【文章內(nèi)容簡介】 效益損失；另一方面稱重設(shè)備使用壽命的降低，也會增加稱重設(shè)備維修和更新上的投入。以往的稱重系統(tǒng)中，測量元件與稱重臺采用剛性連接方式，切完的鋼坯直接在稱重臺表面拖動。采用這種結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致了兩個問題：一是測量元件直接承受拖動時的摩擦力，造成元件壽命低；二是摩擦力不能傳遞到底座。長期使用后，稱重臺坍塌，不能工作。以上兩個問題的存在給生產(chǎn)帶來了很大影響，經(jīng)常更換稱重設(shè)備及其零部件，增加了生產(chǎn)費(fèi)用?！?21 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定 設(shè)計(jì)要求 液壓系統(tǒng)控制的機(jī)械動作 鋼坯提升機(jī)稱重液壓系統(tǒng)的運(yùn)動軌跡，如圖 所示?？焐?稱 重 慢降快降圖 鋼坯提升機(jī)稱重液壓系統(tǒng)的運(yùn)動軌跡 （1）采用雙缸同步工作方式；（2）平穩(wěn)性：等高位附近對鋼坯平穩(wěn)托放；大質(zhì)量控制對象的平穩(wěn)啟動和緩沖停止；（3）準(zhǔn)確性：連續(xù)的每步進(jìn)周期啟停點(diǎn)的準(zhǔn)確性和良好的重復(fù)性；（4）可靠性：滿足冶金企業(yè)連續(xù)工作狀況對系統(tǒng)可靠性的要求；（5）對于在稱重時期對系統(tǒng)要求要有較高的鎖緊精度。 主要技術(shù)參數(shù) (1) 液壓缸行程 300mm，其中快上 150mm，時間小于等于 2s，慢上 150mm，時間 小于等于 8s；慢下 150mm，時間小于等于 8s，快下 150mm，時間小于等于 3s； (2) 動作周期 T 小于等于 25s，稱重時間 3s； (3) 系統(tǒng)最高工作壓力 12MPa。 系統(tǒng)驅(qū)動方案的選擇通常傳動機(jī)構(gòu)有機(jī)械傳動和液壓傳動兩種。鋼坯提升機(jī)稱重液壓系統(tǒng)的傳動機(jī)構(gòu)選用液壓傳動。與機(jī)械傳動相比，液壓傳動具有功率—質(zhì)量比大、便于無極調(diào)速和過載保護(hù)、布局靈活方便等多種技術(shù)優(yōu)勢；同時，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，自動化程度越來越高，而液壓系統(tǒng)也因?yàn)槠湟子趯?shí)現(xiàn)自動化，工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展，采用液壓傳動是可靠、合理的，用電磁閥來控制液壓執(zhí)行元件同步和無級調(diào)速，可以更好的滿足工藝，實(shí)現(xiàn)其高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗的要求。鋼3坯提升機(jī)稱重液壓系統(tǒng)需要比較大的驅(qū)動功率，驅(qū)動裝置一般選用液壓缸和液壓馬，這是因?yàn)橐簤涸ぷ骺煽?、費(fèi)用較低。此外，利用液壓系統(tǒng)的儲能作用，還可以使工作臺的能耗較低。 控制方式根據(jù)鋼坯提升機(jī)稱重液壓系統(tǒng)的工藝要求，在生產(chǎn)過程中液壓系統(tǒng)要完成以下動作，液壓缸快升、慢上、停留、慢下，速降，其中停留動作要求鎖緊精度要高。在舉升液壓缸的控制回路中，采用液控單向閥鎖定回路和進(jìn)油口節(jié)流調(diào)速回路。液控單向閥回路容易控制并且鎖緊時間較長，利于保障設(shè)備安全；同時，根據(jù)工況分析，液壓缸在運(yùn)行過程中負(fù)載的變化不大，可以采用進(jìn)油口調(diào)速回路控制液壓缸的運(yùn)動速度。供油回路采用液壓泵直接提供動力的結(jié)構(gòu)，在吸油管道中采用截止閥和減震喉管串聯(lián)，用于減震。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動化，執(zhí)行元件之間的協(xié)調(diào)可以通過 PLC 來完成，也可以通過繼電器來實(shí)現(xiàn)。 草擬液壓系統(tǒng)原理圖在對鋼坯稱重的流程進(jìn)行認(rèn)真分析，草擬了鋼坯提升機(jī)稱重液壓系統(tǒng)原理圖，鋼坯提升機(jī)稱重液壓系統(tǒng)如 所示： 152152圖 鋼坯提升機(jī)稱重液壓系統(tǒng)4其工作流程如下：在系統(tǒng)工作時，首先，三位四通換向閥 1YA 通電，油液經(jīng)過平衡閥、調(diào)速閥、分流集流閥、液控單向閥，最后進(jìn)入液壓缸下端無桿腔，使兩個缸的活塞桿同時上升，完成移動橫梁的快速上升動作。