1、I题 目： 小型冷剪后双辊道及移钢装置学生姓名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化班 级： 机械 04-3 班指导教师： 摘 要本次毕业设计题目是小型冷剪后双辊道及移钢装置，钢坯在剪后由辊道 1 加速使剪后钢坯与未剪钢坯迅速分离，然后通过移钢装置将钢坯移送到辊道 2 上，由辊道2 将钢坯运送到均整机处。设计中对双辊道和移钢机构进行了主要设计。为了快速分离剪后前后钢坯，对辊道速度进行了合理调整；在移钢装置中采用机械和液压结合，利用液压缸带动移钢小车将钢坯由输送辊道移到对齐辊道上，同时将对齐辊道上的钢坯输送到移钢链条上，循环往复完成钢坯的运送。这样设计最大的优点就是利用液压系统控制上的优
2、势，可充分发挥设备性能，而且能满足动力要求。 关 键 词 ： 双辊道；液压缸；移钢装置；轴全 套 图 纸 ， 加 153893706AbstractThis graduation project topic is the double roll table after cut and the installment of moving steel, the billets cut is separated from the billet not to be cut rapidly by the roll table 1, then billets have to be transfered t
3、o the roll table 2 by the installment of moving steel and to the reeling machine by the roll table2 next. I carry on the main design to the double roll table and organization of moving steel in the design. Making reasonable adjustment to the roll tables speed is aimed at rapidly sepearating the bill
4、et cut. By combining the machinery and the hydraulic pressure in the installment of moving steel, billets are transported from Transport roll table to the alignment roll table by handcart which is leaded by hydraulic cylinder and transporting the billet on the alignment roll table to the chain of mo
5、ving steel at the same time, can complete billets shipping in cycle. Biggest merit of such design that making use of superiority of the hydraulic system control, not only displays the equipment performance fully, but also moreover can satisfy the powers request.IIKey words: double roll table，hydraul
6、ic cylinder， installment of moving steel， axis1目 录摘 要 IAbstract1第一章 引 言 71.1 设计的研究对象和钢坯的运动过程 71.2 设计的主要内容 71.3 设计的意义 7第二章 辊道设计 .82.1 辊道工况的简介 82.2 辊道的主要类型 82.3 辊道类型的选择 82.4 辊道驱动的选择 82.5 辊道的基本参数 82.6 单独驱动辊道的优缺点 9第三章 升降横移方案的选择 103.1 针对目前升降横移机构工作特性，发现有以下不足之处 .103.2 采取的方案措施如下 .10第四章 辊道电机的相关计算 124.1 辊道（1）
7、电机的选择 124.1.1 钢坯总重量 .124.1.2 每个辊道承受的载荷重量 .124.1.3 钢坯在辊道上稳定运行时的摩擦力 .124.1.4 总传动效率的计算 .134.1.5 电机的输出功率 .134.1.6 选择电机的转速 .144.1.7 减速器的选择 .144.1.8 齿轮减速电机的选择 .144.1.9 联轴器的选择 .144.2 辊道（2）电机的选择 154.2.1 电机型号选择 .154.2.2 电机的输出功率 .154.2.3 选择电机转速 .164.2.4 减速器的选择 .164.2.5 齿轮减速电机的选择 .162第五章 第五章 辊道 2 同步带传动设计 .175.
