【正文】 同時還要感謝四年來曾經(jīng)傳授我知識的各位教師是他們淵博的知識和高尚的人格激勵我完成大學(xué)學(xué)業(yè)。適應(yīng)性強，能滿足現(xiàn)代高爐生產(chǎn)對開鐵口機的基本要求，若能國內(nèi)高爐上推廣應(yīng)用，必將取得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。，在同樣條件下，沖打作用可顯著提高鉆進速度。這樣系統(tǒng)可有效地提高作業(yè)安全性和作業(yè)效率，降低作業(yè)強度。進油路由式()得： =)，140L/min。②控制元件的壓力損失1)推進部分系統(tǒng)控制元件的壓力損失閥9是三位四通電液換向閥，300L/min。由式()得： =(Mpa)所以回轉(zhuǎn)部分系統(tǒng)控制元件的壓力損失為：(MPa) 工進時壓力損失的驗①管路沿程壓力損失推進部分的系統(tǒng)沿程損失 工進時推進部分通過的流量為 ，所以油液流速可由下式計算：(m/s) 故管中的流態(tài)為層流，沿程阻力系數(shù)為： 進油管上的壓力損失可由式()得：(MPa)所以推進部分系統(tǒng)的沿程損失為：(MPa)泵出口至推進、回轉(zhuǎn)三部分匯流點的管長小，沿程損失可不計。所以進油路由式()得 =(Mpa)閥12是疊加式節(jié)流閥，150L/min， L/min。 判斷管中油液的流態(tài)(m/s)故管中的流態(tài)為層流，沿程阻力系數(shù)為： 進油管上的壓力損失由式()得:(MPa)所以推進部分系統(tǒng)的沿程損失為：(MPa)2)回轉(zhuǎn)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)的進油管長度為1m，管徑為28mm，選用46?？鼓ヒ簤河停ぷ鳒囟认碌恼扯?，密度。散熱面積為： A1=5 m2散熱功率為： 式中 ： ； ； m2； 。油箱分為開式油箱和閉式油箱兩種。 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率的計算液壓系統(tǒng)工作時，除執(zhí)行元件驅(qū)動外載荷輸出的有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高，液壓系統(tǒng)的功率損失計算就是其散熱功率的計算。也可以用于液壓系統(tǒng)中，起吸收壓力脈動及減少液壓沖擊的作用。由式()得 經(jīng)過以上的計算，查《機械設(shè)計手冊液壓分冊》, 可按標準選取外徑d=28 ，公稱壓力的無縫鋼管。，查表根據(jù)工作壓力選取其型號為Z2FS16。③疊加式液控單向閥的選擇，查表選取單向閥型號為S20AO，額定流量200L/min?？刂崎y的流量一般要選得比實際通過的流量大一些，必要時也允許有20%以內(nèi)的短時間過流量。④電動機的選擇由前面幾部分的設(shè)計可知，推進部分液壓馬達的工作壓力均為14Mpa。 (L/min) (L/min)式中 ———系統(tǒng)泄漏系數(shù)，~,取k=。初算時可按下式確定。當推進馬達帶動釬桿釬頭從鐵口拔出，使5YA斷電，3YA通電，換向閥10換向，換向閥9處于中位，推進部分停止工作。 總液壓系統(tǒng)在鐵口鉆穿后的控制過程 ①鉆進部分自動退讓。，壓力繼電器14動作，使5YA通電，推進系統(tǒng)液壓馬達反轉(zhuǎn)將鉆進部分帶出鐵口。各換向閥既能接受手動按鈕控制，又能接受行程開關(guān)或壓力繼電器的控制。各液壓泵給系統(tǒng)供油，先導(dǎo)型電磁溢流閥(、)限制系統(tǒng)工作壓力及控制各部分的工作狀態(tài)。同時為了保養(yǎng)該設(shè)備，使油路不發(fā)生堵塞，潔凈液壓油，在液壓泵之前及回油支路中使用過濾器。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，當鐵口被鉆穿時推進負載在穿孔的瞬間突然降低至接近于零，壓力繼電器的壓力突然升高，控制換向閥的換向，從而實現(xiàn)順序動作。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。 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)。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。 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=。由式 ()得 因為活塞桿直徑，所以活塞桿強度滿足要求。所以由式()得 ，即，所以此液壓缸是屬于薄壁缸筒。構(gòu)形 缸筒壁厚和外徑計算缸筒相當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。它能以較短的緩沖行程吸收最大的動能。