【正文】 ，戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，液壓技術(shù)不斷應(yīng)用于各種自動(dòng)機(jī)及自動(dòng) 生產(chǎn)線。該系統(tǒng)的誕生與應(yīng)用提高了生產(chǎn)效率，方便了工人操作，調(diào)高了鋼廠自動(dòng)化水平。國(guó)內(nèi)的滑動(dòng)水口,有很多是從國(guó)外引進(jìn)的,并在逐步進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化。國(guó)外的油缸,可以長(zhǎng)期或很長(zhǎng)一段時(shí)間使用,無須維修。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)基本上用普通機(jī)床,完全由人力控制,加工公差由人為因素決定。電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng):利用電動(dòng)缸在鋼包上驅(qū)動(dòng),電源由吊車送下插頭和鋼包上電動(dòng)缸相接通即可驅(qū)動(dòng),寶鋼目前用此方法。美國(guó)弗洛康式:彈簧安裝在下水口周圍下滑板下面。冷卻機(jī)構(gòu):由風(fēng)冷管道組成,通過冷風(fēng)降低機(jī)構(gòu)的溫度,對(duì)彈簧進(jìn)行冷卻,防止變形。 滑動(dòng)水口的組成耐火材料部分以福州中鋼公司使用的GZHS50120為例,如圖1所示,由座磚、上水口座、上滑板、下滑板、下水口磚組成?；瑒?dòng)水口工藝已在全世界范圍內(nèi)得到普及,我國(guó)在鋼包上也基本上都安裝了滑動(dòng)水口。之后,瑞士研制成功了英特斯特普(INTERSTOP)和梅塔肯式(METACON)滑動(dòng)水口。從塞棒式控制鋼流開始,逐步發(fā)展到裝在包外的滑動(dòng)水口機(jī)構(gòu),從剛性機(jī)構(gòu)發(fā)展到穩(wěn)定的彈性機(jī)構(gòu),安全性大幅提高。（5）二次冷卻裝置：二次冷卻裝置的作用為；①通過噴水冷卻，加速鋼坯凝固；②通過夾輥和側(cè)導(dǎo)輥對(duì)帶液芯的鋼坯具有支撐和導(dǎo)向作用，防止并限制鋼坯發(fā)生鼓肚、變形和漏鋼事故 ；③對(duì)引錠桿具有支撐和導(dǎo)向作用。功能：具有實(shí)現(xiàn)多爐連澆、吹氬調(diào)節(jié)鋼水溫度、鋼 包加蓋保溫、鋼包傾翻等功能。完全凝固的直鑄坯由切割設(shè)備切成定尺寸，經(jīng)運(yùn)輸輥道進(jìn)去后續(xù)工序。[1] 連鑄工藝簡(jiǎn)介由煉鋼爐煉出的合格鋼水，經(jīng)過爐外精煉處理后，用鋼包運(yùn)送到澆鑄位置注入中間包，通過中間包注入強(qiáng)制水冷的銅模—結(jié)晶器內(nèi)。以后我國(guó)陸續(xù)從德國(guó)、意大利、日本、美國(guó)、奧地利等7個(gè)國(guó)家16家公司引進(jìn)過連鑄機(jī)，其中包括超低頭、大板坯和特殊鋼連鑄機(jī)（圓坯、方坯、板坯）。目前, 用現(xiàn)有的設(shè)備已能將全世界的鋼產(chǎn)量全部實(shí)現(xiàn)連鑄，設(shè)備制造業(yè)的主要活動(dòng)不再是生產(chǎn)新鑄機(jī), 而是改造現(xiàn)有設(shè)備、提高連鑄機(jī)的利用率。60年代出現(xiàn)了弧形連鑄機(jī), 至1960年末已有15個(gè)國(guó)家擁有連鑄設(shè)備31臺(tái), 年產(chǎn)能力130萬t。主要包括系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算以及液壓元件的選型、集成塊的設(shè)計(jì)、油箱的設(shè)計(jì)、泵站的設(shè)計(jì)等。該系統(tǒng)要使滑動(dòng)水口在一定負(fù)載下按給定速度打開與閉合，并能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)，以控制水口開度的大小，從而控制鋼水流下的速度，同時(shí)考慮到突然停電的情況，系統(tǒng)中設(shè)置了蓄能器，使系統(tǒng)在泵停止工作時(shí)，滑動(dòng)水口仍能開關(guān)兩到三次，從而防止鋼水在鋼包中冷卻凝固。70年代以石油危機(jī)為契機(jī), 世界上所有產(chǎn)業(yè)都力求節(jié)能。