【正文】 避免鐵水飛濺到設備上，推進部分需快速反向運動，帶動鉆進部分退出鐵口。即開鐵口機從停放位置到爐口，打開鐵口再回到停放位置，整個過程不需人工干預，液壓巖機自動旋轉、推進，打開鐵口后自動停沖、停鉆，反退、最后開鐵口機轉臂自動快速回到初始位置。為了保持開口機旋轉動作的平衡性，在進、回油路上采用疊加式節(jié)流閥控制。采用三位四通換向閥實現(xiàn)其運動的換向。閥的中位機能的選擇對保證系統(tǒng)工作性能有很大作用，能保證開鐵口時,活塞桿不縮回,直到開鐵口機順利打開出鐵口，此處選擇“Y”型中位機能，使換向閥處于中位時油液完全流回油箱，不對疊加式疊加式液控單向閥產(chǎn)生推力。從而可以繪制出此液壓缸的裝配圖，如附圖所示。本系統(tǒng)液壓缸可按下式進行強度驗算： ()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力；=，其中為材料的屈服極限，這里取，為安全系數(shù)，通常取。 ()式中 ———液壓缸最大工作壓力(Mpa)； ———缸筒內徑(m)； ———缸筒材料的許用應力；=，為材料抗拉強度，本液壓缸的材料選用45鋼，45鋼的=600，n為安全系數(shù)，一般取n=5，所以=600/5=120Mpa。⑤缸筒的連接方式缸筒與缸底采用焊接的方式進行連接，而缸筒與缸蓋本處采用螺栓進行連接。④緩沖裝置緩沖裝置防止和減少液壓缸活塞及活塞桿等運動部件在運動時對缸底或端蓋的沖擊，在它們行程終端實現(xiàn)速度的遞減，直至為零。 活塞與活塞桿之間采用間隙密封，配合之間的密封為固定密封，采用O型圈密封，密封槽開在活塞桿上。耐磨鑄鐵的導向套，用耐摩材料做，前端蓋用碳素鋼制成，這樣摩擦阻力小，使用壽命長，導向環(huán)的溝槽容易加工，磨損后更換也比較方便?；钊捎媚湍ヨT鐵，活塞外徑對內孔的徑向跳動公差值按7級精度選取，端面對內孔軸線垂直公差值按7級精度選取，外徑的圓柱度公差值按10級精度選取。④活塞桿的長度活塞桿的長度應大于最大工作行程、活塞的寬度、缸頭、缸蓋及隔套C的長度之和。對于一般的液壓缸，當液壓缸的最大行程為L，缸筒直徑為D時，最小導向長度可由下式計算。 液壓缸工作面積的計算①液壓缸有效工作面積(㎡)液壓缸內徑=(m) 所以，查《機械設計手冊—液壓分冊》按冶金設備用UY型液壓缸系列（GB/T 23481993),選UYWE2012596025取標準值D=，活塞桿直徑d=。 =160 =160 、所示液壓缸的速度與時間工況圖、。 ()式中 ———沖擊頻率(HZ)； ———由釬桿到炮泥的傳遞系數(shù)，； ———鉆頭直徑(cm)，8cm； ———釬頭換算系數(shù)，查《礦山機械手冊》取=； ———破碎單位體積炮泥所需能量(J)，查《礦山機械手冊》取=60J。 =(m)由式()可得 ()由式()可得 =(KN)由式()得 =(KN)③開鐵口機恒速階段的負載 ===(KN)④減速制動階段的負載其大小可由以下公式計算: ===)⑤開鐵口機工進階段的負載 ()=+=(KN)⑥開鐵口機快退階段的負載==(KN)將以上計算的數(shù)據(jù)列于表格()。 開鐵口機回轉部分示意圖 。的角度，旋轉時間12～14s，且開鐵口機的鉆進方向與鐵口軸線的傾斜角度為10176。采用三位換向閥，此時推進部分處于中位，就能滿足這些要求，同時推進部分有前進和后退運動，要求液壓馬達有正反轉運動，所以采用三位四通換向閥來控制。由式()得 由于，所以所選液壓馬達滿足要求。 快退時液壓馬達轉速的計算由式()可得 式中 ———快退時鉆頭的反退速度,即鏈輪的反退速度。 工作載荷力矩的計算 ()式中 ———開鐵口時液壓馬達的工作載荷； ———液壓馬達總的機械效率,查《機械設計手冊液壓分冊》及根據(jù)工廠經(jīng)驗取； ———鏈輪半徑(),可根據(jù)開鐵口機進給部分的機械設計計算其值。 開鐵口時，～,反退速度為1m/s，工作周期16～18mm。本課題只做了推進部分和回轉部分的液壓控制系統(tǒng)設計，分別設計各支路液壓控制系統(tǒng)方案。沖擊部分的沖擊頻率40～50HZ，而沖擊能量為250～300J。2 .本課題的總體設計方案 設計要求 本液壓開鐵口機適合爐口深度為2500mm左右的現(xiàn)代高爐，開鐵口機的鉆進方向與鐵口軸線的傾斜角度為10176。 全液壓開鐵口機 與風動開鐵口機相比較,液壓鑿巖機鉆削、沖打能量大,工作可靠,結構緊湊輕便,可省去專用空壓機,液壓開鐵口機可以和液壓泥炮共用一個液壓泵站,節(jié)省投資,特別是由于鉆削和沖打的能量大,開孔速度明顯加快,可大大減少鉆桿和鉆頭的消耗。