【正文】 應(yīng)力和偶轉(zhuǎn)應(yīng)力，可按下式進(jìn)行校核： ()式中 ———螺栓直徑；———固定螺栓個(gè)數(shù)；———螺栓擰緊系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》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。本系統(tǒng)液壓缸可按下式進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)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。②缸筒外徑缸筒壁厚確定后，由下式可計(jì)算出缸筒外徑： 查表取其標(biāo)準(zhǔn)值。 ()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(qiáng)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。因此在計(jì)算缸壁的合成和壁厚時(shí)，必須考慮不同的比值和材質(zhì)，采用不同的強(qiáng)度計(jì)算公式。⑤缸筒的連接方式缸筒與缸底采用焊接的方式進(jìn)行連接，而缸筒與缸蓋本處采用螺栓進(jìn)行連接。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。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(yùn)動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)缸底或端蓋的沖擊，在它們行程終端實(shí)現(xiàn)速度的遞減，直至為零。 選用浮動(dòng)型導(dǎo)向環(huán)，它是高強(qiáng)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。 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(xiàn)象；具有耐摩，安裝溝槽簡(jiǎn)單，裝拆方便。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(zhǎng)，導(dǎo)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(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對(duì)活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)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(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)公差值按7級(jí)精度選取，端面對(duì)內(nèi)孔軸線垂直公差值按7級(jí)精度選取，外徑的圓柱度公差值按10級(jí)精度選取。所以考慮實(shí)際工作環(huán)境和連接的需要，=960+700+82=1742mm。④活塞桿的長(zhǎng)度活塞桿的長(zhǎng)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(zhǎng)度之和。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(dòng)面的長(zhǎng)度A，在D80mm時(shí)取A=(~)D，在D80mm時(shí)取A=(~)d=67mm。對(duì)于一般的液壓缸，當(dāng)液壓缸的最大行程為L(zhǎng)，缸筒直徑為D時(shí)，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度可由下式計(jì)算。②最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H。 液壓缸工作面積的計(jì)算①液壓缸有效工作面積(㎡)液壓缸內(nèi)徑=(m) 所以，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)—液壓分冊(cè)》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=。 液壓缸尺寸的計(jì)算 開鐵口機(jī)在回轉(zhuǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，為了使開鐵口機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)間工況圖、。(s)再根據(jù)液壓缸活塞桿行程960mm，可大致計(jì)算出液壓活塞桿在每個(gè)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(shù)，； ———鉆頭直徑(cm)，8cm； ———釬頭換算系數(shù)，查《礦山機(jī)械手冊(cè)》取=； ———破碎單位體積炮泥所需能量(J)，查《礦山機(jī)械手冊(cè)》取=60J。由前面可知開鐵口機(jī)啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間1s，1s，于是根據(jù)開鐵口機(jī)總的回轉(zhuǎn)時(shí)間12s計(jì)算出恒速時(shí)間為122=10s。 =(m)由式()可得 ()由式()可得 =(KN)由式()得 =(KN)③開鐵口機(jī)恒速階段的負(fù)載 ===(KN)④減速制動(dòng)階段的負(fù)載其大小可由以下公式計(jì)算: ===)⑤開鐵口機(jī)工進(jìn)階段的負(fù)載 ()=+=(KN)⑥開鐵口機(jī)快退階段的負(fù)載==(KN)將以上計(jì)算的數(shù)據(jù)列于表格()。所以由式()可得 =(KN)②開鐵口機(jī)快進(jìn)階段的負(fù)載 ()式中 ———?jiǎng)幽Σ磷枇?，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓分冊(cè)》及根據(jù)工廠經(jīng)驗(yàn)取其摩擦系數(shù)為=；———開鐵口機(jī)慣性力，其大小可按下式計(jì)算 ()———回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件總慣性力矩； ———起動(dòng)或制動(dòng)過程中角速度增量()； ———起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間(s)。 開鐵口機(jī)回轉(zhuǎn)部分示意圖 。由此可進(jìn)行下面回轉(zhuǎn)部分液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。的角度，旋轉(zhuǎn)時(shí)間12～14s，且開鐵口機(jī)的鉆進(jìn)方向與鐵口軸線的傾斜角度為10176。繼而可以初步繪出推進(jìn)部分的液壓系統(tǒng)原理圖。