【文章內(nèi)容簡介】 在對爐底步進梁的動作如圖3所示：圖3（陰影部分為步進梁）為步進梁從起始位置（后下位）上升（上升過程中接料）上升到位（后上位）前進前進（前上位）下降（下降過程中交料）下降到位（前下位）后退后退到位（即起始位置）圖3 步進式加熱爐爐底機械步進梁的運動過程為了實現(xiàn)對鋼坯的輕拿輕放，設(shè)計了活動梁托鋼坯放鋼坯的加減速曲線，這樣大大降低了在對鋼坯步進的過程中，對坯料所造成的直接沖擊。首先，活動梁上升，然后直接減速，這樣，活動梁達到固定梁面鋼坯下，實現(xiàn)無沖擊托起鋼坯。托起鋼坯后，繼續(xù)加速。，然后直接減速，達到頂升高度。然后，高度不變，平移缸開始動作。，使步進梁做平移運動。平移結(jié)束。下降和后退同頂升和前進工況速度相同。步進梁的動作方式有周期方式和踏步方式，周期方式用于運送鋼管向前移動，而踏步方式用于等待出鋼。步進梁的周期方式：活動梁上升100mm，前進600mm，下降100mm，后退600mm，鋼管前進一個齒距。步進式加熱爐工況速度曲線如圖4：圖4 步進式加熱爐工況速度曲線 計算穩(wěn)態(tài)工作負(fù)載 N=L/b+a=128根；L步進梁長（）b斷面邊長（）a鋼坯間隔（）單根q=rbbl==103kgr鋼比重（）b斷面邊長（）l鋼坯長度（）總質(zhì)量Q=nq=128103=134103kg⑴上升工況：H1段未抬起鋼坯W=G=300103kg H2段抬起了鋼坯W=G+Q=300103+134103=434103kg⑵前進工況：W=G1+Q=200103+134103=334103kg⑶下降工況：同上升工況⑷后退工況：W=G1=200103kg 擬定液壓原理圖步進梁的升降和平移速度均采用電液比例閥來控制，為了使步進梁能在X,Y方向的任意位置上較長時間內(nèi)可靠地自鎖。在進入液壓缸的油路上采用了雙向液壓鎖進行長時間的自鎖。用變量泵供油，用安全閥起安全保護作用。根據(jù)以上要求，反復(fù)修改后擬定以下液壓系統(tǒng)原理圖。圖5 步進式加熱爐液壓系統(tǒng)原理圖 液壓缸參數(shù)及其型號 平移液壓缸受力分析步進式加熱爐在平移運動時候，作用力如圖6。圖6 步進式加熱爐平移運動受力分析由實際工作狀態(tài)可知，平移液壓缸前進工況為受力最大工況因為平移液壓缸為2個，所以，計算平移缸最大負(fù)載F進MAXF進MAX=(FR+FA) /2；FR摩擦阻力 FA慣性力依據(jù)表1，103(m)表1 滾動摩阻系數(shù)δ材料名稱δ/（mm）軟鋼鋼鑄鐵鑄鐵輪胎路面210鋼質(zhì)車輪鋼輥道軟木軟木所以，最大滾動摩阻力偶矩：Max1=δWg=103334103=?m所以，滾動軸承摩擦阻力矩：Max2=цWgd/2=334103?m所以，摩擦阻力為：FR=(Max1+Max2)/D/2=(+)/慣性力：FA=m?v/?t=334103所以，平移液壓缸最大負(fù)載為：F進MAX=(FR+FA)/2=（+）/2= 初選平移液壓系統(tǒng)工作壓力依據(jù)《液壓傳動》表92，93；初估液壓系統(tǒng)工作壓力為4Mpa取液壓缸的機械效率取 η= 平移液壓缸主要參數(shù)及其選取型號液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定根據(jù)表2，確定D/d=2/1表2 液壓缸內(nèi)徑與活塞桿直徑關(guān)系按機床類型選取d/D按液壓缸工作壓力選取d/D機床類別d/D工作壓力P(MPa)d/D磨床、研床≤2插床、拉床、刨床＞25鉆、鏜、車、銑床＞57＞7P?π/4?D2= F進MAX/η式中：P=4Mpa，D/d=2/1解得：D=；d=依據(jù)表3，表4圓整后取值：D=80mm；d=40mm表3 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列mm（GB234880）810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630表4 活塞桿直徑系列mm（GB234880） 456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400液壓缸工作行程的確定因為，依據(jù)表5選取平移液壓缸工作行程為：630mm表5 液壓缸活塞行程參數(shù)系列mm（GB234880）2550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000選擇液壓缸的規(guī)格由上述要求，選擇液壓缸的型號為：YHG1C 80/45660液壓缸參數(shù)如下：工作壓力： 缸徑：80mm 桿徑：45mm 最大行程：660mm驗算選取液壓缸的穩(wěn)定性當(dāng)液壓缸支撐長度時，須考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性并進行驗算。液壓缸的支撐長度是指活塞桿全部外伸時，液壓缸支點與活塞桿前進端連接處之間的距離。 為了保證活塞桿不產(chǎn)生縱向彎曲，滿足壓桿的穩(wěn)定，活塞桿的推力與極限力的關(guān)系：Fk=nk*F1（N）式中F1液壓缸推力Fk極限力nk安全系數(shù)，一般取nk=2～4選用歐拉公式求計算活塞桿的極限臨界力：Fk=π2EJ/（nL1）2n系數(shù)，與安裝形式有關(guān)，對于該種安裝形式取n=1E彈性模量，對于鋼E=106 N/mm2J活塞桿斷面回轉(zhuǎn)慣量，J=πd4/64 （mm4）經(jīng)計算得出極限力 Fk=956KN此時，ns=Fk/F1=956/=nk,說明此液壓缸壓桿穩(wěn)定性是安全的。 升降液壓缸受力分析步進式加熱爐在升降運動時候，作用力如圖7。