我國(guó)是研究和應(yīng)用連續(xù)鑄鋼技術(shù)較早的國(guó)家之一。目前,除極個(gè)別部件仍需從國(guó)外引進(jìn)外,國(guó)內(nèi)都可以設(shè)計(jì)和制造,并且國(guó)產(chǎn)連鑄機(jī)已經(jīng)進(jìn)人國(guó)際市場(chǎng)。結(jié)晶器是無底的，再注入鋼水之前，必須先裝上一個(gè)“活底”，它同時(shí)也起到引出鑄錠的作用，這個(gè)“活底”就成為引錠鏈。連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)所用的設(shè)備，實(shí)際上是包括在連續(xù)作業(yè)線上的一套機(jī)械設(shè)備。（2）中間包：中間包是鋼包和結(jié)晶器之間用來接收鋼水的過 渡裝置。 （6）拉坯矯直機(jī)：拉坯矯直機(jī)（拉矯機(jī)）用于對(duì)鑄坯的拉坯和矯直?，F(xiàn)在,國(guó)內(nèi)各大鋼廠越來越多地使用先進(jìn)的滑動(dòng)水口,但多數(shù)是進(jìn)口的,國(guó)產(chǎn)化程度還有待提高。1969年日本咼川百煉公司首先引進(jìn)了瑞士的梅塔肯式滑動(dòng)水口,而后開發(fā)了三菱梅塔肯式滑動(dòng)水口系列。但應(yīng)該承認(rèn),我國(guó)滑動(dòng)水口和世界水平還有一定距離。 滑動(dòng)水口的耐材部分配套機(jī)構(gòu)部分為把上述耐材部分固定安裝在鋼包底部,因而需要配套機(jī)構(gòu),。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu):由電動(dòng)缸或油缸組成。瑞士英特斯特普式:用4個(gè)帶彈簧的螺栓與開閉框架連接,壓緊滑板。電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)為國(guó)內(nèi)今后的發(fā)展方向,這是因?yàn)槲覈?guó)液壓密封件質(zhì)量不過關(guān),不能保證長(zhǎng)時(shí)間的安全使用。而國(guó)外大多采用先進(jìn)機(jī)床,加工公差由機(jī)床本身來控制。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的油缸,用不上幾爐,就得維修。目前,國(guó)內(nèi)水口生產(chǎn)己系列化,質(zhì)量不斷提高,可逐步代替進(jìn)口產(chǎn)品。在實(shí)際生產(chǎn)中，滑動(dòng)水口開度需經(jīng)常調(diào)整，動(dòng)作比較頻繁，如果壓力不足，水口無法打開或關(guān)閉，除無法澆鑄生產(chǎn)外，更嚴(yán)重的是，在澆鑄中因事故停澆時(shí)，大包水口若不能關(guān)閉，將使中間包溢鋼而燒毀設(shè)備，甚至?xí)斐扇松韨鍪鹿拾l(fā)生。本世紀(jì)60年代以后，液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速 發(fā)展。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成液壓系統(tǒng)由動(dòng)力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。它們的作用是根據(jù)需要無級(jí)調(diào)節(jié)液動(dòng)機(jī)的速度，并對(duì)液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)：(1)液壓傳動(dòng)可在運(yùn)行過程中進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，調(diào)速方便且調(diào)速范圍大；(2)在相同功率的情況下，液壓傳動(dòng)裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊；(3)液壓傳動(dòng)工作比較平穩(wěn)、反應(yīng)快、換向沖擊小，能快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁換向；(4)液壓傳動(dòng)的控制調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單，操作方便、省力，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。