【文章內(nèi)容簡介】 位體積炮泥所需能量(J)，查《礦山機械手冊》取=60J。所以由式()可得 從而可計算出工進的時間。(s)再根據(jù)液壓缸活塞桿行程960mm，可大致計算出液壓活塞桿在每個工作階段的行程。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。 =160 =160 、所示液壓缸的速度與時間工況圖、。 負載與時間工況圖 速度與時間工況圖 行程與時間工況圖 執(zhí)行元件工作壓力的確定由于開鐵口機屬于大型冶金設(shè)備，根據(jù)《機械設(shè)計手冊液壓分冊》的有關(guān)要求和工作經(jīng)驗，選取該部分液壓系統(tǒng)的工作壓力為=16Mpa。 液壓缸尺寸的計算 開鐵口機在回轉(zhuǎn)過程中，會產(chǎn)生較大的振動，為了使開鐵口機的轉(zhuǎn)動較為平穩(wěn)，需要液壓缸保持一定回油背壓。根據(jù)《機械設(shè)計手冊液壓分冊》中的液壓傳動設(shè)計部分初選背壓=。 液壓缸工作面積的計算①液壓缸有效工作面積(㎡)液壓缸內(nèi)徑=(m) 所以，查《機械設(shè)計手冊—液壓分冊》按冶金設(shè)備用UY型液壓缸系列（GB/T 23481993),選UYWE2012596025取標(biāo)準(zhǔn)值D=，活塞桿直徑d=。②缸徑、桿徑取標(biāo)準(zhǔn)值后的有效工作面積無桿腔有效面積 =活塞桿面積 有桿腔面積 液壓缸尺寸的計算①液壓缸缸筒長度L液壓缸的缸筒長度L由最大工作行程長度決定，鋼筒的長度一般最好不超過其內(nèi)徑的20倍，故經(jīng)過綜合考慮后取。②最小導(dǎo)向長度H當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到導(dǎo)向套滑動面中點的距離稱為最小導(dǎo)向長度H。如果導(dǎo)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(shè)計時必須保留有一最小導(dǎo)向長度。對于一般的液壓缸，當(dāng)液壓缸的最大行程為L，缸筒直徑為D時，最小導(dǎo)向長度可由下式計算。 ()由式()可得 (mm)因此這里可以將最小導(dǎo)向長度適當(dāng)增大一些，最終取。③活塞的寬度B 一般活塞的寬度B=(~)D，所以B===94mm；導(dǎo)向套滑動面的長度A，在D80mm時取A=(~)D，在D80mm時取A=(~)d=67mm。為保證最小導(dǎo)向長度，過分增大A和B都是不適宜的，必要時可在導(dǎo)向套與活塞之間裝一隔套，隔套的長度由需要的最小導(dǎo)向長度H決定，即C=(A+B)=50mm。④活塞桿的長度活塞桿的長度應(yīng)大于最大工作行程、活塞的寬度、缸頭、缸蓋及隔套C的長度之和。所以計算如下：由于此處采用的是雙作用單活塞桿式液壓缸結(jié)構(gòu)，為了讓其能正常工作，還應(yīng)考慮兩端耳環(huán)的連接情況。所以考慮實際工作環(huán)境和連接的需要，=960+700+82=1742mm。 液壓缸強度校核 液壓缸聯(lián)接方式及材料選擇 一般情況下缸體、缸蓋采用45號鋼，缸體并調(diào)質(zhì)到242285HB，缸體內(nèi)徑采用H8配合，缸蓋端按7級精度選取?；钊捎媚湍ヨT鐵，活塞外徑對內(nèi)孔的徑向跳動公差值按7級精度選取，端面對內(nèi)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。根據(jù)機械設(shè)計要求，活塞、活塞桿與外界相連采用雙作用單活塞桿耳環(huán)式聯(lián)接，活塞與活塞桿采用螺紋聯(lián)接，活塞桿選用實心45鋼需調(diào)質(zhì)229285HB，活塞桿的圓柱度公差值按8級精度選用，端面的垂直度公差值按7級精度選用。 