【正文】 Y系列電動機是按國際電工委員會（IEC）標準全國統(tǒng)一設(shè)計的新系列產(chǎn)品，適用于傳動無特殊性能要求的各種機械設(shè)備。因此，選擇電動機時，首先應(yīng)是在各種工作方式下選擇電動機的容量。如果電動機容量大小，長期處于過載運行。而且對這些參數(shù)要綜合進行考慮。(3)流量范圍大 只要改變柱塞直徑或數(shù)量，便可得到不同的流量?；谏鲜鰞牲c，這類泵的工作壓力一般為2040MPa。有液壓元件的不同連接組合構(gòu)成了功能各異的液壓回路，下面根據(jù)液壓控制系統(tǒng)的要求進行液壓元件的選擇計算. 油泵的選擇選用軸向柱塞油泵作為系統(tǒng)的動力源，與齒輪油泵和葉片泵相比它有以下特點：(1)工作壓力高 由于密封容積是由缸體中的柱塞孔和柱塞構(gòu)成，其配合表面質(zhì)量和尺寸精度容易達到要求，密封性好，結(jié)構(gòu)緊湊，容積效率高。所以本蓄能器回路能滿足使用要求。蓄能器充滿后，、。蓄能器回路由蓄能器電磁換向閥、。鋼水溫度太高，溢出會造成重大事故。蓄能器回路分析本系統(tǒng)蓄能器作為輔助動力源使用。手動操作，使換向閥9切換到右位時，壓力油通過手動換向閥單向閥8進入液壓缸左側(cè)，液壓缸右側(cè)通過單向閥手動換向閥9接回油箱，滑動水口立即關(guān)閉。因此設(shè)置緊急手動關(guān)閉回路，在手動工作狀態(tài)下，遇到緊急情況時，可以立即關(guān)閉滑動水口。緊急手動關(guān)閉回路分析緊急手動關(guān)閉回路由手動換向閥液控單向閥8（構(gòu)成液壓鎖）組成。系統(tǒng)正常工作時，電磁換向閥13處于右位，對系統(tǒng)的正常運行不產(chǎn)生影響。停液壓泵也可以使泵和電機不輸出能量，但頻繁的啟、停影響液壓泵和電動機的壽命，為此需要設(shè)置卸荷回路。卸荷回路分析液壓系統(tǒng)工作時，執(zhí)行元件短時間停止工作，不需要輸入壓力油，此時可以讓液壓泵卸荷。、電磁換向閥12流回油箱，對活塞桿的運動不再產(chǎn)生影響。此時，電磁換向閥12通電，切換到右位。當遇到緊急情況時，需要關(guān)閉滑動水口，不論活塞桿在什么位置，只需使電磁換向閥12通電，使其切換到右位即可。此回路由電磁換向閥1單向閥3組成。設(shè)置手動控制回路以作備用。手動控制回路分析手動控制回路工作原理與上述自動控制回路基本相同，不同的是此回路沒有設(shè)置壓力繼電器，通過人工按按鈕實現(xiàn)電磁換向閥的換向。如滑動水口完全打開后， 繼續(xù)進入液壓缸有桿腔，壓力升高，壓力繼電器發(fā)出信號，電磁換向閥11動作，切換到中位，液壓缸鎖緊。電磁換向閥處于右位時與上述相同，壓力油接液壓缸無桿腔，液壓缸有桿腔接回油箱，活塞桿向右運動，滑動水口關(guān)閉。液壓缸活塞桿向左退回，帶動滑動水口下滑板向左移動，水口打開，鋼水向下流入中間包。電磁換向閥11處于左位時，形成進口節(jié)流調(diào)速回路。該液壓鎖能夠保證液壓缸在行程范圍內(nèi)任何位置停止，泄漏很小，鎖緊效果很好。 蓄能器回路 組成系統(tǒng)圖在選定的基本回路基礎(chǔ)上，參看[11] [12] [13] [14] [15]等，組成一個完整的液壓系統(tǒng)。蓄能器作為輔助液壓源使用。本系統(tǒng)采用換向閥使壓力油管道與回油管道聯(lián)通實現(xiàn)泵的換向。液壓泵的卸荷就是讓液壓泵以很小的輸出功率運轉(zhuǎn)。采用換向閥可以使執(zhí)行元件換向，三位換向閥有中位，不同的中位滑閥機能可使液壓系統(tǒng)獲得不同的性能。三位四通換向閥中位0型或M型滑閥機能可以使活塞桿在形成范圍內(nèi)任何位置停止，但由于滑閥的泄漏，能保持停止位置不動的性能不高，而本系統(tǒng)涉及安全問題，對鎖緊要求較高，因而用泄漏較小的座閥結(jié)構(gòu)液控單向閥作為鎖緊元件。在一個工作循環(huán)過程中，系統(tǒng)只有一小部分時間處于高壓小流量下工作，故可選用單向定量油泵即可滿足使用要求。這主要取決于系統(tǒng)的調(diào)速方式：節(jié)流調(diào)速、容積節(jié)流調(diào)速只能采用開式系統(tǒng)，容積調(diào)速回路多采用閉式系統(tǒng)。有上述分析可知，本系統(tǒng)采用進口節(jié)流調(diào)速回路較為適合。滑動水口控制鋼水的流動，對平穩(wěn)性要求較高，因此旁路節(jié)流調(diào)速方式不適用。