè)規(guī)模不大、技術(shù)水平和裝備先進(jìn)與落后并存等弊端急待改變。中國(guó)銅加工工業(yè)所面臨的最大問(wèn)題是中國(guó)銅資源短缺、銅價(jià)不斷推高，對(duì)此中國(guó)銅加工工業(yè)將不斷通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、發(fā)展短流程、節(jié)能、減排、自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)工藝，特別是發(fā)展利用再生銅資源直接生產(chǎn)銅加工材技術(shù)，以確保中國(guó)銅加工工業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展[1]。以液壓技術(shù)應(yīng)用為基礎(chǔ)的銅連鑄連扎機(jī)的發(fā)展給中國(guó)銅加工工業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展帶來(lái)了曙光，也成為以后銅加工工業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要方向。其結(jié)構(gòu)主要是由立式熔化爐、保溫爐、澆鑄流槽、軋機(jī)、和繞桿機(jī)等部分組成（）。 連鑄連扎整體外觀草圖1—立式熔化爐； 2—熔化爐加料裝置；3—保溫爐； 4—澆鑄流槽；5—中間包；6—剪切機(jī)及切頭處理器；7—軋機(jī)；8—冷卻清洗管；9—繞桿機(jī)本人在邵陽(yáng)維克液壓有限公司畢業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)候，發(fā)現(xiàn)公司生產(chǎn)此類(lèi)銅連鑄連軋機(jī)。在此選取這個(gè)項(xiàng)目作自己的畢業(yè)課題，對(duì)銅連鑄連軋機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，同時(shí)也是對(duì)自己這大學(xué)期間所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行一次大的總結(jié)。 國(guó)內(nèi)外銅連鑄連軋的發(fā)展和研究20世紀(jì)80年代，隨著世界有色金屬冶煉鑄造技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)相繼引進(jìn)了多條銅連鑄連軋生產(chǎn)線。 目前，除少數(shù)生產(chǎn)線因管理和經(jīng)營(yíng)不善停產(chǎn)外，大部分都還在正常運(yùn)轉(zhuǎn)。連鑄連軋生產(chǎn)技術(shù)的引進(jìn)推動(dòng)了我國(guó)銅線桿生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)革新。但由于歷史局限性，這些生產(chǎn)線產(chǎn)能普遍偏低，另外，在引進(jìn)這些設(shè)備的同時(shí)，沒(méi)有配套引進(jìn)過(guò)程檢測(cè)技術(shù)，致使生產(chǎn)的銅桿在性能、質(zhì)量上波動(dòng)較大?？偟膩?lái)說(shuō)，這些生產(chǎn)線鑄坯規(guī)格普遍偏小，總變形率小，致使產(chǎn)能上不去，能耗降不下來(lái)，產(chǎn)品質(zhì)量也欠佳。 近年來(lái)，借著資產(chǎn)重組和異地搬遷的機(jī)會(huì)，這些生產(chǎn)線都得到了不同程度的改進(jìn)和完善。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，我國(guó)電線電纜行業(yè)迅速發(fā)展，銅線桿的需求急劇增長(zhǎng)。據(jù)中國(guó)有色金屬工業(yè)信息中心統(tǒng)計(jì)，1999年，我國(guó)圓銅桿的實(shí)際產(chǎn)量?jī)H為40萬(wàn)噸，而消費(fèi)量為65萬(wàn)噸左右，缺口大部分從國(guó)外進(jìn)口。另外隨著電磁線、通訊電纜及其他特種用途電線電纜的迅速發(fā)展，多線多模高速拉絲機(jī)的出現(xiàn)，對(duì)銅桿的要求越來(lái)越高。小規(guī)格鑄坯生產(chǎn)的銅桿越來(lái)越不能滿足要求。于是在20世紀(jì)末，我國(guó)又先后引進(jìn)或搬遷改造了多條連鑄連軋生產(chǎn)線。 目前，我國(guó)銅桿的總加工能力已有280萬(wàn)～300萬(wàn)噸，是需求量的3倍左右。