圖7 步進式加熱爐升降運動受力分析受力最大工況在H2段，即托起鋼以后的工況；計算升降缸最大負(fù)載F升MAXH2段抬起鋼管的穩(wěn)態(tài)載荷為：W=G+Q=300103+134103=434103kg行進框架及其以上部分載荷為：W=G1+Q=334103kg行進框架以下部分載荷為：W=G2=100103kg升降液壓缸為2個；計算升降缸最大負(fù)載F升MAXF升MAX=(F穩(wěn)+FR+FA ) /2 F穩(wěn)升降液壓缸穩(wěn)態(tài)負(fù)載；FR摩擦阻力；FA慣性力；⑴穩(wěn)態(tài)負(fù)載F穩(wěn)F穩(wěn)=Wgsinα=(G+Q)gsinα=434103sin12176。=⑵慣性力FAFA=FA1sinα+FA2；FA1上輥輪與行進框架相對運動時的慣性力；FA1=W?v/?t=(G1+Q)?v/?t=334FA2下輥輪與斜面相對運動時的慣性力；FA2=W?v/sinα/?t=G2?v/sinα/?t=100176。/=所以慣性力為：FA=FA1sinα+FA2=sin12176。+=⑶摩擦阻力FRFR=FR1cosα+FR2；FR1上輥輪與行進框架相對運動時摩擦阻力；103；W=(G1+Q)g+ FA1=334+=最大滾動摩阻力偶矩：Max1=δW=103103=?m滾動軸承摩擦阻力矩：Max2=цWd/2=103?mFR1=(Max1+Max2)/D/2=(+)/FR2下輥輪與斜面相對運動時摩擦阻力；103；W=[(G+Q)g+FA1]cosα=(434+)cos12176。=最大滾動摩阻力偶矩：Max1=δW=103103=?m滾動軸承摩擦阻力矩：Max2=цWd/2=103?mFR2=(Max1+Max2)/D/2=(+)/所以摩擦阻力為：FR=FR1cosα+FR2=cos12176。+=因為升降液壓缸為2個；計算升降缸最大負(fù)載F升MAXFMAX=(F穩(wěn)+FR+FA) /2=(++)/2= 初選升降液壓系統(tǒng)工作壓力依據(jù)上圖《液壓傳動》表92，93；初估液壓系統(tǒng)工作壓力為20Mpa液壓缸的機械效率取 η= 升降液壓缸主要參數(shù)及其選取型號液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定Pπ/4D2=FMAX/η；P=20Mpa，d/D=解得：D=；d=依據(jù)上表3，表4圓整后取值：D=180mm；d=125mm液壓缸工作行程的確定176。=依據(jù)表5選取升降液壓缸工作行程為：500mm選擇液壓缸的規(guī)格由上述要求，選擇液壓缸的型號為：CD250B/180/125600A液壓缸參數(shù)如下：缸徑：180mm 桿徑：125mm 工作壓力：25Mpa 最大行程：600mm當(dāng)液壓缸支撐長度時，須考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性并進行驗算。液壓缸的支撐長度是指活塞桿全部外伸時，液壓缸支點與活塞桿前進端連接處之間的距離。顯而可見，選擇的此升降液壓缸支撐長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于10倍的活塞桿桿徑，無需穩(wěn)定性驗算。 液壓泵參數(shù)及其型號 平移液壓泵工作壓力的確定確定液壓泵的最大工作壓力PP=P1+Σ△p P1液壓缸或液壓馬達最大工作壓力；Σ△p從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達入口之間總的管路損失。Σ△p的準(zhǔn)確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進行，初算時可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取：管路簡單、流速不大的，取Σ△p=（～）MPa；管路復(fù)雜，進口有調(diào)閥的，取Σ△p=（～）MPa。所以液壓泵的最大工作壓力為PP=P1+Σ△p=4+= 平移液壓泵流量的確定確定液壓泵的最大流量QP≥K（ΣQmax）K系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K=～；ΣQmax——同時動作的液壓缸或液壓馬達的最大總流量液壓缸的最大流量Qmax=AVMax=π/4D2==所以液壓泵的最大流量QP=K（ΣQmax）=2= 平移液壓泵的選取選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上求得的PP和QP值，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵的形式，從產(chǎn)品樣本或本手冊中選擇相應(yīng)的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%～60%。由上述要求，選擇液壓泵型號為：雙作用葉片泵YB163液壓泵參數(shù)如下：公稱壓力： 轉(zhuǎn)速：960r/min 排量：63ml/r（ L/min） 升降液壓泵工作壓力的確定確定液壓泵的最大工作壓力PP=P1+Σ△p P1液壓缸或液壓馬達最大工作壓力；Σ△p從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達入口之間總的管路損失。Σ △p的準(zhǔn)確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進行，初算時可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。汗苈泛唵?、流速不大的，取Σ△p=（～）MPa；管路復(fù)雜，進口