8、1.1 功率的计算 .175.1.2 计算齿数 .175.1.3 确定带速 .185.1.4 初定中心距 .185.1.5 确定带节线长及其齿数 .18第六章 升降横移机构液压缸的设计 196.1 升降机构液压缸的设计 .196.1.1 升降机构工作图 .196.1.2 液压缸和机构连杆的受力分析 .196.1.3 液压缸推力的计算 .206.1.4 液压缸相关主要技术性能参数计算 .216.1.5 液压缸主要零部件的设计 .226.1.6 液压缸缸筒的相关计算 .236.1.7 活塞的设计 .246.1.8 活塞杆的设计计算 .256.1.9 缓冲装置 .266.1.10 排气阀的选择 26
9、6.1.11 液压系统阀的选择 276.2 横移机构液压缸的设计 .276.2.1 横移机构简图 .276.2.2 横移小车横向移动时的受力分析 .276.2.3 车轮与轨道的摩擦力 .286.2.4 横移液压缸的推力 .286.2.5 液压缸相关主要技术性能参数计算 .286.2.6 液压缸主要零部件的设计 .306.2.7 液压缸缸筒的相关计算 .306.2.8 活塞的设计 .326.2.9 活塞杆 .326.2.10 缓冲装置 336.2.11 排气阀的选择 346.2.12 液压系统阀的选择 34第七章 轴的设计 .357.1 轴 1 的设计 .3537.1.1 轴 1 的受力图和弯扭
10、图 .357.1.2 轴的结构设计 .357.1.3 轴 1 的结构图 .367.1.4 轴 1 的校核 .377.2 轴 2 的设计 .407.2.1 轴 2 的最小直径 .407.2.2 轴 2 的受力图和弯扭图 .417.2.3 轴 2 的校核 .417.3 轴 3 的设计 .437.3.1 轴 3 的结构设计 .447.3.2 轴 3 的扭矩图 .457.3.3 轴 3 的校核 .457.4 轴 4 的设计 .467.5 键的静强度校核 .467.6 移钢装置中几个重要的连接 .487.7 注意事项 .507.7.1 维修准备 .507.7.2 相关零部件的清洗和检查 .507.7.3
11、 设备安装与使用 .51结论 52参考文献 53致谢 544引 言1.1 设计的研究对象和钢坯的运动过程本设计题目为“小型冷剪后双辊道及移钢装置” ，不言而喻，研究的对象为处理剪后钢坯的辊道和搬钢的移钢装置。钢坯在冷剪后，为了与未剪钢坯快速分离，采用了可调速辊道 1，待钢坯分离且稳定后，通过移钢装置将钢坯移送到辊道 2 上，最后通过辊道 2 送往均整机处均整。目前，国内移钢机构重要有机械式的曲柄连杆升降横移机构或者利用可逆电机实现升降过程等等。1.2 设计的主要内容针对全机械式的曲柄连杆升降机构不能实现缓解冲击载荷、 调速移钢和整体协调性不够的缺点，采用的液压系统与机械系统相结合措施，对移钢机
12、构进行改进。主要的改进是在曲柄动力端取消了电机，采用了液压系统，通过液压缸把动力传递给曲柄，然后通过曲柄连杆机构实现横移小车的往复运动和升降运动，达到可调速移钢的目的。1.3 设计的意义利用液压系统和曲柄连杆机构的结合，不仅使小车对对齐辊道的冲击载荷显著减少，而增加了整套装置的协调性，并且能满足动力要求。5第二章 辊道设计2.1 辊道工况的简介在轧钢车间中，辊道是用来纵向运输轧件的。热轧时，一般都通过辊道将加热好的坯料送往轧钢机轧制或将轧钢机轧出的轧件送往剪切机等。在一些精整作业线上，轧件的纵向运输也往往由辊道进行。辊道是实现车间机械化的一种重要运输设备，广泛地用与各种作业线上。辊道长度往往贯
13、穿整个生产作业线，设备重量大，占车间设备总量的 20%30%，有的车间甚至达到 40%60%。而且，轧钢机前后的辊道运转情况还直接影响轧钢机产量。因此，正确合理地设计和维护辊道，对于减轻车间设备重量和提高轧钢机产量具有重要意义。2.2 辊道的主要类型根据工作性质的不同，辊道主要分为两大类。(1)运输辊道 运输辊道主要是作用是运输轧件。(2)工作辊道 工作辊道直接布置在轧钢机的工作机座前后，除了输送轧件外，还直接参加轧件的轧制工作。2.3 辊道类型的选择根据毕业设计题目要求，显然本设计的辊道类型属于运输辊道。根据辊子传动方式，运输辊道可分为集体驱动、单独驱动以及没有驱动的空转辊道三种。2.4 辊