對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)線來(lái)講，提高設(shè)備的使用率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本是在競(jìng)爭(zhēng)中取得有利地位的根本保證。 國(guó)產(chǎn)連鑄連軋生產(chǎn)裝備自20世紀(jì)80年代我國(guó)建成自行設(shè)計(jì)、制造的第一條銅線桿連鑄連軋生產(chǎn)線以來(lái)，至今已有10余條年產(chǎn)幾萬(wàn)噸級(jí)的國(guó)產(chǎn)銅連鑄連軋生產(chǎn)線投放市場(chǎng)。這些生產(chǎn)線設(shè)備投資較低，生產(chǎn)成本也大大降低。但由于行業(yè)的開(kāi)發(fā)能力、技術(shù)設(shè)計(jì)力量還很薄弱，應(yīng)用高新技術(shù)、在線檢測(cè)手段也比較缺乏，設(shè)備制造的內(nèi)在精度和外部質(zhì)量與先進(jìn)國(guó)家的技術(shù)水平還有相當(dāng)差距。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）豎爐的制造和控制還不成熟，生產(chǎn)線多配套反射爐，各爐次成本和氧含量不均勻，即使是同一爐次，也很難保證成分和氧含量始終均一，連鑄連軋工藝的質(zhì)量穩(wěn)定、性能均一和節(jié)能等特點(diǎn)很難得到充分體現(xiàn)；（2）缺乏在線質(zhì)量檢測(cè)與控制的裝備和手段；（3）計(jì)算機(jī)過(guò)程監(jiān)控技術(shù)還不完善；（4）缺少完備的輔助設(shè)備，再加上設(shè)備制造精度低，可靠性差； 與引進(jìn)生產(chǎn)線相比，目前國(guó)產(chǎn)生產(chǎn)線產(chǎn)品質(zhì)量普遍偏低，主要面向低端市場(chǎng)。面對(duì)銅線桿后續(xù)加工對(duì)銅桿質(zhì)量要求的不斷提高，國(guó)外技術(shù)的不斷進(jìn)步，國(guó)內(nèi)同行只有抓緊研制，迎頭趕上，才能在未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)。 銅桿連鑄連軋的發(fā)展隨著電氣方面的不斷發(fā)展，對(duì)銅導(dǎo)線的質(zhì)量要求越來(lái)越高，為了獲得優(yōu)質(zhì)的光亮銅桿，國(guó)內(nèi)外設(shè)備制造廠家和銅線桿生產(chǎn)廠家均在生產(chǎn)工藝、裝機(jī)水平、質(zhì)量檢測(cè)和管理方面作了大量工作，如增設(shè)自動(dòng)化裝置，提高對(duì)工藝過(guò)程的監(jiān)控，改進(jìn)設(shè)備并采用電腦管理，以提高質(zhì)量，降低成本。另外，鑄機(jī)鋼帶采用雙向張緊裝置，提高鋼帶使用壽命。CONTIROD生產(chǎn)線液位自動(dòng)控制采用更先進(jìn)的EMLI電磁傳感器，比傳統(tǒng)的光學(xué)傳感器更精確可靠；軋機(jī)分粗、中、精三組，中軋與精軋間設(shè)光電控制活套，實(shí)現(xiàn)無(wú)張力軋制，中軋與精軋間設(shè)冷卻管，降低精軋溫度，改善拉絲加工性能。 市場(chǎng)在發(fā)展，隨著市場(chǎng)需求的增大，對(duì)銅桿質(zhì)量要求的提高，以及全球電線電纜行業(yè)規(guī)?；⒔?jīng)濟(jì)化生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)，連鑄連軋法在我國(guó)銅桿生產(chǎn)中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣[2]。 對(duì)成型機(jī)工況進(jìn)行分析由鑄機(jī)生產(chǎn)出來(lái)的高溫?zé)o缺陷坯，無(wú)需清理和再加（但需經(jīng)過(guò)短時(shí)間均熱和保溫處理）而直接軋制成材，這樣把“鑄”和“軋”直接連成一條生產(chǎn)線的工藝流程。在對(duì)產(chǎn)品成型機(jī)床進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先對(duì)其具體的工況進(jìn)行分析，要特別注意其工況是否有特殊要求。在充分了解工況后再進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。 