【正文】 應力和偶轉應力，可按下式進行校核： ()式中 ———螺栓直徑；———固定螺栓個數；———螺栓擰緊系數，查《機械設計手冊》取=；———螺栓材料的許用應力；=，其中為材料的屈服極限， 為安全系數，通常取，這里取。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力；=，其中為材料的屈服極限，這里取，為安全系數，通常取。②缸筒外徑缸筒壁厚確定后，由下式可計算出缸筒外徑： 查表取其標準值。 ()式中 ———液壓缸最大工作壓力(Mpa)； ———缸筒內徑(m)； ———缸筒材料的許用應力；=，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，一般取n=5，所以=600/5=120Mpa。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，采用不同的強度計算公式。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。緩沖過程中避免出現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。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速度的遞減，直至為零。 選用浮動型導向環(huán)，它是高強度塑料制成，裝在活塞外圓的矩形溝槽內，側向保持有間隙。 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。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象；具有耐摩，安裝溝槽簡單，裝拆方便。耐磨鑄鐵的導向套，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，導向環(huán)的溝槽容易加工，磨損后更換也比較方便。 活塞桿的導向套裝在液壓缸的有桿側端蓋內，用以對活塞桿進行導向，內裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。活塞采用耐磨鑄鐵，活塞外徑對內孔的徑向跳動公差值按7級精度選取，端面對內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。所以考慮實際工作環(huán)境和連接的需要，=960+700+82=1742mm。④活塞桿的長度活塞桿的長度應大于最大工作行程、活塞的寬度、缸頭、缸蓋及隔套C的長度之和。③活塞的寬度B 一般活塞的寬度B=(~)D，所以B===94mm；導向套滑動面的長度A，在D80mm時取A=(~)D，在D80mm時取A=(~)d=67mm。對于一般的液壓缸，當液壓缸的最大行程為L，缸筒直徑為D時，最小導向長度可由下式計算。②最小導向長度H當活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到導向套滑動面中點的距離稱為最小導向長度H。 液壓缸工作面積的計算①液壓缸有效工作面積(㎡)液壓缸內徑=(m) 所以，查《機械設計手冊—液壓分冊》按冶金設備用UY型液壓缸系列（GB/T 23481993),選UYWE2012596025取標準值D=，活塞桿直徑d=。 液壓缸尺寸的計算 開鐵口機在回轉過程中，會產生較大的振動，為了使開鐵口機的轉動較為平穩(wěn)，需要液壓缸保持一定回油背壓。 =160 =160 、所示液壓缸的速度與時間工況圖、。(s)再根據液壓缸活塞桿行程960mm，可大致計算出液壓活塞桿在每個工作階段的行程。 ()式中 ———沖擊頻率(HZ)； ———由釬桿到炮泥的傳遞系數，； ———鉆頭直徑(cm)，8cm； ———釬頭換算系數，查《礦山機械手冊》取=； ———破碎單位體積炮泥所需能量(J)，查《礦山機械手冊》取=60J。由前面可知開鐵口機啟動和制動時間1s，1s，于是根據開鐵口機總的回轉時間12s計算出恒速時間為122=10s。 =(m)由式()可得 ()由式()可得 =(KN)由式()得 =(KN)③開鐵口機恒速階段的負載 ===(KN)④減速制動階段的負載其大小可由以下公式計算: ===)⑤開鐵口機工進階段的負載 ()=+=(KN)⑥開鐵口機快退階段的負載==(KN)將以上計算的數據列于表格()。所以由式()可得 =(KN)②開鐵口機快進階段的負載 ()式中 ———動摩擦阻力，查《機械設計手冊液壓分冊》及根據工廠經驗取其摩擦系數為=；———開鐵口機慣性力，其大小可按下式計算 ()———回轉運動部件總慣性力矩； ———起動或制動過程中角速度增量()； ———起動或制動時間(s)。 