采用三位換向閥，此時(shí)推進(jìn)部分處于中位，就能滿足這些要求，同時(shí)推進(jìn)部分有前進(jìn)和后退運(yùn)動(dòng)，要求液壓馬達(dá)有正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，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(jù)此部分系統(tǒng)的特點(diǎn),工作時(shí)轉(zhuǎn)矩較大,速度較低,所以選用了低速大轉(zhuǎn)矩的徑向柱塞式液壓馬達(dá)。由式()得 由于，所以所選液壓馬達(dá)滿足要求。額定壓力16Mpa,轉(zhuǎn)速10~200r/min，額定轉(zhuǎn)矩1815，機(jī)械效率。 快退時(shí)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速的計(jì)算由式()可得 式中 ———快退時(shí)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(jì)算 ()式中 ———小車與軌道間的摩擦系數(shù),查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓分冊(cè)》及根據(jù)工廠經(jīng)驗(yàn)取其摩擦系數(shù)=； ———小車及鑿巖機(jī)總重量1500kg； ———小車運(yùn)行時(shí)與水平面的夾角,大小為。 工作載荷力矩的計(jì)算 ()式中 ———開鐵口時(shí)液壓馬達(dá)的工作載荷； ———液壓馬達(dá)總的機(jī)械效率,查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓分冊(cè)》及根據(jù)工廠經(jīng)驗(yàn)?。? ———鏈輪半徑(),可根據(jù)開鐵口機(jī)進(jìn)給部分的機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算其值。鏈條帶動(dòng)的小車及鑿巖機(jī)總重量約1500kg，鏈條節(jié)距p=,齒數(shù)z=17。 開鐵口時(shí)，～,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(gòu)成一個(gè)整體控制系統(tǒng)，使整個(gè)運(yùn)動(dòng)循序有致。本課題只做了推進(jìn)部分和回轉(zhuǎn)部分的液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分別設(shè)計(jì)各支路液壓控制系統(tǒng)方案。而本機(jī)的液壓系統(tǒng)主要包括沖擊部分、轉(zhuǎn)釬部分、推進(jìn)部分和回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)時(shí)間12～14s。2 .本課題的總體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)要求 本液壓開鐵口機(jī)適合爐口深度為2500mm左右的現(xiàn)代高爐，開鐵口機(jī)的鉆進(jìn)方向與鐵口軸線的傾斜角度為10176。與氣動(dòng)式開鐵口機(jī)相比,全液壓開鐵口機(jī)鉆削開口的工作油壓是風(fēng)動(dòng)開鐵口機(jī)風(fēng)壓的20~30倍,故鉆削、沖打能量大,工作可靠,結(jié)構(gòu)緊湊輕便,可省去專用空壓機(jī),節(jié)省投資；與電動(dòng)開鐵口機(jī)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(jī) 與風(fēng)動(dòng)開鐵口機(jī)相比較,液壓鑿巖機(jī)鉆削、沖打能量大,工作可靠,結(jié)構(gòu)緊湊輕便,可省去專用空壓機(jī),液壓開鐵口機(jī)可以和液壓泥炮共用一個(gè)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(jù)世界各國(guó)開鐵機(jī)綜合分析，發(fā)現(xiàn)開鐵口機(jī)基本采用液壓驅(qū)動(dòng)大臂的轉(zhuǎn)動(dòng)。其立臂回轉(zhuǎn)、鉆削、行走為全電動(dòng)，開鐵口角度手工調(diào)整，主臂受力不強(qiáng)，大高爐使用不合適；另外盧森堡PW公司PW型開鐵口機(jī)與德國(guó)DDS型結(jié)構(gòu)及原理幾乎相伺，采用的同是液壓轉(zhuǎn)臂氣動(dòng)開口機(jī)、氣動(dòng)行走馬達(dá)，優(yōu)越性在于其小結(jié)整個(gè)機(jī)身矮小受力性強(qiáng)結(jié)構(gòu)緊湊，功能齊備。開鐵口機(jī)、行走馬達(dá)為全氣動(dòng)式；美國(guó)喬伊公司生產(chǎn)的開鐵口機(jī)是一種全電動(dòng)開鐵口機(jī)：該開鐵口機(jī)打開鐵口后能自動(dòng)退回原位，具有電動(dòng)進(jìn)給、電動(dòng)鉆削、無沖擊振打功能。 日本岡崎工業(yè)株式會(huì)社—框架式框架式開鐵口機(jī)：該開鐵口機(jī)主機(jī)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)設(shè)在高爐框架立柱上，整套機(jī)構(gòu)為全氣動(dòng)式；德國(guó)DDS公司—立柱高架式開鐵口機(jī)：該開鐵口機(jī)有一龐大立柱，轉(zhuǎn)臂以此為軸轉(zhuǎn)動(dòng)。產(chǎn)生了較好的社會(huì)效益，并迅速在全國(guó)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(diǎn)。2005年1月，三峽工業(yè)設(shè)計(jì)研究院組織專班成立項(xiàng)目組，走科研與生產(chǎn)結(jié)合道路，用了近半年時(shí)間對(duì)使用CHY4000A型全液壓開口機(jī)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀察、跟蹤、了解，對(duì)泥炮、鐵口、鉆頭、鉆桿、開口機(jī)給進(jìn)機(jī)構(gòu)以及風(fēng)壓、水壓、油壓等進(jìn)行了反復(fù)研究、解剖、試驗(yàn)、分析，終于在2006年逐一解決了以上六個(gè)重點(diǎn)問題，并研究開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)CHY4000A型全液壓開口機(jī)，該機(jī)主要針對(duì)2000m3以上高爐的爐前開鐵口作業(yè)。4)20世紀(jì)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(jī)(CHQ2000L)在昆鋼6BF使用，開口機(jī)轉(zhuǎn)臂為低柱斜座式，此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，離地面空間小，便于設(shè)備檢修及備件拆換。 1)20世紀(jì)80年代末期，國(guó)內(nèi)引進(jìn)DDS公司第一代開口機(jī)(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(tái)開口機(jī)，集沖鉆為一體，廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)1000m3以下高爐。關(guān)鍵詞 開鐵口