其立臂回轉、鉆削、行走為全電動，開鐵口角度手工調整，主臂受力不強，大高爐使用不合適；另外盧森堡PW公司PW型開鐵口機與德國DDS型結構及原理幾乎相伺，采用的同是液壓轉臂氣動開口機、氣動行走馬達，優(yōu)越性在于其小結整個機身矮小受力性強結構緊湊，功能齊備。 日本岡崎工業(yè)株式會社—框架式框架式開鐵口機：該開鐵口機主機旋轉點設在高爐框架立柱上，整套機構為全氣動式；德國DDS公司—立柱高架式開鐵口機：該開鐵口機有一龐大立柱，轉臂以此為軸轉動。具有功率大、效率高、消耗低、故障少、帶逆打、安全環(huán)保等特點。4)20世紀末，DDS公司與PW公司重組，組建為TMT公司。 1)20世紀80年代末期，國內引進DDS公司第一代開口機(CHQ1000)用于湘鋼3BF，采用矮柱雙軌式，在同一行走梁上并排掛兩臺開口機，集沖鉆為一體，廣泛應用于國內1000m3以下高爐。開鐵口機從回轉開始工作到工作結束回到停放位置，均采用液壓全自動控制，不需人工干預，提高了開孔能力和開孔速度，適應了現(xiàn)代化大型高爐的要求。本課題研究的是全液壓開鐵口機的液壓系統(tǒng)設計，該控制系統(tǒng)利用液壓控制靈活、迅速的優(yōu)勢，一改以往人工操縱換向為液壓系統(tǒng)識別自動控制換向。 隨著高爐的大型化和現(xiàn)代化的進程，對開鐵口機的要求也在不斷的提高，特別是近年來，我國一批大型高爐開始引進消化吸收國外先進技術，使我國高爐爐前設備的硬件水平進入一個新的階段。此外，該機還根據(jù)國外開口工藝增設了逆打裝置，1999年10月三峽工業(yè)設計研究院將其國產(chǎn)化，并迅速在國內1000m3以上至2000m3以下高爐推廣。它集旋轉、振打、逆打、吹掃為一體，鉆桿、鉆頭、水霧化為一體，整機各部位結構緊湊，克服了其它機型在加大沖擊功，加大扭矩情況下易松動的問題。這一新技術的應用使國內爐前操作水平、管理水平都將有一個新的提高。大臂轉動是電機變速后帶動回轉，因其為全電動，電機使用壽命不長，近年來在使用中已逐步改為電動轉臂、氣動鉆削、氣動前進后退。因為液壓工作壓力高、可壓縮性小、運行平穩(wěn)、功率大、可較好地防止鉆削過程中轉臂的后移，能夠保證整機的穩(wěn)定性、準確性。另外,目前國內絕大多數(shù)高爐均已采用全液壓矮身泥炮堵塞出鐵口,選用全液壓開鐵口機可以和泥炮共用液壓泵站,因此,全液壓開鐵口機必將成為其他各種開鐵口機的替代產(chǎn)品。打鐵口時，鉆頭直徑60～80mm，轉速范圍0～300r/min，～,反退速度為1m/s。轉釬部分由液壓馬達提供動力，驅動鉆桿旋轉運動；沖擊部分通過液壓缸提供動力，活塞桿正反運動，高頻率地沖擊鉆桿尾部；推進部分也由一個送進液壓馬達通過鏈條為鉆桿提供一個鉆進的推進力；回轉部分液壓缸活塞桿的伸縮驅動，使回轉臂實現(xiàn)回轉運動，以使整機轉到工作位置或停機位置。最后再對整個系統(tǒng)進行各方面的校核和驗算。據(jù)此可進行下面推進部分液壓系統(tǒng)的設計。由式()可得 開鐵口時所需驅動力矩的計算 由以上的計算結果可計算出開鐵口的驅動力： 液壓馬達的選擇 工進時液壓馬達轉速的計算其工進時液壓馬達的轉速可由下式進行計算： ()由式()得 式中 ———工進時鉆頭的推進速度,即鏈輪的速度,為。 液壓馬達工作壓力的計算其實際工作壓力可由下式進行計算： ()式中 ———液壓馬達的載荷轉矩；———液壓馬達每轉排量()； ———液壓馬達的機械效率，此處取。換向方式確定:雖然推進部分的運動只有進給和快退,但在開鐵口機旋轉時，此部分不能運動，否則將出現(xiàn)事故。 推進部分液壓系統(tǒng)原理圖1,2濾油器；3液壓泵；4溢流閥；5單向閥；6三位四通電液換向閥；7疊加式節(jié)流閥；8液壓馬達 回轉部分從停放位置到工作位置需旋轉105176。 回轉部分各參數(shù)計算 參數(shù)的計算由回轉部分的機械設計知,經(jīng)機械設計工藝布置后知mm,=3200mm。一般機械=~；本系統(tǒng)各取1s,回轉機械一般取=2~10(),取=~ m/； ———回轉運動部件對機身回轉軸的轉動慣量()；而 () ———回轉半徑(m)，可由下式進行估算。鐵口的深度為2500mm，開鐵口機工作時，鉆頭與鐵口水平軸線的傾斜角度為，鉆頭的鉆進速度可由下式計算。啟動和加速階段 =80(mm)恒速階段 =800(mm)減速和制動階段 =80(mm)進一步可計算出液壓缸在進給階段的速度大小。根據(jù)《機械設計手冊液壓分冊》中的液壓傳動設計部分初選背壓=。如果導向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設計時必須保留有一最小導向長度。為保證最小導向長度，過分增大A和B都是不適宜的，必要