因此旁路節(jié)流調(diào)速可適用功率大，運動平穩(wěn)性要求不高的場合。旁路調(diào)速速度穩(wěn)定性差，特別低速時更為顯著。這種回路適用于負載大、速度高的場合。旁路節(jié)流調(diào)速回路：這種調(diào)速回路是把節(jié)流閥放在與液壓缸相并聯(lián)的支路上。與進油節(jié)流調(diào)速一樣，一般適用于小功率，負載變化不大的液壓系統(tǒng)。缺點是回油腔壓力高，能量損失大，而且系統(tǒng)高壓區(qū)的范圍擴大，因此對液壓缸，管路強度及防泄漏要求都較高，尤其在承受負值載荷的情況下，背壓有可能大于值甚至超過系統(tǒng)調(diào)定壓力?；赜凸?jié)流調(diào)速回路： 回油節(jié)流調(diào)速回路這種調(diào)速回路是將節(jié)流閥放在回油路上，用它來控制從液壓缸流回油腔流出流量，從而也就控制了進入液壓缸的流量，從而也就控制了流入液壓缸的流量，從而也就控制了液壓缸的速度。這種形式調(diào)速范圍較寬，調(diào)速比可達100以上。進口節(jié)流調(diào)速回路： 進口節(jié)流調(diào)速回路這種調(diào)速回路是將節(jié)流閥安放在定量泵和液壓缸之間。這種回路的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低，使用維護方便。節(jié)流調(diào)速是由定量泵、流量控制閥、溢流閥和執(zhí)行元件組成。(3)容積節(jié)流調(diào)速 采用壓力反饋式變量泵供油，同時用流量控制閥改變流入或流出執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。[7] 選擇基本回路1. 調(diào)速回路確定目前，常用的調(diào)速方法為：(1)節(jié)流調(diào)速 采用定量泵供壓力油，由流量控制閥改變流入或流出執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。初步估計管路壓力損失為：=，各類閥的壓力損失為：=，則油泵出口處的壓力約為：故初選系統(tǒng)壓力：P=19MPa 擬定液壓系統(tǒng)原理圖擬定液壓系統(tǒng)原理圖是液壓系統(tǒng)設(shè)計中的一個重要步驟。由于壓力損失的存在，系統(tǒng)壓力應(yīng)高于上述計算值。此時： () () () 計算系統(tǒng)壓力 液壓缸受力示意圖該液壓回路為進口節(jié)流調(diào)速，活塞桿退回時收到外負載的拉力作用。液壓缸的主要尺寸一經(jīng)確定，即可根據(jù)液壓缸的速度和轉(zhuǎn)速確定其流量。根據(jù)這兩個參數(shù)來計算和選擇液壓元件、輔件和原動機的規(guī)格型號。由任務(wù)書給出，打開與關(guān)閉的最大速度 ，本液壓系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)速度，控制鋼水下流的快慢。該液壓系統(tǒng)驅(qū)動滑動水口的開啟與關(guān)閉，液壓缸實際運動過程為開始做勻加速運動，然后勻速運動，最后勻減速運動到達終點。即: ()工作負載、摩擦負載、慣性負載由于開啟與關(guān)閉的時間較短，摩擦負載、慣性負載相對于工作負載較小，故忽略摩擦負載與慣性負載。對液壓系統(tǒng)來說，也就是液壓缸或液壓馬達的負載隨時間變化的情況。因此必須設(shè)置緊急停止控制。 連鑄機的設(shè)置場所為廠房內(nèi)；工作時間為24小時不間斷工作；工作環(huán)境溫度較高、濕度很低、污染物較多，粉塵較大，噪音震動程度較高。 (2)控制方式及自動化程度 該機器的工作方式為半自動，既可實現(xiàn)自動控制，必要時有可實現(xiàn)手動控制。運動方式為直線運動，行程由任務(wù)書給出?；钊麠U向右運動時，帶動下滑板向右移動，中心孔錯開而滑動水口關(guān)閉，阻止鋼水下流：活塞桿向左運動時，帶動下滑板向左移動，中心孔接通而滑動水口開啟，鋼水順利下流。因此，在這里選用單活塞桿液壓缸作為執(zhí)行元件，并與滑動水口的下滑板相連接，從而實現(xiàn)對水口的控制。由前文敘述可知，滑動水口為連鑄機的重要組成部件之一，本文要設(shè)計的液壓驅(qū)動系統(tǒng)用來控制滑動水口的開啟與關(guān)閉。液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件大體可以分為液壓缸和液壓馬達。 