【正文】 18 液壓缸工作面積的計(jì)算 18 液壓缸尺寸的計(jì)算 19 液壓缸強(qiáng)度校核 20 液壓缸聯(lián)接方式及材料選擇 20 缸筒壁厚和外徑計(jì)算 21 活塞桿強(qiáng)度驗(yàn)算 22 液壓缸固定螺栓的校核計(jì)算 23 液壓缸工作壓力、流量和功率的計(jì)算 24 液壓缸工作壓力的計(jì)算 24 液壓缸輸入流量的計(jì)算 24 液壓缸輸入功率的計(jì)算 25 液壓系統(tǒng)圖的擬定 255 總液壓系統(tǒng)圖的確定 26 總液壓系統(tǒng)的分析 27 液壓回路的選擇 27 總液壓系統(tǒng)原理圖的確定 27 總液壓控制系統(tǒng)組成及控制原理 30 總液壓系統(tǒng)控制下的自動(dòng)作業(yè)過(guò)程 31 總液壓系統(tǒng)鉆孔前的控制過(guò)程 31 總液壓系統(tǒng)在鐵口鉆穿后的控制過(guò)程 316 液壓元件的選擇及輔助裝置的確定 32 液壓泵的選擇 33 閥類元件的選擇 34 液壓閥的選取原則 34 液壓閥的選擇 35 液壓輔件的確定 36 油箱容積的確定 37 油管尺寸的確定 37 38 39 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率的計(jì)算 40 液壓系統(tǒng)的散熱功率的計(jì)算 417 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 42 系統(tǒng)壓力損失的驗(yàn)算 43 快進(jìn)時(shí)壓力損失的驗(yàn)算 43 工進(jìn)時(shí)壓力損失的驗(yàn) 46 快退時(shí)壓力損失的驗(yàn)算 47 總壓力損失的確定 50 閥及壓力繼電器調(diào)整壓力的確定 51結(jié) 論 51致 謝 52參考文獻(xiàn) 531緒論 開鐵口機(jī)是高爐出鐵時(shí)打開鐵口的重要機(jī)械，它的可靠性和使用性能直接關(guān)系到高爐的生產(chǎn)效率。2005年1月，三峽工業(yè)設(shè)計(jì)研究院組織專班成立項(xiàng)目組，走科研與生產(chǎn)結(jié)合道路，用了近半年時(shí)間對(duì)使用CHY4000A型全液壓開口機(jī)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀察、跟蹤、了解，對(duì)泥炮、鐵口、鉆頭、鉆桿、開口機(jī)給進(jìn)機(jī)構(gòu)以及風(fēng)壓、水壓、油壓等進(jìn)行了反復(fù)研究、解剖、試驗(yàn)、分析，終于在2006年逐一解決了以上六個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題，并研究開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)CHY4000A型全液壓開口機(jī)，該機(jī)主要針對(duì)2000m3以上高爐的爐前開鐵口作業(yè)。開鐵口機(jī)、行走馬達(dá)為全氣動(dòng)式；美國(guó)喬伊公司生產(chǎn)的開鐵口機(jī)是一種全電動(dòng)開鐵口機(jī)：該開鐵口機(jī)打開鐵口后能自動(dòng)退回原位，具有電動(dòng)進(jìn)給、電動(dòng)鉆削、無(wú)沖擊振打功能。與氣動(dòng)式開鐵口機(jī)相比,全液壓開鐵口機(jī)鉆削開口的工作油壓是風(fēng)動(dòng)開鐵口機(jī)風(fēng)壓的20~30倍,故鉆削、沖打能量大,工作可靠,結(jié)構(gòu)緊湊輕便,可省去專用空壓機(jī),節(jié)省投資；與電動(dòng)開鐵口機(jī)相比較,開口速度明顯加快,開出的孔道平直光滑。而本機(jī)的液壓系統(tǒng)主要包括沖擊部分、轉(zhuǎn)釬部分、推進(jìn)部分和回轉(zhuǎn)部分共四部分的液壓控制系統(tǒng)。鏈條帶動(dòng)的小車及鑿巖機(jī)總重量約1500kg，鏈條節(jié)距p=,齒數(shù)z=17。額定壓力16Mpa,轉(zhuǎn)速10~200r/min，額定轉(zhuǎn)矩1815，機(jī)械效率。繼而可以初步繪出推進(jìn)部分的液壓系統(tǒng)原理圖。所以由式()可得 =(KN)②開鐵口機(jī)快進(jìn)階段的負(fù)載 ()式中 ———?jiǎng)幽Σ磷枇?，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓分冊(cè)》及根據(jù)工廠經(jīng)驗(yàn)取其摩擦系數(shù)為=；———開鐵口機(jī)慣性力，其大小可按下式計(jì)算 ()———回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件總慣性力矩； ———起動(dòng)或制動(dòng)過(guò)程中角速度增量()； ———起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間(s)。