由前文敘述可知，滑動(dòng)水口為連鑄機(jī)的重要組成部件之一，本文要設(shè)計(jì)的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用來控制滑動(dòng)水口的開啟與關(guān)閉。 (2)控制方式及自動(dòng)化程度 該機(jī)器的工作方式為半自動(dòng)，既可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，必要時(shí)有可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。即: ()工作負(fù)載、摩擦負(fù)載、慣性負(fù)載由于開啟與關(guān)閉的時(shí)間較短，摩擦負(fù)載、慣性負(fù)載相對(duì)于工作負(fù)載較小，故忽略摩擦負(fù)載與慣性負(fù)載。液壓缸的主要尺寸一經(jīng)確定，即可根據(jù)液壓缸的速度和轉(zhuǎn)速確定其流量。[7] 選擇基本回路1. 調(diào)速回路確定目前，常用的調(diào)速方法為：(1)節(jié)流調(diào)速 采用定量泵供壓力油，由流量控制閥改變流入或流出執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路： 進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路這種調(diào)速回路是將節(jié)流閥安放在定量泵和液壓缸之間。與進(jìn)油節(jié)流調(diào)速一樣，一般適用于小功率，負(fù)載變化不大的液壓系統(tǒng)。因此旁路節(jié)流調(diào)速可適用功率大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性要求不高的場(chǎng)合。在一個(gè)工作循環(huán)過程中，系統(tǒng)只有一小部分時(shí)間處于高壓小流量下工作，故可選用單向定量油泵即可滿足使用要求。本系統(tǒng)采用換向閥使壓力油管道與回油管道聯(lián)通實(shí)現(xiàn)泵的換向。電磁換向閥11處于左位時(shí)，形成進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路。手動(dòng)控制回路分析手動(dòng)控制回路工作原理與上述自動(dòng)控制回路基本相同，不同的是此回路沒有設(shè)置壓力繼電器，通過人工按按鈕實(shí)現(xiàn)電磁換向閥的換向。此時(shí)，電磁換向閥12通電，切換到右位。系統(tǒng)正常工作時(shí)，電磁換向閥13處于右位，對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行不產(chǎn)生影響。蓄能器回路分析本系統(tǒng)蓄能器作為輔助動(dòng)力源使用。所以本蓄能器回路能滿足使用要求。而且對(duì)這些參數(shù)要綜合進(jìn)行考慮。連軸器的選擇應(yīng)根據(jù)負(fù)載情況，計(jì)算轉(zhuǎn)矩，軸端直徑和工作轉(zhuǎn)速來選擇。如果額定壓力和額定流量小于使用壓力和流量，則易引起液壓卡緊和液壓動(dòng)力并對(duì)閥的工作品質(zhì)產(chǎn)生不良影響；對(duì)于系統(tǒng)中的順序閥和減壓閥，其通過流量不應(yīng)遠(yuǎn)小于額定流量，否則易產(chǎn)生振動(dòng)或其他不穩(wěn)定現(xiàn)象。對(duì)于采用液壓鎖（雙液控單向閥）鎖緊液壓執(zhí)行器的系統(tǒng)，應(yīng)選用“H”、“Y”形中位機(jī)能的滑閥式換向閥，以使換向閥中位時(shí)，兩個(gè)液控單向閥的控制腔均通油箱，保證液壓控單向閥可靠復(fù)位和液壓執(zhí)行器的良好鎖緊狀態(tài)。查表178126，P17718，見［16］，可得：傳動(dòng)系統(tǒng)壓力≥7MPa時(shí)，顆粒度應(yīng)該≤25um查表178132，P17722，見［16］，可選：2uH2520S高壓板式紙質(zhì)過濾器，其參數(shù)如下：流量：25L/min； 額定壓力：32MPa；過濾精度：20um； 壓差指示器工作壓差：； 過濾器外型尺寸 過濾器安裝法蘭尺寸 蓄能器的選擇蓄能器在系統(tǒng)中的共用確定其類型并計(jì)算其有效容積。