設(shè)計依據(jù)為了能夠設(shè)計出工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、性能好、成本低、效率高、維護使用方便的液壓系統(tǒng)，必須通過調(diào)查研究，明確下述幾方面問題。：(1)液體的泄漏和可壓縮性使液壓傳動難以保證嚴格的傳動比；(2)液壓傳動在工作過程中能量損失較大，不宜作遠距離傳動；(3)液壓傳動對油溫變化比較敏感，不宜在很高和很低的溫度下工作；(4)液壓傳動出現(xiàn)故障時，不易查找出原因。 液壓傳動的優(yōu)缺點：(1)液壓傳動可在運行過程中進行無級調(diào)速，調(diào)速方便且調(diào)速范圍大；(2)在相同功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊；(3)液壓傳動工作比較平穩(wěn)、反應(yīng)快、換向沖擊小，能快速啟動、制動和頻繁換向；(4)液壓傳動的控制調(diào)節(jié)簡單，操作方便、省力，易實現(xiàn)自動化。工作介質(zhì)各種管接頭(擴口式、焊接式、卡套式,sae法蘭）、高壓球閥、快換接頭、軟管總成、測壓接頭、管夾等}及油箱等，它們同樣十分重要。輔助元件它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液動機的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進行調(diào)節(jié)控制?？刂圃菍⒁后w的液壓能轉(zhuǎn)換成機械能。它的作用是把液體利用原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動中的動力部分。 液壓傳動系統(tǒng)的組成液壓系統(tǒng)由動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。液壓傳動的基本原理：液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(液壓缸或馬達)把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，從而驅(qū)動工作機構(gòu)，實現(xiàn)直線往復(fù)運動和回轉(zhuǎn)運動。我國的液壓技術(shù)最初應(yīng)用于機床和鍛壓設(shè)備上， 后來又用于拖拉機和工程機械。當前液壓技術(shù)正向迅速、高壓、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。本世紀60年代以后，液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展而迅速 發(fā)展。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭需要，出現(xiàn)了由響應(yīng)迅速、精度高的液壓控制機構(gòu)所裝備的各種軍事武器。[6] 液壓傳動的發(fā)展概況自18世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，液壓傳動技術(shù)已有二三百年的歷史。本課題主要針對鋼包滑動水口的功能、組成和工作特點以及鋼鐵廠的實際生產(chǎn)要求，設(shè)計一款驅(qū)動鋼包滑動水口的液壓系統(tǒng)，對液壓系統(tǒng)提出如下要求：滑動水口能夠快速和和慢速的開閉；當事故斷電或其它原因要停止?jié)茶T時，緊急關(guān)閉滑動水口，切斷鋼包的鋼水流入中包；大包在澆鑄位置時，要求在滿足澆鑄條件時，能打開和關(guān)閉滑動水口； 大包轉(zhuǎn)離澆鑄位置或在等待位置時，要確?；瑒铀谝簤焊滓幱陉P(guān)閉狀態(tài)；液壓驅(qū)動系統(tǒng)既可以實現(xiàn)自動控制，必要時又可以實現(xiàn)手動控制。在實際生產(chǎn)中，滑動水口開度需經(jīng)常調(diào)整，動作比較頻繁，如果壓力不足，水口無法打開或關(guān)閉，除無法澆鑄生產(chǎn)外，更嚴重的是，在澆鑄中因事故停澆時，大包水口若不能關(guān)閉，將使中間包溢鋼而燒毀設(shè)備，甚至會造成人身傷亡事故發(fā)生。