對(duì)連鑄連軋機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程和液壓靜力學(xué)分析只有要對(duì)機(jī)床在實(shí)際的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作和軌跡，工作時(shí)候液壓缸運(yùn)動(dòng)的各個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析后才能確定其動(dòng)力的大小。 對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，要求液體系統(tǒng)有較高的傳動(dòng)效率，使其能量損失最小。2 連鑄連軋液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的性能與技術(shù)要求技術(shù)要求：能實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的快速進(jìn)給、快速退回等動(dòng)作；操作簡(jiǎn)單維修方便。運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)協(xié)調(diào)，能滿足動(dòng)力要求，保證工作精度。滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，滿足強(qiáng)度、剛度、耐磨加工工和經(jīng)濟(jì)性要求。主要參數(shù)：鑄機(jī)過(guò)程實(shí)現(xiàn)部分：一、澆包傾翻部分(1) 澆包傾翻液壓缸的行程為800m(2) 快進(jìn)行程L1=600mm；工進(jìn)行程L2=200mm(3) 。；加速時(shí)間(4) 澆包與銅水的質(zhì)量M=5000kg，空的澆包質(zhì)量m=500kg；澆包傾斜600可以將其中的銅熔水全部倒出。二、澆包閘門(mén)部分(1) 閘門(mén)液壓缸的行程為1000mm(2) 快進(jìn)行程L1=500mm，工進(jìn)行程L２＝500mm(3) 快進(jìn)的速度為2m/min 工進(jìn)的速度為2m/min(4) 閘門(mén)的質(zhì)量M為200kg，閥門(mén)的尺寸是1000mm1000mm三、保溫爐閘門(mén)部分(1) 本油缸的行程為500mm(2) 快進(jìn)行L1=400mm；工進(jìn)行程L2=100mm(3) 閘門(mén)的質(zhì)量m=50kg，保溫爐的傾斜角是300；保溫爐最多可以裝M銅=5000kg銅溶液(4) 加速；。四、鑄機(jī)張緊部分(1) 本油缸的行程為170mm(2) 快進(jìn)行L1=120mm；工進(jìn)行程L2=50mm(3) 壓板的質(zhì)量m=200kg，銅鑄成型壓緊力需100KN150KN(4) 加速；。軋機(jī)部分：(1) 軋機(jī)導(dǎo)輥液壓缸行程80(2) 軋機(jī)導(dǎo)輥液壓缸最大速度100(3) 下導(dǎo)輥的總重力為G=19000N(4) 加速、減速時(shí)間快進(jìn)速度為100mm/s,快退速度為100mm/s 總體方案設(shè)計(jì)軋機(jī)總體設(shè)計(jì)方案包括：工藝方案，主要參數(shù)，閥臺(tái)總體布局、液壓系統(tǒng)和主要的結(jié)構(gòu)草圖，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及性能的驗(yàn)算；液壓系統(tǒng)：擬實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，快退和行程的控制和過(guò)載等功能；機(jī)床總體擬采用立式布局（），由電機(jī)為動(dòng)力源，帶動(dòng)液壓泵提供壓力，由液壓缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、快退等功能。 軋機(jī)閥臺(tái)總體布局圖3銅連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)：本油缸的行程為800mm，加速；。快進(jìn)行程L1=600mm；工進(jìn)行程L2=200mm；澆包與銅水的質(zhì)量M=5000kg，空的澆包質(zhì)量m=500kg；澆包傾斜600可以將其中的銅熔水全部倒出。根據(jù)澆包傾倒及回復(fù)原位的動(dòng)作，分析其循環(huán)順序：快進(jìn)→工進(jìn)→快退→原位停止的動(dòng)作循環(huán)。