姚雙帶鋼導(dǎo)向臺的設(shè)計

1、摘要 平整機用來在常溫下，將冷軋并經(jīng)退火后的鋼卷，通過平整改善帶鋼機械性能，改善板型，消除屈服平臺和調(diào)整帶鋼表面粗糙度，以獲得符合要求的鋼卷。鋼卷的平整過程有以下幾個步驟。開卷機將待平整的帶鋼卷開卷，經(jīng)由喂料導(dǎo)板引導(dǎo)穿帶進入入口張力輥組，經(jīng)過軋輥平整后，由出口張力s輥穿出，再經(jīng)由出口導(dǎo)板臺引導(dǎo)進入卷取機。在這幾個動作中，為了滿足不同厚度帶鋼的平整需求，導(dǎo)板臺需有多個工作位置。因此導(dǎo)向臺作為平整機設(shè)備中的重要環(huán)節(jié)，其工作穩(wěn)定性、可靠性直接影響整條機組的工作效率。 本文根據(jù)導(dǎo)向臺的工作原理及相關(guān)各設(shè)備的位置尺寸，設(shè)計出帶鋼導(dǎo)向臺的結(jié)構(gòu)尺寸。首先對導(dǎo)向臺的傳動方案進行選擇，然后設(shè)計導(dǎo)向臺上各部件的結(jié)

2、構(gòu)尺寸，最后對設(shè)計出的各結(jié)構(gòu)進行強度和可行性校核。關(guān)鍵詞： 平整機； 導(dǎo)向臺； 結(jié)構(gòu)設(shè)計abstract temper mill used at room temperature which correct the cold rolled annealed and steel rolls property ,improve the plate type,eliminate the yield patform and adjust the strip surface roughness by flat strip steel mechanical, so that the strip steel

3、 can meet the requirements. steel coil leveling peocess has the following several steps: uncoiler will stay flat strip uncoiling, then the flat strip will be guided by feeding guide wear into the entrance to the tension roll group. after roll formed, the flat strip will roll out through exports tens

4、ion s. at last it will be guided into the reel through the exit guider. in this a few actions, in order to meet the demand of different thickness of strip be flated, guide plate need to have multiple work position. so, guide platform as an important link of temper mill equipment, its working stabili

5、ty and reliability will affect the work efficiency of the whole unit directly. according to the guide of machine working principle and various equipment of the related position dimensions, design the strip steel guide table structure size. first, choose the guide platform transmission scheme, then,

6、design the structure size of each member of the oriented stage .finally, check the structure strength and feasibility.key words: temper mill; guide plate; structural design目 錄1 緒論11.1 選題背景11.2 選題的意義和目的12 帶鋼導(dǎo)向臺的工作原理及傳動方案的選擇32.1原理介紹32.1.1 帶鋼導(dǎo)向臺的作用32.1.2 帶鋼導(dǎo)向臺的動作32.2 傳動方案的選擇42.2.1 傳動分析42.2.2 機械傳動分析52.2

7、.3 液壓傳動分析72.2.4 機械傳動與液壓傳動的比較83導(dǎo)向臺主要零件設(shè)計計算93.11450mm單機架四輥平整機組技術(shù)規(guī)格93.2伸出板的設(shè)計計算103.3導(dǎo)板的設(shè)計113.3.1導(dǎo)板的分類113.3.2 a類導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計123.3.3 b類導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計133.3.4 c類導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計133.4擋料臺的設(shè)計143.5伸出板與擋料臺連接滑板的設(shè)計143.6液壓缸1（驅(qū)動伸出板伸縮運動）的設(shè)計153.6.1液壓缸設(shè)計的一般原則153.6.2 液壓缸的作用163.6.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計163.6.4液壓缸負載力分析和計算173.6.5液壓缸的液壓力計算和工作壓力的選擇193.6.6液壓缸

8、綜合結(jié)構(gòu)參數(shù)及安全系數(shù)的選擇193.6.7缸筒設(shè)計與計算203.6.8缸筒壁厚的驗算213.6.9活塞桿強度及穩(wěn)定性校核223.7導(dǎo)向軌和橫梁的設(shè)計223.7.1導(dǎo)向軌的設(shè)計223.7.2橫梁的設(shè)計243.8下轉(zhuǎn)臺的設(shè)計253.9軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計264結(jié)束語28參考文獻29致謝301 緒論1.1 選題背景改革開放以來，特別是進入21世紀以來，中國鋼鐵工業(yè)飛速發(fā)展，為中國社會進步和經(jīng)濟騰飛做出了巨大貢獻。作為鋼鐵工業(yè)的關(guān)鍵成材工序，軋鋼行業(yè)在引進、消化、吸收的基礎(chǔ)上，開展集成創(chuàng)新和自主穿心，在軋制工藝技術(shù)進步、裝備和自動化系統(tǒng)研制和引領(lǐng)未來鋼鐵材料的開發(fā)方面實現(xiàn)跨越式發(fā)展，為中國鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展