當(dāng)?shù)蹉^達(dá)到鋼坯下方時光電信號開關(guān) 1SQ 控制 1YA、3YA 通電，即完成減速緩慢上升工況，當(dāng)鋼坯達(dá)到軌道上方100mm 時，具有延時功能的光電轉(zhuǎn)換開關(guān) 2SQ 控制 5YA 通電，延時期內(nèi)只有二位二通電磁閥 5YA 通電，其余所有電磁閥均不通電，液控單向閥關(guān)閉，活塞桿也停止下降，鋼坯處于停止?fàn)顟B(tài)，稱重設(shè)備在 2SQ 延時期間完成稱重、取值任務(wù)。延時結(jié)束后 2YA、4YA 同時通電，完成慢下動作。當(dāng)鋼坯達(dá)到軌道后，1SQ 發(fā)信號，2YA通電，活塞桿快速下降，到達(dá)底端后 3SQ 發(fā)信號各閥處于斷電狀態(tài)，活塞桿停止下降，一次稱重結(jié)束。52 執(zhí)行元件主要參數(shù)的計(jì)算與選型 液壓缸計(jì)算與選型 液壓缸主要參數(shù)計(jì)算與選型液壓缸活塞面積計(jì)算公式為： （22=4FADP??1）式中：F液壓缸載荷（N） ； P液壓缸工作壓力（Pa） ； D液壓缸內(nèi)徑（ m） 。系統(tǒng)壓力初定為 P=14MPa。缸的作用力 F=20KN，全行程距離 s=150mm，作用時間=3s。1t根據(jù)公式（21）計(jì)算活塞面積 A： ????MPaNF計(jì)算液壓缸桿速度 V： in/.4/71sstS由公式（21 ） ，得： ?????根據(jù)行程速比系數(shù) ，計(jì)算活塞桿的直徑 d：d??..查文獻(xiàn)[1]，表 1762 圓整液壓缸的內(nèi)徑 D=50mm， 圓整液壓缸的活塞桿直徑 d=36mm。查文獻(xiàn)[1]，表 1763 油缸的流量公式 ?????式中： 油缸的容積效率 取 D單位為 m V單位為 m/min 選擇武漢油缸廠液壓缸 UYTF10 5036300267/21WF—端部法蘭式，10 活塞桿為外螺紋連接方式， 21壓力級別 21MPa6 液壓缸校核液壓缸實(shí)際工作所需的壓力 MPaPAF ＜????????式中： 回油背壓，取 ；b無桿腔面積；1無桿腔面積。2計(jì)算得： ＜P ，即系統(tǒng)提供壓力要不小于 。g73 泵與電機(jī) 泵的計(jì)算泵的選型主要根據(jù)系統(tǒng)的工況來選擇液壓泵，泵的主要參數(shù)有壓力、流量、轉(zhuǎn)速、效率。為了保證系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和泵的使用壽命，一般在固定設(shè)備系統(tǒng)中，正常工作壓力為泵的額定工作壓力的 80%左右；要求工作可靠性較高的系統(tǒng)或運(yùn)動的設(shè)備，系統(tǒng)工作壓力為泵的額定工作壓力的 60%左右。泵的流量要大于系統(tǒng)的最大工作流量。為了延長泵的使用壽命，泵的最高壓力與最高轉(zhuǎn)速不宜同時使用。 確定泵的工作壓力因正常工作中進(jìn)油管路有壓力損失，所以系統(tǒng)工作壓力為 (31)MPaPxs .???式中： 系統(tǒng)工作壓力（MPa） ；sP 執(zhí)行元件最大工作壓力（MPa） ；max系統(tǒng)壓力損失（MPa） 。 系統(tǒng)工作壓力定為 MPa。故泵的工作壓力=?nP 確定泵的流量泵的最大流量計(jì)算公式： (32)max(Σ)pLqK?式中：q 液壓泵的最大流量；p 同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值；max(Σ) K 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 ～。L由于本系統(tǒng)采用雙缸同步工作方式，故 取主彎曲油的流量 20 L/min。根max(Σ)q據(jù)公式(32)，得： ??in/24i/ ?????采用斜軸式柱塞泵，采用該泵型號為 25MCY1 B，此泵的基本參數(shù)為：排量為25ml/r，額定壓力為 MPa，最高轉(zhuǎn)速為 1500r/min，最大流量為 ,效率為 92%，功率為 。本系統(tǒng)采用兩臺泵一工一備，在此選用一樣的。8 泵的安裝液壓泵裝置安裝要求如下：（1）液壓泵與原動機(jī)之間的聯(lián)軸器的型式及安裝要求必須符合制造廠的規(guī)定。