從靜止到啟動(dòng)時(shí)間很短，在活塞桿的推動(dòng)下，澆包裝置下面的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)受到摩擦，在通常的情況下。由于在整個(gè)過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)受得壓力是變化的，為了設(shè)計(jì)出安全可用的液壓缸，那么在計(jì)算的時(shí)候，我們將壓力取最大值，則FN==（N）（N） （N）而慣性力5000（N） 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中也有一定的機(jī)械影響，效率不可能完全轉(zhuǎn)化，并設(shè)液壓缸的機(jī)械效率ηm=，則液壓缸在各工作階段的總機(jī)械負(fù)載可以算出 液壓缸各運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載運(yùn)動(dòng)階段計(jì)算公式總機(jī)械負(fù)載F/N啟動(dòng)F啟=Ffs/ηm10316加速 F加＝（Ffd +Fm）/ηm6474快進(jìn)F快＝Ffd/ηm5158工進(jìn)F工＝Ffd /ηm5158快退F退＝Ffd /ηm5158根據(jù)負(fù)載計(jì)算結(jié)果和已知的各階段的速度，可繪出負(fù)載圖（FL）和速度圖（VL），見(jiàn)圖a，b。橫坐標(biāo)以上為液壓缸活塞前進(jìn)時(shí)的曲線，以下為液壓缸活塞退回時(shí)的曲線 負(fù)載速度圖 (a) 負(fù)載圖 (b)速度圖初選液壓缸的工作壓力參考其他液壓閘門(mén)，初選液壓缸的工作壓力為p=2106pa①液壓缸有效工作面積A1= = =103 （m2）液壓缸的直徑DD= = =(m)按液壓缸內(nèi)徑系列（GB/T23481993）,取標(biāo)準(zhǔn)值D=100mm=10cm。根據(jù)快進(jìn)與快退的速度相等，查表取活塞桿直徑標(biāo)準(zhǔn)值d==8cm。②缸徑、桿徑取標(biāo)準(zhǔn)值后的有效工作面積無(wú)桿腔有效面積 A1= D2 =（cm2）活塞桿面積 A3= ｄ２＝＝(cm2）有桿腔面積 A2= A1A3=＝（cm2）①液壓缸缸筒長(zhǎng)度L液壓缸的缸筒長(zhǎng)度L由最大工作行程長(zhǎng)度決定，鋼筒的長(zhǎng)度一般最好不超過(guò)其內(nèi)徑的20倍，故經(jīng)過(guò)綜合考慮后取L=1800mm。②最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H ()由式()可得 (mm)因此這里可以將最小導(dǎo)向長(zhǎng)度適當(dāng)增大一些，最終取H=150mm。③活塞的寬度B一般活塞的寬度B=(~)D，所以B===80mm；導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度A，在D80mm時(shí)取A=(~)d==48mm。隔套C=(A+B)=(48+80)= 86mm。④活塞桿的長(zhǎng)度活塞桿的長(zhǎng)度應(yīng)大于最大工作行程、活塞的寬度、缸頭、缸蓋及隔套C的長(zhǎng)度之和。所以計(jì)算如下： （）但是為了使其能夠工作，必須和壓板連接，所以還應(yīng)支出一部分。考慮到實(shí)際工作環(huán)境和連接的需要，取這部分支出長(zhǎng)度為10mm，所以活塞桿的總長(zhǎng)=1086+10=1186mm。（1）活塞桿強(qiáng)度驗(yàn)算在液壓缸處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，本系統(tǒng)液壓缸可按下式進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算： ()式中 —活塞桿外徑；—液壓缸最大推力(或拉力)；—活塞桿材料的許用應(yīng)力；=，其中為材料的屈服極限，這里取，n為安全系數(shù)，通常取。由式 ()可得 因?yàn)榛钊麠U直徑，所以活塞桿強(qiáng)度滿足要求。 液壓缸固定螺栓的校核計(jì)算液壓缸固定螺栓直徑在工作過(guò)程中同時(shí)受拉應(yīng)力和偶轉(zhuǎn)應(yīng)力，可按下式進(jìn)行校核： ()式中 —螺栓直徑；—固定螺栓個(gè)數(shù)；—螺栓擰緊系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》取=；—螺栓材料的許用應(yīng)力；=，其中為材料的屈服極限， 為安全系數(shù)，通常取，這里取。由式()可得可得 所以取