9、做出了突出貢獻。經(jīng)過改革開放以來的持續(xù)發(fā)展，中國已經(jīng)建設(shè)了一大批具有國際先進水平的軋鋼生產(chǎn)線，比較全面的掌握了國際上最先進的軋制技術(shù)，具備了軋鋼先進設(shè)備的開發(fā)、設(shè)計、制造能力，一大批國民經(jīng)濟急需、具有國際先進水平的鋼材產(chǎn)品源源不斷的供應(yīng)國民各部門，為中國經(jīng)濟與社會發(fā)展、人民幸福安康提供了重要的基礎(chǔ)原材料。 軋鋼生產(chǎn)的主要產(chǎn)品為建筑、造船、汽車、石油、化工、國防、礦山等專用鋼材。目前，我國軋鋼生產(chǎn)的鋼材品種主要有薄鋼板、硅鋼片、鋼帶、無縫鋼管、焊接鋼管、鐵道用鋼、普通大型材、普通中型材、普通小型材、優(yōu)質(zhì)型材、冷彎型鋼、線材、特厚鋼板、中厚鋼板等。軋鋼生產(chǎn)的產(chǎn)品按鋼材斷面形狀分為：鋼板、鋼管和型鋼

10、。型鋼是一種應(yīng)用范圍廣泛的鋼材。我國型鋼產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的25%30%。型鋼按用途分為：普通型鋼和專用型鋼。從斷面形狀又可分為異型斷面型鋼和簡單斷面型鋼。從生產(chǎn)方式的角度又可分為焊接型鋼、彎曲型鋼和軋制型鋼。板帶材也是一種廣泛應(yīng)用的鋼材，我國的板帶材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的45%55%。板帶鋼按應(yīng)用領(lǐng)域分為建筑板、橋板、船板、汽車板、電工鋼板、機械用板等。按照軋制溫度的不同又可以分為熱軋板帶和冷軋板帶。鋼板按厚度分為：中厚板、薄板和箔材。推進我國鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，是我們當代大學(xué)生特別是我們機械專業(yè)的大學(xué)生義不容辭的責任，對于即將進入鋼鐵行業(yè)的我們，學(xué)習軋鋼機械的相關(guān)技術(shù)，了解相關(guān)原理、工作性能，是我們

11、必備的基礎(chǔ)知識。1.2 選題的意義和目的 帶鋼是鋼鐵材料中的重要產(chǎn)品，在國民經(jīng)濟中的應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)板帶材用途的不同，對其提出的技術(shù)要求也各不一樣，基于其相似的外形和使用條件，其有以下技術(shù)要求：1）尺寸精度要高，尺寸精度主要是厚度精度，因為它不僅影響到使用性能及連續(xù)自動沖壓后步工序，而且在生產(chǎn)中難度最大，厚度偏差對節(jié)約金屬影響很大，板帶鋼由于b/h很大，厚度一般很小，厚度的微小變化將引起使用性能和金屬消耗的巨大波動，故在板帶鋼生產(chǎn)中一般都應(yīng)力爭高精度軋制；2）板型要好，對普通中厚板，其每米長度上的瓢曲度不得大于15mm，板帶越薄，其不均勻變形的敏感性越大，保持良好的板型困難也就越大。板型的不

12、良來源于變形的不均，而變形的不均又往往與厚度精度也有著直接的關(guān)系；3）表面質(zhì)量要好，無論是厚板或薄板表面皆不得有氣泡、結(jié)疤、拉裂、刮傷、折疊、裂縫、夾雜和壓入氧化鐵皮，這些缺陷不僅損害外觀，而且破壞產(chǎn)品性能，成為應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)；4）性能要好，主要包括機械性能、工藝性能和某些鋼板的特殊物理或化學(xué)性能，重要用途的鋼板要求有較好的綜合性能，除了要有良好的工藝性能，還要求保證一定的化學(xué)成分，保證良好的焊接性能、常溫或低溫的沖擊韌性，或一定的沖壓性能、一定的晶粒組織及各向組織的均勻性等等。在冷軋薄板生產(chǎn)工藝中，平整機是重要的冷軋機械設(shè)備。平整機用來在常溫狀態(tài)下，將經(jīng)過冷軋并退火后的鋼卷，通過平整改善

13、帶鋼機械性能、帶鋼板形、消除帶鋼屈服平臺、調(diào)整帶鋼表面粗糙度，獲得符合要求的鋼卷。冷軋低碳鋼薄板，在退火后進行單向拉伸試驗時，應(yīng)力-應(yīng)變曲線上存在著屈服平臺，這種屈服平臺在再加工成型時往往產(chǎn)生滑移線，使沖壓成型能力下降，無法再加工。因此冷軋退火后的低碳薄鋼板必須經(jīng)過平整來消除屈服平臺，改善薄板的沖壓成型的能力。帶鋼出口導(dǎo)向臺是平整機設(shè)備中非常重要的一個環(huán)節(jié)，用于將從軋輥軋制完成的帶鋼順利引導(dǎo)進入卷取機。由于平整機需要軋制不同厚度的帶鋼，因此對帶鋼導(dǎo)向臺也有多動作的要求，以滿足對不同厚度帶鋼的引導(dǎo)。隨著鋼鐵工業(yè)的不斷發(fā)展，國際和國內(nèi)對鋼鐵產(chǎn)品的需求也日益增大，帶鋼導(dǎo)向臺作為平整機設(shè)備中的重要環(huán)節(jié)