膠管分高、低壓兩種。管路旋入端用的連接螺紋采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。壓力表 壓力表示意圖查表178165，P17748，見［16］，可選用：Y40徑向無邊壓力表，接頭螺紋M101。通常使用的液壓元件有板式和管式兩種結(jié)構(gòu)。使用近年來在液壓油路板和集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型液壓元件疊加閥組成回路也有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它不需要另外的連接件，由疊加閥直接疊加而成。集成塊上的公用通道，即壓力油孔P﹑回油孔T﹑泄露孔L(有時(shí)不用)及四個(gè)安裝孔。液壓元件的布置應(yīng)以在集成塊上加工的孔最少為好。根據(jù)水平孔道布置的需要，液壓元件可以上下左右移動(dòng)一段距離。所設(shè)計(jì)的液壓集成塊圖紙如下： 液壓集成塊第5章 液壓站的設(shè)計(jì)液壓站是由液壓油箱，液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。例如，利用機(jī)器或底座作為液壓油箱存放液壓油。但安裝維修不方便，散熱條件不好?？紤]到空間，占地面積等方面的要求。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏油回收，節(jié)省占地面積，但安裝維修方便。液壓站裝置包括不同類型的液壓泵，驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等，液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類元件及其聯(lián)接體。5．集成塊零件圖的繪制集成塊的六個(gè)面都是加工面，其中有三個(gè)面要裝液壓元件，一個(gè)側(cè)面引出管道。液壓元件在水平面上的孔道若與公共孔道相通，則應(yīng)盡可能地布置在同一垂直位置或在直徑d范圍內(nèi)，否則要鉆中間孔道，集成塊前后與左右連接的孔道應(yīng)互相垂直，不然也要鉆中間孔道。直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定。 集成塊的設(shè)計(jì)1．制作液壓元件樣板。因此，管式元件一般用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。液位溫度計(jì)查表可選擇：型號(hào)：YWZ80T測(cè)量范圍：1001000MM； 精確度：1MM；水壓測(cè)試：10MPa； 抗拉強(qiáng)度：6075Mpa；沖擊強(qiáng)度：1213KJ/m2； 耐溫：20至100176。 液壓系統(tǒng)各管道流速推薦值油液流經(jīng)的管道推薦流速 m/s液壓泵吸油管～液壓系統(tǒng)壓油管道3～6，壓力高，管道短粘度小取大值液壓系統(tǒng)回油管道～壓力油管道計(jì)算取壓油管液流速度V=5m/s,則管道內(nèi)徑： ()管道壁厚的計(jì)算:上式式中：p—管道內(nèi)最高工作壓力 Pa d—管道內(nèi)徑 m—管道材料的許用應(yīng)力 Pa，—管道材料的抗拉強(qiáng)度 Pan—安全系數(shù)，對(duì)鋼管來說，時(shí)，取n=8；時(shí)，取n=6； 時(shí)，取n=4。低壓膠管是麻絲或棉絲編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。L：螺紋連接型； H：介質(zhì)為礦物油； 蓄能器外形圖 冷卻器的選擇對(duì)冷卻器的基本要求及選擇依據(jù)：表178109，P17703，見［16］；多管式冷卻器結(jié)構(gòu)形式的選擇：表17810，P17704，見［16］；查上述表可選擇浮動(dòng)頭式，特點(diǎn)為管束可以在筒體內(nèi)自由伸縮，可以從筒體內(nèi)抽出，檢查清理方便。 壓力控制閥本系統(tǒng)用到的壓力閥為溢流閥。液壓閥的安裝連接方式由于閥的安裝連接方式對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)的液壓裝置的結(jié)構(gòu)型式有決定性的影響，所以選擇液壓閥時(shí)應(yīng)對(duì)液壓控制裝置的集成方式做到心中有數(shù)。