14、道驱动的选择由于需要运送长轧件，而且每个辊子承受较小的载荷，采用单独驱动辊道可使辊道结构简单。2.5 辊道的基本参数辊道的基本参数是辊子直径、辊身长度和辊子速度。(1)辊子直径 D 为了减少辊子重量和飞轮力矩，辊子直径应尽可能选得小些。现取 =188mm,1D=188mm.2(2)辊身长度 L 辊身长度一般根据辊道用途来确定。现取 =900mm， =900mm。1L2(3)辊子速度 辊子速度一般根据辊道用途来确定。在满足生产率的情况下，对于冲击负荷v较大的加热炉炉前辊道，应选用较低的速度，一般取 1.21.5m/s。对于加热炉炉后辊道和轧机输入辊道的速度应取稍大些，一般取 1.52.5m/s。
15、由于本设计是小型冷剪后的双辊道，为了使剪切后的轧件与未剪切轧件很快分开，故使 1 的速度大一些， =0.43.0m/s。通过升降移钢装置.NO1v使轧件移送到辊道 2 上，此时，辊道 2 主要是轧件输出，不需要多少的速度，取 =0.6m/s。2v2.6 单独驱动辊道的优缺点由于单独驱动辊道取消了传动长轴，可以采用单独底座代替笨重的整体支架，结构简单。当辊道的辊距较大时，它的优点更显著。此外，单独驱动辊道还有以下优点：(1)传动系统惯性小，操作灵活，易于调整辊道上轧件的位置；(2)少数辊子有故障时，不影响生产；6(3)维护方便；(4)易于标准化单独驱动辊道的缺点主要是电动机数量较多，投资费用较高
16、，耗电量较大。7第三章 升降横移方案的选择3.1 针对目前升降横移机构工作特性，发现有以下不足之处(1)不具备动态移送钢坯的能力。只能移送剪切后输出辊道里静止的钢坯,辊道的终端需要一个对齐钢坯的固定挡板,每次移钢前必须对齐钢坯后辊道停下来才能移送。当进行小规格切分轧制时,经常出现因移钢速度慢使冷床滞留满钢,迫使轧机停下来等待精整处理钢的现象,影响了轧制节奏,更不能适应改造后 350t 冷摆剪连续处理钢坯的需要。(2)移钢周期较长,不能满足高产量、快节奏的需求。现有移钢台架为摇摆杆结构,托钢架上升下降和前后移动均由液压缸驱动,一个移送周期大概需要 10s。托钢架在托辊上自由放置,所以上升速度不宜
17、过快。如果上升速度过快则托钢架和钢被抛起,托钢架有可能脱离托辊使设备不能正常工作;下降速度过快,对轴承座冲击过大造成设备损坏。横移小车往复时在设备运行轨迹到达“死点”后负载由正负载变为负负载,如果速度过快对轴承座冲击过大造成设备损坏。因此,现有结构缩短移钢周期的空间不大。(3)配套液压系统设计存在问题。横移小车架上升下降的液压缸采用普通开关式液压换向阀和节流阀控制,速度调整好后保持不变,在托钢架启动和停止时不能实现变速,对设备冲击大;横移小车载钢横移是的液压缸采用单一比例换向阀控制,无法克服负载在“死点”前后变化的影响,所以不能充分发挥比例阀对流量的精确控制,小车启动和停止时加减速效果不明显,
18、而且由于钢材定尺长度变化,使设备运行时大部分时间所受载荷不均匀。为了保证台架同步运行,台架中间采用刚性联轴器连接,强行使设备同步运行,对联轴器造成较大的冲击。3.2 采取的方案措施如下针对移钢装置处理钢坯速度慢,影响生产节奏,不适应 350t 冷摆剪薄层快切工艺要求的现状,提出了两种方案: (1)采用全机械结构,利用双辊道、双曲柄机构,在双曲柄机构完成圆轨迹运动的过程中,将钢坯由冷摆剪的后输送辊道移到对齐辊道上,同时将对齐辊道上的钢坯输送到移钢链条上,循环往复完成钢坯的运送。(2)采用机械和液压结合的双辊道移钢小车结构,利用液压缸带动移钢小车将钢坯由输送辊道移到对齐辊道上,同时将对齐辊道上的钢
19、坯输送到移钢链条上,循环往复完成钢坯的运送。两种方案的效果是一样的,都具备动态处理钢坯的能力,移钢周期约 6s ,满足了高产量和冷摆剪薄层快切工艺要求。通过比较发现,方案(1)维修量较大,两个分体横移小车实现精确同步困难,而且现有设备完全不能利用,方案(2)在工作原理上与现有移钢小车存在许多共同之处,利用液压系统控制上的优势,可充分发挥设备性能。而且现有液压泵站适当配置蓄能器系统即可满足移钢小车液压系统的动力要求。结合实际情况采用了方案(2) 。8第四章 辊道电机的相关计算4.1 辊道（1）电机的选择4.1.1 钢坯总重量取辊道上钢坯的断面尺寸为 280280,因为辊身长 900mm，故最多可