14、，其工作穩(wěn)定性、可靠性直接影響整條機組的工作效率。因此，帶鋼導(dǎo)向臺的合理設(shè)計對冷軋平整機的正常運行有著及其重要的作用。2 帶鋼導(dǎo)向臺的工作原理及傳動方案的選擇2.1 原理介紹2.1.1 帶鋼導(dǎo)向臺的作用 用于將帶鋼從平整機的出口s輥引入卷取機的助卷器進行鋼帶卷曲。2.1.2 帶鋼導(dǎo)向臺的動作 帶鋼導(dǎo)向臺有三個極限位置： a.當軋制厚度小于1.2mm的薄鋼帶時，鋼帶需要經(jīng)過s輥以保持張力，此時出口帶鋼導(dǎo)向臺需要運動至s棍出口處，引導(dǎo)經(jīng)s輥軋制完成的帶鋼進去卷曲機；b.當軋制其他大于1.2mm厚度的厚帶鋼時，不需經(jīng)過s輥，軋制完成后直接從上端出口進入帶鋼導(dǎo)向臺，經(jīng)導(dǎo)向臺引導(dǎo)進入卷取機；c.當帶鋼被

15、引導(dǎo)進入卷取機后，帶鋼導(dǎo)向臺收縮，返回起始位置，引導(dǎo)動作完成。導(dǎo)向臺三個極限位置示意圖如下圖2.1所示圖2.1：帶鋼導(dǎo)向臺的三個極限位置a,b,c帶鋼導(dǎo)向臺的動作流程：當帶鋼還未進入平整機前，導(dǎo)向臺處于上圖極限位置c；當帶鋼進入平整機后，若軋制的是厚度小于1.2mm的帶鋼時，帶鋼將從s輥穿出，這時平整機出口處的帶鋼導(dǎo)向臺下旋轉(zhuǎn)臺須由起始極限位置c運動至極限位置a，此時，旋轉(zhuǎn)臺上的滑板須伸出，以引導(dǎo)經(jīng)s輥出來的帶鋼進入卷取機的助卷器；若軋制的是厚度大于1.2mm的帶鋼時，帶鋼不需經(jīng)過s輥，將直接從平整機的出口軋輥處伸出，這時，帶鋼導(dǎo)向臺的導(dǎo)板須向上轉(zhuǎn)動至極限位置b處，并將導(dǎo)向臺的伸出板伸出，以引

16、導(dǎo)軋制后的帶鋼進入卷取機的助卷器。帶鋼導(dǎo)向臺的動作流程示意圖如下圖2.2所示圖2.2：帶鋼導(dǎo)向臺的各部分動作流程示意圖2.2 傳動方案的選擇2.2.1 傳動分析平整機的出口帶鋼導(dǎo)向臺在每軋制一卷帶鋼的過程中，需要往復(fù)上述的四個動作各一次。為了保證平整機的正常運作，引導(dǎo)帶鋼順利的進入卷取機，這就對帶鋼導(dǎo)向臺的穩(wěn)定準確的動作提出了嚴格的要求。為了滿足以上四個動作流程，有兩種傳動方案可供選擇：機械傳動和液壓傳動。2.2.2 機械傳動分析動作1：旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)由于旋轉(zhuǎn)臺須平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，所以轉(zhuǎn)速須要很小。此外，旋轉(zhuǎn)臺由極限位置c轉(zhuǎn)動至極限位置a時，須能穩(wěn)定在這個位置。為了滿足以上所需的各種條件，可以選擇一個凸

17、輪機構(gòu)來實現(xiàn)。該動作所需設(shè)備：一個電動機，一個聯(lián)軸器，一個減速器，一個凸輪動作1的示意圖如下圖2.3所示圖2.3：動作1（下旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)）動作示意圖動作2：旋轉(zhuǎn)臺上擋料臺的伸縮為了引導(dǎo)從s輥出來的薄帶鋼順利進入卷取機，帶鋼導(dǎo)向臺需要填補平整機出口s輥和卷取機之間的空間，因此擋料臺須可以平穩(wěn)伸縮以滿足上述要求，并且方便收縮，節(jié)省設(shè)備空間。為了使擋料臺可以伸縮運動，可以選擇齒輪齒條機構(gòu)來實現(xiàn)。在擋料臺下部安裝一個齒條，然后用一個電動機帶動與之對應(yīng)的齒輪轉(zhuǎn)動該動作所需設(shè)備：一個電動機，一個聯(lián)軸器，一個減速器，一對齒輪齒條。動作2的示意圖如下圖2.4所示動作3：擋料臺連同伸出板的旋轉(zhuǎn)為了引導(dǎo)不經(jīng)s輥直接

