帶鋼導向臺的設計

摘要平整機用來在常溫下，將冷軋并經退火后的鋼卷，通過平整改善帶鋼機械性能，改善板型，消除屈服平臺和調整帶鋼外表粗糙度，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，經由喂料導板引導穿帶進入入口張力輥組，經過軋輥平整后，由出口張力S輥穿出，再經由出口導板臺引導進入卷取機。在這幾個動作中，為了滿足不同厚度帶鋼的平整需求，導板臺需有多個工作位置。因此導向臺作為平整機設備中的重要環(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。本文根據導向臺的工作原理及相關各設備的位置尺寸，設計出帶鋼導向臺的結構尺寸。首先對導向臺的傳動方案進行選擇，然后設計導向臺上各部件的結構尺寸，最后對設計出的各結構進行強度和可行性校核。關鍵詞：平整機；導向臺；結構設計AbstractTempermillusedatroomtemperaturewhichcorrectthecoldrolledannealedandsteelrollsproperty,improvetheplatetype,eliminatetheyieldpatformandadjustthestripsurfaceroughnessbyflatstripsteelmechanical,sothatthestripsteelcanmeettherequirements.Steelcoillevelingpeocesshasthefollowingseveralsteps:uncoilerwillstayflatstripuncoiling,thentheflatstripwillbeguidedbyfeedingguidewearintotheentrancetothetensionrollgroup.Afterrollformed,theflatstripwillrolloutthroughexportstensionS.Atlastitwillbeguidedintothereelthroughtheexitguider.Inthisafewactions,inordertomeetthedemandofdifferentthicknessofstripbeflated,guideplateneedtohavemultipleworkposition.So,guideplatformasanimportantlinkoftempermillequipment,itsworkingstabilityandreliabilitywillaffecttheworkefficiencyofthewholeunitdirectly.Accordingtotheguideofmachineworkingprincipleandvariousequipmentoftherelatedpositiondimensions,designthestripsteelguidetablestructuresize.First,choosetheguideplatformtransmissionscheme,then,designthestructuresizeofeachmemberoftheorientedstage.Finally,checkthestructurestrengthandfeasibility.Keywords:Tempermill;Guideplate;Structuraldesign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帶鋼導向臺的作用 32.1.2帶鋼導向臺的動作 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 52.2.3液壓傳動分析 72.2.4機械傳動與液壓傳動的比擬 83 導向臺主要零件設計計算 93.1 1450mm單機架四輥平整機組技術規(guī)格 93.2 伸出板的設計計算 103.3 導板的設計 11 導板的分類 113.3.2A類導板的結構設計 123.3.3B類導板的結構設計 133.3.4C類導板的結構設計 133.4 擋料臺的設計 143.5 伸出板與擋料臺連接滑板的設計 143.6 液壓缸1〔驅動伸出板伸縮運動〕的設計 15 液壓缸設計的一般原那么 153.6.2液壓缸的作用 16 液壓缸的結構設計 16 液壓缸負載力分析和計算 17 液壓缸的液壓力計算和工作壓力的選擇 19 液壓缸綜合結構參數及平安系數的選擇 19 缸筒設計與計算 20 缸筒壁厚的驗算 21 活塞桿強度及穩(wěn)定性校核 223.7 導向軌和橫梁的設計 22 導向軌的設計 22 橫梁的設計 243.8 下轉臺的設計 253.9 軸的結構設計 264 結束語 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)飛速開展，為中國社會進步和經濟騰飛做出了巨大奉獻。作為鋼鐵工業(yè)的關鍵成材工序，軋鋼行業(yè)在引進、消化、吸收的根底上，開展集成創(chuàng)新和自主穿心，在軋制工藝技術進步、裝備和自動化系統(tǒng)研制和引領未來鋼鐵材料的開發(fā)方面實現跨越式開展，為中國鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)開展做出了突出奉獻。