20、以承载 3 根钢坯，且钢坯长为 11.7m。所以钢坯总重量 Q=3总QgV钢坯的密度，取其值为 =7.85 kg/ .310m因此，=37.85 kg/ (28028011.710 ) 9.8N/kg总Q310m63=211.634KN4.1.2 每个辊道承受的载荷重量由于辊道采用的是单独驱动，整个装置中有 10 个辊道，则分配到每一辊道的重量为 Q。则：Q= /10=21.1364总4.1.3 钢坯在辊道上稳定运行时的摩擦力则：(4.1)QF钢坯在辊道上的滚动摩擦系数， =0.25.所以,=21.16340.25=5.29FKN4.1.4 总传动效率的计算=123联轴器的效率.1齿轮减速器的
21、效率.2联轴器的效率.3辊道转动的效率.取 =0.95， =0.97， =0.96， =0.96123故：=0.95 0.960.96297.0=0.8394.1.5 电机的输出功率= (4.2)dP辊道承载钢坯运动所需功率.P总传送效率.其中：= (4.3)P10F辊道转速，取 =1m/s.辊道传动效率.故= =5.5P96.01/2.5smKW将 带入式(4.1)得：P= =6.6d83.4.1.6 选择电机的转速辊道的转速 n 为= (4.4)ND106辊道的转速, =1m/s.D辊子的直径,D=188mm.所以，= =101.6r/minN184.306按照推荐的传动比合理范围：二级圆
22、柱齿轮减速器的 =840,因此电机转速 =(840)101.6=812.84064r/min。由电2dn机功率和转速，查新编机械设计手册表 27-7，选取电机型号为 YX132S2-2，电机的额定功率为7.5 ，转速为 1460r/min。KW4.1.7 减速器的选择传动系统的总传动比为 ，则= = =14.3nd6.10410取 =14，通过总传动比，查新编机械设计手册表 22-30，选取减速器的型号为 ZLY400-14-ZJB19004。4.1.8 齿轮减速电机的选择根据电机和减速器的型号，选择减速电机型号为 DSZYGCJQ132-1.8-188。4.1.9 联轴器的选择根据电机型号有
23、新编机械设计手册表 21-9，选取联轴器的型号为 HL3 84523JY主动端：Y 型轴孔，A 型键槽， =32mm， =82mm。2d1l从动端：J 型轴孔，A 型键槽， =45mm， =84mm。4.2 辊道（2）电机的选择因为辊道 2 的速度 =0.6m/s，速度较慢而且需要稳定运行，所以选择同步带传动连接辊道 2与齿轮减速电机。4.2.1 电机型号选择根据工作要求，预选 YX 系列的三相笼型异步电机。4.2.2 电机的输出功率= (4.5)dP辊道承载钢坯运动所需功率P传动总效率其中= （4.6）P10F辊道 2 的传动效率，取其值为 0.96故，= =3.31KWP96.012.53
24、传动总效率 = (4.7)123同步带传动效率，取其值为 0.981齿轮减速电机的效率，取其值为 0.972联轴器的效率，取其值为 0.953辊道传动效率，取其值为 0.9611故，=0.98 0.950.96=0.84297.0所以，= =4.04dP84.13KW4.2.3 选择电机转速辊道的工作转速 n 为：n= = =60.98r/minD106184.36.0按推荐的传动比合理范围：同步带传动比 =0.110，二级减速器传动比 =840，则总传动 2比 =0.8400。所以 =48.7824392r/min，根据电机转速范围和电机输出功率选择电机的型号ndn为 YX132M2-6,该