18、從軋輥出口送出的厚帶鋼順利進入后面的卷取機，可將處于動作2中極限位置a的擋料臺和伸出板一起轉(zhuǎn)動至極限位置b。為了滿足以上條件，可以選用和動作1類似的凸輪機構(gòu)。該動作所需設(shè)備：一個電動機，一個聯(lián)軸器，一個減速器，一個凸輪。該動作示意圖可參照圖2.3圖2.4：動作2（擋料臺伸縮運動示意圖）動作4：導(dǎo)向臺伸出板的伸縮由上述動作3轉(zhuǎn)動至極限位置b的擋料臺和伸出板，距離平整機帶鋼出口還有一段距離。因此，需要導(dǎo)向臺的伸出板可以伸縮，以引導(dǎo)帶鋼順利進入卷取機。因為是小范圍伸縮，且與動作2類似，所以可以選用與動作2中一樣的齒輪齒條機構(gòu)來實現(xiàn)，齒條安裝于伸出板上。該動作所需設(shè)備：一個電動機，一個聯(lián)軸器，一個減速

19、器，一個齒輪，一個齒條。該動作示意圖可參照圖2.42.2.3 液壓傳動分析動作1：旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)由于旋轉(zhuǎn)臺須平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，所以轉(zhuǎn)速須要很小。此外，旋轉(zhuǎn)臺由極限位置c轉(zhuǎn)動至極限位置a時，須能穩(wěn)定在這個位置?？梢赃x用一個液壓缸來實現(xiàn)這個動作。該動作示意圖如下圖2.5所示圖2.5：采用液壓缸時的動作1動作2：旋轉(zhuǎn)臺上擋料臺的伸縮可以選用一個液壓缸，一端固定于下旋轉(zhuǎn)臺左側(cè)，液壓缸活塞端與導(dǎo)板鉸接在一起。這樣，當液壓缸伸縮時，導(dǎo)板引導(dǎo)著擋料臺一起做伸縮運動。動作示意圖如下圖2.6所示動作3：擋料臺連同伸出板的旋轉(zhuǎn)與動作1類似，同樣是要完成選旋轉(zhuǎn)動作，因此也可以選擇液壓缸的伸縮運動來完成?？梢詫⒁簤焊椎囊欢税惭b

20、在下旋轉(zhuǎn)臺上，液壓缸活塞與擋料臺底部相連，這樣當液壓缸的活塞端伸縮運動時，擋料臺就可以相應(yīng)的做旋轉(zhuǎn)運動。該動作示意圖可參照圖2.5動作4：導(dǎo)向臺伸出板的伸縮該動作與動作2類似，也要完成伸縮運動，因此也可以選用動作2中類似的液壓缸來完成該動作。液壓缸固定于擋料臺的下部，液壓缸的活塞端與導(dǎo)向臺的伸出板相連，當液壓缸的活塞伸縮運動時，帶著導(dǎo)向臺的伸出板做伸縮運動。動作示意圖可參照圖2.6圖2.6：采用液壓缸時的動作22.2.4 機械傳動與液壓傳動的比較若采用機械傳動需要：四個電動機，四個聯(lián)軸器，四個聯(lián)軸器，四個減速器，兩個凸輪，兩對齒輪齒條。若采用液壓傳動需要：四套液壓缸和液壓泵。機械傳動和液壓傳動

21、都能滿足生產(chǎn)要求，但兩者相比，機械傳動使用的設(shè)備更多，而且設(shè)備所占用的空間也比后者大很多。另外，機械傳動所用的各設(shè)備較分散，存在以下缺點：1）動作時間長，占用了生產(chǎn)時間：2）設(shè)備容易故障；3）所用設(shè)備較多，不容易安裝和維護。而液壓傳動只用了四套液壓缸，有以下優(yōu)點：1）由于液壓傳動是油管連接，所以借助油管的連接可以方便靈活的布置傳動機構(gòu)：2）液壓傳動裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。3）借助閥或變量泵、變量馬達可實現(xiàn)無極調(diào)速：4）傳遞運動均勻平穩(wěn)，負載變化時速度較穩(wěn)定；5）借助于各種控制閥，容易實現(xiàn)自動化?；谝陨蟽?yōu)缺點，本次帶鋼導(dǎo)向臺的傳動方式選擇液壓系統(tǒng)傳動。3 導(dǎo)向臺主要零件設(shè)計計算3.1