活塞桿的導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對活塞桿進行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。當(dāng)活塞桿外伸時，通過主密封圈留在活塞桿表層的油膜，即被防塵圈的內(nèi)唇刮下，這樣，在主密封圈與活塞桿之間保留一層油膜，起潤滑作用，提高密封圈的使用壽命。耐磨鑄鐵的導(dǎo)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(dǎo)向環(huán)的溝槽容易加工，磨損后更換也比較方便。①活塞的結(jié)構(gòu)型式根據(jù)密封裝置型式來選活塞結(jié)構(gòu)型式，選擇分離式活塞。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，降低摩擦阻力無爬行現(xiàn)象；具有耐摩，安裝溝槽簡單，裝拆方便。作用是防止油液的的泄漏及外界塵埃和異物的侵入，保證液壓設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。 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。③活塞的導(dǎo)向安裝活塞外圓的導(dǎo)向環(huán)，具有精確地導(dǎo)向作用，并可吸收活塞運動時產(chǎn)生側(cè)向壓力。 選用浮動型導(dǎo)向環(huán)，它是高強度塑料制成，裝在活塞外圓的矩形溝槽內(nèi)，側(cè)向保持有間隙。帶導(dǎo)向環(huán)的活塞，在缸筒內(nèi)非金屬接觸，摩擦系數(shù)小，無爬行；導(dǎo)向環(huán)能改善活塞與缸筒的同軸度，使間隙均勻，減少泄漏；導(dǎo)向環(huán)采用耐摩材料，使用壽命長，并具有良好的承載能力。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。它能以較短的緩沖行程吸收最大的動能。緩沖過程中避免出現(xiàn)壓力脈沖及過高的緩沖腔壓力峰值，使壓力的變化為漸變過程。這里采用蓄能器。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。構(gòu)形 缸筒壁厚和外徑計算缸筒相當(dāng)于一個兩端封閉的圓筒形受壓容器，由材料力學(xué)知，其應(yīng)力狀態(tài)是隨著缸筒內(nèi)徑和壁厚的比值的改變而變化的。因此在計算缸壁的合成和壁厚時，必須考慮不同的比值和材質(zhì)，采用不同的強度計算公式。①液壓缸的壁厚 根據(jù)此設(shè)備工作壓力要求較高等實際情況，所以采用薄壁筒液壓缸，因此可按材料力學(xué)薄壁圓筒公式進行計算。 ()式中 ———液壓缸最大工作壓力(Mpa)； ———缸筒內(nèi)徑(m)； ———缸筒材料的許用應(yīng)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。所以由式()得 ，即，所以此液壓缸是屬于薄壁缸筒。②缸筒外徑缸筒壁厚確定后，由下式可計算出缸筒外徑： 查表取其標(biāo)準(zhǔn)值。 活塞桿強度驗算在液壓缸處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，活塞桿受到的軸向負載力小于穩(wěn)定臨界力時，由于初始撓度的存在，活塞桿將同時受到壓縮和彎曲。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(yīng)力；=，其中為材料的屈服極限，這里取，為安全系數(shù)，通常取。由式 ()得 因為活塞桿直徑，所以活塞桿強度滿足要求。 液壓缸固定螺栓的校核計算液壓缸固定螺栓直徑在工作過程中同時受拉應(yīng)力和偶轉(zhuǎn)應(yīng)力，可按下式進行校核： ()式中 ———螺栓直徑；———固定螺栓個數(shù)；———螺栓擰緊系數(shù)，查《機械設(shè)計手冊》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()得 所以取。