（2）外露的旋轉(zhuǎn)軸、聯(lián)軸器必須加裝防護(hù)罩。（3）液壓泵與電動機(jī)的安裝底座必須有足夠的剛性，以保證運(yùn)轉(zhuǎn)始終同軸。（4）液壓泵的進(jìn)油管路應(yīng)短而直，避免拐彎增多，斷面突變。在規(guī)定的油液度范圍內(nèi)，必須使泵的進(jìn)油壓力和其他條件符合泵制造廠家的規(guī)定。（5）液壓泵的進(jìn)油管路密封必須可靠，不得吸入空氣。（6）高壓、大流量的液壓泵裝置推薦采用：泵進(jìn)油口設(shè)置橡膠彈性補(bǔ)償接管、泵出油口連接高壓軟管、泵裝置底座設(shè)置彈性減震墊。 電機(jī)的選擇電動機(jī)有交流電動機(jī)和直流電動機(jī)之分，一般工廠都采三相交流電動機(jī)，而且多采用 Y 系列三相異步電動機(jī)。其結(jié)構(gòu)簡單，起動性能好，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便。由于液壓泵通常在空載下啟動，故對電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩沒有過高要求，負(fù)荷變化比較平穩(wěn)，起動次數(shù)不多，因此可以采用系列籠型異步電動機(jī)。電動機(jī)與液壓泵之間通常采用聯(lián)軸器連接，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)在液壓泵的最佳轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。 選擇 2750r min/工況下選擇的，故可選擇與其相近的電機(jī)轉(zhuǎn)速，則液壓泵的流量仍可滿足系統(tǒng) 2800r min/的要求。系統(tǒng)的總電動機(jī)的功率選擇直接影響到電動機(jī)工作性能和經(jīng)濟(jì)性能的好壞。如果所選電機(jī)的功率小于工作要求，則不能保證系統(tǒng)正常工作，使電機(jī)經(jīng)常過載而提早損壞；如果所選電機(jī)的功率過大，則電動機(jī)經(jīng)常不能滿載運(yùn)行，功率因數(shù)和效率較低，從而增加電能損耗，造成浪費(fèi)。因此在設(shè)計(jì)中一定要選擇合適的電動機(jī)功率。根據(jù)泵的功率要求選擇重慶電機(jī)有限公司生產(chǎn)的 Y2 系列三相異步電動機(jī)，所需的兩臺電機(jī)選一樣。有參數(shù)選定電機(jī)型號 Y200L4，功率為 30KW，轉(zhuǎn)速為 1470r/min，效率為 95%94 液壓元件的選擇為了方便各液壓閥的選擇，將總系統(tǒng)拆分為兩個個分系統(tǒng)Ⅰ、Ⅱ，分別對應(yīng)舉升液壓缸缸系統(tǒng)和油源系統(tǒng)，各系統(tǒng)管路流量圓整后，如下表：表 41 各分回路管路流量表系統(tǒng) 工作時壓力 MPa 最大流量 L/minⅠ 12 20壓油路 Ⅱ 回油路 5 泵入口液壓閥的選擇 溢流閥的選擇作為泵的的出口的安全用閥，根據(jù)泵的的流量 ，工作壓力為 32Mpa，調(diào)定壓力 15MPa，先導(dǎo)式溢流閥選用 DBW10A15X/1700G24N9K4通徑 10mm，底板安裝，5X 安裝連接尺寸不變，壓力等級 150bar。 截止閥及減震喉管的選擇泵入口處的低壓球式截止閥，查文獻(xiàn)[1]表 177253 選用型號YJZQ H 15M通徑 10 mm，管式連接，最大流量 ，生產(chǎn)商：威海廣元液壓聯(lián)合公司。泵入口處的減震管，根據(jù)上海液壓件總廠，選用型號 HXK（1）65，通徑10mm。 圖 高壓球式截止閥 單向閥的選擇泵出口處的單向閥，根據(jù)北京華德產(chǎn)品資料，選用型號 ，通徑20mm。10 執(zhí)行元件控制閥的選擇 提升液壓缸回路閥的選擇根據(jù)Ⅰ分系統(tǒng)的流量為 20L/min，工作壓力為 12MPa，并根據(jù)液壓站控制閥臺的設(shè)計(jì)實(shí)際選用疊加閥，各閥型號：液控單向閥：Z2S16 40分流集流閥：FJLB 10H二位二通電磁閥：GAB41048 ZG1/2直控單項(xiàng)順序閥：XD2FB10HH 17431三位四通電磁閥：34 DYH10BTZ單向調(diào)速閥：AQF3E10B115 輔助元件的選擇計(jì)算 油箱的設(shè)計(jì)考慮到要保證系統(tǒng)工作時油箱能夠保持一定的液位高度，油箱必須有足夠大的容量，而不能僅僅是夠用即可，一般以裝三分之二的油為好。油箱的排油口與回油口之