(s)再根據(jù)液壓缸活塞桿行程960mm，可大致計(jì)算出液壓活塞桿在每個(gè)工作階段的行程。②最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H。所以考慮實(shí)際工作環(huán)境和連接的需要，=960+700+82=1742mm。②活塞的密封活塞與缸筒之間采用組合密封裝置，提高密封性能，降低摩擦阻力無(wú)爬行現(xiàn)象；具有耐摩，安裝溝槽簡(jiǎn)單，裝拆方便。緩沖過(guò)程中避免出現(xiàn)壓力脈沖及過(guò)高的緩沖腔壓力峰值，使壓力的變化為漸變過(guò)程。②缸筒外徑缸筒壁厚確定后，由下式可計(jì)算出缸筒外徑： 查表取其標(biāo)準(zhǔn)值。液壓缸在工作循環(huán)各階段的工作壓力如下：快進(jìn)階段 恒速階段 工進(jìn)階段 =(Mpa)快退階段 =(Mpa) 液壓缸輸入流量的計(jì)算快進(jìn)快退速度均為v=；工進(jìn)速度v=0m/s；則液壓缸各階段的輸入流量如下：快進(jìn)階段 快退階段 （m3/s） 液壓缸輸入功率的計(jì)算液壓缸在各階段的輸入功率如下：快進(jìn)階段 =(KW)快退階段 =(KW) 液壓系統(tǒng)圖的擬定 確定執(zhí)行元件的類型:根據(jù)這部分系統(tǒng)的特點(diǎn)和快進(jìn)快退速度相同，所以可選用無(wú)桿腔面積等于兩倍的有桿腔面積的液壓缸。②回轉(zhuǎn)部分液壓缸回路 由開鐵口機(jī)回轉(zhuǎn)部分運(yùn)動(dòng)過(guò)程知，該部分要求實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、快退、停止動(dòng)作。打完鐵口，推進(jìn)馬達(dá)需反轉(zhuǎn)，迅速將鉆進(jìn)部分帶出鐵口，然后推進(jìn)部分也停止工作，回轉(zhuǎn)快速縮回，帶動(dòng)開鐵口機(jī)回到停放位置。經(jīng)過(guò)上面的分析，便可擬定出本開鐵口機(jī)完整的液壓系統(tǒng)原理圖,，同時(shí)列出電液鐵和行程開關(guān)、換向閥的動(dòng)作順序表()。1YA通電，電液溢流閥不卸荷，開鐵口機(jī)旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)爐口，使2YA斷電，4YA通電；推進(jìn)馬達(dá)帶動(dòng)鉆進(jìn)部分運(yùn)動(dòng)接近爐口，讓4YA繼續(xù)通電。當(dāng)鐵口被鉆穿時(shí)由于推進(jìn)負(fù)載在穿孔的瞬間突然降低至接近于零，推進(jìn)速度突然大幅度升高，節(jié)流閥的出口壓力在瞬間升高，當(dāng)油液壓力達(dá)到調(diào)定值，壓力繼電器14動(dòng)作，4YA斷電，5YA通電，換向閥9換向，鉆進(jìn)部分在馬達(dá)的帶動(dòng)下開始回退。 =+4=(Mpa)式中 ———各個(gè)閥的壓力損失之和。若取油路的壓力損失=，液壓泵的總效率=，則電動(dòng)機(jī)的功率為 (KW)查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品選用Y2280S4型異步電動(dòng)機(jī)，額定功率75KW，轉(zhuǎn)速為1480r/min，%。④三位四通電液換向閥的選擇 ，該部分系統(tǒng)的工作壓力為15Mpa，查表選取型號(hào)為4WEH16的三位四通電液換向閥，最大流量300L/min，最高使用壓力35Mpa。③主系統(tǒng)部分共用油管內(nèi)徑的確定推進(jìn)部分和轉(zhuǎn)釬部分的系統(tǒng)同時(shí)工作時(shí)，(L/min)，取=，所以由式()得 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓分冊(cè)》,可按標(biāo)準(zhǔn)選取外徑d=50，公稱壓力的無(wú)縫鋼管。計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 式中 ： ———液壓系統(tǒng)的總輸入功率W； ———輸出的有效功率W。查表取油溫，環(huán)境溫度為。由式()得： =(Mpa)所以推進(jìn)部分系統(tǒng)控制元件的壓力損失為： (MPa)2)回轉(zhuǎn)部分系統(tǒng)控制元件的壓力損失閥10是三位四通電液換向閥，300L/min。進(jìn)油路由式()得： =(Mpa)，140L/min， L/min。 通過(guò)對(duì)本液壓開鐵口機(jī)液壓系統(tǒng)的整體分析設(shè)計(jì)，可以得出以下結(jié)論：，能快速打開快干無(wú)水炮泥的鐵口，同時(shí)可減小泥炮打泥阻力。