液壓閥種類繁多，不同型號(hào)性能參數(shù)各不相同。如果電動(dòng)機(jī)容量大小，長(zhǎng)期處于過載運(yùn)行。有液壓元件的不同連接組合構(gòu)成了功能各異的液壓回路，下面根據(jù)液壓控制系統(tǒng)的要求進(jìn)行液壓元件的選擇計(jì)算. 油泵的選擇選用軸向柱塞油泵作為系統(tǒng)的動(dòng)力源，與齒輪油泵和葉片泵相比它有以下特點(diǎn)：(1)工作壓力高 由于密封容積是由缸體中的柱塞孔和柱塞構(gòu)成，其配合表面質(zhì)量和尺寸精度容易達(dá)到要求，密封性好，結(jié)構(gòu)緊湊，容積效率高。鋼水溫度太高，溢出會(huì)造成重大事故。緊急手動(dòng)關(guān)閉回路分析緊急手動(dòng)關(guān)閉回路由手動(dòng)換向閥液控單向閥8（構(gòu)成液壓鎖）組成。、電磁換向閥12流回油箱，對(duì)活塞桿的運(yùn)動(dòng)不再產(chǎn)生影響。設(shè)置手動(dòng)控制回路以作備用。液壓缸活塞桿向左退回，帶動(dòng)滑動(dòng)水口下滑板向左移動(dòng)，水口打開，鋼水向下流入中間包。蓄能器作為輔助液壓源使用。三位四通換向閥中位0型或M型滑閥機(jī)能可以使活塞桿在形成范圍內(nèi)任何位置停止，但由于滑閥的泄漏，能保持停止位置不動(dòng)的性能不高，而本系統(tǒng)涉及安全問題，對(duì)鎖緊要求較高，因而用泄漏較小的座閥結(jié)構(gòu)液控單向閥作為鎖緊元件?；瑒?dòng)水口控制鋼水的流動(dòng)，對(duì)平穩(wěn)性要求較高，因此旁路節(jié)流調(diào)速方式不適用。旁路節(jié)流調(diào)速回路：這種調(diào)速回路是把節(jié)流閥放在與液壓缸相并聯(lián)的支路上。這種形式調(diào)速范圍較寬，調(diào)速比可達(dá)100以上。(3)容積節(jié)流調(diào)速 采用壓力反饋式變量泵供油，同時(shí)用流量控制閥改變流入或流出執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。此時(shí)： () () () 計(jì)算系統(tǒng)壓力 液壓缸受力示意圖該液壓回路為進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，活塞桿退回時(shí)收到外負(fù)載的拉力作用。該液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)水口的開啟與關(guān)閉，液壓缸實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程為開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后勻速運(yùn)動(dòng)，最后勻減速運(yùn)動(dòng)到達(dá)終點(diǎn)。 連鑄機(jī)的設(shè)置場(chǎng)所為廠房?jī)?nèi)；工作時(shí)間為24小時(shí)不間斷工作；工作環(huán)境溫度較高、濕度很低、污染物較多，粉塵較大，噪音震動(dòng)程度較高。因此，在這里選用單活塞桿液壓缸作為執(zhí)行元件，并與滑動(dòng)水口的下滑板相連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水口的控制。：(1)液體的泄漏和可壓縮性使液壓傳動(dòng)難以保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比；(2)液壓傳動(dòng)在工作過程中能量損失較大，不宜作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)；(3)液壓傳動(dòng)對(duì)油溫變化比較敏感，不宜在很高和很低的溫度下工作；(4)液壓傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)，不易查找出原因。輔助元件它的作用是把液體利用原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動(dòng)中的動(dòng)力部分。當(dāng)前液壓技術(shù)正向迅速、高壓、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。本課題主要針對(duì)鋼包滑動(dòng)水口的