25、电机的额定功率为 5.5 ，转速为 970r/min。KW4.2.4 减速器的选择总传动比 = =15.9nd98.607取 16根据传动比查新编机械设计手册表 23-30，选取减速器的型号为：ZLY400-16-ZBJ19004。4.2.5 齿轮减速电机的选择根据电机和减速器的型号，选择减速电机为 DSZYGCJQ132-08-66。12第五章 辊道 2 同步带传动设计5.1.1 功率的计算= PcAKP辊道 2 电机的额定功率通过查新编机械设计手册表 10-31，选取 =2.0故，=2.05.5=11cPKW根据 和电机转速 =970r/min，由新编机械设计手册图 10-12 选取 H
26、带型和节距cPdn=12.7 。bm5.1.2 计算齿数由新编机械设计手册表 10-32，根据转速和带型可选取 =16，由于 ，取minZ1minZ=18。1Z因此小带轮的直径 ，1d= (5.1)1bpZ将 带入式(5.1)中得 =72.77 ，取整为 73 。mpb7.2dm大带轮齿数 ，Z=86.5 (5.2)212nZ取整为 87。因此大带轮节径 ，2d=350 （5.3）bPZd2m5.1.3 确定带速(5.4)601nd将式(5.1)和电机转速带入式(5.4)中得 =3.7 / 。ms5.1.4 初定中心距0.7( ) 2( ) (5.5)21d0a21d将式(5.1)和式(5.3
27、)带入式(5.5)中得296.1 846013取中心距 =750 。0am5.1.5 确定带节线长及其齿数节线长 ，pL=2 + ( )+ (5.6)pL0a221d0214)(a将相关数据带入式(5.6)中得 。根据新编机械设计手册查表 10-22 取m69，这个带的齿数 ，代号 900。mLp0.2868bZ14第六章 升降横移机构液压缸的设计6.1 升降机构液压缸的设计6.1.1 升降机构工作图图 6.1 升降机构6.1.2 液压缸和机构连杆的受力分析 GF21图 6.2 升降机构受力图通过受力分析发现当所有载荷反作用力全部转换为扭矩时，液压缸推力最大。设液压缸的推力为 F，支撑导轨给摆
28、杆的重力为 G，其中 ， 。mR5401302如图 6.2 可知：=907.152.415故 3.47190因此 2故 06.1.3 液压缸推力的计算当升降阻力全部转换扭矩时有：(6.1)21M液压缸给 杆的扭矩1M1R升降阻力给 杆的阻力矩22其中，= (6.2)11RCOSFF液压缸推力= （6.3）2MGG摆杆支撑的全部载荷G= (6.4)21导轨的重力1横移小车的重力2钢坯的重力3G横移小车有两种，重量分别为 242 和 375 ；导轨的重量为 488 。现以升降机构承受最kgkg大载荷，即辊道上承载 3 根 280280，长 11.7 的钢坯来计算液压缸的推力。故钢坯的总重量为m，3
29、Q=33Qvv 每根钢坯的体积钢的密度， /kg31085.7v=28028011.7 =0.9176m3将 和 v 带入 中的得 =21.596 。3Q3因此，钢坯的总重量 =21.596 g9.8 / =211.634 。gG310NkgKN因为整个装置中有两套升降横移装置，所以：=11995.2)7524(1=9564.8g8将 、 、 带入式（5.4）中得1G2316=116.60231GKN结合式(6.1)、(6.2)、和(6.3)得：(6.5)540COSF将 带入式(6.5)中得：GKN9.686.1.4 液压缸相关主要技术性能参数计算(1)压力 P(6.6)AFP作用在活塞上的
30、负载力，FN活塞的有效工作面积，A2m其中： ， ，将数据带入式(6.6)中得： 。K935.6826.0c aP7103.(2)流量 Q单位时间内油液通过缸筒有效截面积的体积，成为流量。(6.7)tVQ其中， ，代入式(6.7)中得： 。LvAtV310 min/10432LvDA对于单杆活塞杆液压缸：当活塞杆伸出时，(6.8)32104vQ当活塞杆缩回时，(6.9)32)(vdDv液压缸内径，Dm液压缸活塞一次行程所需时间，t in活塞杆直径，d活塞杆运动速度，vi/液压缸容积效率，取98.0v液压缸活塞一次行程需要 6 ，且行程 ，所以活塞杆运动速度smL6517。将相关数据代入式(6.
