轧机压下液压装置系统设计(含全套CAD图纸).doc
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1、 说明书 设计题目: 轧机压下液压装置系统设计 专业年级: 11级机械4班 学 号: 116723001 姓名: 指导教师、职称: 2015年 5 月 15日目录摘要1Abstract21、绪论31.1液压压下与电动压下比较31.2 国内外研究与现状31.2.1 国外概况31.2.2 国内概况41.3本课题的主要研究内容41.3.1 假定轧钢机的主要参考参数42 轧机液压AGC系统原理设计52.1轧机液压AGC控制系统的组成52.2系统原理设计53 液压系统主要参数计算及元件选择83.1 确定系统工作压力83.2液压缸的设计83.2.1确定液压缸内径D93.2.2选定活塞杆直径93.2.3 确
2、定活塞行程93.2.4确定活塞杆的速度93.2.5确定液压缸的流量Q93.2.6活塞杆的推力F1与拉力F2的计算93.2.7液压缸的功率N的计算103.2.8确定液压缸的总效率103.2.9液压缸结构103.3 液压缸的结构参数计算103.3.1 缸筒壁厚计算103.3.2缸筒外径113.3.3缸筒底部厚度的确定113.3.4缸筒头部法兰厚度h123.3.5活塞的设计计算123.3.6活塞杆的设计计算123.4 强度和稳定性计算123.4.1活塞杆强度校核133.4.2缸盖连接螺栓的强度计算133.4.3 缸筒和后缸盖焊缝强度的计算143.5 液压缸辅助装置的设计143.5.1 缓冲装置143
3、.5.1排气装置153.5.2密封装置:153.6液压泵的选取153.6.1注液压泵选取163.7液压阀的选取173.7.1 溢流阀的选择,173.7.2单向阀的选取183.7.2电磁换向阀的选用183.7.3压力表开关的选择183.7.4球形截止阀183.7.4节流截止阀193.7.5滤油器的选择193.7.6吸油滤油器193.7.7 回油过滤器193.7.8工作点处系统滤油器193.7.9蓄能器的选择193.7.10吸收冲击的蓄能器203.7.11吸收泵的脉动蓄能器204 液压油箱的设计224.1 油箱的作用224.2 油箱容积的确定224.2.1 确定油箱容量224.2.2 油箱散热计算
4、234.3 油箱的结构设计244.4 油箱的附件的选择254.4.1 空气滤清器254.4.2 液位液温计255泵站其他元件265.1 冷却器265.2 电加热器265.3 管路及管接头275.4 液压油285.4.1 液压油的选择285.4.2 注意事项286液压压下系统的安装与维护296.1液压压下系统的安装296.2 液压压下系统的维护29结束语31参考文献32摘要随着技术的发展,现代轧机由原来的电动方式逐步被轧机压下装置液压系统取代。对板材的精度要求也随着技术进步,要求也越来越高。轧机压下装置液压系统具有高精度、快速的响应速度和过载保护简单可靠的特点被运用的广大轧机中,它是提高钢板板厚
5、精度、提高生产效率的重要技术。本次设计主要学习液压压下系统的基本原理,自行查阅液压压下的相关资料,自行设计轧机压下装置液压系统。关键词:轧机; AGC系统;液压元件;AbstractWith the development of technology, modern electric mills from the original way gradually replace the AGC hydraulic system. The accuracy of plate also as technology advances, increasingly high requirements. Ro
6、lling Mill hydraulic system with high accuracy, fast response speed and overload protection features are simple and reliable to use the majority of the mill, which is to improve the accuracy of plate thickness, improve production efficiency important technology.The design is mainly to learn the basi
7、c principles of the hydraulic pressure system, access to relevant information on their own hydraulic pressure of their own design the AGC hydraulic system.Keywords: mill; AGC system; hydraulic components;1、绪论AGC即厚度自动控制(Automatic Gauge Control)的简称,这一技术的运用和推广提高了板材厚度控制和精度,是用来控制板带材纵向厚度的系统。厚度控制是现在板材生产不可或