經過改革開放以來的持續(xù)開展，中國已經建設了一大批具有國際先進水平的軋鋼生產線，比擬全面的掌握了國際上最先進的軋制技術，具備了軋鋼先進設備的開發(fā)、設計、制造能力，一大批國民經濟急需、具有國際先進水平的鋼材產品源源不斷的供給國民各部門，為中國經濟與社會開展、人民幸福安康提供了重要的根底原材料。軋鋼生產的主要產品為建筑、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)質型材、冷彎型鋼、線材、特厚鋼板、中厚鋼板等。軋鋼生產的產品按鋼材斷面形狀分為：鋼板、鋼管和型鋼。型鋼是一種應用范圍廣泛的鋼材。我國型鋼產量占鋼材總產量的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用的鋼材，我國的板帶材產量占鋼材總產量的45%～55%。板帶鋼按應用領域分為建筑板、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)的開展，是我們當代大學生特別是我們機械專業(yè)的大學生義不容辭的責任，對于即將進入鋼鐵行業(yè)的我們，學習軋鋼機械的相關技術，了解相關原理、工作性能，是我們必備的根底知識。1.2選題的意義和目的帶鋼是鋼鐵材料中的重要產品，在國民經濟中的應用十分廣泛。根據板帶材用途的不同，對其提出的技術要求也各不一樣，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，故在板帶鋼生產中一般都應力爭高精度軋制；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系；3〕外表質量要好，無論是厚板或薄板外表皆不得有氣泡、結疤、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，而且破壞產品性能，成為應力集中的薄弱環(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。在冷軋薄板生產工藝中，平整機是重要的冷軋機械設備。平整機用來在常溫狀態(tài)下，將經過冷軋并退火后的鋼卷，通過平整改善帶鋼機械性能、帶鋼板形、消除帶鋼屈服平臺、調整帶鋼外表粗糙度，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，應力-應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。帶鋼出口導向臺是平整機設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，因此對帶鋼導向臺也有多動作的要求，以滿足對不同厚度帶鋼的引導。隨著鋼鐵工業(yè)的不斷開展，國際和國內對鋼鐵產品的需求也日益增大，帶鋼導向臺作為平整機設備中的重要環(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。因此，帶鋼導向臺的合理設計對冷軋平整機的正常運行有著及其重要的作用。2帶鋼導向臺的工作原理及傳動方案的選擇原理介紹2.1.1帶鋼導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帶鋼導向臺的動作帶鋼導向臺有三個極限位置：a.當軋制厚度小于1.2mm的薄鋼帶時，鋼帶需要經過S輥以保持張力，此時出口帶鋼導向臺需要運動至S棍出口處，引導經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，不需經過S輥，軋制完成后直接從上端出口進入帶鋼導向臺，經導向臺引導進入卷取機；c.當帶鋼被引導進入卷取機后，帶鋼導向臺收縮，返回起始位置，引導動作完成。導向臺三個極限位置示意圖如以下圖2.1所示圖2.1：帶鋼導向臺的三個極限位置a,b,c帶鋼導向臺的動作流程：當帶鋼還未進入平整機前，導向臺處于上圖極限位置c；當帶鋼進入平整機后，假設軋制的是厚度小于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向臺下旋轉臺須由起始極限位置c運動至極限位置a，此時，旋轉臺上的滑板須伸出，以引導經S輥出來的帶鋼進入卷取機的助卷器；假設軋制的是厚度大于1.2mm的帶鋼時，帶鋼不需經過S輥，將直接從平整機的出口軋輥處伸出，這時，帶鋼導向臺的導板須向上轉動至極限位置b處，并將導向臺的伸出板伸出，以引導軋制后的帶鋼進入卷取機的助卷器。帶鋼導向臺的動作流程示意圖如以下圖2.2所示圖2.2：帶鋼導向臺的各局部動作流程示意圖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向臺在每軋制一卷帶鋼的過程中，需要往復上述的四個動作各一次。為了保證平整機的正常運作，引導帶鋼順利的進入卷取機，這就對帶鋼導向臺的穩(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：旋轉臺的旋轉由于旋轉臺須平穩(wěn)旋轉，所以轉速須要很小。此外，旋轉臺由極限位置c轉動至極限位置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，可以選擇一個凸輪機構來實現。