22、1450mm單機架四輥平整機組技術(shù)規(guī)格坯料規(guī)格如表3.1所示表3.1坯料規(guī)格經(jīng)過冷軋和退火后的冷軋鋼卷材料普碳鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、低合金鋼材料性能 厚度寬度鋼卷內(nèi)徑鋼卷外徑最大卷重22t成品規(guī)格如表3.2所示表3.2厚度寬度卷重指標延伸率鋼卷內(nèi)徑鋼卷外徑最大卷重機組主要技術(shù)參數(shù)如表3.3所示表3.3最大軋制壓力最大軋制速度機組穿帶速度開卷張力卷曲張力3.2 伸出板的設(shè)計計算導(dǎo)向臺的伸出板，是整個導(dǎo)向臺上與軋制完成帶鋼接觸的第一個部分，伸出板的合理設(shè)計對整個導(dǎo)向臺的正常工作是至關(guān)重要的。根據(jù)前面所給出的軋制的相關(guān)參數(shù)，以及所需滿足的各動作功能，其結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖3.1、3.2、3.3所示。圖3.1：帶鋼導(dǎo)

23、向臺結(jié)構(gòu)的主視圖圖3.2：帶鋼導(dǎo)向臺結(jié)構(gòu)的左視圖圖3.3：導(dǎo)向臺結(jié)構(gòu)的俯視圖該伸出板的結(jié)構(gòu)有以下特點：1）伸出板的側(cè)面設(shè)計成凹槽形式，以便伸出板可以在滑軌上滑動，滿足所需的伸縮動作；2）伸出板的下部設(shè)計有一個突出的結(jié)構(gòu)，以便連接液壓缸的活塞端，是伸出板可以隨液壓缸的活塞端做伸縮運動；3）伸出板的正面設(shè)計有左右對稱的六組螺紋通孔，以便在伸出板上面安裝導(dǎo)板（將在下節(jié)中介紹），引導(dǎo)軋制完成的帶鋼順利進入后面的卷取機。3.3 導(dǎo)板的設(shè)計3.3.1 導(dǎo)板的分類該帶鋼導(dǎo)向臺上總共有三類導(dǎo)板：1） 安裝于導(dǎo)向臺伸出板上的導(dǎo)板a，位于導(dǎo)向臺入口處，首先接觸帶鋼；2） 安裝于擋料臺平面上的導(dǎo)板b，位于擋料臺（將

24、會在后面章節(jié)介紹）中部，在導(dǎo)板a后面接觸帶鋼；3） 安裝于擋料臺末端的導(dǎo)板c，位于導(dǎo)向臺末端，最后接觸帶鋼，完成帶鋼的導(dǎo)向動作。3.3.2 a類導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計這類導(dǎo)板安裝于上面所設(shè)計的伸出板上，左右對稱共有六個。對于導(dǎo)板工作面，是直接與帶鋼接觸的，要有較高額定耐磨度和平整度，導(dǎo)板通過螺栓固定在伸出板上。根據(jù)上面完成的伸出板的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計，該類導(dǎo)板設(shè)計成如下圖3.4、3.5所示的結(jié)構(gòu)。圖3.4：a類導(dǎo)板結(jié)構(gòu)的主視圖圖3.5：a類導(dǎo)板結(jié)構(gòu)的俯視圖該導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)有以下特點：1）導(dǎo)板入口處有一個傾斜的角度，以便與帶鋼順利的導(dǎo)向進入后面的卷取機；2）每個導(dǎo)板上左右各分布著四個沉頭孔，可以保證導(dǎo)板與伸出板之

25、間穩(wěn)定的連接；3）由于導(dǎo)板需要與帶鋼直接接觸，因此上面布有耐磨材料：酚醛層壓布板。3.3.3 b類導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計這類導(dǎo)板安裝于擋料臺上，左右對稱分布共6個。功能與a類導(dǎo)板相同，由于跟帶鋼直接接觸，因此也需要有較高的耐磨度和平整度，導(dǎo)板通過螺栓固定在擋料臺上。該類導(dǎo)板設(shè)計成如下圖3.6所示的結(jié)構(gòu)。圖3.6：b類導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)圖該導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)特點與a類導(dǎo)板類似，這里就不在敘述。 3.3.4 c類導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計該類導(dǎo)板安裝于導(dǎo)向臺擋料臺的末端，為了順利對帶鋼進行導(dǎo)向，須與b類導(dǎo)向臺的結(jié)構(gòu)相配。該類導(dǎo)向臺的頭部應(yīng)設(shè)計成與b類導(dǎo)向臺尾部相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)，另外，為了使帶鋼順利進入后面的卷取機，該類導(dǎo)板安裝的時候需要

26、傾斜一定的角度。綜合考慮各部件的尺寸結(jié)構(gòu)及動作需求，設(shè)計出如下圖3.7所示的導(dǎo)板。圖3.7：c類導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)圖3.4 擋料臺的設(shè)計擋料臺通過兩根滑板與3.2中所設(shè)計的伸出板相配合，這樣伸出板就可以在擋料臺上滑動。此外，擋料臺安裝于導(dǎo)向軌上面，也可以隨著導(dǎo)向軌一起滑動。擋料臺尾部設(shè)計成左右對稱的孔，以便于和導(dǎo)向軌尾部鉸接在橫梁上，這樣擋料臺就可以繞著橫梁隨著液壓缸活塞端的伸縮而旋轉(zhuǎn)。擋料臺上還需安裝液壓缸，因此在擋料臺下部，設(shè)計一個法蘭結(jié)構(gòu)，可以安裝液壓缸的活塞端。在擋料臺上還需設(shè)計有安裝液壓缸底座的結(jié)構(gòu)。3.5 伸出板與擋料臺連接滑板的設(shè)計該組滑板共有兩個，用來連接伸出板與擋料臺，安裝在伸出板的