31、8)和式(6.9)中得：min/5.6tLv当活塞杆伸出时， 。LQ579.3当活塞杆缩回时， 。126.1.5 液压缸主要零部件的设计(1)缸筒的结构选择由于液压缸与摆杆机构连接，故选择外半环连接。这种结构有一个优点就是重量比较轻。其缺点是缸体外径需加工，半环槽削弱了缸体，因此要加厚缸体的壁厚。(2)缸筒的材料选择对于液压缸，一般都要求有足够的强度和冲击韧性，对于焊接的缸筒还要求有良好的焊接性能，根据液压缸的相关参数、用途和毛坯来源，选取材料为 S45，且调质处理。6.1.6 液压缸缸筒的相关计算(1)缸筒的内径 D当液压缸的理论作用力 (包括推力 和拉力 )及供油压力 为已知时，则有活塞杆
32、的侧的P12P缸筒内径 为：(6.10)2604dm对于无活塞杆侧的缸筒内径 为：D(6.11) P13其中， ， ， ， ，将数据代入式KNP54.12KN95.681md6aP7103.(6.10)和式(6.11)中得有活塞杆侧的缸筒内径 。D4.无活塞杆侧的缸筒内径 ，根据标准取 。872D80通过两者的比较取 。m0(2)缸筒壁厚 根据新编液压工程手册下册，查表 23.3-2 得 。m1(3)缸筒壁厚验算额定工作压力 应低于一定极限值，以保证工作安全。nP， (6.12)21)(35.0DsnaMP缸筒材料的屈服极限s18缸筒的外径1D缸筒的内径根据新编机械设计手册第三版第 4 卷，查
33、表 19-6-11 得 ， ，asMP340mD80。将数据代入式(6.12)中得：m102 anP.780)12(35.此外，尚需验算缸筒径向变形 应在允许的范围内D， (6.13)(21Er m缸筒耐压试验压力，rPaMP缸筒材料弹性模数，EG0缸筒材料泊桑系数，对钢材 3.其中，(6.14)DPbr1log.2缸筒材料的抗拉强度，b/mN查表 19-6-11 得 ，因此260barMP6.45将 、 、 、 、 代入式(6.13)中得：rPE1Dm280综上所叙，根据推力 和液压缸的行程 ，选取 C25WE 型高压重型液压KF95.8l缸。根据机械设计手册第三版第 4 卷，查表 19-6
34、-65 和表 19-6-66 得液压缸的内径，活塞杆的直径 ，活塞杆面积 ，推力 ，拉力mD80md6263.4cAKNF40.751，装配方式为尾部耳环式，型号为 C25WE80/56-655MI。KNF4.5126.1.7 活塞的设计(1)活塞的结构型式的选择根据工作要求选择整体活塞(2)活塞与活塞杆的连接选择。选择连接型式为卡环型连接。(3)活塞的密封选择为 O 型密封圈。(4)活塞的材料选择由于活塞有导向环，故选择 45 号钢。(5)活塞尺寸及加工公差19活塞的厚度一般为活塞杆外径的 0.61.0 倍，但也要考虑密封件的型式、数量和安装导向环的尺寸，有时可以结合中隔圈的布置确定活塞的厚
35、度。活塞外径的配合采用 ，外径对内孔的同轴度公差不大于 0.02 ，端面与轴线的垂直度公9f m差不大于 0.04 ，外表面的圆度和圆柱度不大于外径公差之半。m10/6.1.8 活塞杆的设计计算(1)活塞杆的结构选择由于液压缸推力比较大，故选取杆体为实心杆，杆内端为卡环型，杆外端为圆叉头。(2)活塞杆材料选择和技术要求材料选择：选取 45 号钢并且进行调质处理，对活塞杆进行淬火，淬火深度为 0.51 。m技术要求：活塞杆要在导向套中滑动，采用 配合，其圆度和圆柱度公差不大于直径公78/hH差之半，安装活塞的轴颈与外圆的同轴度公差不大于 0.01 ，以避免活塞与缸筒、活塞杆与导m向套的卡滞现象。
36、活塞杆内端的卡环槽，螺纹和缓冲柱塞也要保证与轴线同心。在活塞杆表面进行镀铬处理，镀层厚为 0.030.05 ，可以提高杆的耐磨性和防锈性。m(3)活塞杆的强度计算活塞杆在稳定工况下，只受轴向推力或拉力。因此，(6.15)421dP活塞杆作推力，1PKN.751活塞杆直径，dmd6将数据代入式(6.15)中得： 。2/.30由于 110 ，显然 ，故强度符合要求。102/6.1.9 缓冲装置液压缸的活塞杆具有一定的质量，在液压力的驱动下运动时具有很的动量。在它们行程终端，当杆头进入液压缸的端盖和底部时，会引起机械碰撞，产生很大的冲击压力和噪声，故需采用缓冲装置，这样可以避免机械碰撞，可以减少液压