該動作所需設備：一個電動機，一個聯軸器，一個減速器，一個凸輪動作1的示意圖如以下圖2.3所示圖2.3：動作1〔下旋轉臺旋轉〕動作示意圖動作2：旋轉臺上擋料臺的伸縮為了引導從S輥出來的薄帶鋼順利進入卷取機，帶鋼導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來實現。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的齒輪轉動該動作所需設備：一個電動機，一個聯軸器，一個減速器，一對齒輪齒條。動作2的示意圖如以下圖2.4所示動作3：擋料臺連同伸出板的旋轉為了引導不經S輥直接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。該動作所需設備：一個電動機，一個聯軸器，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：導向臺伸出板的伸縮由上述動作3轉動至極限位置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，需要導向臺的伸出板可以伸縮，以引導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來實現，齒條安裝于伸出板上。該動作所需設備：一個電動機，一個聯軸器，一個減速器，一個齒輪，一個齒條。該動作示意圖可參照圖液壓傳動分析動作1：旋轉臺的旋轉由于旋轉臺須平穩(wěn)旋轉，所以轉速須要很小。此外，旋轉臺由極限位置c轉動至極限位置a時，須能穩(wěn)定在這個位置?？梢赃x用一個液壓缸來實現這個動作。該動作示意圖如以下圖2.5所示圖2.5：采用液壓缸時的動作1動作2：旋轉臺上擋料臺的伸縮可以選用一個液壓缸，一端固定于下旋轉臺左側，液壓缸活塞端與導板鉸接在一起。這樣，當液壓缸伸縮時，導板引導著擋料臺一起做伸縮運動。動作示意圖如以下圖2.6所示動作3：擋料臺連同伸出板的旋轉與動作1類似，同樣是要完成選旋轉動作，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在下旋轉臺上，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，擋料臺就可以相應的做旋轉運動。該動作示意圖可參照圖2.5動作4：導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向臺的伸出板相連，當液壓缸的活塞伸縮運動時，帶著導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擬假設采用機械傳動需要：四個電動機，四個聯軸器，四個聯軸器，四個減速器，兩個凸輪，兩對齒輪齒條。假設采用液壓傳動需要：四套液壓缸和液壓泵。機械傳動和液壓傳動都能滿足生產要求，但兩者相比，機械傳動使用的設備更多，而且設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備較分散，存在以下缺點：1〕動作時間長，占用了生產時間：2〕設備容易故障；3〕所用設備較多，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：2〕液壓傳動裝置的重量輕、結構緊湊、慣性小。3〕借助閥或變量泵、變量馬達可實現無極調速：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，容易實現自動化?；谝陨蟽?yōu)缺點，本次帶鋼導向臺的傳動方式選擇液壓系統(tǒng)傳動。導向臺主要零件設計計算1450mm單機架四輥平整機組技術規(guī)格坯料規(guī)格如表3.1所示表3.1坯料規(guī)格經過冷軋和退火后的冷軋鋼卷材料普碳鋼、優(yōu)質鋼、低合金鋼材料性能厚度寬度鋼卷內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徑鋼卷外徑最大卷重機組主要技術參數如表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伸出板的設計計算導向臺的伸出板，是整個導向臺上與軋制完成帶鋼接觸的第一個局部，伸出板的合理設計對整個導向臺的正常工作是至關重要的。根據前面所給出的軋制的相關參數，以及所需滿足的各動作功能，其結構設計如以下圖3.1、3.2、3.3所示。圖3.1：帶鋼導向臺結構的主視圖圖3.2：帶鋼導向臺結構的左視圖圖3.3：導向臺結構的俯視圖該伸出板的結構有以下特點：1〕伸出板的側面設計成凹槽形式，以便伸出板可以在滑軌上滑動，滿足所需的伸縮動作；2〕伸出板的下部設計有一個突出的結構，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〕伸出板的正面設計有左右對稱的六組螺紋通孔，以便在伸出板上面安裝導板〔將在下節(jié)中介紹〕，引導軋制完成的帶鋼順利進入后面的卷取機。導板的設計導板的分類該帶鋼導向臺上總共有三類導板：安裝于導向臺伸出板上的導板A，位于導向臺入口處，首先接觸帶鋼；安裝于擋料臺平面上的導板B，位于擋料臺〔將會在后面章節(jié)介紹〕中部，在導板A后面接觸帶鋼；安裝于擋料臺末端的導板C，位于導向臺末端，最后接觸帶鋼，完成帶鋼的導向動作。