開鐵口機回轉部分示意圖 。由此可進行下面回轉部分液壓系統(tǒng)的設計。的角度，旋轉時間12～14s，且開鐵口機的鉆進方向與鐵口軸線的傾斜角度為10176。繼而可以初步繪出推進部分的液壓系統(tǒng)原理圖。采用三位換向閥，此時推進部分處于中位，就能滿足這些要求，同時推進部分有前進和后退運動，要求液壓馬達有正反轉運動，所以采用三位四通換向閥來控制。由式()得 液壓系統(tǒng)圖的擬定執(zhí)行元件的類型:根據此部分系統(tǒng)的特點,工作時轉矩較大,速度較低,所以選用了低速大轉矩的徑向柱塞式液壓馬達。由式()得 由于，所以所選液壓馬達滿足要求。額定壓力16Mpa,轉速10~200r/min，額定轉矩1815，機械效率。 快退時液壓馬達轉速的計算由式()可得 式中 ———快退時鉆頭的反退速度,即鏈輪的反退速度。 鏈輪受力示意圖 小車在軌道上靜摩擦力的計算 ()式中 ———小車與軌道間的摩擦系數,查《機械設計手冊液壓分冊》及根據工廠經驗取其摩擦系數=； ———小車及鑿巖機總重量1500kg； ———小車運行時與水平面的夾角,大小為。 工作載荷力矩的計算 ()式中 ———開鐵口時液壓馬達的工作載荷； ———液壓馬達總的機械效率,查《機械設計手冊液壓分冊》及根據工廠經驗??； ———鏈輪半徑(),可根據開鐵口機進給部分的機械設計計算其值。鏈條帶動的小車及鑿巖機總重量約1500kg，鏈條節(jié)距p=,齒數z=17。 開鐵口時，～,反退速度為1m/s，工作周期16～18mm。因此，這就需要液壓系統(tǒng)在控制方面，使各分支系統(tǒng)構成一個整體控制系統(tǒng)，使整個運動循序有致。本課題只做了推進部分和回轉部分的液壓控制系統(tǒng)設計，分別設計各支路液壓控制系統(tǒng)方案。而本機的液壓系統(tǒng)主要包括沖擊部分、轉釬部分、推進部分和回轉部分共四部分的液壓控制系統(tǒng)。沖擊部分的沖擊頻率40～50HZ，而沖擊能量為250～300J。旋轉時間12～14s。2 .本課題的總體設計方案 設計要求 本液壓開鐵口機適合爐口深度為2500mm左右的現代高爐，開鐵口機的鉆進方向與鐵口軸線的傾斜角度為10176。與氣動式開鐵口機相比,全液壓開鐵口機鉆削開口的工作油壓是風動開鐵口機風壓的20~30倍,故鉆削、沖打能量大,工作可靠,結構緊湊輕便,可省去專用空壓機,節(jié)省投資；與電動開鐵口機相比較,開口速度明顯加快,開出的孔道平直光滑。 全液壓開鐵口機 與風動開鐵口機相比較,液壓鑿巖機鉆削、沖打能量大,工作可靠,結構緊湊輕便,可省去專用空壓機,液壓開鐵口機可以和液壓泥炮共用一個液壓泵站,節(jié)省投資,特別是由于鉆削和沖打的能量大,開孔速度明顯加快,可大大減少鉆桿和鉆頭的消耗。 根據世界各國開鐵機綜合分析，發(fā)現開鐵口機基本采用液壓驅動大臂的轉動。其立臂回轉、鉆削、行走為全電動，開鐵口角度手工調整，主臂受力不強，大高爐使用不合適；另外盧森堡PW公司PW型開鐵口機與德國DDS型結構及原理幾乎相伺，采用的同是液壓轉臂氣動開口機、氣動行走馬達，優(yōu)越性在于其小結整個機身矮小受力性強結構緊湊，功能齊備。開鐵口機、行走馬達為全氣動式；美國喬伊公司生產的開鐵口機是一種全電動開鐵口機：該開鐵口機打開鐵口后能自動退回原位，具有電動進給、電動鉆削、無沖擊振打功能。 日本岡崎工業(yè)株式會社—框架式框架式開鐵口機：該開鐵口機主機旋轉點設在高爐框架立柱上，整套機構為全氣動式；德國DDS公司—立柱高架式開鐵口機：該開鐵口機有一龐大立柱，轉臂以此為軸轉動。產生了較好的社會效益，并迅速在全國大高爐和特大高爐推廣使用。具有功率大、效率高、消耗低、故障少、帶逆打、安全環(huán)保等特點。2005年1月，三峽工業(yè)設計研究院組織專班成立項目組，走科研與生產結合道路，用了近半年時間對使用CHY4000A型全液壓開口機現場進行觀察、跟蹤、了解，對泥炮、鐵口、鉆頭、鉆桿、開口機給進機構以及風壓、水壓、油壓等進行了反復研究、解剖、試驗、分析，終于在2006年逐一解決了以上六個重點問題，并研究開發(fā)出具有自主知識產權CHY4000A型全液壓開口機，該機主要針對2000m3以上高爐的爐前開鐵口作業(yè)。4)20世紀末，DDS公司與PW公司重組，組建為TMT公司。 3)1998年12月，DDS公司第三代開口機(CHQ2000L)在昆鋼6BF使用，開口機轉臂為低柱斜座式，此結構穩(wěn)定性強，離地面空間小，便于設備檢修及備件拆換。 1)20世紀80年代末期，國內引進DDS公司第一代開口機(CHQ1000)用于湘鋼3BF，采用矮柱雙軌式，在同一行走梁上并排掛兩臺開口機，集沖鉆為一體，廣泛應用于國內1000m3以下高爐。關鍵詞 開鐵口