8、缺的一部分。液压ACG大量运用在轧机板材中,取代了原来电动压下,逐步发展和完善。液压ACG系统,基本组成包括一套SIMADYN D控制装置,伺服系统,传感器(位移、压力、厚度、速度)、压下缸,通过改变液压缸的行程,改变辊棒间的间隙,从而改变轧制板材的厚度。 1.1液压压下与电动压下比较(1)、以惯性小的液压缸作为执行元件,比电动机机械传动质量小。(2)、快速性好,比一般电动压下快10倍以上。(3)、压下加速度很大,最大可达200到400mm/s2。(4)、精度高,产品头尾差小。(5)、电动压下减速器机构有间隙,液压压下液压缸不存在这一问题。(6)、消耗功率小,效率高。(7)、轧机结构简单,重量
9、轻。(8)、液压压下可起过载保护作用,避免出现断辊事故。1.2 国内外研究与现状1.2.1 国外概况 日本日立的代表制定的工作轧辊轴向移动的HC轧机,CVC轧机,中间辊弯曲可以移动两个UC轧机,由日本三菱对PC的辊交叉型轧机,德国Mannesmann的UPC磨和其他学科的发展。这些钢厂与现代控制方法可以实现多精轧生产的板带材产品微米的厚度精度。随着国民经济的快速增长,国民素质冷轧带钢,提出了品种和控制轧制工艺数量的新要求,进一步加大了难度,传统的方法已经难以进一步提高控制水平。因此,一些国家已开始制定智能控制程序,如模糊控制,神经网络技术,以适应更高的精度要求。在这方面日本,美国,德国,法国,
10、烧结,炼钢,连铸过程中,轧钢生产等领域得到了成功的应用。尤其是在日本投入了大量的精力,并获得了不少成果。如神经模糊平直度控制系统神户钢铁公司的工厂加古川五机架冷连轧机,神经模糊板形控制系统的日立森吉米尔轧机。1.2.2 国内概况 随着改革开放我国高精度轧制技术也取得了一些技术进步研究和开发。改革开放后实现产业化后,从国外引进了大型冶金设备和技术引进。经过多年的研究技术人员和消化,在此基础上,结合中国的实际情况,开发了自己的产品,以改善一些基本理论的先进技术和设备,其中有些技术已经达到或超过而实用的准确性国外先进水平和智能控制技术在我们厂也得到了一定的应用。像鞍钢中板厂发展23.50四个智能控制
11、,济钢中厚板轧机液压APC系统的模糊控制技术的应用这些例子在国内外,并且描述的智能控制具有优良的发展前景。但总体而言,我国自行研制的轧机技术含量不高,生产出的产品竞争力较弱,每年仍需要大量进口的高精密带钢产品,许多工厂的生产情况仍不能令人满意的厚度精度迫切的改善,许多理论问题并用先进的技术是进一步消化研究,如罢工数学模型,虽然已经比较完善,但仍存在一些经常被忽略的因素。1.3本课题的主要研究内容主要设计轧机液压压下装置的液压系统包括液压缸的设计和零件的选型。具体研究内容如下: (1) 明确设计的要求:设计轧机压下装置设计和元件选用。(2)设计液压控制的方案,并绘制出液压原理的方块图(3)确定各
12、个执行元件的参数,根据分析选用合理系统组成元件。 (4)绘制液压元件三维图。(5)确定管道直径和有关选型计算(6)回路性能分析1.3.1 假定轧钢机的主要参考参数(1)最大轧制总力:12.5MN (2) 最大速度:20mm/s(3) 工作行程:110mm(4) 钢板板材厚度:30mm-100mm2 轧机液压AGC系统原理设计2.1轧机液压AGC控制系统的组成主要设备液压AGC系统由一组计算机控制装置检测元件和一组液压系统(包括泵站,控制阀站等),液压伺服缸为主的组件。每个机架配备两个AGC缸,每个中心AGC油缸安装在索尼磁尺,用于AGC气缸活塞位移检测器与1微米的分辨率,而每一个活塞缸和活塞侧
13、的AGC活塞杆侧配备有压力传感器,用于检测压力的AGC在两侧液压缸,在轧机的力到达。为了提高系统的响应速度,控制AGC伺服阀筒的操作和控制阀块直接安装在圆筒中,为了降低压力脉动系统,每个伺服阀还具有一套累加器。所有工厂都共享一个液压泵站,每个机架AGC系统和弯曲系统和轧机轧辊和中间辊推弦系统电源。轧机压下液压装置,主要由泵站,伺服阀站,压力缸,电控装置和各种检测设备组成。下受压的液压缸安装在下辊支承件(推)的两侧,也可以安装在支承辊轴承(轧制),在上述两种结构的习惯被称为压抑。调整液压缸的位置,可以调整两个工作轧辊(辊间隙)的大小的开口。2.2系统原理设计参考资料,确定轧机的液压系统。轧机液压
14、系统主要有;伺服液压缸、伺服阀,位置传感器,压力传感器,控制元件。 图2.1设计的压下装置液压系统的液压回路图如图2.1。有两个恒压变量泵为系统提供稳定恒定的压力,高压油,液压油经过两个过滤器,流入伺服控制阀两侧,两个液压回路相同考虑一个即可。两个伺服阀控制控制液压压下液压缸,控制液压油的进出流量控制液压缸活塞杆的伸出量达到控制辊间间隙以控制板材厚度。伺服阀与液压缸之间需安装先导溢流阀一来可以起到保护液压回路,二来可使液压缸快速泄油。储能器是用来提高快速响应和减少泵站的压力波动。右边的双联泵提供两个低压回路:一个是冷却和过滤循环回路,一个是压下液压缸的背压回路,这两个回路可以不断地循环过滤系统