3.3.2A類導板的結構設計這類導板安裝于上面所設計的伸出板上，左右對稱共有六個。對于導板工作面，是直接與帶鋼接觸的，要有較高額定耐磨度和平整度，導板通過螺栓固定在伸出板上。根據上面完成的伸出板的結構尺寸設計，該類導板設計成如以下圖3.4、3.5所示的結構。圖3.4：A類導板結構的主視圖圖3.5：A類導板結構的俯視圖該導板的結構有以下特點：1〕導板入口處有一個傾斜的角度，以便與帶鋼順利的導向進入后面的卷取機；2〕每個導板上左右各分布著四個沉頭孔，可以保證導板與伸出板之間穩(wěn)定的連接；3〕由于導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。3.3.3B類導板的結構設計這類導板安裝于擋料臺上，左右對稱分布共6個。功能與A類導板相同，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，導板通過螺栓固定在擋料臺上。該類導板設計成如以下圖3.6所示的結構。圖3.6：B類導板的結構圖該導板的結構特點與A類導板類似，這里就不在表達。3.3.4C類導板的結構設計該類導板安裝于導向臺擋料臺的末端，為了順利對帶鋼進行導向，須與B類導向臺的結構相配。該類導向臺的頭部應設計成與B類導向臺尾部相對應的結構，另外，為了使帶鋼順利進入后面的卷取機，該類導板安裝的時候需要傾斜一定的角度。綜合考慮各部件的尺寸結構及動作需求，設計出如以下圖3.7所示的導板。圖3.7：C類導板的結構圖擋料臺的設計擋料臺通過兩根滑板與3.2中所設計的伸出板相配合，這樣伸出板就可以在擋料臺上滑動。此外，擋料臺安裝于導向軌上面，也可以隨著導向軌一起滑動。擋料臺尾部設計成左右對稱的孔，以便于和導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。擋料臺上還需安裝液壓缸，因此在擋料臺下部，設計一個法蘭結構，可以安裝液壓缸的活塞端。在擋料臺上還需設計有安裝液壓缸底座的結構。伸出板與擋料臺連接滑板的設計該組滑板共有兩個，用來連接伸出板與擋料臺，安裝在伸出板的兩側面上，可以使伸出板在擋料臺上左右滑動。根據伸出板和擋料臺的結構尺寸，設計出如以下圖3.11所示的滑板結構。圖3.11：伸出板與擋料臺連接滑板的結構圖從滑板的結構圖可以看到，該滑板側面設計有六個沉頭通孔，與伸出板兩側面的螺紋孔相配合，用螺栓緊固連接，以保證伸出板可以在擋料臺上滑動。液壓缸1〔驅動伸出板伸縮運動〕的設計液壓缸設計的一般原那么液壓缸設計時應注意一下問題：1〕保證液壓缸的輸出力推力、拉力〔或轉矩〕、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，盡量減小零件數量，簡化結構。5〕盡量防止液壓缸承受橫〔側〕向負載和偏心負載，活塞桿工作時最好受拉力，以免產生縱向彎曲而引發(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，防止產生“憋勁〞現象，增加液壓缸的穩(wěn)定性。7〕密封部位的設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。密封部位的設計是保證液壓缸性能的重要一環(huán)，對所選用的密封件，應該使其壓縮量和壓縮率在合理范圍內。8〕根據液壓缸的工作條件和具體情況設置適當的排氣、緩沖和防塵措施。在工作條件惡劣的情況下應該考慮活塞桿的防護措施。9〕各種零件的結構形式和尺寸設計，應該盡量采用標準形式和標準系列尺寸，盡量選用標準件。10〕液壓缸應做到本錢低、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，驅動伸出板連同滑板在擋料臺上滑動。該處，液壓缸是作為驅動伸出板滑動的原動力。液壓缸的結構設計結構設計〔包括安裝形式確實定〕是設計液壓缸的第一步，而且起著主導作用。如假設這項工作不做好，設計出的液壓缸不是結構復雜，滿足不了使用性能和壽命要求，就是制造及維修困難，經濟效益差?？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耳軸式MT4型單活塞桿雙作用液壓缸，該類液壓缸結構形式如以下圖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型液壓缸結構示意圖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。工作阻力該液壓缸工作阻力即導向臺伸出板所需的驅動力，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，?。弧亓铀俣?，取。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。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，運動部件處的摩擦阻力可以忽略不計。運動部件的自重當軋制厚度大于1.2mm厚帶鋼的時候，導向臺處于極限位置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。