27、兩側(cè)面上，可以使伸出板在擋料臺上左右滑動。根據(jù)伸出板和擋料臺的結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計出如下圖3.11所示的滑板結(jié)構(gòu)。圖3.11：伸出板與擋料臺連接滑板的結(jié)構(gòu)圖從滑板的結(jié)構(gòu)圖可以看到，該滑板側(cè)面設(shè)計有六個沉頭通孔，與伸出板兩側(cè)面的螺紋孔相配合，用螺栓緊固連接，以保證伸出板可以在擋料臺上滑動。3.6 液壓缸1（驅(qū)動伸出板伸縮運動）的設(shè)計3.6.1 液壓缸設(shè)計的一般原則液壓缸設(shè)計時應(yīng)注意一下問題：1）保證液壓缸的輸出力推力、拉力（或轉(zhuǎn)矩）、行程和往返運動速度滿足要求。液壓缸的額定工作壓力（輸出力的折算值）以液壓泵的額定工作壓力的70%為宜。2）保證液壓缸的每個零件有足夠的強度、剛度和耐用性（壽命）。3）在保

28、證上述兩個條件的前提下，盡量減小液壓缸的外形尺寸和重量。一般說來，在外負載一定的條件下，提高液壓缸的額定工作壓力可減小液壓缸的外形尺寸。4）在保證液壓缸性能的前提下，盡量減小零件數(shù)量，簡化結(jié)構(gòu)。5）盡量避免液壓缸承受橫（側(cè)）向負載和偏心負載，活塞桿工作時最好受拉力，以免產(chǎn)生縱向彎曲而引發(fā)穩(wěn)定問題。6）液壓缸的安裝形式、活塞桿頭部與外負載的連接形式要合理，盡量減小活塞桿伸出后的有效安裝長度，避免產(chǎn)生“憋勁”現(xiàn)象，增加液壓缸的穩(wěn)定性。7）密封部位的設(shè)計和密封件的選用要合理，保證性能可靠、泄漏量少、摩擦力小、壽命長、更換方便。密封部位的設(shè)計是保證液壓缸性能的重要一環(huán)，對所選用的密封件，應(yīng)該使其壓縮量

29、和壓縮率在合理范圍內(nèi)。8）根據(jù)液壓缸的工作條件和具體情況設(shè)置適當?shù)呐艢?、緩沖和防塵措施。在工作條件惡劣的情況下應(yīng)該考慮活塞桿的防護措施。9）各種零件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸設(shè)計，應(yīng)該盡量采用標準形式和規(guī)范系列尺寸，盡量選用標準件。10）液壓缸應(yīng)做到成本低、制造容易、維修方便。3.6.2 液壓缸的作用該液壓缸安裝固定于擋料臺的下部，活塞端與擋料臺相連，這樣當液壓缸的活塞桿做伸縮運動時，驅(qū)動伸出板連同滑板在擋料臺上滑動。該處，液壓缸是作為驅(qū)動伸出板滑動的原動力。3.6.3 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計（包括安裝形式的確定）是設(shè)計液壓缸的第一步，而且起著主導(dǎo)作用。如若這項工作不做好，設(shè)計出的液壓缸不是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，

30、滿足不了使用性能和壽命要求，就是制造及維修困難，經(jīng)濟效益差?？紤]到該液壓缸需要固定在伸出板下端，且液壓缸的活塞桿需要能雙向運動。因此選用中間固定或可調(diào)耳軸式mt4型單活塞桿雙作用液壓缸，該類液壓缸結(jié)構(gòu)形式如下圖3.12所示。單活塞桿雙作用活塞式液壓缸：活塞雙向運動，左右移動速度不等。差動連接時，可提高移動速度。圖3.12：中間固定耳軸式mt4型液壓缸結(jié)構(gòu)示意圖3.6.4 液壓缸負載力分析和計算單活塞雙作用液壓缸作伸出運動時的一般模型如圖3.13所示，其阻力或所需提供的液壓力可表示為 （3.1）式中 作用在活塞上的工作阻力； 液壓缸啟動（或制動）時的慣性力； 運動部件處的摩擦阻力； 運動部件的自