37、缸活塞及活塞杆等运动部件在运动时对缸底或端盖的冲击。(1)缓冲装置的结构选择从经济性和满足工作要求，选择为缓冲腔型式。(2)一般技术要求缓冲装置应能以较短的缓冲行程吸收最大的动能。缓冲过程中尽量避免出现压力脉冲及过高的缓冲腔压力值，使压力的变化为渐变过程。20缓冲腔被峰值压力应为 1.5 。maxcP动能转变为热能使油液温度升高时，油液的最高温度不应超过密封件允许的极限。6.1.10 排气阀的选择为了防止空气进入液压缸系统，必须在液压缸上设排气阀。选定排气阀的型式为整体排气阀。6.1.11 液压系统阀的选择为了实现移钢小车上升时的加速启动匀速上升减速停止和下降时的加速启动匀速下降减速停止的工艺
38、要求，采用了比例方向阀和平衡阀联合控制。平衡阀可以实现移钢小车升到高位时对设备的自锁要求，同时可以消除由于设备自重引起的移钢小车下降时的超越负载。 6.2 横移机构液压缸的设计6.2.1 横移机构简图图 6.2 移送机构6.2.2 横移小车横向移动时的受力分析横移小车横移过程中，当行程阻力全部转换为阻力矩时，液压缸的推力最大，此时受力分析如图 6.421FM21Rf图 6.3 横移小车横移时的受力图6.2.3 车轮与轨道的摩擦力(6.16)(23Gf车轮与轨道的摩擦系数，05.将 、 、 代入式(6.16)中得：3G2 KNf6.16.2.4 横移液压缸的推力有图 4 可知：(6.17)21c
39、osrfF故，(6.18) cs21rf其中， ， 。mr10r602将 、 和 代入式(6.18)中得 。f2 KNF436.86.2.5 液压缸相关主要技术性能参数计算(1)压力 P(6.19)AP作用在活塞上的负载力，FN活塞的有效工作面积，A2m其中： ， ，将数据带入式(6.19)中得： 。K17.3217.3c aP710.(2)流量 Q22单位时间内油液通过缸筒有效截面积的体积，成为流量。(6.20)tVQ其中， ，代入式(5.20)中得： 。LvAtV310 min/10432LvDA对于单杆活塞杆液压缸：当活塞杆伸出时，(6.21)32104vQ当活塞杆缩回时，(6.22)3
40、2)(vdDv液压缸内径，Dm液压缸活塞一次行程所需时间，t in活塞杆直径，d活塞杆运动速度，vi/液压缸容积效率，取98.0v液压缸活塞一次行程需要 6 ，且行程 ，所以活塞杆运动速度smL75。将相关数据代入式(6.21)和式(6.22)中得：min/50.7tLv当活塞杆伸出时， 。Q84.23当活塞杆缩回时， 。L616.2.6 液压缸主要零部件的设计(1)缸筒的结构选择由于液压缸与摆杆机构连接，故选择外半环连接。这种结构有一个优点就是重量比较轻。其缺点是缸体外径需加工，半环槽削弱了缸体，因此要加厚缸体的壁厚。(2)缸筒的材料选择对于液压缸，一般都要求有足够的强度和冲击韧性，对于焊接
41、的缸筒还要求有良好的焊接性能，根据液压缸的相关参数、用途和毛坯来源，选取材料为 S45，且调质处理。6.2.7 液压缸缸筒的相关计算(1)缸筒的内径 D当液压缸的理论作用力 (包括推力 和拉力 )及供油压力 为已知时，则有活塞杆的侧的P12P缸筒内径 为：23(6.23)26104dPDm对于无活塞杆侧的缸筒内径 为：(6.24) 13其中， ， ， ， ，将数据代入式(6.23)和KNP0.217.31md45aP710.式(6.24)中得有活塞杆侧的缸筒内径 。D5.48无活塞杆侧的缸筒内径 ，根据标准选取 。0D63通过两者的比较取 。m63(2)缸筒壁厚 根据新编液压工程手册下册，查表
42、 23.3-2 得 。m1(3)缸筒壁厚验算额定工作压力 应低于一定极限值，以保证工作安全。nP， (6.25)21)(35.0DsnaMP缸筒材料的屈服极限s缸筒的外径1D缸筒的内径根据新编机械设计手册第三版第 4 卷，查表 19-6-11 得 ， ，asP340mD63。将数据代入式(6.25)中得：m851an MPP62.9763)85(40.2此外，尚需验算缸筒径向变形 应在允许的范围内D， (6.26)(21Er m缸筒耐压试验压力，rPaP缸筒材料弹性模数，EG0缸筒材料泊桑系数，对钢材 3.其中，(6.27)DPbr1log.224缸筒材料的抗拉强度，b2/mN查表 19-6-