密封摩擦力密封摩擦力亦稱內摩擦力，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，取；——密封圈兩側壓力差；——活塞外徑；——活塞密封圈寬度；——活塞外密封圈摩擦修正系數；——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，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?；赜凸鼙硥毫ψ枇τ捎谠撘簤焊椎谋硥狠^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：。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，；——液壓缸內徑〔活塞外徑〕，。上式中的液壓力可由下表3-4查?。罕?-4根據負載選擇壓力負載/KN<55～1010～2020～3030～50設計壓力/MPa<0.8～11.5～22.8～33～44～5由上面計算估算的,選取液壓力。由相關表格初選液壓缸內徑，活塞桿直徑。液壓缸綜合結構參數及平安系數的選擇液壓缸綜合結構參數根據選定的液壓缸內徑活塞桿直徑。由下表3-5〔液壓缸的綜合結構參數表〕選定活塞行程,油口直徑。表3-5液壓缸的綜合結構參數表缸徑D/mm活塞桿直徑d/mm活塞行程S/mm油口直徑/mm導向距離H大于/mm402250～400842040502850～500852550633580～63086.33263平安系數的選擇平安系數的選擇并沒有硬性規(guī)定，但是必須在保證平安的條件下，盡量選擇較小的數值。平安系數過大，不僅造成不必要的浪費，提高了本錢，而且導致所設計的液壓缸外形尺寸大，重量也較大，常常不能適應工作要求。但平安系數也不能取得太低，以免發(fā)生事故。影響液壓缸平安性因素多，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〕，都會產生液壓沖擊。靜負荷時液壓沖擊因素所決定的平安系數為1，該液壓缸在輕度液壓沖擊下選取平安系數?！?〕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。輕度的機械沖擊平安系數可取。〔3〕材料。液壓缸零件的材料是決定液壓缸平安系數的重要因素之一。這里取平安系數?！?〕其他因素。如液壓缸的工作溫度較低時，材料性質變脆，在高溫下零件容易發(fā)生蠕變。這里取平安系數。〔5〕不可預見的因素。除前面所列的影響液壓缸平安的因素外，液壓缸的破壞因素尚有許多不可預見的因素。這里取。液壓缸的綜合平安系數可按以下公式計算：〔3.7〕由此算得液壓缸的綜合平安系數。缸筒設計與計算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、活塞構成密封容腔，用以容納壓力油液、驅動負載而做功，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生永久變形。〔2〕要有足夠的剛度，能承受活塞側向力和安裝時的反作用力而不致產生永久變形?！?〕密封的可靠性。缸筒內外表與活塞密封組件、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生裂紋或過大的變形。2.缸筒的計算前面已經計算出缸筒的內徑，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〔或設計或額定〕工作壓力，Pa；——液壓缸筒內徑，m；——缸筒材料的許用應力，。缸筒的材料選用灰口鑄鐵，其許用應力。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〕缸筒壁厚的驗算計算求得了缸筒壁厚值后，還應進行以下四個方面的驗算，以保證液壓缸平安可靠地工作。液壓缸的額定工作壓力應低于一定的極限值，以保證工作平安，即(3.10)式中——液壓缸的外徑和內徑，；——缸筒材料的屈服強度，。將各數據代入上述公式，算得，滿足?！?〕為了防止缸筒工作時發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定工作壓力應與塑性變形壓力滿足以下關系：(3.11)將，代入以上公式，結果滿足?；钊麠U強度及穩(wěn)定性校核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，結果滿足。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。導向軌和橫梁的設計導向軌的設計導向軌安裝于下轉臺上，需能在液壓缸的驅動下，在下轉臺上滑動。此外，導向軌上還應設計有用于安裝擋料臺的結構。為了滿足相關動作需求，設計出如以下圖3.13、3.14、3.15所示的導向軌結構圖。圖3.13：導向軌結構的主視圖圖3.14：導向軌結構的左視圖圖3.15：導向軌結構的俯視圖該導向軌有以下結構特點：〔1〕左右對稱兩個，通過滑板安裝于下轉臺的凹槽中，可以實現相對于下轉臺左右滑動；〔2〕每個導向軌其中的三個側面通過安裝于其上的三個滑板與下轉臺接觸，以便于在下轉臺上順利滑動；〔3〕兩個導向軌末端都相應的設計有耳孔，以便與擋料臺鉸接相連，這樣可以滿足擋料臺相對導向軌轉動；〔4〕導向軌末端通過螺紋與橫梁固定在