31、重（含活塞和活塞桿自重）； 液壓缸活塞及活塞桿處的密封摩擦阻力；通常以液壓缸的機械效率來反映，一般取機械效率； 回油管背壓阻力。1. 工作阻力該液壓缸工作阻力即導(dǎo)向臺伸出板所需的驅(qū)動力，也就是滑板與擋料臺之間的摩擦力。估算伸出板和滑板的總質(zhì)量：（3.2）其中 伸出板的體積； 滑板的體積； 鋼板的密度，取。由此算出工作阻力： (3.3)其中 滑板與擋料臺之間的滑動摩擦系數(shù)，取； 重力加速度，取。2. 慣性力由于伸出板滑動速度不需太高，因此液壓缸速度不比太快，因此慣性力可以忽略不計。3. 運動部件處的摩擦阻力由于該液壓缸的活塞端除了耳環(huán)處與伸出板相接觸外，活塞端其他位置無摩擦存在，因此，運動部件處

32、的摩擦阻力可以忽略不計。4. 運動部件的自重當軋制厚度大于1.2mm厚帶鋼的時候，導(dǎo)向臺處于極限位置b。在該位置處，伸出板連同擋料臺與水平面有一個約30度的傾斜角。運動部件的自重 （3.4）其中 液壓缸運動部件的重力，估算得出。5. 密封摩擦力密封摩擦力亦稱內(nèi)摩擦力，它是指活塞與活塞桿密封摩擦阻力之和，可按下式計算： （3.5）式中 密封圈摩擦因數(shù)，??； 密封圈兩側(cè)壓力差； 活塞外徑； 活塞密封圈寬度； 活塞外密封圈摩擦修正系數(shù)； 活塞桿直徑； 活塞桿密封圈寬度； 活塞桿處密封圈摩擦修正系數(shù)，對o型密封圈，對壓緊型密封圈，對唇邊型密封圈。利用該式計算困難在于活塞桿直徑，活塞外徑及壓力差尚未確定

33、下來，因而必須先做一個大致估計，最后再作精確計算。在這里，為了簡便計算，以液壓缸機械效率代之，這里取。6. 回油管背壓力阻力由于該液壓缸的背壓較小，在這里可以忽略不計。由以上得出的各力的值，算出該液壓缸所需提供的液壓力為：。3.6.5 液壓缸的液壓力計算和工作壓力的選擇液壓缸的液壓力必須大于或等于前面所分析負載力，液壓力計算式如下： (3.6)式中 作用在活塞上的液壓力，； 進液腔壓力,； 活塞桿直徑，； 液壓缸內(nèi)徑（活塞外徑），。上式中的液壓力可由下表3-4查?。罕?-4 根據(jù)負載選擇壓力負載/kn5510102020303050設(shè)計壓力/mpa0.811.522.833445由上面計算估算

34、的,選取液壓力。由相關(guān)表格初選液壓缸內(nèi)徑，活塞桿直徑。3.6.6 液壓缸綜合結(jié)構(gòu)參數(shù)及安全系數(shù)的選擇1. 液壓缸綜合結(jié)構(gòu)參數(shù)根據(jù)選定的液壓缸內(nèi)徑活塞桿直徑。由下表3-5（液壓缸的綜合結(jié)構(gòu)參數(shù)表）選定活塞行程,油口直徑。表3-5 液壓缸的綜合結(jié)構(gòu)參數(shù)表缸徑d/mm活塞桿直徑d/mm活塞行程s/mm油口直徑/mm導(dǎo)向距離h大于/mm40225040084204050285050085255063358063086.332632. 安全系數(shù)的選擇安全系數(shù)的選擇并沒有硬性規(guī)定，但是必須在保證安全的條件下，盡量選擇較小的數(shù)值。安全系數(shù)過大，不僅造成不必要的浪費，提高了成本，而且導(dǎo)致所設(shè)計的液壓缸外形尺寸

35、大，重量也較大，常常不能適應(yīng)工作要求。但安全系數(shù)也不能取得太低，以免發(fā)生事故。影響液壓缸安全性因素多，大致可歸為五個方面： （1）液壓沖擊。高壓或高速液壓缸急劇換向、液壓缸進入緩沖行程瞬間、液壓缸運行中突然制動（或油路突然阻切斷），都會產(chǎn)生液壓沖擊。靜負荷時液壓沖擊因素所決定的安全系數(shù)為1，該液壓缸在輕度液壓沖擊下選取安全系數(shù)。（2）機械沖擊。液壓缸承受強的沖擊載荷或活塞活塞桿承受較大的慣性力負載運動到行程末端時，容易發(fā)生機械沖擊。輕度的機械沖擊安全系數(shù)可取。（3）材料。液壓缸零件的材料是決定液壓缸安全系數(shù)的重要因素之一。這里取安全系數(shù)。 （4）其他因素。如液壓缸的工作溫度較低時，材料性質(zhì)變脆