［4］［5］ 設(shè)計內(nèi)容及要求鋼水包滑動水口液壓系統(tǒng)設(shè)計來源于鋼廠的實際工程，鑒于鋼包的高溫和惡劣的工作環(huán)境以及隨著鋼包的不斷增大，使人為控制滑動水口越來越困難，從而誕生了液壓驅(qū)動的滑動水口機構(gòu)。除了價格上優(yōu)勢外,也證明了產(chǎn)品質(zhì)量與國外的差距在逐漸縮小。 滑動水口系列參數(shù)表 國內(nèi)滑動水口發(fā)展展望鋼鐵工業(yè)在前進,滑動水口技術(shù)也在發(fā)展,安全、準確、方便、迅速是滑動水口生產(chǎn)發(fā)展的目標。目前,國內(nèi)水口生產(chǎn)己系列化,質(zhì)量不斷提高,可逐步代替進口產(chǎn)品。雖然國內(nèi)的水口質(zhì)量比國外差,但價格比國外低許多,具有價格優(yōu)勢,因此,能在國外立足。國內(nèi)的彈簧即使最好,使用幾爐以后,就得更換。彈簧使用壽命不同。國內(nèi)生產(chǎn)的油缸,用不上幾爐,就得維修。國內(nèi)的密封件生產(chǎn)基本上不耐高溫,即使采用優(yōu)質(zhì)特殊材料制成,但由于制作質(zhì)量不過關(guān),無法與進口產(chǎn)品相比。而國外的毛坯質(zhì)量很高,非加工面及鋼板平面較國內(nèi)平整很多,可以與國內(nèi)加工過的產(chǎn)品相比擬,而且國內(nèi)采用的鑄造工藝、熱處理及工藝也比國外差些,日前在國內(nèi)許多廠家努力下,國內(nèi)的毛坯質(zhì)量有了很大提高。毛坯質(zhì)量不同。而國外大多采用先進機床,加工公差由機床本身來控制。加工不同。而國外生產(chǎn)的鋼材比國內(nèi)的好得多,成份也不一樣,我國生產(chǎn)的滑動水口機構(gòu),采用國產(chǎn)的普通材質(zhì)。 國內(nèi)外滑動水口比較國內(nèi)生產(chǎn)的滑動水口雖然品種很多,并且也出口到國外,但并不代表國內(nèi)水平與國外相接近,二者主要區(qū)別在以下幾方面:材質(zhì)不同。電動缸驅(qū)動為國內(nèi)今后的發(fā)展方向,這是因為我國液壓密封件質(zhì)量不過關(guān),不能保證長時間的安全使用。液壓驅(qū)動:利用液壓站,通過液壓油缸進行驅(qū)動,在國內(nèi)和國外應(yīng)用較為普遍。逐漸處于淘汰狀態(tài)。日本新日鐵和黑崎密業(yè)開發(fā)的YP系列滑動水口:有螺栓加壓杠桿加壓、風動板手加壓、油缸預(yù)加壓和掛鉤后加壓并用等。瑞士英特斯特普式:用4個帶彈簧的螺栓與開閉框架連接,壓緊滑板。按施加面壓的方法分(1)彈性機構(gòu)彈性機構(gòu)是利用彈簧的力量,對上、下滑板施加面壓。4)三滑板往復(fù)式:用于連鑄中間包,上、下滑板不動,只動中間滑板。2)雙水口往復(fù)式:即下滑板上安裝兩個不同口徑的注口,輪換使用,我國馬鞍山鋼廠也曾使用和開發(fā)過此種水口,只是使用的氣壓彈簧和國外不同。驅(qū)動機構(gòu):由電動缸或油缸組成。傳動機構(gòu):連接桿、傳動臂,把油缸的垂直動力轉(zhuǎn)為水平動力,推動下滑板移動。下水口頂座:托起下水口磚,將下水口磚與下滑板頂緊。滑動框架:裝下滑板用,用來平行位移。 滑動水口的耐材部分配套機構(gòu)部分為把上述耐材部分固定安裝在鋼包底部,因而需要配套機構(gòu),。由于滑板的移動是和水口連接在一起進行的,所以稱之為滑動水口。當上、下注口在移動中重合時,鋼包內(nèi)鋼水,可通過上水口磚、上滑板、下滑板、下水口磚流出,進行澆注作業(yè)。 滑動水口原理所謂滑動水口,就是利用安裝在鋼包底部鐵殼外面的兩塊用耐火材料制成的平板(上面的稱上滑板,下面的稱下滑板),并依靠機械的力量把兩塊板靠緊,達到近乎沒有間隙的程度。但應(yīng)該承認,我國滑動水口和世界水平還有一定距離。直到1965年后全國各地都開始了滑動水口的生產(chǎn)試驗,70年代才真正在各大鋼廠正式使用。而真正的研制工作是從1958年開始的,鞍鋼首先提出了外上塞棒和旋轉(zhuǎn)塞頭的設(shè)想。我國滑動水口研制工作起步也很早。1969年日本咼川百煉公司首先引進了瑞士的梅塔肯式滑動水口,而后開發(fā)了三菱梅塔肯式滑動水口系列。 滑動水口的發(fā)展60年代初,美國首先研制成功了弗洛康(Flocon)滑動水口。但由于當時,很難提供所需配套的高級耐火材料,因而使這項新技術(shù)未能及時推廣使用。同時澆注工藝也要求提供準確、迅速、安全、可靠的澆注工具,因而促進了滑動水口澆注工藝的研究開發(fā)?，F(xiàn)在,國內(nèi)各大鋼廠越