15、的液压油,保证系统液压油的纯净和清洁,热交换器当液压油温度过高可以起到冷却作用。两个伺服阀控制分别控制两个压下液压缸,其中一个伺服阀在控制回路中设置死区,当回路流量小时则一伺服阀控制,当流量大时则两伺服阀控制。 整个系统存在工作压力较高流量变化的等问题,因此液压系统的动力源采用恒压变量泵进行储能;恒压变量泵其结构复杂,调节往往不够灵敏,系统流量变化大时达不到负载需求,将引起压力较大的变化,固要匹配容量大的储能器,连接油管也要尽量使用短而粗的。循环过滤回路的过滤器采用深度型和表面型相结合,以提高提高过滤效率。考虑停机维护等因素,为了提高生产效率,固用两台主泵,一个工作,一个备用。为了提高过滤效率
16、,循环过滤回路的过滤器采用表面型和深度型相结合,在许多系统中还设有磁过滤器。轧机位置控制(AGC)系统图1轧机液压压力系统TCS系统、液压控制器、伺服阀控制器、伺服阀、液压油缸、位移传感器等6部分组成。液压压力伺服系统的控制图2.2: 图2.2 液压AGC位置控制方式控制框图 3 液压系统主要参数计算及元件选择3.1 确定系统工作压力液压工作压力和流量在液压系统中是最重要的参数。由这两个参数用来来计算设计和选择液压元件,辅助元件和规格的原动机。选择系统压力之后,缸体的主要尺寸必须确定。它可用于确定基于所述液压缸的流率。主系统压力:选定的系统工作压力的合理性,这将直接关系到整个系统设计的合理水平
17、。在功率的在某些情况下,液压系统中,如果功率在某些情况下的液压系统中选定的系统压力的一个合理程度,如果系统压力选择过低,将会使液压元件的体积和重量会增加,但在系统的成本也将相应地降低。然而,如果系统压力过高,由于高液压元件,材料,辅助元件,密封件等,从而提高了液压设备的成本,在系统出现故障和寿命的相应增加会相应减少。因此,系统压力的选择取决于具体的情况,综合因素的所有方面可能。在一般情况下,主要的大小和负载装置的类型的基础上选择压力可以是,但还需要考虑空间和其他设备,经济条件和致动器的元件的可用性。由机械常用的系统工作压力数据,由下表初定系统工作压力Ps=10Mpa国家标准GB/T7938-1
18、987规定了液压缸额定压力系列如表31 液压缸额定压力系列 (单位:Mpa)0.631.01.62.54.06.310.016.025.031.540.03.2液压缸的设计液压缸即液压驱动执行元件,它与承载机构的工作和直接的联系,对于不同形式的控制机制的控制方法,液压缸具有不同的目的和工作要求。根据设计液压原理图可知。由于两个液压缸是相同的,设计一个液压缸即可。液压缸基本参数,液压缸钢管内径D,液压缸长度L,活塞杆的直径d。这些参数以确定上述的液压缸的负载时,活塞速度和冲程和其他因素。图3-1:单活塞杆液压缸示意图3.2.1确定液压缸内径D 由上面表格取P=20MPa。再根据液压缸的工作面积大
19、小可以推算出液压缸内D = 900mm3.2.2选定活塞杆直径由推算出的液压缸面积可得D活 =0.7D= 630mm3.2.3 确定活塞行程 根据上选定定参数可得活塞最大行程H=110mm,因此可得活塞杆的最大允许行程S=110mm。3.2.4确定活塞杆的速度 V=20mm/s3.2.5确定液压缸的流量Q无杆腔流量:Q=3.14/(4v)D v10(L/min) 即Q=3.14/(41)2 3 =763 L/min有杆腔流量:Q=3.14/(4v)(D-d)v10(L/min) =3.14/(41)(0.92-0.632)1.210 =389L/min取最大值,Qmax=763 L/min3.
20、2.6活塞杆的推力F1与拉力F2的计算F1=A1P10N=3.14D P106/4 N =3.140.9220106N/4 =12.7 MNF2=A2P10N=3.14(D-d) P10/4 N =6.5MN3.2.7液压缸的功率N的计算W=Fv =12.7100.02=254kw 3.2.8确定液压缸的总效率 为机械效率;为容积效率;为作用力效率。=0.90.95 取=0.92弹性材料 则=1工作时系统回油线上的排油直接回油箱,故=1则=0.923.2.9液压缸结构查机械设计手册选用单作用活塞式液压缸。3.3 液压缸的结构参数计算 根据参数计算设计,缸的厚度,前缸盖,后缸盖的规格。3.3.1
21、 缸筒壁厚计算 连接方式:根据合理分析前端盖与缸筒适合采用法兰连接,而后端盖与缸筒采 用。缸筒材料: 使用调质的35钢。 1) 缸筒内径D 由前面的计算可知:无活塞杆缸筒内径D=900mm2).缸筒壁厚=:缸筒外径公差余量:缸筒腐蚀余量当时, 其中:最高工作压力 :缸筒材料许用应力= , :缸筒材料抗拉强度; n:安全系数 通常取 n=5抗拉强度 则= = 取=70mm 同时取 =85+5+10mm=105mm3.3.2缸筒外径D3.3.3缸筒底部厚度的确定缸底的材料:选用45钢。缸筒的底部设计为平面1 D1液压缸内径Py试验压力,取Py=1.5P许用应力,取120MPa ,取。3.3.4缸筒
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