43、11 得 ，因此60barMP5.179将 、 、 、 、 代入式(6.27)中得： rPE1DmD20综上所叙合根据推力 和活塞杆行程 ，选取液压缸的型号为 C25WE63/45-750MIFL的高压重型液压缸。液压缸的相关参数：液压缸的内径为 ，活塞杆直径 ，活塞面积 ，活塞杆的面m63d45217.3cA积 ，液压缸的推力 ，拉力 ，装配型式为尾部耳环式。218.0cAKNF17. KNF0.26.2.8 活塞的设计(1)活塞的结构型式的选择根据工作要求选择整体活塞(2)活塞与活塞杆的连接选择。选择连接型式为卡环型连接。(3)活塞的密封选择为 O 型密封圈。(4)活塞的材料选择由于活塞有
44、导向环，故选择 45 号钢。(5)活塞尺寸及加工公差活塞的厚度一般为活塞杆外径的 0.61.0 倍，但也要考虑密封件的型式、数量和安装导向环的尺寸，有时可以结合中隔圈的布置确定活塞的厚度。活塞外径的配合采用 ，外径对内孔的同轴度公差不大于 0.02 ，端面与轴线的垂直度公9f m差不大于 0.04 ，外表面的圆度和圆柱度不大于外径公差之半。m10/6.2.9 活塞杆(1)活塞杆的结构选择由于液压缸推力比较大，故选取杆体为实心杆，杆内端为卡环型，杆外端为圆叉头。(2)活塞杆材料选择和技术要求材料选择：选取 45 号钢并且进行调质处理，对活塞杆进行淬火，淬火深度为 0.51 。m技术要求：活塞杆要
45、在导向套中滑动，采用 配合，其圆度和圆柱度公差不大于直径公78/hH差之半，安装活塞的轴颈与外圆的同轴度公差不大于 0.01 ，以避免活塞与缸筒、活塞杆与导m向套的卡滞现象。活塞杆内端的卡环槽，螺纹和缓冲柱塞也要保证与轴线同心。在活塞杆表面进行镀铬处理，镀25层厚为 0.030.05 ，可以提高杆的耐磨性和防锈性。m(3)活塞杆的强度计算活塞杆在稳定工况下，只受轴向推力或拉力。因此，(6.28)421dP活塞杆作推力， 1PKN7.31活塞杆直径， dmd5将数据代入式(6.28)中得： 。aMP61.9由于 110 ，显然 ，故强度符合要求。102/6.2.10 缓冲装置液压缸的活塞杆具有一
46、定的质量，在液压力的驱动下运动时具有很的动量。在它们行程终端，当杆头进入液压缸的端盖和底部时，会引起机械碰撞，产生很大的冲击压力和噪声，故需采用缓冲装置，这样可以避免机械碰撞，可以减少液压缸活塞及活塞杆等运动部件在运动时对缸底或端盖的冲击。(1)缓冲装置的结构选择从经济性和满足工作要求，选择为缓冲腔型式。(2)一般技术要求缓冲装置应能以较短的缓冲行程吸收最大的动能。缓冲过程中尽量避免出现压力脉冲及过高的缓冲腔压力值，使压力的变化为渐变过程。缓冲腔被峰值压力应为 1.5 。maxcP动能转变为热能使油液温度升高时，油液的最高温度不应超过密封件允许的极限。6.2.11 排气阀的选择为了防止空气进入
47、液压缸系统，必须在液压缸上设排气阀。选定排气阀的型式为整体排气阀。6.2.12 液压系统阀的选择为了实现加速启动匀速前进减速停止和后退时的加速启动匀速后退减速停止的工艺要求，选择比例方向阀和压力补偿器阀件联合控制。26第七章 轴的设计7.1 轴 1 的设计7.1.1 轴 1 的受力图和弯扭图 T图 7.1 轴 1 弯矩和扭矩图7.1.2 轴的结构设计轴同时承受扭矩和弯矩，故按弯扭合成计算轴的最小直径。(1)轴承受的当量弯矩 eM(7.1)22)(T计算截面的弯矩， mN计算截面的扭矩，T将转矩折算为等效弯矩的系数，取 1根据弯扭图可知： ， ，代入式(7.1)中得：KM98.34mKNT204.。Ne7520.198.3427故轴最小直径 ，0d(7.2)31220)(68.1TMe轴计算截面的合成弯矩，eMmN轴计算截面的扭矩，T校正系数，取0.1轴的许用应力，1aMP取轴的材料为 45 号钢，调质处理。根据梁正强主编的机械零件设计计算实例查表 15-1 得：。将相关数据代入式(7.2)中得： 。a2701 md6.1052798.345.68.21320 由于轴端有两个相隔 的