致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是在陳曉紅老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間陳老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)作風(fēng)、扎實(shí)勤勉的工作態(tài)度和誨人不倦的品質(zhì)，時(shí)刻激勵(lì)著我認(rèn)真完成畢業(yè)論文。在此也向在百忙之中抽出寶貴時(shí)間評(píng)審我論文的各位教師表示感謝。，本開鐵口機(jī)在液壓系統(tǒng)的控制自動(dòng)退讓，從而大大減小設(shè)備被鐵水飛濺的可能，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。進(jìn)油路由式()得： =(Mpa)回油路由式()得： =(Mpa)閥11是疊加式疊加式液控單向閥，300L/min。所以進(jìn)油路由式()得： =(Mpa)，140L/min。7 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 系統(tǒng)壓力損失的驗(yàn)算 快進(jìn)時(shí)壓力損失的驗(yàn)算①管路沿程壓力損失1)推進(jìn)部分的系統(tǒng)沿程損失 根據(jù)工藝布置估算該部分系統(tǒng)的進(jìn)油管長(zhǎng)度為3m，管徑為34mm，選用46?？鼓ヒ簤河?，工作溫度下的粘度，密度。因此液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率為： W 液壓系統(tǒng)的散熱功率的計(jì)算油箱用以儲(chǔ)存油液，以保證供給液壓系統(tǒng)充分的工作油液，同時(shí)還具有散熱，使?jié)B入油液中的空氣逸出以及使油液中的污染物沉淀等作用。應(yīng)用于間歇需要大流量的系統(tǒng)中，達(dá)到節(jié)約能量、減少投資的目的。⑤疊加式節(jié)流閥的選擇，查表根據(jù)工作壓力選取其型號(hào)為Z2FS16。溢流閥按液壓泵的最大流量選?。贿x擇節(jié)流閥時(shí)，應(yīng)考慮最小穩(wěn)定流量要滿足本系統(tǒng)該部分最低穩(wěn)定速度的要求。同時(shí)液壓缸采用差動(dòng)連接，活塞桿面積約等于有桿腔有效面積，故在速度相同的情況下，快退需要的流量等于快進(jìn)所需的流量。②轉(zhuǎn)臂自動(dòng)快速退讓。開鐵口機(jī)回轉(zhuǎn)到停放位置，使3YA失電，開鐵口機(jī)停止運(yùn)動(dòng)。 總液壓控制系統(tǒng)組成及控制原理。在打開鐵口后，為了避免鐵水飛濺到設(shè)備上，推進(jìn)部分需快速反向運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)鉆進(jìn)部分退出鐵口。為了保持開口機(jī)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的平衡性，在進(jìn)、回油路上采用疊加式節(jié)流閥控制。閥的中位機(jī)能的選擇對(duì)保證系統(tǒng)工作性能有很大作用，能保證開鐵口時(shí),活塞桿不縮回,直到開鐵口機(jī)順利打開出鐵口，此處選擇“Y”型中位機(jī)能，使換向閥處于中位時(shí)油液完全流回油箱，不對(duì)疊加式疊加式液控單向閥產(chǎn)生推力。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，為安全系數(shù)，通常取。⑤缸筒的連接方式缸筒與缸底采用焊接的方式進(jìn)行連接，而缸筒與缸蓋本處采用螺栓進(jìn)行連接。 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?；钊捎媚湍ヨT鐵，活塞外徑對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)公差值按7級(jí)精度選取，端面對(duì)內(nèi)孔軸線垂直公差值按7級(jí)精度選取，外徑的圓柱度公差值按10級(jí)精度選取。對(duì)于一般的液壓缸，當(dāng)液壓缸的最大行程為L(zhǎng)，缸筒直徑為D時(shí)，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度可由下式計(jì)算。 =160 =160 、所示液壓缸的速度與時(shí)間工況圖、。 =(m)由式()可得 ()由式()可得 =(KN)由式()得 =(KN)③開鐵口機(jī)恒速階段的負(fù)載 ===(KN)④減速制動(dòng)階段的負(fù)載其大小可由以下公式計(jì)算: ===)⑤開鐵口機(jī)工進(jìn)階段的負(fù)載 ()=+=(KN)⑥開鐵口機(jī)快退階段的負(fù)載==(KN)將以上計(jì)算的數(shù)據(jù)列于表格()。的角度，旋轉(zhuǎn)時(shí)間12～14