36、，在高溫下零件容易發(fā)生蠕變。這里取安全系數(shù)。（5）不可預(yù)見的因素。除前面所列的影響液壓缸安全的因素外，液壓缸的破壞因素尚有許多不可預(yù)見的因素。這里取。液壓缸的綜合安全系數(shù)可按下列公式計算： （3.7）由此算得液壓缸的綜合安全系數(shù)。3.6.7 缸筒設(shè)計與計算1. 對缸筒的要求缸筒是液壓缸的主要零件，有時還是液壓缸的直接做功部件；它與端蓋、活塞構(gòu)成密封容腔，用以容納壓力油液、驅(qū)動負載而做功，因而對其有強度、剛度、密封等方面的要求：（1）要有足夠的強度，在長期承受額定工作壓力和短期動態(tài)試驗壓力下而不致產(chǎn)生永久變形。（2）要有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝時的反作用力而不致產(chǎn)生永久變形。 （3）密

37、封的可靠性。缸筒內(nèi)表面與活塞密封組件、支撐環(huán)處的尺寸公差等級、形位公差精度設(shè)計要合理，既要保證可靠的密封要求，又要減小磨損。（4）需要焊接的缸筒要有良好的可焊性，以便在焊接法蘭或缸底或接頭后不致產(chǎn)生裂紋或過大的變形。2.缸筒的計算前面已經(jīng)計算出缸筒的內(nèi)徑，活塞桿直徑。選擇中等壁厚的液壓缸（），缸筒壁厚的計算公式為 （3.8）式中 液壓缸最高（或設(shè)計或額定）工作壓力，pa； 液壓缸筒內(nèi)徑，m； 缸筒材料的許用應(yīng)力，。缸筒的材料選用灰口鑄鐵，其許用應(yīng)力。由此計算出缸筒壁厚，圓整為規(guī)定的系列尺寸：。通過上述計算，可得液壓缸缸筒外徑： （3.9）3.6.8 缸筒壁厚的驗算計算求得了缸筒壁厚值后，還應(yīng)進

38、行以下四個方面的驗算，以保證液壓缸安全可靠地工作。（1） 液壓缸的額定工作壓力應(yīng)低于一定的極限值，以保證工作安全，即 (3.10)式中 液壓缸的外徑和內(nèi)徑，； 缸筒材料的屈服強度，。將各數(shù)據(jù)代入上述公式，算得，滿足。（2）為了避免缸筒工作時發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定工作壓力應(yīng)與塑性變形壓力滿足以下關(guān)系： (3.11)將，代入以上公式，結(jié)果滿足。3.6.9 活塞桿強度及穩(wěn)定性校核（1） 活塞桿強度校核活塞桿在穩(wěn)定工況下，只受軸向拉力或推力，可按以下公式進行校核計算： （3.12）將代入上式，結(jié)果滿足。（2） 活塞桿穩(wěn)定性校核因為該液壓桿的支撐長度約為，所以不需對其進行校核。3.7 導(dǎo)向軌和橫梁的

39、設(shè)計3.7.1 導(dǎo)向軌的設(shè)計導(dǎo)向軌安裝于下轉(zhuǎn)臺上，需能在液壓缸的驅(qū)動下，在下轉(zhuǎn)臺上滑動。此外，導(dǎo)向軌上還應(yīng)設(shè)計有用于安裝擋料臺的結(jié)構(gòu)。為了滿足相關(guān)動作需求，設(shè)計出如下圖3.13、3.14、3.15所示的導(dǎo)向軌結(jié)構(gòu)圖。圖3.13：導(dǎo)向軌結(jié)構(gòu)的主視圖圖3.14：導(dǎo)向軌結(jié)構(gòu)的左視圖圖3.15：導(dǎo)向軌結(jié)構(gòu)的俯視圖該導(dǎo)向軌有以下結(jié)構(gòu)特點：（1）左右對稱兩個，通過滑板安裝于下轉(zhuǎn)臺的凹槽中，可以實現(xiàn)相對于下轉(zhuǎn)臺左右滑動；（2）每個導(dǎo)向軌其中的三個側(cè)面通過安裝于其上的三個滑板與下轉(zhuǎn)臺接觸，以便于在下轉(zhuǎn)臺上順利滑動；（3）兩個導(dǎo)向軌末端都相應(yīng)的設(shè)計有耳孔，以便與擋料臺鉸接相連，這樣可以滿足擋料臺相對導(dǎo)向軌轉(zhuǎn)動；（4）導(dǎo)向軌末端通過螺紋與橫梁固定在一起，這樣導(dǎo)向軌就可以隨著橫梁的移動而滑動。3.7.2 橫梁的設(shè)計由前一節(jié)的介紹可以知道，左右兩側(cè)的導(dǎo)向軌分別有一端需要與橫梁通過螺栓連接固定，而導(dǎo)向軌尾部與擋料臺鉸接在一起，這樣當液壓缸推動橫梁運動時，帶動導(dǎo)向軌同步運動。為了滿足以上條件，橫梁左右兩端分別設(shè)計成法蘭盤形式，法蘭盤上設(shè)計有通孔，以便于和導(dǎo)向軌通過螺栓連接在一起。橫梁選用空心軸，以便于減小設(shè)備的負載。橫梁中間位置，設(shè)計一個突出的卡盤，以便于和液壓缸的活塞端相連，這樣當液壓缸的活塞端運動時，橫梁可以隨之運動。根據(jù)