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。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。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。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。 ()由式()可得 (mm)因此這里可以將最小導(dǎo)向長度適當增大一些，最終取。②缸徑、桿徑取標準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。 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。所以由式()可得 從而可計算出工進的時間。 液壓缸在各工作階段的負載值工 況負 載 組 成負 載 值（F/KN）推力(F/)/KN啟 動F啟 = Ffs快 進F進 = Ffd+Fm恒 速F恒 = Ffd制 動F制 = Ffd—Fm工 進F工 = Ffd+Fg快 退F退 = Ffd注：查閱《機械設(shè)計手冊液壓分冊》，取液壓缸的機械效率=。由力矩平衡方程可得: () = =(KN)所以 =(KN) 各階段的負載計算①開鐵口機啟動階段的負載 ()式中 ———靜摩擦阻力，查《機械設(shè)計手冊液壓分冊》及根據(jù)工廠經(jīng) 驗取其摩擦系數(shù)為=。由開鐵口機回轉(zhuǎn)部分的機械設(shè)計得知,該開鐵口機的重量約為7300kg,底座以上部分重約為6600kg,其中回轉(zhuǎn)部分重約4600kg,打鐵口時的作用力20KN，液壓缸活塞桿行程約為960mm。調(diào)速方式的選擇:開口機旋轉(zhuǎn)到位后，進給部分在液壓馬達的恒速帶動下,開始打鐵口，為了保證液壓馬達壓力和速度的穩(wěn)定，直到開口機順利打開鐵口,系統(tǒng)可采用進油路節(jié)流調(diào)速,保證鉆桿穩(wěn)定、平衡地推進。 液壓馬達實際流量的計算其實際流量可由下式進行計算： ()式中 ———液壓馬達的實際流量(L/min)；———液壓馬達每轉(zhuǎn)排量()； ———液壓馬達的轉(zhuǎn)速()。 液壓馬達的選擇根據(jù)以上計算可知,推進部分正常工作時,需要的轉(zhuǎn)矩為,最高轉(zhuǎn)速為，取其工作壓力為16Mpa，查閱《機械設(shè)計手冊液壓分冊》, 選取型號為1JMD63型徑向柱塞式的徑向柱塞式馬達。分度圓直徑 由式()可得：式中 ———鐵口軸線與開鐵口機鉆頭中心線的夾角。根據(jù)開鐵口機推進部分機械設(shè)計得知，該開鐵口機在工作時所需的推進力F=20KN，工作壓力為16Mpa。進行總體運動狀況分析，開鐵口中，轉(zhuǎn)釬部分、沖擊部分和推進部分運動時，這時回轉(zhuǎn)部分不能運動，回轉(zhuǎn)液壓缸的活塞桿需保持固定的伸長值，使鉆桿軸線與鐵口軸線一致，順利完成對鐵口的打開；同時當回轉(zhuǎn)部分運動，帶動鉆進部分轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)釬部分、沖擊部分和推進部分這三部分也不能運動，不然可能破壞某些部件，發(fā)生事故。 設(shè)計方案本設(shè)計主要對全液壓驅(qū)動開鐵口機的液壓系統(tǒng)部分進行設(shè)計?；剞D(zhuǎn)部分從停放位置到工作位置需旋轉(zhuǎn)105176。目前,高爐開鐵口機根據(jù)動力源可以分為氣動、電動、液壓三種類型。 進人21世紀，國內(nèi)外高爐開始向大型化和特大型化方向發(fā)展，在高爐操作中，爐前設(shè)備面臨著比較突出的問題，即現(xiàn)有各機型開口機在功能與功率方面滿足不了開鐵口工藝要求，尤其是2000m3等級以上的高爐，冶煉強度高、鐵口深，采用高強度無水炮泥堵鐵口，炮泥在鐵口中燒結(jié)時間長，且變素很大，造成開口困難、鐵口孔道不規(guī)則、出鐵時間難以控制影響爐內(nèi)操作、鐵口深度不穩(wěn)定且難維護等，集中反映六個問題: l)開鐵口時間長10min—30min； 2)鉆桿消耗大3—5根/爐； 3)鐵口侵蝕快； 4)正點率較差67%； 5)鐵口合格率較差51%； 6)泥炮的打泥量不穩(wěn)； 對我國300m3以上的206座高爐進行了統(tǒng)計，各機型開鐵口機使用情況大致如下：%，%，%，%，%，%。大臂旋轉(zhuǎn)、傾動機構(gòu)、提升機構(gòu)為全液壓式。改寫了國內(nèi)大高爐無大功率、無逆打裝置液壓開口機的歷史。21世紀初，該公司生產(chǎn)的HS573—GH型全液壓開口機，隨著爐前設(shè)備的引入，先后在武鋼6BF、7BF，馬鋼新區(qū)1BF、2BF，韶鋼6BF，太鋼8BF，本鋼6BF、7BF、8BF和寶鋼4BF使用，這一新技術(shù)的應(yīng)用，對提高中國爐前設(shè)備自動化水