從而可以繪制出此液壓缸的裝配圖，如附圖所示。 液壓缸工作壓力、流量和功率的計算 液壓缸工作壓力的計算查閱《機械設(shè)計手冊液壓分冊》，~，故暫定工進時=，快速運動時=。液壓缸在工作循環(huán)各階段的工作壓力如下：快進階段 恒速階段 工進階段 =(Mpa)快退階段 =(Mpa) 液壓缸輸入流量的計算快進快退速度均為v=；工進速度v=0m/s；則液壓缸各階段的輸入流量如下：快進階段 快退階段 （m3/s） 液壓缸輸入功率的計算液壓缸在各階段的輸入功率如下：快進階段 =(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)的特點和快進快退速度相同，所以可選用無桿腔面積等于兩倍的有桿腔面積的液壓缸。換向方式確定:為了便于開鐵口機的回轉(zhuǎn)部分在打鐵口時停止轉(zhuǎn)動，使調(diào)整方便，所以采用三位換向閥。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。調(diào)速方式的選擇:開鐵口機由停放位置旋轉(zhuǎn)到工作位置，打鐵口完成后再由工作位置旋轉(zhuǎn)到停放位置，在每次旋轉(zhuǎn)接近終點時,由于載荷突然減小,為了保持開口機旋轉(zhuǎn)動作的平衡性,可采用疊加式節(jié)流閥,調(diào)節(jié)速度，同時給予系統(tǒng)背壓,防止突進。從而可以初步繪出回轉(zhuǎn)部分的液壓系統(tǒng)原理圖。 回轉(zhuǎn)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；7,8疊加式液控單向閥；9,10疊加式節(jié)流閥；11液壓缸5 總液壓系統(tǒng)圖的確定 總液壓系統(tǒng)的分析 液壓回路的選擇①推進部分液壓馬達回路由開鐵口機運動分析知，該部分要求實現(xiàn)快進、工進、快退動作。采用三位四通換向閥實現(xiàn)其運動的換向。為了控制轉(zhuǎn)釬速度，在進油路上采用節(jié)流調(diào)速控制調(diào)節(jié)。②回轉(zhuǎn)部分液壓缸回路 由開鐵口機回轉(zhuǎn)部分運動過程知，該部分要求實現(xiàn)快進、快退、停止動作。采用三位四通換向閥實現(xiàn)其運動的換向。為了保持開口機旋轉(zhuǎn)動作的平衡性，在進、回油路上采用疊加式節(jié)流閥控制。 總液壓系統(tǒng)原理圖的確定①控制油路的擬定現(xiàn)代工業(yè)需要高度的自動化，爐前開鐵口屬于高溫作業(yè)，一不小心，設(shè)備就可能被鐵水燒壞。為避免此類事故，避讓動作快速、協(xié)調(diào)是關(guān)鍵，而僅靠操縱工的專心和快速反應(yīng)是難以做到的。本課題利用液壓控制系統(tǒng)控制的靈活性、反應(yīng)的快速性，采用自動化控制作業(yè)。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(yù)，液壓巖機自動旋轉(zhuǎn)、推進，打開鐵口后自動停沖、停鉆，反退、最后開鐵口機轉(zhuǎn)臂自動快速回到初始位置。開鐵口機旋轉(zhuǎn)到爐口后需停止運動，推進部分開始進給，為了實現(xiàn)這一順序動作，可在回轉(zhuǎn)部分設(shè)置一行程開關(guān)來完成。打完鐵口，推進馬達需反轉(zhuǎn)，迅速將鉆進部分帶出鐵口，然后推進部分也停止工作，回轉(zhuǎn)快速縮回，帶動開鐵口機回到停放位置。同樣這一系列順序動作也可通過行程開關(guān)來實現(xiàn)。在打開鐵口后，為了避免鐵水飛濺到設(shè)備上，推進部分需快速反向運動，帶動鉆進部分退出鐵口。為了快速實現(xiàn)這一動作，可使用壓力繼電器，和采用一個節(jié)流閥，當(dāng)鐵口被鉆穿時推進負載在穿孔的